2. Простые вещества, образуемые р-элементами. Аллотропия и полиморфизм. Химические свойства галогенов, кислорода, озона, халькогенов, азота, фосфора, углерода, кремния.

Простые вещества – сочетание атомов одного и того же вида. В зависимости от типа химической связи между атомами простые вещества подразделяют на металлы и неметаллы. Один и тот же элемент может образовывать несколько разны типов простых веществ, называемых аллотропными модификациями. Аллотропия состава обуславливается различным составом молекул простого вещества. Аллотропные формы обусловлены различным способом размещения молекул или атомов. Полиморфизм – способность данного вещества существовать в виде двух или более кристаллических структур. Полиморфные модификации обычно обозначаются греческими буквами.  - устойчива при комнатной температуре,  - при более высокой. Полиморфные модификации сильно различаются по физическим свойствам.

p-элементы 3 группы.

Бор

Так называемый «аморфный бор» — коричневый порошок без вкуса и запаха, с удельным весом 1,73. Чистый кристаллический бор имеет серовато-черную окраску, обладает твердостью У и удельным весом 2,34. Oн кристаллизуется в иглах или гексагональных пластинках, чрезвычайно тверд, непрозрачен и имеет очень незначительную электропроводность, повышающуюся с ростом температуры. Чистый .кристаллический бор химически очень устойчив, в том числе и по отношению к окислителям, Температура плавления бора лежит очень высоко. В электрической дуге бор начинает испаряться. Средняя удельная теплоемкость бора в интервале 0—100° равна 0,252; таким образом, для атомной теплоемкости получается значение 2.73, сильно отклоняющееся от соответствующего закону Дюлонга и Пти, С понижением температуры атомная теплоемкость бора понижается еще больше. Напротив, с повыщением температуры она все более приближается к величине, требуемой законом Дюлонга и Пти, к которой, при 900° ее значение 5,5 подходит уже довольно близко.

Устойчивый по отношению к воздуху при обычной температуре бор (аморфный) при нагревании на воздухе до 700° загорается к горит красноватым пламенем; если же его сжигать в струе кислорода, то достигается более высокая температура; бор в незначительной степени улетучивается и окрашивает пламя в зеленый цвет. При нагревании бор соединяется непосредственно с хлором, бромом и серой, но заметно не реагирует с водородом. Начиная с температуры 900°, он соединяется также и с азотом, образуя нитрид BN, который поэтому также образуется в качестве побочного продукта при горении бора на воздухе. Равным образом и с аммиаком при высокой температуре образуется нитрид бора BN.

Концентрированной азотной кислотой или царской водной, а также при сплавлении со щелочами В окисляется с образованием борной кислоты или боратов щелочных металлов; однако расплавленная селитра при 400° на него еще не оказывает заметного действия. Концентрированная серная кислота действует нa бор лишь при 250°; фосфорная кислота восстанавливается им до свободного фосфора только при 800°. Водяным паром при температуре красного каления бор окисляется с выделением свободного водорода. С окисью азота бор взаимодействует при температуре красного каления, образуя трехокись и нитрид бора. При очень высоких температурах бор оказывается в состоянии восстанавливать также окись углерода и двуокись кремния. Благодаря своему сильному сродству к кислороду и к другим электроотрицательным элементам бор может выделять в свободном состоянии металлы из их окислов, сульфидов и хлоридов

Алюминий

Алюминий — серебристый металл с удельным весом 2,70-температурой плавления 660.2° и температурой кипения 2270°. Он кристаллизуется кубически, гранецентрированно. Теплоемкость сравнительно с другими металлами весьма высока. Теплота плавления также весьма высока, поэтому алюминий, несмотря па свою более низкую температуру плавления, плавится труднее, чем медь; но будучи расплавленным, он дольше остается жидким, чем другие металлы. Алюминий очень легко поддается обработке, из него можно вытягивать очень тонкую проволоку, прокатывать в тонкую жесть и ковать чрезвычайно топкую фольгу. На воздухе чистый алюминий хорошо сохраняется, так как он покрыт тонким слоем окиси, предохраняющим металл от дальнейшего окисления. По той же причине он индифферентен и к воде и даже к водяному пару при высокой температуре. На него не действует также сероводород, но он растворим в большинстве кислот, а также в щелочах. Разбавленные органические кислоты, например уксусная и лимонная, слабо действуя на алюминий на холоду, хорошо растворяют его при 100°; растворение ускоряется также прибавлением поваренной соли. Концентрированная уксусная кислота на него почти не действует; столь же незначительно действуют жиры и жирные кислоты; не действует на холоду азотная кислота, ни разведенная, ни концентрированная. Нагревание в этом случае вызывает . бурную реакцию. Если мелкоизмельченныи алюминий поджечь, то он сгорит с ослепительный светом, переходя в окись алюминия. С хлором алюминий образует соединения с большим выделением тепла. С жидким бромом он реагирует с вспышкой, с иодом соединяется непосредственно, с серой — при сильном разогревании. Алюминий взаимодействует и с азотом, но лишь при очень высокой температуре, получаемой, например, за счет частичного сжигания порошка алюминия в струе кислорода.

С селеном и теллуром алюминий соединяется при нагревании со взрывом.

Галлий

Галлий—относительно мягкий, ковкий металл, блестящего серебристого цвета с голубовато-серыми штрихами. Он плавится при 29,78.

Индий

Индий — серебристо-белый, обладающий сильным блеском металл. Он очень мягкий, легко режется ножом и плавится при весьма низкой температуре, однако кипит при большой. В атмосфере сухого воздуха инднй не теряет блеск, при нагревании он покрывается пленкой, но сильно окисляться начинает только при температуре выше температуры плавления. При нагревании в токе хлора индии энергично сгорает. Он непосредственно соединяется а с другими галогенами, а также с серой.

Таллий

Свежий срез таллия белый и блестящий, однако на воздухе металл тотчас же тускнеет. Таллий металл мягкий, мягче свинца. Таллий можно возогнать в токе водорода. На воздухе он окисляется с поверхности, образуя окись одновалентного и трехвалентного таллия. Озон, а также перекись водорода окисляют металл до Тl₂О₃. Вода, не содержащая растворенного воздуха, при обычной температуре лишь очень незначительно воздействует на таллий. В спирте, напротив,- металл медленно растворяется с образованием алкоголята и выделением водорода. При достаточном доступе кислорода выделения водорода не происходит. Образующийся при этом алкоголят одновалентного таллия представляет собой тяжелое, желтоватое масло. Это соединение хорошо растворяется в абсолютном спирте или эфире, а водой немедленно разлагается. Распад наступает также при нагревании. Лучший растворитель для таллия — разбавленная азотная кислота. В разбавленной серной кислоте металл растворяется значительно хуже и еще хуже — в соляной кислоте. Это находится в соответствии с более или менее плохой растворимостью соединений таллия, образованных этими кислотами. В связи с легкой растворимостью фторида и положением металла в ряду напряжения левее водорода интересно отметить очень слабое взаимодействие таллия с фтористоводородной кислотой. С галогенами таллий реагирует уже при обычной температуре. При нагревании металл взаимодействует также с серой, селеном и теллуром. При сплавлении металл соединяется с мышьяком и сурьмой. Фосфор, напротив, взаимодействует с таллием лишь с поверхности. С бором и кремнием таллий вовсе не взаимодействует. Он не образует с ними ни смешанных кристаллов, ни соединяется при сплавления. С молекулярным водородом таллий не взаимодействует. Не реагирует он и с азотом и двуокисью углерода.

p-элементы 4 группы.

Углерод

Чистый углерод встречается в двух кристаллических модификациях: кубической, кристаллизирующейся в форме алмаза, и гексагональной, кристаллизующейся в форме графита. В то время как. алмаз бесцветен, а графит серого цвета, углерод, полученный при термическом разложении его соединений, имеет глубокую черную окраску. Углерод независимо от того, в какой модификации он находится, не имеет ни вкуса, ни запаха, чрезвычайно трудно плавится и улетучивается и не растворяется во всех обычных растворителях. Он хорошо растворяется во многих расплавленных металлах, например в железе, никеле и в платиновых металлах, и вновь кристаллизуется в форме графита при охлаждении растворов. При обычной температуре углерод, особенно алмаз и графит, химически крайне инертен. Некоторые сорта черного углерода воспламеняются в атмосфере кислорода уже при сравнительно незначительном нагревании. Со фтором черный углерод реагирует уже при обычной температуре. При высоких температурах углерод соединяется с многочисленными элементами: водородом, серой, кремнием, бором и многими металлами. Соединения углерода с металлами и с другими электроположительными относительно углерода элементами называют карбидами. С азотом углерод непосредственно не соединяется, однако взаимодействие происходит в присутствии водорода с образованием цианистого водорода. Углерод в форме алмаза образует чрезвычайно твердые, в совершенно чистом состоянии бесцветные, абсолютно прозрачные, сильно преломляющие свет, блестящие кристаллы. В форме алмаза углерод обнаруживает большую химическую стойкость. На него не действуют ни кислоты, ни основания, если только они не отщепляют легко кислорода. Вместе с тем алмаз, нагретый в кислороде до температуры выше 800, сгорает до двуокиси углерода. Если же сильно нагреть алмаз без доступа воздуха, то он превращается в графит. Твердость графита незначительна, он гибок, мягок и жирен на ощупь, обладает слабым металлическим блеском, отличается маркостью. В противоположность алмазу графит хороший проводник тепла и электричества. Он легче поддается химическому воздействию, чем алмаз; в пламени бунзенонской горелки он сгорает, хотя и с трудом, в чистом кислороде воспламеняется при температуре выше 690

Кремний

Чистый кристаллический кремний образует темно-серые, блестящие, непрозрачные, часто расслаивающиеся на пластинки октаэдры правильной формы. Твердость его значительна, он царапает стекло. Но так как он очень хрупок, его легко можно превратить в порошок. Подобно графиту он обнаруживает электропроводность (возрастающую с повышением температуры). Грубо кристаллический кремний химически не особенно активен. Он практически не растворим ни в каких кислотах, даже в плавиковой. Загорается он также с трудом. Но при очень высокой температуре (белое каление) он соединяется с кислородом и азотом, а при температуре электрической дуги — с водородом. При нагревании Si сплавляется с большинством металлов, но из щелочных металлов — только с литием- В некоторых случаях при этом образуются соединения, например с магнием — силицид магния, в других случаях кремний просто растворяется в расплавленном металле, например в алюминии. Из алюминия он вновь выделяется при охлаждении. Поэтому кремний можно перекристаллизовать сплавлением с алюминием, а также с серебром.

Кремний во всех своих формах реагирует очень легко с едкими щелочами, даже с очень разбавленными растворами. Уже при соприкосновении со стеклом, из которого может быть извлечено некоторое количество щелочи, вода приобретает способность растворять кремний, по крайней мере при кипячении. Реакция обусловлена склонностью кремния к образованию силикат-ионов

Германий

Германий очень хрупкий, серовато-белый блестящий металл, Он кристаллизуется в кубической системе. На воздухе компактный германий не изменяется. При температуре выше красного каления он соединяется с кислородом. С водородом он непосредственно не соединяется и не обладает по отношению к нему также особой растворяющей способностью. Напротив, при нагревании он легко сплавляется с платиной, золотом, серебром, медью и другими металлами. Эвтектический сплав Ge-Au обнаруживает заметно низкую для сплавов золота точку плавления. В соляной кислоте германий нерастворим, точно так же и разбавленной серной кислоте; напротив, он растворяется с выделением SO₂ в горячей концентрированной серной кислоте. Умеренно концентрированная азотная кислота переводит его в гидрат двуокиси, так же как олово. С разбавленным раствором едкого кали он не взаимодействует, однако очень легко подвергается воздействию щелочного раствора перекиси водорода. Его также легко можно перевести в раствор анодным окислением, при этом он переходит непосредственно в четырехвалентное состояние. В щелочных растворах образуются германаты, в кислых растворах — соли германия(IV).

Олово

Олово представляет собой серебристо-белый блестящий металл, обладающий незначительной твердостью, но большой ковкостью. Выше 161° олово превращается и другую, ромбическую, модификацию. В этой форме оно очень хрупко, так что его можно истолочь в порошок. Третья модификация — порошкообразное серое олово. По отношению к воздуху и воде олово при обычной температуре устойчиво. Однако при более высокой температуре оно окисляется. Пары олова легко и полностью сгорают, образуя двуокись. Со свободными галогенами олово образует тетрагалогениды. С хлором и бромом оно реагирует уже при: обычной температуре, с йодом — при слабом нагревании. С фтором оно не реагирует заметно при обычной температуре, при 100°, напротив, очень энергично (с появлением пламени). Так же достаточно энергично оно реагирует при нагревании с серой, селеном и теллуром. С азотом олово непосредственно не соединяется, а с фосфором реагирует при нагревании. Разбавленные кислоты лишь медленно действуют на олово, что объясняется незначительной разницей его нормального потенциала и нормального потенциала водорода. Энергично реагирует олово с концентрированной азотной кислотой. При этом оно превращается в нерастворимый в воде белый порошок - оловянную кислоту. Гораздо медленнее взаимодействует олово с концентрированной серной кислотой, в которой оно растворяется с выделением SO₂. При кипячении с растворами едких щелочей олово переходит в раствор с образованием гидроксостаннат-ионов. Важным свойством является способность олова легко образовывать сплавы с другими металлами.

Свинец

Свинец представляет собой синевато-белый металл, блестящий на поверхности свежего среза; однако на воздухе он быстро приобретает матовую сине-серую тусклую окраску. Свинец самый мягкий среди обычных тяжелых металлов, значительно мягче, чем олово. Свинец легко образует сплавы с другими металлами. С ртутью он образует амальгаму, которая при небольшом содержании свинца представляет собой жидкость. В амальгаме свинец одноатомен. Хотя свинец расположен до водорода в электрохимическом ряду в разбавленных кислотах он в общем по растворяется. Нерастворимость в умеренно концентрированной серной кислоте важна для применения свинца в аккумуляторах, а также в сернокислотной промышленности, где получающуюся в камерном процессе разбавленную кислоту упаривают па свинцовых сковородах. В соляной кислоте свинец также практически не растворяется. В азотной кислоте он легко растворим вследствие своей сильной способности к окислению. При доступе кислорода воздуха свинец медленно взаимодействует со всеми кислотами, в том числе и с очень слабыми, и даже с водой. Следует отметить сравнительно легкую растворимость свинца в содержащей воздух уксусной кислоте. Вероятно, растворимость здесь повышается благодаря комплексообразованию. В то время как компактный свинец при обычной температуре подвергается действию кислорода воздуха лишь с поверхности, тонкоизмельченный свинец пирофорен. При плавлении свинец покрывается сначала серым окисным слоем, так называемой «свинцовой золой»; при более продолжительном нагревании он переходит сначала в желтый свинцовый глет PbO, а затем, если его не слишком нагревать при обильном доступе воздуха,— в красный сурик. При нагревании свинец непосредственно соединяется также с серой, селеном и теллуром, а также и с галогенами. При растворении в кислотах свинец переходит в двухвалентное состояние. Действием сильных окислителей, особенно при электролитическом окислении, он может быть переведен в четырехвалентное состояние.

p-элементы 5 группы.

Азот

Азот — бесцветный, не имеющей запаха и вкуса газ, более легкий, чем воздух. Азот сжижается с трудом. В воде азот менее растворим, чем кислород..

При обычных условиях азот очень инертный газ. Однако при высокой температуре его активность значительно возрастает, и тогда он взаимодействует со многими веществами, образуя нитриды.

Под влиянием искровых разрядов азот соединяется в незначительной степени с водородом, образуя аммиак NH₃. Однако при высоких температурах равновесие

полностью смещено в левую сторону. Поэтому образовавшийся аммиак, лишь только его концентрация превзойдет некоторую минимальную величину, вновь разлагается под влиянием электрических разрядов. Значительное прямое взаимодействие азота с кислородом воздуха можно вызнать, пользуясь искусственным приемом. Получающееся в этом случае соединение — окись азота NО хотя и стабильно при очень высоких температурах, однако равновесие при понижении температуры все более и более смещается влево. Несмотря на это, существование окиси азота при обычной температуре объясняется тем, что скорость ее распада при этих условиях практически равняется нулю; окись азота метастабильна. При нагревании она распадается еще до того, как достигается область температур, при которых равновесие сколько-нибудь заметно сдвигается вправо.

Фосфор

Фосфор существует во многих модификациях. Обычный бесцветный, или белый, фосфор (тетрафосфор) продставляет собой мягкую, как воск, прозрачную массу с характерным запахом. В воде растворяются только следы фосфора, но с водяными-парами он заметно летуч. В спирте он также мало растворим, лучше растворяется в эфире, бензоле, скипидаре и жирных маслах, а лучше всего в сероуглероде, хлористой сере и треххлористом фосфоре. Из сероуглерода фосфор кристаллизуется в кубической системе. Белый фосфор чрезвычайно химически реакционноспособен. В тонкоизмельченном состоянии, получающемся, например, при испарении раствора фосфора в сероуглероде на фильтровальной бумаге, на воздухе он самопроизвольно воспламеняется. В компактных кусках белый фосфор загорается при нагревании немного выше 50°; по этой же причине он воспламеняется при трении, поэтому его режут только под водой. Фосфор сгорает желтоват о-белым пламенем, образуя пятиокись. В темноте на воздухе фосфор светится. Это происходит оттого, что постоянно присутствующие над ним пары (несмотря на малую упругость пара белого фосфора при комнатной температуре) окисляются кислородом воздуха с выделением света. Многие вещества, например спирт, эфир, скипидар, сероводород, двуокись серы, хлор, аммиак, ослабляют или подавляют фосфоресценцию. В чистом кислороде при обычном давлении свечения не бывает, но оно появляется при уменьшении давления. При медленном окислении фосфора во влажном воздухе образуется главным образом фосфористая кислота и затем фосфорноватистая.Белый фосфор жадно соединяется также с галогенами; в токе хлора он загорается; фосфор энергично реагирует с серой и многими металлами. Сильные окислители, например азотная кислота, окисляют его в фосфорную кислоту. В теплом едком кали фосфор растворяется с выделением фосфористого водорода и с образованием гипофосфита калия. Фосфор выделяет легко восстанавливающиеся металлы (золото, серебро, медь, свинец) из их солей, причем он одновременно взаимодействует с ними; например, с медью он дает фосфористую медь. При нагревании в закрытом сосуде приблизительно до 260 белый фосфор превращается в красный фосфор, значительно менее активный химически и совершенно безвредный. Это превращение происходит медленно и при обычной температуре под действием света. Красный фосфор — порошок темно-красного цвета, нерастворим в сероуглероде; в темноте не светится и воспламеняется лишь при нагревании свыше 400°, Его удельный вес значительно больше, чем белого фосфора. Красный фосфор реагирует с галогенами и серой при более высокой температуре, чем белый фосфор, и не осаждает металлов из растворов их солей. Но азотная кислота легко окисляет его до фосфорной кислоты. При растирании с хлоратом калия он легко воспламеняется. Более реакционноспособен, чем обычный красный фосфор, светло-красный фосфор Шонка, получающийся при кипячении обычного фосфора с трехбромистым фосфором. Как и белый фосфор, он растворяется в едкой щелочи я осаждает медь иэ раствора сульфата меди. По-видимому, в этом случае речь идет всего лишь об очень тонко-измельченном состоянии красного фосфора; так же как и последний, светло-красный фосфор безвреден. Третьей вполне определенной модификацией фосфора является черный фосфор. По химическому поведению он очень похож на красный фосфор, но окисляется во влажном воздухе быстрее, чем красный. Черпмй фосфор обладает окраской цвета железа и металлическим блеском. Он обладает также металлической электропроводностью и хорошей теплопроводностью. Ниже 550° черный фосфор является термодинамически наиболее стабильной модификацией этого элемента. По при его образовании, в случае отсутствия катализатора, должен быть преодолен очень значительный потенциальный барьер.

Мышьяк

Мышьяк встречается в нескольких модификациях. Обычная форма — металлический или серый мышьяк. Он представляет собой серо-стальную кристаллическую массу с металлическим блеском, хрупкую, с незначительной твердостью, проводящую электрический ток. Мышьяк возгоняется, не плавясь. При нагревании под давлением он плавится. При резком охлаждении паров получается желтый мышьяк, состоящий из прозрачных, мягких, как воск, пластичных кубических кристалликов, тогда как серый (металлический) мышьяк кристаллизуется гексагонально -ромбоэдрически. Желтый мышьяк растворим в сероуглероде, летуч с водяными парами и действует как сильный восстановитель, следовательно, подобен по свойствам белому фосфору, но значительно менее устойчив, чем последний. Уже при слабом нагревании, а также под влиянием света, он быстро переходит в серый (металлический) мышьяк. В качестве промежуточного продукта при переходе желтой модификации мышьяка в обычную металлическую часто появляется третья форма мышьяка, так называемый черный мышьяк. Эта форма мышьяка образуется также при пропускании, мышьяковистого водорода через раскаленную стеклянную трубку в виде налета на ее стенках. «Черный мышьяк» (он может быть также окрашен и в серый цвет) — стекловидно-аморфное вещество. Четвертая форма, бурый мышьяк получается при восстановлении солянокислых растворов растворов мышьяка, например, хлористым оловом [хлоридом олова (II)] или фосфорноватистой кислотой. При нагревании на воздухе мышьяк сгорает синеватым пламенем, образуя белый дым трехокиси мышьяка. При горении распространяется характерный чесночный запах. Крепкая азотная кислота или царская водка окисляют мышьяк в мышьяковую кислоту, а разбавленная азотная или концентрированная серная кислота, а также кипящие щелочи — в мышьяковистую кислоту. С хлором As реагирует со вспышкой.. При высокой температуре As непосредственно соединяется и со многими другими элементами. С тяжелыми металлами, даже с такими, с которыми он не дает соединений, он очень легко сплавляется (т. е. легко растворяется в расплавленном металле). Застывшие сплавы большею частью хрупки.

Сурьма

Сурьма — серебристо-белый с сильным блеском металл, хрупкий и умеренно твердый, легко превращающийся в порошок. Сурьма проводит электрический ток. Сурьма, как и мышьяк в парах четырехатомна. В твердом состоянии она встречается в нескольких модификациях. Обычная серая или металлическая сурьма кристаллографически относится к гексагонально-ромбоэдрической системе. Пропуская кислород в жидкий сурьмянистый водород получена желтая сурьма, соответствующая желтой модификации мышьяка и белой модификации фосфора. Желтая сурьма значительно менее устойчива, чем желтый мышьяк. При повышении температуры она быстро чернеет — даже в темноте. На солнечном свету почернение наступает гораздо скорее и при еще более низкой температуре. Получающаяся при этм. черная сурьма представляет собой третью модификацию сурьмы. Черная сурьма химически активнее серой. Она окисляется на воздухе уже при обычной температуре и может даже воспламеняться. При нагревании без доступа воздуха черная модификация превращается в серую. Четвертая форма — так называемая взрывчатая сурьма — осаждается на катоде при электролизе растворов хлорида, бромида или иодида сурьмы при достаточно высокой плотности тока. На воздухе при комнатной температуре металлическая сурьма устойчива. Нагретая выше температуры плавления, она на воздухе загорается. При горении образуется главным образом летучая при высокой температуре трехокись, возникающая также и при действии водяного пара на сурьму при красном калении. С хлором порошкообразная сурьма взаимодействует со вспышкой, образуя при этом пентахлорид. Так же энергично реагирует она и с другими галогенами. С серой Sb соединяется при сплавлении, так же, как и с фосфором, мышьяком и со многими металлами. При нагревании с нитратами или хлоратами щелочных металлов порошкообразная сурьма со вспышкой образует щелочные соли сурьмяной кислоты. В азотпой кислото сурьма растворяется с образованием трехокиси или пятиокиси сурьмы в зависимости от ее концентрации. С горячей концентрированной серной кислотой она реагирует с выделением двуокиси серы и с образованием сульфата сурьмы. В соляной кислоте и в разведенной серной кислоте сурьма не растворяется. Нерастворимость сурьмы в неокисляющих кислотах соответствует ее месту в электрохимическом ряду напряжений.

Висмут

Висмут — белый с красным оттенком блестящий хрупкий металл грубозернистого строения. Он легко раскалывается и превращается в порошок. При обычной температуре висмут на воздухе устойчив, при температуре красного каления он сгорает с синеватым пламенем в желтую окись Bi₃O₅. С хлором порошкообразный висмут соединяется со вспышкой. При нагревании он взаимодействует с бромом, иодом, а также с серой, селеном и теллуром. С азотом и фосфором висмут непосредственно не соединяется. Вода при обычной температуре на висмут не действует, если она не содержит растворенного кислорода. При прокаливании в атмосфере водяного пара висмут медленно окисляется. В неокисляющнх кислотах висмут нерастворим; не действует на него и холодная концентрированная серная кислота. В горячей концентрированной серной кислоте висмут растворяется с выделением двуокиси серы. Самый лучший растворитель для висмута — азотная кислота. С металлами висмут легко образует сплавы. Некоторые из них замечательны своей очень низкой температурой плавления. Случаи, когда висмут образует с металлами соединения, довольно редки. Чаще всего такие соединения образуются с металлами с сильно выраженным электроположительным .

p-элементы 6 группы.

Кислород

Кислород в обычных условиях представляет собой бесцветный газ, без запаха.

Одной из наиболее характерных особенностей кислорода является его способность соединяться с большинством элементов с выделением тепла и света. Чтобы вызвать такое соединение, сгорание, часто требуется нагревание до определенной температуры, так как при обычной температуре кислород является довольно инертным веществом. Однако в присутствии влаги, медленное соединение с кислородом происходит уже при обычных температурах. Появление озона наблюдается всегда, когда происходит электрический разряд в воздухе, например в помещении, где работает электрическая машина или искровой генератор. Уже в газообразном состоянии озон окрашен в голубой цвет, в жидком состоянии он темно-синий, почти черный. Разбавленный озон при обычных температурах распадается очень медленно. Кроме нагревания, сильно ускоряют распад некоторые вещества, например двуокись марганца, окись свинца, натронная известь; распад ускоряется и при облучении ультрафиолетовым светом. На органические соединения озон, как правило, действует очень энергично уже при обычных температурах: под действием озона выцветают органические краски, разрушаются микроорганизмы. Многие вещества, такие, как эфир, спирт, светильный газ, смоченная скипидаром вата, при действии озонированного воздуха воспламеняются. При осторожном действии озона на ненасыщенные органические соединения часто получаются так называемые озониды, причем озон присоединяется по месту двойной связи. Озон, как правило, взаимодействует со многими веществами, с которыми кислород при обычных температурах реагировать не может. При действии озона черный сульфид свинца переходит в белый сульфат, белая гидроокись свинца(П) переходит в коричневую двуокись.

Сера

Сера существует во многих модификациях. Устойчивой ири обычных температурах модификацией является ромбическая сера. Она имеет хорошо известный желтый цвет, обладает очень малыми электро- и теплопроводностью. При трении она сильно отрицательно электризуется. В воде она нерастворима, немного растворима в бензоле, спирте, эфире и других органических растворителях; легко растворяется в сероуглерода. Из раствора сера кристаллизуется в той же модификации. При температурах выше 110 ромбическая сера расплавляется в подвижную желтую жидкость. Если, медленно охлаждая расплав, дать части серы застыть, а оставшуюся жидкую серу слить, то внутренность получившегося углубления покрывается игольчатыми, почти бесцветными кристаллами, Это и будет моноклинная модификация серы. При обычных температурах эта модификация неустойчива; спустя некоторое время иглы тускнеют и распадаются на мелкие ромбические кристаллы. Другую модификацию, также моноклинную, но с иным отношением oceй, чем у обычной моноклинной серы, получают в форме имеющих перламутровый блеск желтовато-белых листочков, если медленно охлаждать горячий, почти насыщенный раствор серы в бензоле, скипидаре или спирте. В этой же форме сера кристаллизуется при ее осаждении на воздухе из раствора полисульфида аммония В этих случаях, по-видимому, речь идет о модификации, которая неустойчива при всех температурах. То, что при определенных условиях эта модификация образуется, соответствует правилу ступеней Оствальда. Своеобразные изменения претерпевает сера при дальнейшем нагревании. Выше 160 она становится коричневой и по мере увеличения температуры все более вязкой; при 200° она становится темно-коричневой и вязкой, как смола. Выше 250 ее вязкость снова начинает уменьшаться, и при 400 она опять становится легко подвижной; при 444 сера кипит. Если сильно нагретую серу вливать тонкой струей в холодную воду, то получается коричнево-желтая пластическая и вязко-эластичная масса ( пластическая сера). Эта эластичная сера растворяется в сероуглероде только частично. Остается рыхлый порошок, представляющий собой еще одну модификацию серы Растворимую чамть пластической серы также можно рассматривать как особую модификацию. Нepастворимая в сероуглероде модификация содержится, между прочим, и в серном цвете. Твердая сера, получаемая быстрым охлаждением жидкой серы или ее паров всегда ограниченно растворяется в сероуглероде. Количество нерастворившегося остатка зависит от температуры, до которой сера была нагрета перед резким охлаждением. Таким образом, в твердой аморфной сере, полученной быстрым переохлаждением имеются две модификации, которые должны присутствовать и в жидкой сере, так как пластическая сера является ни чем иным, как переохлажденным расплавом. Уже при умеренно повышенных температурах сера является очень реакционноснособным веществом. Она непосредственно соединяется почти со всеми элементами, а с металлами часто даже с сильным выделением тепла. Уже при обычных температурах сера заметно действует на медь и серебро, с ртутью она соединяется при температуре кипения жидкого воздуха.

Селен и теллур

Селен, как и сера существует во многих модификациях. При восстановлении селенистой кислоты сернистой кислотой или другими восстановителями, а также при быстром охлаждении паров селена получают рыхлый, красивый красный порошок. Он отличается только размерами частиц от стекловидного селена, получающегося при быстром охлаждении расплавленного селена, например при выливании его в холодную поду. Стекловидный селен представляет собой очень хрупкую блестящую массу, цвета от красно-коричневого до свинцово-серого, которая легко растирается в красный порошок. Стекловидный селен неэлектропроводен. И воде он совершенно не растворяется. Однако он несколько растворим в серной кислоте и сероуглероде, давая в первом-случае зеленый, во втором — рубиново-красный раствор. При температуре около 50° стекловидный селен начинает размягчаться, при большем нагревании он, выделяя значительное количество тепла, переходит в серый кристаллический селен, который получается также при медленном охлаждении расплавленного селена. Кристаллический селен значительно менее растворим в сероуглероде, чем красный селен. Кристаллический селен представляет собой серую кристаллическую массу, которая в темноте очень слабо проводит электрический ток. Но если его осветить, то электропроводность возрастает примерно в тысячу раз; в темноте она вновь падает до первоначальной величины. Серый селен кристаллизуется в гексагональной ромбоэдрической системе. В жидком состоянии селен коричнево-красный. Пары его желтоватого цвета. Вследствие сильно выраженной склонности к переохлаждению серый селен выделяется из расплава только крошечными кристаллами. Однако сублимацией при пониженном давлении можно получить яглы длиной в несколько сантиметров. Селен может образовывать смешанные кристаллы с серой. Как и стекловидный селен, красный кристаллический селен метастабилен. При нагревания он переходит в металлическую модификацию. Однако при быстром нагревании его можно расплавить примерно при 180° без того, чтобы он претерпел фазовое превращение.

Теллур кристаллизуется в гексагонально-ромбоэдрической системе изоморфно серому селену. Он представляет собой серебристо-белое с металлическим блеском вещество относительно низкой твердости и притом хрупкое, так что он легко растирается в порошок. Его электропроводность мала. Она несколько увеличивается при: освещении, по медленнее, чем в случае селена. Если теллур осаждать из иодного раствора, восстанавливая теллуристую кислоту сернистой кислотой, то он осаждается в форме объемистого коричневого осадка. Если быстро охлаждать расплавленный теллур, то так называемый аморфный теллур получается в смеси с кристаллическим. Однако если дать свободно окисляться на воздухе раствору теллурида калия, то из такого раствора выпадает теллур в форме тонких игл. При нагревании на воздухе селен и теллур сгорают, первый — чисто голубым, второй — голубым пламенем с зеленоватой каймой, образуя двуокиси селена и теллура. При сгорании селена появляется специфический запах, тогда как горящий теллур имеет лишь слегка кисловатый запах. Селен и теллур энергично соединяются и с другими электроотрицательными элементами, например с галогенами, а также и с многими металлами. С водородом непосредственно соединяется только селен, а теллур не реагирует или реагирует в очень незначительной степени. Энергично происходит соединение с серой, однако при этом образуются не химические соединения, а растворы или, при их затвердевании, смешанные кристаллы.

Кислоты, не являющиеся окислителями, не действуют на селен и теллур. Однако оба элемента растворяются в концентрированной серной кислоте, а также в азотной кислоте и в едких щелочах.

p-элементы 7 группы.

Фтор — газ, в толстом слое окрашенный в слабый зеленовато-желтый цвет; он обладает резким, одурманивающим запахом, несколько напоминающим запах хлорноватистой кислоты. Хлор — желто-зеленый газ с резким запахом, сильно действующий на слизистую дыхательных путей. Бром — темно-бурая, тяжелая жидкость с едким неприятным запахом; легко образует красно-бурые пары. Иод — твердое при обычной температуре вещество. Он образует темно-серые чешуйки с металлическим блеском. Уже при комнатной температуре он заметно летучий обладает своеобразным запахом. При не слишком быстром нагревании иод обычно сублимируется без плавления.

Фтор — чрезвычайно активное в химическом отношении вещество. Будучи смешан с водородом, он обычно самопроизвольно воспламеняется. Фтор также соединяется уже на холоду с бромом, иодом, серой, фосфором, мышьяком, сурьмой, бором, кремнием, с древесным углем и, кроме того, со многими металлами — с образованием пламени или с сильным раскаливанием. Некоторое металлы, например медь, на холоду или при небольшом нагревании реагируют только с поверхности, так как образующийся поверхностный слой препятствует продолжению реакции. Однако при более сильном нагревании с этими металлами фтор также энергично реагирует и в отдельных случаях, например с цинком, оловом, алюминием, реакция сопровождается сильной вспышкой. При температуре красного каления действию фтора подвергаются также золото и платина. Большинство химических соединений разлагается фтором, в том числе стекло и кварц. С аморфной двуокисью кремния фтор реагирует даже с воспламенением. Он превращает ее в тетрафторид кремния, отщепляя кислород. С сероводородом и аммиаком идет реакция с образованием пламени. Галогеноводороды (кроме фтористого водорода) также энергично разлагаются фтором. Из воды фтор вытесняет кислород, образуя фтористый водород, при чем кислород отчасти выделяется в форме озона. Фтор не реагирует непосредственно только с кислородом и с азотом, а с хлором взаимодействует лишь при зажигании. Однако если эти элементы находятся в отрицательно заряженном состоянии, то фтор отрывает у них избыточные электроны и выделяет их в элементарной форме. Хлор также является в высшей степени активным химическим элементом. Однако по своей активности он стоит позади фтора. Так же как и фтор, хлор непосредственно реагирует с большинством элементов, но всегда менее энергично, чем фтор. Он не соединяется непосредственно с азотом и кислородом, а также с углеродом. Однако взаимодействие с этими элементами возможно обходным путем — через другие соединения. С кислородом он образует несколько окислов, правда все они в высшей степени нестойки. В углеводородах хлор замещает водород (частично пли полностью). При этом один атом молекулы хлора Сl2 соединяется с атомом водорода, а другой — с освободившейся валентностью атома углерода. Хлор непосредственно присоединяется к ненасыщенным органическим соединениям. В воде хлор заметно растворим. С водой он образует также продукт присоединения. Хлор частично взаимодействует с водой с образованием хлорноватистой кислоты и соляной кислоты. Бром по химическим свойствам аналогичен хлору, однако уступает ему по реакционной способности. Как в парах, так и в жидком состоянии он соединяется непосредственно с большинством элементов, причем часто также с появлением пламени, например с фосфором, мышьяком, сурьмой, висмутом и оловом. Алюминий также очень активно взаимодействует с бромом. Различным образом ведут себя по отношению к брому золото и платина. В то время как золото легко переводится бромом в трибромид, платина вообще с ним не взаимодействует. Металлический натрий (в противоположность калию) также лишь слабо корродирует под действием брома даже при 200°. На органические вещества бром действует так же, как и хлор, вступая в реакции замещения. В воде бром мало растворим. Легче, чем в воде, бром растворяется в некоторых органических растворителях, например в хлороформе и сероуглероде. Иод гораздо менее активен, чем хлор и бром. Он непосредственно и энергично соединяется с некоторыми элементами, например с серой, фосфором, железом, ртутью; напротив, тенденция к соединению с водородом у него незначительна. Как и остальные галогены, иод с кислородом непосредственно не соединяется. Косвенным путем он образует, однако, окисел, который в противоположность окислам других галогенов является экзотермическим соединением. В воде под мало растворим. Он легко растворяется во многих органических растворителях: в сероуглероде, хлороформе и четыреххлористом углероде с фиолетовой окраской, в бензоле — с красной, а в некоторых кислородсодержащих органических веществах, таких, как спирт, эфир, ацетон — с бурой окраской.