Основа легких и прочных сплавов. Раскислитель стали. Используется для получения ряда металлов алюминотермией.
Получение
Электролиз расплава Al2O3 (в присутствии криолита Na3[AlF6]):
2Al2O3 = 4Al + 3O2
Свойства элементов подгруппы алюминия
| Свойства элементов подгруппы алюминия
Физические свойства · 1. С увеличением атомной массы усиливается металлический характер элементов (В - неметалл; остальные - металлы). · 2. Бор значительно отличается по свойствам от других элементов (высокие т.пл., т.кип., твердость; инертность). Остальные элементы - легкоплавкие металлы, In и Tl - очень мягкие. Химические свойства · 1. Все элементы трехвалентны, но с повышением атомной массы приобретает значение валентность, равная единице (Tl в основном одновалентен). · 2. Основность гидроксидов R(OH)3 возрастает с увеличением атомной массы (H3BO3 - слабая кислота, Al(OH)3 и Ga(OH)3 - амфотерные основания, ln(OH)3 и Tl(OH)3 -типичные основания, TlOH - сильное основание). · 3. Металлы подгруппы алюминия (Al, Ga, In, Tl) химически достаточно активны (реагируют с кислотами, щелочами (Al, Ga), галогенами). · 4. Соли элементов подгруппы алюминия в большинстве случаев подвергаются гидролизу по катиону. Устойчивы лишь соли одновалентного таллия. · 5. Al и Ga защищены тонкой оксидной пленкой; Tl разрушается при действии влажного воздуха, (хранят в керосине). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Медь. Химические свойства | | |
| Химические свойства Взаимодействует с неметаллами при высоких температурах: 2Cu + O2 -t°= 2CuO Cu + Ci2 -t°= CuCl2 Медь стоит в ряду напряжений правее водорода, поэтому не реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами, но растворяется в кислотах - окислителях: 3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 2H2O Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Cu + 2H2SO4(конц.) = CuSO4 + SO2 +2H2O Сплавы меди с оловом - бронзы, с цинком - латуни. | ||
| Получение · 1. Пирометаллургия CuO + C = Cu + CO CuO + CO = Cu + CO2 · 2. Гидрометаллургия CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu электролиз: 2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + O2 + 2H2SO4 (на катоде) (на аноде) | ||
| Свойства элементов подгруппы меди | | |
| Свойства элементов подгруппы меди
Физические свойства · 1. Высокие значения плотности, температур плавления и кипения. · 2. Высокая тепло- и электропроводность. Химические свойства Химическая активность небольшая, убывает с увеличением атомного номера. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Оксид углерода (II) CO | | |
| Оксид углерода (II) CO Угарный газ; бесцветный, без запаха, малорастворим в воде, растворим в органических растворителях, ядовит, t°кип = -192°C; t пл. = -205°C. Получение В промышленности (в газогенераторах): C + O2 = CO2 CO2 + C = 2CO В лаборатории - термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H2SO4(конц.): HCOOH = H2O + CO H2C2O4 = CO + CO2 + H2O Химические свойства При обычных условиях CO инертен; при нагревании - восстановитель; несолеобразующий оксид. с кислородом 2C+2O + O2 = 2C+4O2 с оксидами металлов C+2O + CuO = Сu + C+4O2 с хлором (на свету) CO + Cl2 -hn= COCl2(фосген) реагирует с расплавами щелочей (под давлением) CO + NaOH = HCOONa(муравьинокислый натрий (формиат натрия)) с переходными металлами образует карбонилы Ni + 4CO -t°= Ni(CO)4 Fe + 5CO -t°= Fe(CO)5 | ||
| Углерод. Химические свойства | | |
| Химические свойства Углерод - малоактивен, на холоде реагирует только со фтором; химическая активность проявляется при высоких температурах. Восстановительные свойства · 1) с кислородом C0 + O2 -t°= CO2 углекислый газ при недостатке кислорода наблюдается неполное сгорание: 2C0 + O2 -t°= 2C+2O угарный газ · 2) со фтором С + 2F2 = CF4 · 3) с водяным паром C0 + H2O -1200°= С+2O + H2 водяной газ · 4) с оксидами металлов C0 + 2CuO -t°= 2Cu + C+4O2 · 5) с кислотами - окислителями: C0 + 2H2SO4(конц.) = С+4O2 + 2SO2 + 2H2O С0 + 4HNO3(конц.) = С+4O2 + 4NO2 + 2H2O Окислительные свойства · 6) с некоторыми металлами образует карбиды 4Al + 3C0 = Al4C3 Ca + 2C0 = CaC2-4 · 7) с водородом C0 + 2H2 = CH4 | ||
| Углерод. Общая характеристика | | |
| Углерод Аллотропия Алмаз Кристаллическое вещество, прозрачное, сильно преломляет лучи света, очень твёрдое, не проводит электрический ток, плохо проводит тепло, r = 3,5 г/см3; t°пл. = 3730°C; t°кип. = 4830°C. Атомы углерода находятся в sp3- гибридизации и образуют атомную кристаллическую решётку с прочными ковалентными s- связями. Можно получить из графита при p > 50 тыс. атм; t° = 1200°C. Применение Шлифовальный порошок, буры, стеклорезы, после огранки - бриллианты. Графит Кристаллическое вещество, слоистое, непрозрачное, тёмно-серое, обладает металлическим блеском, мягкое, проводит электрический ток; r = 2,5 г/см3. В кристаллической решётке атомы углерода находятся в sp2- гибридном состоянии и образуют слои из шестичленных колец; между слоями действуют межмолекулярные силы. Применение Электроды, карандашные грифели, замедлитель нейтронов в ядерных реакторах, входит в состав некоторых смазочных материалов. Карбин Чёрный порошок; r = 2 г/см3; полупроводник. Состоит из линейных цепочек -CºC-CºC- и =С=С=С=С=; атомы углерода находятся в sp- гибридном состоянии. При нагревании переходит в графит. Адсорбция Адсорбция - поглощение газообразных или растворённых веществ поверхностью твёрдого вещества. Обратный процесс - выделение этих поглощённых веществ - десорбция. Применение адсорбции Очистка от примесей (в производстве сахара и др.), для защиты органов дыхания (противогазы), в медицине (таблетки "Карболен") и др. | ||
| Азот. Химические свойства | | |
| Химические свойства Молекула азота (:NºN:) Очень устойчива (три ковалентные связи), поэтому обладает низкой реакционной способностью. Восстановитель N20 = 2N+2 Высокая температура (электрическая дуга, 3000°С) N20 + O2 = 2N+2O (в природе - во время грозы) Окислитель N20 = 2N-3 · 1. c водородом (500°С, kat, p) N20 + 3H2 = 2N-3HЗ · 2. с активными металлами (с щелочными и щел.зем. металлами) 6Li + N20 = 2LiЗN-3 3Mg + N20 -t°= MgЗN2-3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Получение · 1. Промышленный способ. Перегонка жидкого воздуха. · 2. Лабораторный способ. Разложение нитрита аммония: NH4NO2 -t°= N2 + 2H2O | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Азот N Открыт Д.Резерфордом в 1772 г. Основной компонент воздуха (78% по объему, 75,6% по массе). В молекуле имеются одна s- и две p- связи. Физические свойства Газ, без цвета, запаха и вкуса; плохо растворим в воде (в 100V H2O растворяется 1,54V N2 при t°=20°С и p = 1 атм); t°кип.=-196°C; t°пл.=-210°C. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Общая характеристика элементов главной подгруппы V группы (подгруппы азота) Таблица. Электронное строение и физические свойства
В ряду - N - P - As - Sb - Bi увеличиваются размеры атомов, ослабляется притяжение валентных электронов к ядру, ослабляются неметаллические свойства, возрастают металлические свойства, ЭО уменьшается. N, P - типичные неметаллы As, Sb - проявляют неметаллические и металлические свойства Bi - типичный металл P, As и Bi существуют в твердом состоянии в нескольких модификациях. Химические свойства · 1. Основной характер оксидов R2O5 увеличивается, а кислотный - ослабевает с увеличением порядкового номера. · 2. Гидроксиды всех элементов в пятивалентном состоянии имеют кислотный характер. · 3. Основной характер гидроксидов R(OH)3 увеличивается, а кислотный - ослабевает с увеличением порядкого номера. RO33- + 3H+ = R(OH)3 = R3+ + 3OH- (R - элемент) · 4. As, Sb, и Bi плохо растворимы в воде. · 5. Восстановительные свойства водородных соединений RH3 усиливаются, а устойчивость уменьшается с увеличением порядкого номера. |