Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
ЗКР + А1РВ->К3[А1РВ]
Криолиты (К, Иа) представляют собой природные минералы. Фторалюминаты К и Ыа очень устойчивы даже при высоких температурах и в расплавленном состоянии (получение А1, с. 403).
Хлорид А1С13 очень активен в безводных средах и нашел применение в органическом синтезе как катализатор (катализатор Циглера для синтеза полиэтилена; крекинг нефти и т.д.).
Хлориды ва, 1п, Т1 — соли; для таллия характерны галиды с окислительным числом 4-1 Т1Р, Т1С1, Т1Вг, ТП. Кристаллы их имеют ионную структуру.
Способность к образованию комплексных солей сохраняется также у ва, 1п и Т1.
В оксидах р-металлы ША-группы проявляют степень окисления + 3; Т1 дает также оксид Т120. Устойчивость оксидов элементов III группы можно проследить по энергиям их образования (табл. 13.5).
Таблица 13.5. Некоторые свойства оксидов р-элементов III группы
Элемент Оксид Кристаллическая Температура, К -л//°. Плотности,
структура кДж/моль г/см3
плавления) кнпеїйія
в в.А Кубическая (16 ат.) 850 — 1271,55 1,85
А1 А12б3 Коруид 2323 2523 1674,09 4,00
Оа Оа203 Гексагональная 2173 — 1088,05 6,44—5,88
ІП 1п203 Кубическая » 2173 925,0 7,179
ТІ Т1203
990 — 501,6 10,19
Т1,0 і 573 — 178,5 _
Оксид А1203 — устойчивое соединение, образующее несколько кристаллических форм с участием гидратной воды:
А1(ОН)3 гидраргиллит-*-байерит (метастабилеи) I 150°С
АЮ(ОН) бемит (боксит)-<-диаспор у-А1203-^а-А1203 корунд
''•08
Переход А1203 из одной кристаллической формы в другую и отщепление гидратной воды всегда нужно учитывать при разработке технологических процессов сварки и пайки, так как может произойти насыщение водородом металлического А1, на поверхности которого находятся оксидные пленки:
2А1(ОН)3->А12Оа + ЗН20; ЗН20 + 2А1 А1203 + ЗН2|
Защитными свойствами обладают оксидные пленки со структурой а-корунда, так как они утрачивают способность гидратиро-ваться. А1203 — а-корунд используется как абразивный материал ввиду высокой твердости кристаллов. Из специально приготовленного корунда делают пластинки для резцов, обрабатывающих металл. Чистый А1203 используется для изготовления керамических материалов.
Гидроксид алюминия получается из растворов его солей: А1я+ + ЗОН--»-А1(ОНЫ
Осторожно обезвоживая А1(ОН)3, получают алюмогель, обладающий высокой адсорбционной способностью.
Химические свойства оксидов А1, ва, 1п и Т1 постепенно изменяются с увеличением главного квантового числа п. А1203 — типичный амфотерный оксид, образующий два типа солей:
А12Оа + 6НС1-.-2А1С18 + ЗНаО А1203 + 2№ОН->2ЫаА102 + Н20 (спекание)
Соли А1203 — алюминаты могут иметь различное строение:, ЫаА102 — метаалюминат, а Ыа3АЮ3 — ортоалюминат №. Однако в водных растворах ортоалюминаты, образующие комплексные соединения, переходят в метаалюминаты:
Ыа3 [А1(ОН)6]-*Ыа [А1(ОН)4] + 2ЫаОИ
Оксиды галлия, индия постепенно теряют амфотерность, а оксиды таллия Т120 и Т1203 со щелочами не реагируют:
Т120 + Н20->2ТЮН
Для оксида А1203 весьма характерны соединения с оксидом 5Ю2 с образованием алюмосиликатов., В этих соединениях не утрачены солеобразующие свойства А1203 и 5Ю2. Этими свойствами и объясняется многообразие алюмосиликатных горных пород и минералов.
Сульфиды алюминия, галлия, индия и таллия солеобразны. Сульфид алюминия АЬБз в воде полностью гйдролизуется:
А1253 + 6Н20 2А1 (ОН) з + ЗН2Б
При высоких температурах А1 образует соединения с углеродом—карбиды: А14С3. Карбид А1 непрочен и разлагается водой или слабыми кислотами:
А14С8+12НС1->-4А1С1а + ЗСН4|
409
При тех же условиях алюминий образует нитриды, однако нитрид A1N легко разлагается водой и не имеет ничего общего с нитридами тяжелых металлов (см. табл. 12.9).
Косвенным путем можно получить алкилы алюминия — металл-органические соединения типа А1(СН3)3.
Взаимодействие с кислотами, водой и щелочами. В обычном состоянии алюминий покрыт оксидной пленкой и пассивен, но так как оксид А1203 амфотерен'и реагирует с кислотами и щелочами, через некоторое время начинается активное растворение алюминия в обоих средах:
2А1 + 2NaOH + 6H20-.-2Na [Al (OH)J + 3H2f 2А1 + 6НС1-*2А1С13 + ЗН2|
Сильно окисляющая азотная кислота пассивирует А1, не давая разрушаться оксидному слою. Чистый алюминий в холодной азотной кислоте не растворяется, поэтому ее обычно транспортируют в алюминиевой таре (цистерны).
С водой алюминий реагирует только в том случае, если оксидный слой отсутствует, а при нагревании в парах воды реагирует активно. Пассивирующий слой оксида можно устранить солями ртути:
Al° + 3Hg+-*Aii+ + 3Hg
Выделившаяся ртуть растворяет алюминий, растекаясь по его поверхности, образуя амальгаму. Над амальгамой алюминия оксидный слой не является сплошным и алюминий реагирует с водой:
2А1 + 6Н20-»- 2А1 (ОН) з + 3Haf
Галлий и индий реагируют с кислотами и щелочами так же, как алюминий, а таллий обладает только основными свойствами и растворяется только в кислотах:
2TI + 2НС1-*2Т[С1
Очень хорошо таллий растворяется в «царской водке», но степень его окисления по-прежнему равна +1.
