химический каталог




Основы общей химии. Том 2

Автор Б.В.Некрасов

-5

Оа In Т1

5,9 7,3 11,9

30 157 304

2200 2020 1475

2 11 6

В свободном состоянии галлий, индий и таллий представляют собой серебристо-белые металлы. Их важнейшие константы сопоставлены ниже:

Плотность, г/см3 • .

Температура плавления, °С . . . Температура кипения, °С . . . . Электропроводность (Hg=l). .

По твердости галлий близок к свинцу, In и Т1 — еще мягче.6-18

В сухом воздухе галлий и индий не изменяются, а таллий покрывается серой пленкой окисла. При накаливании все три элемента энергично соединяются с кислородом и серой. С хлором и бромом они взаимодействуют уже при обычной температуре, с иодом—лишь при нагревании. Располагаясь в ряду напряжений около железа, Ga, In и Т1 растворимы в кислотах.14,15

Обычная валентность галлия и индия равна трем. Таллий дает производные, в которых он трех- и одновалентен.16

Окиси галлия и его аналогов — белая Gaa03, желтая 1п208 и коричневая Т1203 — в воде нерастворимы- Отвечающие им гидроокиси Э(ОН)з (которые могут быть получены исходя из солей) представляют собой студенистые осадки, практически нерастворимые в воде, но растворяющиеся в кислотах. Белые гидроокиси Ga и In растворимы также в растворах сильных щелочей с образованием аналогичных алюминатам гал-латов и индатов. Они имеют, следовательно, амфотерный характер, причем кислотные свойства выражены у 1п(ОН)3 слабее, а у Ga(OH)3 сильнее, чем у А1(ОН)3. Так, помимо сильных щелочей, Ga(OH)3 растворима в крепких растворах NH4OH. Напротив, красно-коричневая Т1(ОН)3 в щелочах не растворяется.17-22

Ионы Ga-" и In" бесцветны, ион Т1- имеет желтоватую окраску. Производящиеся от них соли большинства кислот хорошо растворимы в воде, но сильно гидролизованы. Из растворимых солей слабых кислот многие подвергаются практически полному гидролизу.23-56

В то время как производные низших валентностей Ga и In для них не типичны, для таллия наиболее характерны именно те соединения, в которых он одновалентен. Поэтому соли Т13+ имеют заметно выраженные окислительные свойства.

Закись таллий (Т120) образуется в результате взаимодействия элементов при высоких температурах. Она представляет собой черный гигроскопичный порошок. С водой закись таллия образует желтый гидрат закиси (ТЮН), который при нагревании легко отщепляет воду и переходит обратно в Т1гО.

Гидрат закиси таллия хорошо растворим в воде и является сильным основанием. Образуемые им соли в большинстве бесцветны и

кристаллизуются без воды. Хлорид, бромид и иодид почти нерастворимы, но некоторые другие соли растворимы в воде (рис. XI-41). Производные ТЮН и слабых кислот вследствие гидролиза дают в растворе щелочную реакцию. При дей-f ствии сильных окислителей (например, хлорной воды) одновалентный таллии окисляется до трехвалентного.57-66

По химическим свойствам элементов и их

соединений подгруппа галлия во многом похожа

на подгруппу, германия. Так, для Ge и Ga более

устойчива высшая валентность, для РЬ и TI низшая, химический характер гидроокисей в рядах

Рнс. XI-41. Раствори- Ge—Sn—РЬ и Ga—In—Tl изменяется однотипность солен таллия но. Иногда проявляются даже более тонкие

(моль/л Н20). черты сходства, например малая растворимость

галоидных (CI, Br, I) солей как РЬ11, так и TI1. При всем том между элементами обеих подгрупп имеются и существенные различия (частично обусловленные их разной валентностью) : кислотный характер гидроокисей Ga и его аналогов выражен значительно слабее, чем у соответствующих элементов подгруппы германия, в противополжность PbF2 фтористый таллий хорошо растворим и т. д.

Дополнения

1) Все три члена рассматриваемой подгруппы открыты при помощи спектроскопа: таллий — в 1861 г., индий — в 1863 г. и галлий — в 1875 г. Последний из этих элементов за 4 года до его открытия был предсказан и описан Д. И. Менделеевым (VI § 1). Природный галлий слагается из изотопов с массовыми числами 69 (60,2%) и 71 (39,8); uftduu~\\2, (4,3) и 115 (95,7); таллий — 203 (29,5) и 205 (70,5%).

2) В основном состоянии атомы элементов подгруппы галлия имеют строение внешних электронных оболочек 4s24p (Ga), 5s25p (In), 6s26p (Tl) и одновалентны. Возбуждение трехвалентных состояний требует затраты 108 (Ga), 100 (In) или 129 (Tl) ккал/г-атом. Последовательные энергии ионизации равны 6,00; 20,51; 30,70 для Ga; 5,785; 18,86; 28,03 для In: 6,106; 20,42; 29,8 эв для Т1. Сродство атома таллия к электрону оценивается в 12 ккал/г-атом.

3) Для галлия известен редкий минерал галлнт (CuGaS2). Следы этого элемента постоянно содержатся в цинковых рудах. Значительно большие его количества (до 1,5%) были обнаружены в золе некоторых каменных углей. Однако основным сырьем для промышленного получения галлия служат бокситы, обычно содержащие незначительные его примесн (до 0,1%). Извлекается он электролизом из щелочных жидкостей, являющихся промежуточным продуктом переработки природных бокситов на технический глинозем. Размеры ежегодной мировой выработки галлия исчисляются пока немнегимн тоннами, но могут быть значительно увеличены.

4t) Индий получают главным образом в качестве побочного продукта при комплексной переработке сернистых руд Zn, РЬ и Си. Его ежегодная мнрован выработка составляет несколько десятков тонн.

5) Таллий концентрируется главным образом в пирите (FeS2). Поэтому шламы сернокислотного производства являются хорошим сырьем для получения этого элемента. Ежегодная мировая выработка таллия меньше, чем индия/но также исчисляется десятками тони.

в) Для выделения Ga, In и Tl в свободном состоянии применяется или электролиз растворов их солей, или накаливание окислов в токе водорода. Теплоты плавления и испарения металлов имеют следующие значения: 1,3 и 61 (Ga), 0,8 и 54 (In), 1,0 и 39 ккал/г-атом (Т1). Теплоты их возгонки (при 25°С) составляют 65 (Ga), 57 (In) и 43 ккал/г-атом (Т1). В парах все три элемента состоят почти исключительно из одно-атомиых молекул.

7) Кристаллическая решетка галлия образована не отдельными атомами (как обычно для металлов), а двухатомными молекулами (d = 2,48A). Она представляет собой, таким образом, интересный случай сосуществования молекулярной и металлической структур (III § 8). Молекулы Ga2 сохраняются и в жидком галлии, плотность которого (6,1 г/см5} больше плотности твердого металла (аналогия с водой и висмутом). Повышение давления сопровождается снижением температуры плавления галлия. При высоких давлениях, помимо обычной модификации (Gal), установлено существование двух других его форм. Тройные точки (с жидкой фазой) лежат для Gal — Gall при 12 тыс. ат и 3°С, а для Gall — Galll — при 30 тыс. ат и 45°С.

8) Галлнй весьма склонен к переохлаждению, и его удавалось удерживать в жидком состоянии до —40 °С. Многократное повторение быстрой кристаллизации переохлажденного расплава может служить методом очистки галлия. В очень чистом состоянии (99,999%) он был получен и путем электролитического рафинирования, а также восстановлением водородом тщательно очищенного GaCl3. Высокая точка кипения и довольно равномерное расширение при нагревании делают галлий ценным материалом для заполнения высокотемпературных термометров. Несмотря на его внешнее сходство с ртутью, взаимная растворимость обоих металлов сравнительно невелика (в интервале от 10 до 95 °С она изменяется от 2,4 до 6,1 атомного процента для Ga в Hg и от 1,3 до 3,8 атомного процента для Hg в Ga). В отличие от ртути жидкий галлий не растворяет щелочные металлы и хорошо смачивает многие неметаллические поверхности. В частности, это относится к стеклу, нанесением на которое галлия могут быть получены зеркала, сильно отражающие свет (однако имеется указание на то, что очень ЧИСТЫЙ галлий, не содержащий примеси индия, стекло не смачивает). Нанесение галлия иа пластмассовую основу используется иногда для быстрого получения радиосхем. Сплав 88% Ga и 12% Sn плавится при 15 °С, а некоторые другие содержащие галлий сплавы (например, 61,5% Bi, 37,2 — Sn и 1,3 — Ga) были предложены для пломбирования зубов. Они не изменяют своего объема с температурой и хорошо держатся. Галлий можно испол

страница 25
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280

Скачать книгу "Основы общей химии. Том 2" (12.92Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
минеральная плита для утепления стен цена
Хорошее предложение в KNS на 9H.LF1LB.QBE - более 17 лет на рынке, Москва, Дубровка, своя парковка.
дизайн информационного стенда на улице
матрасик из овчины в коляску

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(26.05.2017)