Germánium, ón és ólom egy egyszerű dolog

Germánium, az ón és az ólom.

Egyszerű anyagokat. Minden fémek Csoport IV főcsoport - fehér, fényes anyag (kivéve -Sn) sűrűséget meghaladó 5 g / cm 3. ón és ólom -, puha, alacsony olvadáspontú és jó villamosan vezető fémek.

Germánium. amelynek kristályrács a gyémánt, szokatlanul magas keménységű fém (6,3 Mohs-féle skálán), magas olvadáspontú (958 0 C-on), és mutat félvezető tulajdonságokkal.

Tin létezik három allotrop módosítások - szürke ón (-Sn), fehér ón (-Sn) és az -Sn. Fehér ón meghaladó hőmérsékleteken stabil, 13,2 0 C, van egy tetragonális szerkezetű, alacsony keménység és fordítva, egy nagy alakíthatóság. Gördülő sikerül szerezni egy nagyon vékony fóliával (2,5 mm vastag), amely az úgynevezett fólia. Vezetőképesség fehér ón 14% a vezetőképessége ezüst. Szürke ón - szürke por nélkül a fémes csillogás alatti hőmérsékleteken is stabil 13,2 0 C. Ez a módosítás a kristály szerkezete hasonló a gyémánt, és félvezető, például szilícium és germánium. Szürke ón válik fehér ón csak akkor, ha olvadáspontú fém Másrészt, alacsony hőmérsékleten, fehér ón alakítjuk a szürke (a folyamatot nevezzük „ón pestis”). Az átmenet sebessége függ a tisztaságától fehér ón, és a jelenléte azt a szürke ón részecskék embriók. Feletti hőmérsékleten 161 0 C képződik egy fehér ón módosítását -Sn. Ez a módosítás hasonló megjelenésű fehér ón, de különböző kristályszerkezet és így a mechanikai tulajdonságok (kevesebb műanyag és törékenyebb).

Az ólom kékes-szürke színű és ragyog, de gyorsan beszennyezi a levegőben. Ez a legpuhább között nehézfém - ez nyomot hagy a papíron, és késsel. Hő- és elektromos vezetőképesség ólom kicsi. 7,5 K, ez lesz a szupravezető. Ólom fém elnyeli -, - merev és elektromágneses sugárzás.

Szobahőmérsékleten, mind a három fémek ellenálló oxigén (ólom bevonva vékony oxidfilm, és elveszíti a csillogás). Amikor fűtött, ezek oxidált az oxigén (alkotó GEO2. SnO2 és PbO), halogének (GeX4. SnX4. PBX2) és kén (GES vagy GeS2. SNS vagy SnS2 és PBS). Hidrogén, a szén és a nitrogén germánium, az ón és az ólom nem jár.

Normál redoxpotenciálok átmenetek

M 2+ + 2e   M 0 y ón és ólom valamivel több negatív potenciál hidrogénatom és germánium  több hidrogén potenciál (lásd. 1. táblázat), azonban ón és az ólom is oldunk savak, például híg sósavval és H2 SO4. míg Németországban nem. Kompakt ón lassan oldódik híg sósav és a kénsav. Ólom ezek a savak passziváljuk képződését filmek felületén rosszul oldódó PbCl2 és PbSO4. A vezető-ecetsavat lassan oldódik, mert feloldjuk a terméket - ólom-acetát (II) - jól oldódó só. Koncentrált hidrogén-halogeniddel feloldjuk kismértékben oldható ólom halogenidjei, hogy komplexeket képez:

Complexation in tömény oldatok savak is hozzájárul az oldódási ón:

Jelenlétében oxidálószerek (... Cl2 Br2 H2 O2 NaCIO, O2) mind a három fém reagál savakkal és lúgokkal szemben:

Ezekben a reakciókban, germánium és ón vegyületek képeznek, a +4 oxidációs állapotban van, és az ólom - oxidációs állapotban +2.

Meg kell jegyezni, hogy ellentétben a germánium, az ón és az ólom reagáltatjuk vizes lúg és távollétében oxidánsok:

Hideg híg salétromsavban, mint ón ólom oxidálódik az oxidációs állapotban +2:

A oxigén jelenléte ólom és ón is reagálni tud szerves savak:

Ezért, ólom-acetát (II), mivel a gyártás könnyebbsége, ezek gyakorlatilag jelentős előnnyel vegyületet. Abban az esetben, ón valószínűleg körülmény negatív értéket vesz fel. Az oxigén hiányában ón passzivált szerves savak, így ónozott acél konzervdobozok általánosan használják a hosszú távú tárolásra konzerv termékek. Megnyitása után a dobozokat kell tárolni, hogy már nem, mert mérgező lehet ónsók képződik, amely ellentétben a fém ón toxikus.

GEO2 + 2C  Ge + 2CO (1100 0 C-on).

SnO2 + 2C  Sn + 2CO.

Durva ón tiszta elektrokémiai finomítás difoszfát megoldásokat.

Kalcinálása ólom koncentrátumok végezzük a szilícium-dioxid jelenléte:

A kalcináljuk tartalmazó PbO és PbSiO3. keverve CaO és koksz és melegítjük 1400 0 C, a képződött ólom veretlen:

PbO + C  Pb + CO, PbSiO3 + CaO + CO  Pb + CaSiO3 + CO2.

Ólom veretlen vetettük alá elektrolízises finomításhoz oldat H2 [SiF6].

Oxidokat. Mindhárom elem képezi oxidokat, amelyek jellemző összetétele MO és Mo2. Ón és ólom, számos vegyes oxidok, amelyek egyszerre tartalmazzák atomok M 2 és M 4 (például Pb3 O4. Pb2 O3. Sn3 O4). Minden oxidok az amfoter jellegű, de a GEO2 domináló savas tulajdonságokat, míg a PbO - alapvető tulajdonságait. PbO2. Pb2 O3 és Pb3 O4 erősek okislitelemi a geológiai és SnO mutatnak erős redukáló tulajdonságokkal.

Germániumot és az ónt dioxidok oxidálásával állítjuk elő oxigénnel vagy egyszerű anyagok:

vagy kiszáradás hidroxidok:

PbO2 ólom-dioxidot termikusan instabil és így nem érhető el a reakció oxigén oxidációs ólom, ami exoterm. Ezt úgy kapjuk anódos oxidáció fémes ólom kénsavnormáloldattal vagy oxidációval az oldható sók Pb (II) erős oxidáló szerekkel:

Minden a szén-dioxidot visszaáll a fém:

Mo2 + 2C  M + 2CO (melegítés).

GEO2 germánium-dioxid - fehér, kristályos anyag. Szerkezete és kémiai tulajdonságai hasonlóak a SiO 2. germánium-dioxid, valamint SiO2 létezik egy hexagonális, tetragonális, stb, és üveges. módosítások. GEO2 módosítások nagyban kémiai tulajdonságait. Hexagonal módosítás viszonylag jól oldódik vízben (4,53 g / liter 25 0 C-on) a hidrogén-fluorid és hidrogén-klorid, és a lúgos oldatok:

Vizes oldatai H2 GEO3 kissé reakciót.

A tetragonális módosítása GEO2 nehezen oldódik vízben, hidrogén-fluorid és a sósavat, nagyon lassan oldódik lúgos. Üvegtesti módosítása oldhatósága összemérhető a hexagonális módosítás, de az oldódási sebesség körülbelül 100-szor nagyobb. Germánium-dioxid előállítására használják erősen refraktív üveg, amely átlátszó a látható és infravörös tartományban az elektromágneses hullámok.

Tin-dioxid SnO2 - fehér, amorf por vagy színtelen kristályok rutil szerkezettel (egyes Sn atom oktaéderes körülvéve hat O atomok, és minden egyes atom körül O atomok három ón formájában egy háromszög). Ez a sűrű (6,95 g / cm 3), szilárd anyag (7 Mohs) és a tűzálló (op. = 1625 0 C) vegyület, nagyon stabil a szokásos körülmények között. C vízzel, hígított savak és lúgok SnO2 reagál nehézséget. A fűtés az amorf-dioxid átalakul kristályos módosulatát. Az amorf módosítás oldódik tömény sósavban:

Mindkét változat könnyen reagálnak lúgos elolvad:

Az ón-dioxid gyártásához használt üveg, kerámia, zománcok, vezetőképes fóliák a gáz érzékelők.

Az ólom-dioxid PbO2 - barnás-fekete kristályos anyagot egy rutil-típusú szerkezetet. A vízzel, híg savak és lúgok nem oldódnak. Nagyon erős oxidálószer (E 0 PbO2 / Pb 2+ = +1,46 V), ólom-dioxidot reagáltatunk tömény savakkal:

Koncentrált oldatok lúgok reagálnak a PbO2 alkotnak hidroxi komplexek, amelyek stabilak csak az erősen lúgos közegben:

Amikor feldolgozási ólom-dioxid koncentrált sósavval, jéggel hűtött, alakított instabil normál körülmények vezethetnek-tetraklorid:

Ez a reakció nem tekinthető bizonyíték a jelenléte a savas oxidok tulajdonságait, mivel PbCl4 tipikusan halogenid (op. = -15 0 C). Azonban, vízmentes ecetsavat kapunk, ólom-dioxidot ólom-tetraacetát:

amely hűtés közben kristályosodik az oldat formájában színtelen tűk (op. = 175 0 C). A víz, az anyag teljesen hidrolizál, ami azt jelzi, egy túlnyomórészt kovalens kötést ólom-acetát-csoportok:

PbO2 használt kémiában, mint egy erős oxidálószer, és az iparban, mint a pozitív elektród aktív anyag ólom-savas akkumulátorok (lásd. T.I, 245. o.).

Monoxidot. SnO, és GeO elő dioxidok termikus redukciójával vagy a „puha” fémek oxidációs:

GEO2 + Ge  2GeO ; G 0 = 47 kJ / mól,

Ge + CO2  GeO  + CO.

ólom-monoxid nyerhető levegő átvezetésével olvadt ólom vagy magasabb-oxidok termikus bontásával, valamint sói ólom (II):

Az ón-oxid (II) a legkényelmesebb módszer a bomlása ón-oxalát (II) enyhe melegítéssel vízmentes só:

Oxidok és GeO SnO, ellentétben a PbO, kitéve erős fűtési diszproporcionálódási reakció:

2GeO  GEO2 + Ge 2SnO  SnO2 + Sn

Monoxid germaniyaGeO - szürke színű, szilárd anyagot szublimáljuk 700 0 C-on Ez egy erős redukálószer - a nedvesség jelenlétében könnyen oxidálódik a légköri oxigénnel. Oxid könnyen oldódik savakban:

és gyengén oldódik lúgok, mint savas tulajdonságokkal volt kevésbé kifejezett.

OlovaSnO monoxidot létezik több kristályos változatban - kék-fekete, vörös-barna és sárgás-zöld. A leggyakoribb kék-fekete módosítását. Van egy réteges szerkezet, amelyben a rétegek vannak kialakítva tetragonális piramis, amelyek úgy vannak elrendezve a csúcsai ón atomok nem megosztott elektronpár. A bázis négy oxigénatom (ábra. 4).

Ábra. 4. A szerkezet a-oxid SnO: egy - koordinációs poliéder, - a réteges szerkezetű (felülnézetben).

A rétegeket vannak összekötve miatt „fémes kötés” között előforduló ón atomok.

SvintsaPbO monoxidot létezik, mint egy piros módosítás (lithargyrum) tetragonális kristályok és módosítások formájában sárga (masszikot) a rombusz kristályok. Feletti hőmérsékleten 490 0 C vörös módosítás kevésbé sűrűvé válik, és több vízoldható sárga módosítást (oldhatóság a 25 0 C-on 0,11 g / l). PbO bázikus tulajdonságai érvényesülnek; reagál savakkal és tömény oldatok lúgok:

PbO ötvözés alkálifém- vagy más fém-oxidokat plumbit:

PbO + CaO  CaPbO2.

Hevítve oxigénnel (400-500 0 C) PbO alakul át míniumot:

és egy vizes szuszpenziót PbO oxidált klór és bróm, hogy PbO2:

Ólom-monoxid olvadt állapotban kölcsönhatásba lép az üveg, amely egy ólom-szilikátok.

Ólom surikPb3O4 -oxid előállításánál az ólom oxidációs állapota +2, és +4. Ezt a szilárd anyagot vörös volt, annak szerkezete épül lineáris láncai octahedra Pb +4 O6. amelynek közös élek (azaz négy O atomok socednimi megosztott octahedra Pb +4 G6), és a két oxigénatom keresztül kapcsolódik atomok láncát Pb + 2 együtt. Az ólom a oxidot atomok különböző oxidációs reakciókban támogatja jégecettel vagy salétromsav:

Vörös ólom oxidálásával állítjuk elő a vezetést a levegő oxigénjével 500 0 C-on, vagy a kalcinálás át ugyanezen a hőmérsékleten, az ólom-dioxid:

Pb3 O4 használják, mint egy oxidálószer és egy vörös pigment olajfestékhez. Az ilyen festék vas oxidálódik, és ezáltal további védelmet acél tárgyakon korrózió ellen. Ez mérgező és gátolja a mikroorganizmusok növekedését festett felületeken (megakadályozza elszennyeződését alján hajók).

Hidroxidok és ezek sói. hidroxidok a germánium (IV), ón (IV) és ólom (IV) amfoter jellegűek, és hidratált szilícium-dioxidok hMO2 uN2 O.

Germánium sav eltérően kovasavak jobban oldódnak vízben, de mint xSiO2 yH2 O, alkotnak kolloid oldatokat. A vizes oldat tartalmaz GEO2 molekulákat és ionokat metagermanic savat H2 GEO3 (KA1 = 10 -9) és polimerizációs termékek - ionok és pentagermanievoy geptagermanievoy savak:

És növekvő koncentrációban germánium és növekvő az oldat pH-egyensúly eltolódik a nagymértékben polimerizált formában. PH> 11-ionok megoldások léteznek hidroxo [Ge (OH) 6] 2-. és pH = 02 kationok és germánium (IV).

Sói germánium savak - germanates - kapható „száraz” és a „nedves” módszerrel. Például, fúziója germánium-dioxid, nátrium-nátrium-germanate elő:

és a fúziós lúggal - nátrium-orto-germanate:

Amikor összekeverjük GEO2 vizes oldatai kalcium-hidroxid és kalcium-metagermanat lehet beszerezni:

Ha az oldatot semlegesítjük oldattal GEO2 TL2 CO3. képződik pentagermanat tallium (I) - TL2 Ge5 O11. Vízben oldódik germanates erősen hidrolizált.

A sók Ge 4+ jellegű kapcsolatokat döntően kovalens. Ezért, néhány oldható germániumot vegyületet (IV) - Ge (SO4) 2. Ge (CIO 4) 4. Ge (CH3COO) 4. Ge (CN) 4 - bomlik vízben. Amikor feloldunk H3 PO4 GEO2 kiosztott csapadékot Ge (HPO4) 2. amelyet úgy állítunk kalcinálásával oldhatatlan savak és lúgok GE3 (PO4) 4.

Szulfát germánium (IV) úgy kapjuk meg, autoklávban GeCl4 c SO3. Ezt a vegyületet vízzel reagáltatunk és lúgokkal szemben:

Perklorát, acetát és germánium (IV) lehet szintetizálni GeCl4 csere reakciók nem-vizes oldószeres közegben:

Ón-savat. A reakcióban az ón-tetraklorid alkáli oldatok, ammónia vagy az intézkedés a savak oldatai az alkálifém-sztannátok képződött -ón-savat - SnO2 xH2 O  «fehér gél”, amely általában jóvá képletű H4 SnO4 (ortoolovyannoy sav). Amikor fűtött, hosszan tartó állás vagy oldat polikondenzációs reakció, ami a polimer képződését -ón-ecetsav - (H2 SnO3) n. -ón-savat állítunk elő, ón koncentrált salétromsavval:

-ón magas sav reaktivitás, hogy könnyen oldódik lúgok és savak:

Sn (SO 4) képződött sót az utolsó két reakciót teljesen bomlik vízben, de stabil híg kénsavban.

-ón-savat - fehér anyag kolloid polimer szerkezet. Ez gyakorlatilag nem oldódik vízben, enyhén oldódik-klorid (HCI, HNO3), sokkal jobb - tömény lúgok. Transzfer a sav egy oldható állapot lehet fúziós alkáliákkal, vagy klórozásával dehidratált diszulfát sav jelenlétében szén:

Sók ón-összetételének Me2 I SnO3 - metastannate módon, hogy megolvasztjuk ón-dioxid alkáliákkal:

A vízoldható metastannate teljesen hidrolizált, és átalakult geksagidroksostannaty:

Geksagidroksostannaty során képződő sav semlegesítésére ón lúgok:

Geksagidroksostannaty alkálifémek jól oldódnak vízben, de gyengén oldódnak lúgok. minden geksagidroksostannaty átjut geksagalogenidnye komplexek meghaladó oldatok hidrogén-halogenidek:

Emellett metastannate és geksagidroksostannatov ismert ortostannaty. így például, Mg2 SnO4 vagy Zn2 SnO4.

Ólom kislotyxPbO2yH2O ismeretlen. Azonban, számos sói ólom (IV): plumbate, és ortoplyumbaty geksagidroksoplyumbaty. Plumbate. Me2 I PbO3 és Me II PbO3 (ahol Me I = Na +. K +. Ag +. Me II = Ca 2+. Zn 2+. Cu 2+. Pb2 +, stb) van olvasztásával kapott ólom-dioxid lúgok vagy kiszáradás hidroxo ólom (IV) 0 ° C 250300:

Ortoplyumbaty, Me2 PbO4 (... Amennyiben Me = Ca 2+ Sr2 + Ba 2+ Pb 2+) állítunk elő oly módon PbO2 c oxidok vagy karbonátok más fémek: