第十八章 铝族 锗分族

—— 概述

概述 —— 铝族：三主族的 Al、 Ga、 In、 Tl。锗族：四主族的 Ge、 Sn、 Pb 。 这两族元素中， Al 、 Sn 、 Pb 比较常见，因而比较重要，无论它们的单质还是化合物都有广泛的用途。

共同特点： 1 金属性〈碱金属、碱土金属； 2 这两族都存在惰性电子对效应。另外铝族元素还有缺电子原子具有的特性。

重点要求掌握： Al Sn Pb 要求： p703

第一节 存在和基本性质一 存在： 铝族、锗分族元素在地 壳中的丰度见表18-1 。

铝是地壳中最多的金属，丰度为8.05%，几乎是铁的两倍（ Fe-4.2%),铝在所有元素中名列第三， O-49.13% ,Si-26.0%，

地壳中含量最高的前八种元素是： O、 Si、 Al、 Fe、 Ca、 Na、 K、 Mg .

铝的存在形式： 我国铝资源极丰富，分布很广，主要以化合态存在：

铝矿石有铝矾土、刚玉，其主要成分是 Al2O3 .

冰晶石 — Na3[AlF6] 还有与硅酸盐结合的铝硅矿 。

二 基本性质：表 18-2 18-3 铝族中： Al 的熔、沸点最高，密度依次增大；锗分族： Ge 的熔、沸点最高，密度依次增大 。两族惰性电子对效应表现在：Al Ga In Tl — + 3 氧化态稳定性减弱 ，

+ 1 氧化态稳定性增强 ；Ge Sn Pb — + 4 氧化态稳定性减弱 ， + 2 氧化态稳定性增强 。

第二节 铝族元素一 概述 : Al 、 Ga 、 In 、 Tl 均为银白色的金属， 质软，比重小而富有延展性，金属性很

活泼，所以均 以化合物形式存在于自然界，常用电解法制取，它们易形成氧化物、硫化物、卤化物，并易溶于稀酸和碱溶液中 。

由于价构型为： nS2nP1 失 e 能力比

1 、 2 主族弱，所以形成固态化合物时少数为离子型，多数为共价型 。

二 铝单质 1 存在：铝占整个地壳质量的 7.45% ,是地球上最多的金属 。

物理性质：铝是银白色金属，熔点 9330K沸点 27400K d = 2.2g/cm3 是轻金属，有良好的延展性和导电性 。

2 铝的化学性质 1 ）亲氧性： 铝一接触空气或氧气即生成一层氧化膜。氧化铝 Hf

0 很大 Hf0Al2O3=-

1669.7kj/mol所以建立了“铝热法”，用于冶炼难熔金属 Ni、 Cr、 Mn ----- ；

2）两性： 铝单质、氧化物、氢氧化物都能与酸碱反应 ；

3 ）一定条件下能被某些酸钝化： 4 ）不同温度下，能与 Cl2 I2 S P N2 等非金属单质化合 。

三 铝的重要化合物1 三氧化二铝： —— 是一种白色晶形粉末，有多种变体，人们最熟悉的是、 型 。

性质：、 型性质差别较大（作比较），金属铝表面的氧化膜不属于这两种变体 。

2 氢氧化铝： Al2O3 的水合物一般都称为氢氧化铝，可由多种方法制成，一般分两种 --

性质：两性偏碱，溶液中有两种电离方式。

铝的重要化合物 3 、 4 、 53 铝盐和铝酸盐： Al 、 Al2O3、 Al(OH)3 与酸反应都得铝盐，而与碱反应都得铝酸盐 。

特性：水解性 特别是弱酸盐例如 Al2(CO3)3 、 Al2S3 等，由于双水解，水解很彻底，不能用湿法制 ；但利用铝酸盐的水解性可制纯 Al(OH)3、 Al2O3 和 Al.

4 铝的卤化物： 铝能与 F2、 Cl2、 Br2、 I2生成 AlX3 ，除

AlF3是离子化合物，另三种都是共价化合物 ，共价化合物常为双聚分子，例 Al2Cl6

铝的重要化合物 5 ；铝和铍的相似性 5 硫酸铝和明矾： 无水 Al2(SO4)3 为白色粉末，从溶液中得到

的 Al2(SO4)3..18H2O 为无色针状结晶 。 硫酸铝特性：易与碱金属（除 Li 外）或铵的硫酸盐结合形成矾。 MAl(SO4)2..12H2O 例如：明矾 ~KAl(SO4)2.12H2O 无色晶体、

复盐，易水解，可作净水剂 --------铝和铍的相似性：符合对角线规则 可用 R-O-H 规则或解释

第三节 锗分族一 锗、锡、铅的存在和冶炼存在： 锡和铅主要以氧化物或硫化物矿存在于自然界；锗常以硫化物伴生在其它金属的硫化物矿中 。

冶炼： 通常是将矿石焙烧后再用碳还原，得到粗锡和粗铅电解即可得到纯金属；锗的冶炼要麻烦一些 。（见 717页）

二 性质和用途：