ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.04.2021
Просмотров: 1501
Скачиваний: 2
16
γ
-
модификация
Al
2
O
3
более
активна
,
чем
корунд
:
γ
-Al
2
O
3
+ 7H
2
O + 2NaOH = 2Na[Al(OH)
4
(H
2
O)
2
]
γ
-Al
2
O
3
+ 9H
2
O + 3H
2
SO
4
= [Al(H
2
O)
6
]
2
(SO
4
)
3
Ga
2
O
3
по
структуре
и
свойствам
похож
на
Al
2
O
3
, In
2
O
3
имеет
кубиче
-
скую
структуру
.
Если
температура
плавления
корунда
Al
2
O
3
равна
2045
°
С
,
то
t
пл
Tl
2
O
3
намного
ниже
– 716
°
С
.
Оксид
таллия
можно
получить
следую
-
щим
образом
:
2TlNO
3
+ 6KOH + 2Cl
2
= Tl
2
O
3
↓
+ 2KNO
3
+ 4KCl + 3H
2
O
Гидроксиды
Al, Ga, In
можно
получить
следующим
образом
:
Al
2
(SO
4
)
3
+ 6NH
3
+ (x+3)H
2
O = Al
2
O
3
⋅
xH
2
O
↓
+ 3(NH
4
)
2
SO
4
Они
практически
нерастворимы
в
воде
.
Гидроксиды
Al
и
Ga
легко
растворяются
в
щелочах
.
Гидроксид
индия
выделен
в
свободном
состоянии
,
выше
300
°
С
частично
теряет
воду
и
переходит
в
InO(OH),
который
при
дальнейшем
нагревании
переходит
в
оксид
.
Гидроксоиндаты
образуются
при
p
H
>
13. Tl
2
O
3
растворим
только
в
кислотах
.
Термическая
стабильность
оксидов
и
гидроксидов
уменьшается
вниз
по
группе
,
окислительные
свой
-
ства
увеличиваются
:
Tl
2
O
3(
тв
)
o
100 C
⎯⎯⎯→
Tl
2
O
(
тв
)
+
О
2
Tl
2
O
3
+ 6HCl = TlCl
↓
+ 3H
2
O + 2Cl
2
Отличие
таллия
от
других
элементов
данной
подгруппы
проявляется
и
в
оксидах
,
и
в
гидроксидах
–
для
него
характерна
степень
окисления
+1.
Tl
2
O
образуется
в
виде
чёрных
пластинчатых
кристаллов
при
нагревании
Tl
2
С
O
3
в
N
2
при
700
°
С
. Tl
2
O
гигроскопичен
,
реагирует
с
H
2
O c
образовани
-
ем
гидроксида
. TlOH
хорошо
растворим
и
является
сильным
основанием
.
В
особых
условиях
могут
быть
получены
Ga
2
O, Al
2
O, In
2
O.
Соли
и
комплексные
соединения
Амфотерные
Al, Ga, In
образуют
2
ряда
солей
–
катионные
и
анион
-
ные
.
Для
Tl
анионные
формы
малохарактерны
.
Рис
. 10.
Строение
алюмокалиевых
квасцов
.
Октаэдры
[Al(H
2
O)
6
]
3+
и
[K(H
2
O)
6
]
+
чередуются
с
тетраэдрами
SO
4
2-
[2]
17
Me
I
Me
III
(SO
4
)
2
· 12H
2
O,
где
Me
I
= K, Rb, Cs, NH
4+
; Me
III
= Al, Ga, In, Tl,
Ti, V, Cr, Fe
и
т
.
д
. –
это
квасцы
(
рис
. 10).
Октаэдрические
катионы
[Me
III
(H
2
O)
6
]
3+
и
[Me
I
(H
2
O)
6
]
+
связаны
с
сульфат
-
анионами
за
счет
водород
-
ных
связей
.
Соли
алюминия
и
галлия
co
слабыми
кислотами
не
могут
быть
выде
-
лены
из
растворов
,
т
.
к
.
подвергаются
полному
необратимому
гидролизу
.
Сверху
вниз
склонность
к
гидролизу
ослабевает
.
Так
,
сульфид
индия
уже
можно
осадить
сероводородом
из
слабокислого
раствора
сульфата
индия
:
In
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
S + 3CH
3
COONa = In
2
S
3
↓
+ 3NaHSO
4
+ 3CH
3
COOH
В
растворе
присутствуют
разные
катионные
формы
Al, Ga, In:
[Me(H
2
O)
6
]
3+
⎯⎯
→
←⎯
⎯
H
+
+ [M(H
2
O)
5
OH]
2+
С
повышением
p
H
равновесие
сдвигается
ещё
дальше
вправо
,
затем
происходит
полимеризация
этих
комплексов
в
многоядерные
.
Соли
Tl(I)
напоминают
по
свойствам
соединения
Ag
и
K (
подобно
ка
-
лию
образует
хромовые
квасцы
,
подобно
серебру
–
галогениды
на
свету
разлагаются
,
сильными
кислотами
не
гидролизуются
).
Анионные
формы
: [Al(OH)
4
(H
2
O)
2
]
–
, [Ga(OH)
4
(H
2
O)
2
]
–
,
Me
III
2
O
3
+ Me
2
CO
3
сплавление
⎯⎯⎯⎯→
←⎯⎯⎯⎯
2Me
I
Me
III
O
2
+ CO
2
↑
Аналогичным
образом
получают
шпинели
Me
II
Me
III
2
O
4
(
где
Me
II
= Mg,
Ca,…).
Применение
Бор
применяют
как
полупроводниковый
материал
,
компонент
корро
-
зионностойких
и
жаропрочных
покрытий
,
материалов
для
регулирующих
устройств
ядерных
реакторов
.
α
-BN –
сухая
смазка
подшипников
,
огнеупор
,
термостойкое
волокно
.
β
-BN –
сверхтвердый
абразив
.
Борогидридные
ком
-
плексы
широко
применяются
в
органическом
и
неорганическом
синтезе
как
восстановители
и
катализаторы
процессов
полимеризации
.
Алюминий
и
его
сплавы
–
конструкционные
материалы
.
Наиболее
ис
-
пользуемые
сплавы
:
дюралюминий
(
медь
– 4 %,
марганец
– 0,5 %,
магний
–
1,5 %,
кремний
и
железо
–
доли
процента
);
силумин
– (16 %
кремния
);
алю
-
миниевая
бронза
(89 %
меди
);
сплавы
с
титаном
.
Алюминий
используется
для
получения
металлов
(
алюмотермия
),
в
электротехнике
,
для
упаковки
(
алюминиевая
фольга
).
Корунд
–
абразивный
материал
.
Кристаллические
разновидности
корунда
являются
драгоценными
камнями
.
Синтетические
рубины
применяют
для
изготовления
твердотельных
лазеров
.
Квасцы
KAl(SO
4
)
2
·12H
2
O –
протрава
в
текстильной
промышленности
,
используется
для
дубления
кож
.
Сульфат
алюминия
используется
при
очистке
воды
.
Бинарные
соединения
типа
A
III
B
V
находят
широкое
применение
в
по
-
лупроводниковой
технике
.
Соединение
MgGa
2
O
4
,
активированное
примеся
-
ми
типа
Mn
2+
,
используется
в
активируемых
в
УФ
свете
порошках
как
ярко
-
18
зелёный
люминофор
.
Галлий
в
меньшей
степени
используется
в
высокотем
-
пературных
жидких
затворах
,
в
виде
манометрической
жидкости
и
теплоно
-
сителя
,
а
также
в
низкотемпературных
припоях
.
Галинстан
–
сплав
68,5 %
галлия
, 21,5 %
индия
и
10 %
олова
с
температурой
плавления
–19
о
С
–
заме
-
нитель
ртути
в
термометрах
.
Индий
используется
в
низкоплавких
сплавах
и
в
электронных
устрой
-
ствах
.
В
плавких
защитных
устройствах
,
регуляторах
нагрева
применяются
сплавы
In
с
Bi, Cd, Pb
и
Sn (T
пл
50 – 100
о
С
),
которые
также
используются
для
пайки
полупроводниковых
стержней
при
низкой
температуре
. InAs
и
InSb
используются
в
низкотемпературных
транзисторах
,
термисторах
и
оп
-
тических
устройствах
(
фотопроводниках
),
а
InP –
в
высокотемпературных
транзисторах
.
Специальные
области
применения
таллия
–
в
инфракрасной
техноло
-
гии
,
так
как
TlBr
и
TlI
прозрачны
для
длинноволнового
излучения
,
возмож
-
но
их
использование
в
фоточувствительных
диодах
и
ИК
-
детекторах
.
Вод
-
ные
растворы
формиата
и
малоната
таллия
используются
для
разделения
небольших
количеств
минералов
и
определения
их
плотности
,
т
.
к
.
насы
-
щенные
растворы
,
содержащие
примерно
равные
массы
этих
солей
(
жид
-
кость
Клеричи
),
имеют
плотность
4,324
г
/
см
–3
при
20
о
С
.
Меньшие
плотно
-
сти
можно
получить
при
разбавлении
.
ГЛАВА
2. III
В
-
ГРУППА
2.1.
Подгруппа
скандия
.
Простые
вещества
В
III
В
-
группу
(
побочную
подгруппу
III
группы
)
входят
:
скандий
– Sc
(
№
21),
иттрий
– Y (
№
39),
лантан
– La
и
лантаниды
(
№
58–71),
актиний
–
Ac (
№
57)
и
актиниды
(
№
90–103) –
радиоактивные
.
Здесь
наблюдается
наименьшее
различие
в
свойствах
между
элементами
главной
и
побочной
подгрупп
,
и
только
здесь
свойства
типических
элементов
(B, Al)
более
за
-
кономерно
укладываются
в
ряд
с
элементами
III
В
-
группы
,
чем
с
остальны
-
ми
элементами
III
А
-
группы
[3, 4].
Закономерность
изменения
свойств
в
III
В
-
группе
Элементы
III
В
-
группы
в
Периодической
системе
располагаются
в
на
-
чале
блока
переходных
элементов
,
поэтому
они
обладают
переходными
свойствами
:
каждый
элемент
более
электроотрицателен
,
чем
его
предшест
-
венник
из
2-
й
группы
,
но
менее
электроотрицателен
,
чем
последующие
пе
-
реходные
элементы
.
На
рис
. 11
приведены
относительные
электроотрица
-
тельности
элементов
3-
й
группы
,
из
рисунка
видно
,
что
по
данному
свойст
-
ву
элементы
В
-
группы
более
близки
к
типическим
элементам
3-
й
группы
.
19
Рис
. 11.
Относительная
электроотрицательность
элементов
III
группы
[6]
Подобные
зависимости
в
изменения
свойств
наблюдаются
и
в
рядах
однотипных
соединений
,
например
при
рассмотрении
энтальпий
образова
-
ния
соответствующих
оксидов
элементов
(
рис
. 12).
Рис
. 12.
Энтальпии
образования
оксидов
Э
2
O
3
[6]
Оксиды
элементов
подгруппы
скандия
характеризуются
наибольши
-
ми
(
по
абсолютной
величине
)
энтальпиями
образования
.
Это
одни
из
самых
прочных
(
термодинамически
)
оксидов
.
Электронная
конфигурация
Электронная
конфигурация
элементов
подгруппы
скандия
[
R
](
n
-1)
d
1
ns
2
,
где
R
–
конфигурация
предыдущего
благородного
газа
;
n
–
номер
главного
квантового
числа
,
совпадающий
с
номером
периода
.
В
сте
-
пени
окисления
+3
эти
элементы
имеют
электронную
конфигурацию
пре
-
дыдущего
благородного
газа
и
являются
полными
электронными
аналогами
типических
элементов
(B
и
Al).
Поскольку
они
возглавляют
соответствую
-
щие
d
-
ряды
,
на
них
не
сказывается
ни
d
-,
ни
f
-c
жатие
.
Поэтому
их
свойства
20
меняются
так
же
,
как
в
I
А
-
и
II
А
-
группах
.
Этим
и
объясняется
монотон
-
ность
изменения
свойств
в
ряду
B – Al – Sc – Y – La,
в
котором
характерно
нарастание
«
металличности
».
Химия
скандия
как
кайносимметричного
эле
-
мента
несколько
отличается
от
иттрия
,
лантана
и
лантанидов
,
которые
со
-
вместно
называется
редкоземельными
элементами
(
РЗЭ
).
Поэтому
IIIB-
группу
обычно
называют
«
подгруппа
скандия
и
РЗЭ
».
Открытие
элементов
Иттрий
открыт
в
1734
г
.
шведским
химиком
Гадолином
,
выделен
в
свободном
состоянии
в
1828
г
. (
Велер
–
восстановлением
YCl
3
натрием
).
Лантан
открыт
в
1939
г
.
Люзандером
.
Скандий
–
один
из
трех
«
элементов
-
укрепителей
»
Периодической
системы
.
Предсказан
Д
.
И
.
Менделеевым
в
1871
г
. (
экабор
).
Открыт
в
1879
г
. (
через
8
лет
)
шведским
химиком
Нильсо
-
ном
.
Нахождение
в
природе
Содержание
скандия
и
каждого
из
РЗЭ
на
Земле
оценивается
величи
-
ной
порядка
10
–3
– 10
–4
масс
. %,
что
существенно
больше
,
чем
,
например
,
бора
,
кадмия
,
ртути
,
селена
и
др
.
Строго
говоря
,
РЗЭ
–
далеко
не
редкие
элементы
.
Общая
закономерность
,
согласно
которой
четные
элементы
рас
-
пространены
на
Земле
(
и
в
Солнечной
системе
)
больше
,
чем
нечетные
,
на
-
глядно
проявляется
в
семействе
лантанидов
(
рис
. 13
и
14).
Рис
. 13.
Относительная
распространенность
элементов
в
Солнечной
системе
:
• –
четные
элементы
,
○
–
нечетные
элементы
Скандий
встречается
в
природе
отдельно
от
РЗЭ
и
образует
собствен
-
ные
минералы
:
фосфат
ScPO
4
· 2H
2
O –
стереттит
,
силикат
Sc
2
Si
2
O
7
–
торт
-
вейтит
.
Он
также
содержится
как
примесь
в
касситерите
(SnO
2
),
вольфра
-