ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.04.2021
Просмотров: 1502
Скачиваний: 2
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ
И
НАУКИ
РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«
ВОРОНЕЖСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
»
ХИМИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ
III
И
IV
ГРУПП
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ
Учебное
пособие
Составители
:
И
.
Я
.
Миттова
,
Е
.
В
.
Томина
,
Б
.
В
.
Сладкопевцев
Издательско
-
полиграфический
центр
Воронежского
государственного
университета
2010
2
Утверждено
научно
-
методическим
советом
химического
факультета
2
де
-
кабря
2009
г
.,
протокол
№
3
Рецензент
д
-
р
хим
.
наук
,
проф
.
кафедры
общей
и
неорганической
химии
В
.
Н
.
Семенов
Учебное
пособие
подготовлено
на
кафедре
материаловедения
и
индустрии
наносистем
химического
факультета
Воронежского
государственного
уни
-
верситета
.
Рекомендуется
для
студентов
I
курса
химического
факультета
дневного
от
-
деления
.
Для
направлений
: 020900 –
Химия
,
физика
и
механика
материалов
,
020100 –
Химия
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное
пособие
является
продолжением
первой
части
,
в
которой
были
рассмотрены
Периодический
закон
как
основа
неорганической
химии
и
химия
элементов
первых
двух
групп
Периодической
системы
(
Митто
-
ва
И
.
Я
. [
и
др
.] «
Периодический
закон
как
основа
химической
ситематики
.
Химия
элементов
I
и
II
групп
Периодической
системы
»,
ИПЦ
ВГУ
, 2009
г
.).
Во
второй
части
рассматривается
химия
элементов
III
и
IV
групп
Периоди
-
ческой
системы
химических
элементов
Д
.
И
.
Менделеева
.
Основная
цель
издания
данного
пособия
заключается
в
необходимо
-
сти
помочь
студенту
выделить
из
огромного
количества
материала
,
накоп
-
ленного
к
настоящему
моменту
неорганической
химией
,
самые
необходи
-
мые
моменты
,
которые
в
первую
очередь
нужно
учесть
при
изучении
соот
-
ветствующего
курса
.
Кроме
того
,
при
написании
пособия
ставилась
цель
учесть
последние
достижения
науки
в
области
неорганической
химии
и
вместе
с
тем
сделать
изучаемый
студентами
материал
более
доступным
.
Являясь
второй
частью
цикла
пособий
по
курсу
«
Неорганическая
хи
-
мия
»,
данное
издание
в
целом
сохраняет
структуру
и
последовательность
изложения
материала
,
касающегося
химии
элементов
.
Описание
начинается
с
общей
характеристики
группы
,
рассмотрения
электронного
строения
ато
-
мов
,
возможных
степеней
окисления
,
общих
закономерностей
и
особенно
-
стей
свойств
элементов
группы
.
Далее
даётся
общая
характеристика
про
-
стых
веществ
,
способов
их
получения
и
химических
свойств
,
в
отдельных
подразделах
рассматриваются
свойства
соединений
элементов
группы
(
ок
-
сидов
,
гидроксидов
,
бинарных
соединений
,
солей
и
комплексных
соедине
-
ний
).
Особое
внимание
уделено
применению
химических
элементов
и
их
соединений
в
качестве
разнообразных
современных
материалов
.
Чтобы
помочь
студентам
и
сделать
изучение
материала
более
нагляд
-
ным
,
в
пособии
приведено
большое
количество
рисунков
,
схем
,
структур
-
ных
формул
и
таблиц
.
В
данном
пособии
в
целом
отображено
состояние
современной
неор
-
ганической
химии
,
при
написании
использованы
современные
литератур
-
ные
источники
[1, 2],
список
которых
приведён
в
конце
пособия
.
Иллюстра
-
тивный
материал
большей
частью
взят
из
учебника
«
Неорганическая
хи
-
мия
» (
под
ред
.
Ю
.
Д
.
Третьякова
,
М
. :
Аса
demia, 2004).
Для
иллюстрации
структур
некоторых
веществ
были
использованы
Интернет
-
ресурсы
(
на
-
пример
,
ресурс
www.3dchem.com).
Построенное
на
основе
мультимедийного
курса
лекций
по
дисципли
-
не
«
Неорганическая
химия
»,
настоящее
издание
в
первую
очередь
предна
-
значено
для
студентов
-
первокурсников
химического
факультета
,
однако
оно
может
быть
полезным
и
для
студентов
старших
курсов
.
4
III
ГРУППА
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ
Особенности
III
группы
Периодической
системы
:
–
в
этой
группе
содержится
около
1/3
всех
элементов
Периодической
системы
(37
элементов
,
включая
лантаниды
и
актиниды
);
–
все
элементы
,
кроме
бора
,
являются
металлами
;
–
различие
свойств
между
элементами
главной
и
побочной
подгруп
-
пы
наименьшее
;
–
типические
элементы
(
В
, Al)
более
закономерно
вписываются
в
ряд
с
подгруппой
скандия
(
энтальпии
образования
оксидов
,
галогенидов
и
т
.
д
.),
чем
с
подгруппой
галлия
;
–
элементы
подгруппы
скандия
возглавляют
d
-
ряды
,
а
элементы
подгруппы
галлия
следуют
за
IIB-
группой
;
–
у
Sc
и
т
.
д
.
электронная
конфигурация
ns
2
(
n
–1)
d
1
,
а
у
элементов
подгруппы
Ga – (
n
–1)
d
10
ns
2
np
1
.
В
степени
окисления
+3
наблюдается
элек
-
тронная
аналогия
между
типическими
элементами
и
подгруппой
скандия
.
А
у
элементов
подгруппы
Ga
остается
d
10
сверх
оболочки
предыдущего
бла
-
городного
газа
;
–
здесь
в
наибольшей
степени
проявляется
d
-
сжатие
(
по
сравнению
с
последующими
А
-
группами
),
особенно
заметное
у
Ga.
Он
менее
металли
-
чен
,
чем
Al:
ОЭО
(Al) = 1,5,
ОЭО
(Ga) = 1,6. Ga(OH)
3
–
идеальный
амфолит
,
у
Al(OH)
3
преобладают
основные
свойства
;
–
элементы
III
В
-
группы
расположены
до
«
вставки
»
из
14
f
-
элемен
-
тов
в
6
и
7
периодах
,
а
остальные
элементы
В
-
групп
–
после
.
Поэтому
в
ря
-
ду
Sc – Y – La
металлические
свойства
усиливаются
,
как
в
главных
под
-
группах
. Sc(OH)
3
амфотерен
, La(OH)
3
–
сильное
основание
.
Соли
лантана
в
водном
растворе
не
гидролизованы
по
катиону
.
Только
начиная
с
IVB-
группы
,
за
счет
лантанидного
сжатия
,
проявляется
вторичная
периодич
-
ность
и
сверху
вниз
растет
химическая
благородность
элементов
;
–
наиболее
характерна
степень
окисления
+3;
–
эффект
6
s
2
-
электронной
пары
у
Tl –
своеобразное
проявление
ланта
-
нидной
контракции
,
для
таллия
характерна
устойчивая
степень
окисления
+1;
–
типические
элементы
III
группы
являются
диагональными
анало
-
гами
: Be
и
Al, B
и
Si
;
–
в
этой
группе
расположены
элементы
– «
укрепители
»
Периодиче
-
ской
системы
: «
экабор
» – Sc
и
«
экаалюминий
» – Ga.
5
ГЛАВА
1. IIIA-
ГРУППА
1.1.
Простые
вещества
Электронное
строение
В
основном
состоянии
элементы
главной
подгруппы
имеют
элек
-
тронное
строение
ns
2
np
1
.
В
возбужденном
состоянии
,
в
состоянии
sp
2
-
гиб
-
ридизации
,
участвуют
в
образовании
трёх
ковалентных
связей
.
Остается
одна
незанятая
орбиталь
,
и
число
валентных
электронов
ока
-
зывается
меньше
числа
доступных
по
энергии
орбиталей
.
Поэтому
многие
соединения
(
ковалентные
)
являются
кислотами
Льюиса
,
т
.
е
.
акцепторами
электронной
пары
.
Приобретая
её
,
они
повышают
к
.
ч
.
до
4
и
изменяют
гео
-
метрию
своего
окружения
(
из
плоской
–
в
тетраэдр
,
тип
гибридизации
–
sp
3
).
У
бора
наблюдается
диагональная
аналогия
с
кремнием
,
кратность
связи
часто
повышена
за
счет
p
π
-
p
π
–
связывания
.
У
Al
и
его
аналогов
–
к
.
ч
.
повышается
до
6 (
и
более
),
есть
вакантные
d
-
орбитали
.
В
результате
d
-
сжатия
ионные
радиусы
Al
и
Ga
близки
,
а
атомный
радиус
Ga
даже
меньше
,
чем
Al.
Электронная
конфигурация
последних
уровней
элементов
подгруппы
одинакова
,
однако
строение
внутренних
уровней
существенно
различается
.
Для
бора
и
алюминия
оно
отвечает
электронной
оболочке
предшествующе
-
го
благородного
газа
,
для
галлия
и
индия
–
благородного
газа
плюс
d
10
,
а
для
таллия
–
благородного
газа
плюс
4
f
14
5
d
10
.
Различия
в
строении
элек
-
тронных
оболочек
элементов
оказывают
существенное
влияние
на
законо
-
мерности
в
изменениях
химических
свойств
в
группе
,
а
также
отражаются
в
энергиях
ионизации
(
рис
. 1)
Рис
. 1.
Изменение
суммы
первых
трёх
энергий
ионизации
элементов
III
В
(Sc, Y, La)
и
IIIA (B, Al, Ga, In, Tl)
групп
ПС
[2]