- •Часть 2.
- •Список сокращений и обозначений
- •Глава 1. Введение
- •1.1. Периодическая система
- •1.2. Основные свойства элементов
- •1.2.1. Характеристики изолированных атомов
- •1.2.2. Характеристики элементов в составе соединений
- •1.3. Нахождение в природе. Способы получения простых веществ
- •Глава 2.Водород
- •2.1. Распространенность водорода
- •2.2. Сходство водорода с другими элементами
- •2.2.1. Сходство с галогенами
- •2.2.2. Сходство со щелочными металлами
- •2.3. Особенности водорода
- •2.4. Получение водорода. Водородная энергетика
- •Глава 3. Галогены
- •3.1. Общая характеристика. Нахождение в природе
- •3.2. Получение простых веществ.
- •3.3. Физические свойства г2
- •3.4. Химические свойства галогенов
- •3.4.1. Галогены как окислители
- •3.4.2. Взаимодействие г2 с водородом. Получение hCl и ее свойства. Галогеноводородные кислоты
- •3.4.3. Окислительно-восстановительные реакции в водных растворах. Кислородосодержащие соединения хлора
- •Глава 4. Халькогены
- •4.1. Общая характеристика. Нахождение в природе. Получение
- •4.2. Структура и физические свойства простых веществ
- •4.3. Химические свойства и применение простых веществ
- •4.4. Вода и сероводород. Сульфиды
- •4.5. Перхалькогениды
- •4.6. Кислородосодержащие соединения серы
- •4.7. Экологический аспект переработки сульфидных руд
- •Глава 5. Азот и фосфор
- •5.1. Общая характеристика. Нахождение в природе. Получение
- •5.2. Простые вещества
- •5.2.1. Структура и физические свойства
- •5.2.2. Химические свойства
- •5.3. Аммиак и соли аммония
- •5.3.1. Получение аммиака
- •5.3.2. Физические и химические свойства
- •5.3.3. Соли аммония
- •5.4. Оксиды и гидроксиды азота. Соли
- •5.4.1. Получение оксидов и кислот
- •5.4.2. Свойства и применение
- •5.4.3. Нитраты и нитриты
- •5.5. Кислородосодержащие соединения фосфора
- •5.6. Минеральные удобрения
- •Глава 6. Углерод и кремний
- •6.1. Общая характеристика. Нахождение в природе. Получение
- •6.2. Структура и физические свойства простых веществ
- •6.3. Химические свойства простых веществ
- •6.4. Метан
- •6.5. Кислородосодержащие соединения углерода
- •6.5.1. Общая характеристика и свойства
- •6.5.2. Токсичность оксидов
- •6.5.3. Синтез и обнаружение диоксида углерода
- •6.5.4. Применение со2 и проблемы его утилизации
- •6.6. Кислородосодержащие соединения кремния. Стекло. Цемент
- •6.6.1. Оксид. Гидроксид. Соли
- •6.6.2. Нерастворимые стекла
- •6.6.3. Цемент
- •6.7. Уголь и силикагель как сорбенты
- •Глава 7. Металлы
- •7.1. Общая характеристика
- •7.2.2. Жесткость воды и способы ее устранения
- •7.2.3. Получение и свойства s-металлов
- •7.2.4. Сложные вещества s-элементов. Производство соды
- •7.3.1. Общая характеристика. Степени окисления
- •7.3.2. Природные соединения алюминия
- •7.3.3. Физические свойства
- •7.3.4. Химические свойства
- •7.3.5. Оксиды и соли p-элементов
- •7.3.6. Производство алюминия
- •7.4.1. Общая характеристика
- •7.4.2. Нахождение d-элементов в природе
- •7.4.3. Получение d-металлов
- •7.4.4. Физические свойства
- •7.4.5. Химические свойства d-металлов
- •7.4.6. Сложные соединения d-элементов. Сплавы
- •Рекомендуемая литература.
- •Содержание
- •Глава 1. Введение 4
7.3.5. Оксиды и соли p-элементов
Как следствие особой устойчивости алюминия в ст.ок. +3, во-первых, он образует сложные вещества практически всегда только в этой ст.ок., например, Al2O3; а во-вторых, соединения Al(III) обладают крайне слабые окислительными свойствами. Так, Al2O3 проявляет их лишь под действием электротока.
В отличие от Al, олово способно давать два оксида (SnO и SnO2), а свинец – четыре: желтый PbO, коричневый PbO2, оранжевый Pb2O3 и т.н. сурик Pb3O4 (красного цвета), последние два по сути являются солями. Благодаря яркой окрашенности оксиды Pb используют для приготовления красок.
Раньше основой красок были свинцовые белила (PbOH)2CO3. Поэтому старинные картины со временем темнеют под действием сероводорода (являющегося примесью в воздухе) из-за перехода белил в черное вещество PbS. Однако, обрабатывая сульфид свинца раствором пероксида водорода, его можно окислить до PbSO4 белого цвета. Такую обработку проводят для осветления старинных картин и икон при их реставрации, после чего они становятся как новые.
Благодаря неустойчивости свинца в ст.ок. +4 (вследствие f-сжатия) Pb3O4 и PbO2 применяются в качестве очень сильных окислителей: сурик – в производстве спичек (входит в состав и головки, и намазки), а PbO2 – в свинцовых аккумуляторах. В этих аккумуляторах чередуются пластины из свинца и из диоксида свинца, причем они погружены в 40%-ую серную кислоту. Если соединить пластины между собой проводником, то по нему пойдет электроток. Ток возникает как результат того, что PbO2 «отнимает» (через проводник) электроны у Pb, т.е. на пластинах осуществляются реакции:
,
.
При зарядке аккумулятора (от внешнего источника тока, чаще от электросети) идут обратные процессы, и восстанавливается способность аккумулятора давать ток.
Как уже говорилось выше, если свинец стремится перейти из ст.ок. +4 в +2, то Sn наоборот. Поэтому соединения олова (II) являются сильными восстановителями. И в этом качестве они широко используются на практике. В частности, для выделения золота и серебра из растворов, например:
В щелочной среде восстанавливаются и более активные М, такие, как висмут:
Данная реакция сопровождается внешним эффектом – выпадением черного порошка металла Bi, поэтому она может служить качественной реакцией и на олово (II), и на висмут (III).
Из соединений Sn(IV) применяют на практике кристаллический сульфид SnS2. Его блестящие золотистые чешуйки выглядят внешне как золото и химически почти также устойчивы (не растворяются даже в азотной кислоте). Поэтому используются для позолоты дерева и других материалов (под названием «сусальное золото»).
Из алюминийсодержащих веществ издревле применяются (в медицине и при крашении тканей) квасцы или по-латински «алюмен» (отсюда название Al). Их общая формула MAl(SO4)2.12H2O, где М – однозарядные катионы ЩМ. Из-за гидролиза по Al3+ растворы этих соединений имеют кислую среду (отсюда их название «квасцы», что означает «кислые»).
В твердом виде квасцы представляют собой прозрачные октаэдрические кристаллы. Если их осаждать, например, на шерстяную нитку при медленном испарении насыщенного раствора, то кристаллы получаются крупными и настолько красивыми, что могут служить елочными украшениями.