13 curs13 chimie anorganica continuare1
DESCRIPTION
bhTRANSCRIPT
-
Grupa 2 (Metalele alcalino-pamantoase)
Grupa 2 grupa metalelor alcalino-pamantoase, deoarece ox izii reprezentantilorprincipali ai grupei ocupa o pozitie intermediara intre oxi zii metalelor alcaline si oxiziielementelor grupei 13, cu reprezentant tipic Al care intra i n compozitia tuturorargilelor
1
-
Beriliul MagneziulBeriliul
(grec. beryllos , de la beril)
Pana in 1957 numit Glucinium(din grec. dulce)
Magneziul
(grec. Magnesia = numele unei regiuni din Tessalia)
2
Calciul
(lat. calx, calcis = var)Strontiul
(de la numele satului ScotianStrontian, in care a fostdescoperit in 1787 inminereuri de Pb)
Bariul
grec. barys=greu
Radiul
lat. radius = raza
-
Stare naturala
Se gasesc in natura de obicei combinate cu alte ele mente, in minerale.
Beriliul - in acvamarine, smaralde etc.
AcvamarinBe3Al 2(SiO3)6
SmaraldBe3Al 2(SiO3)6::Cr 3+ (impuritate)
Magneziul in scoarta terestra sub forma de carbonati, haloge nuri, sulfati;
- in apele unor izvoare minerale amare (MgSO 4 7H2O);- in clorofila
3
DolomitaCaMg(CO3)2
- in clorofila
Clorofila
-
Calciul unul dintre cele mai raspandite elemente metalice din natura (in scoarta pamantului aprox. 3,5%)
- Se gaseste sub forma de minerale simple sau comple xe (sub forma de carbonati, sulfati, silicati, borati etc) in sol sa u dizolvate in apa
-Este unul dintre cele mai importante elemente care intra in compozitia pamantului, a organismelor vii, a soarelui, a meteo ritilor, a materiei din pamantului, a organismelor vii, a soarelui, a meteo ritilor, a materiei din spatiile interplanetare
- In schelet sub forma de ortofosfat tricalcic, carb onat si fluorura de calciu
-Sarurile de calciu ale acizilor organici au un rol deosebit de important in metabolismul plantelor
4
GipsCaSO4 2 H2O
AragonitCaCO3
Roci sedimentare
-
Strontiul in diferite minerale din scoarta pamantului
Celestina este cel mai important mineral al Sr, uti lizat ca sursa pentru extragerea Sr si prepararea sarurilor acestuia folo site in pirotehnie, in industria chimica, ceramica si in industria sticlei ; se gaseste rar in natura.
Celestina
SrSO4
Strontianit
SrCO3
Bariul in diferite minerale din scoarta pamantului
5
Baritina
BaSO4
- utilizata in ind. chimica, ind. lacurilor si vopse lelor
Witherit
BaCO3
-
Radiul se gaseste in cantitati foarte mici in minereurile uraniului
- este radioactiv; izotopul 226Ra are timpul de injumatatire de 1602 ani
Uraninit
Contine UO 2, UO3, Ra, oxizi de Pb, Th, Ln
6
Schema de dezintegrare radioactiva a 226Ra
-
Caracteristici generale ale metalelor alcalino-pama ntoase
- crestere considerabila a energiei de ionizare fata deelementele din grupa 1, in particular datorita volumului ma i micsi sarcinii nucleare mai mari => in special la Be, Mg
- celalalte elemente (Ca, Sr, Ba) ionizeaza relativ usor
[pm]
M M2+ +2e-
Ene
rgia
de
ioni
zare
(eV
)
Grupe principale
Grupe secundare
Cre
ste
raza
ioni
ca,
resp
ectiv
cea
ato
mic
a
7
Ene
rgia
de
ioni
zare
(eV
)
Z
Cre
ste
raza
ioni
ca,
resp
ectiv
cea
ato
mic
a
-
Be - nu formeaza compusi ionici
- Ionul Be 2+ nu exista nici macar in BeO sau BeF 2 => legaturi covalente ! -
favorizate de raza mica + energie de ionizare mare
Li Be B - se aseamana cu aluminiulLi Be B
Na Mg Al
Ca
- se aseamana cu aluminiul
reactivitate redusa fata de acizi se acopera cu un strat
subtire de oxid
- solubil in hidroxizi alcalini => berilati: Na 2[Be(OH)4]
- p.t. BeO f. mare (ca si Al 2O3)
Caracter amfoter al Be(OH)2 (ca si Al(OH) 3)
8
Caracter amfoter al Be(OH)2 (ca si Al(OH) 3)
-
Mg - caracter intermediar
Ca, Sr, Ba - caracter puternic electropozitiv
Obtinere
Be - electroliza BeCl in topitura cu NaCl, pt . scaderea p.t.Be - electroliza BeCl 2 in topitura cu NaCl, pt . scaderea p.t.
- reducere BeF2 + Mg Be + MgF21300oC
2 (MgO, CaO) + FeSi 2Mg + Ca2SiO4 + Fe1150oCp redusa
dolomita
Mg - electroliza MgCl 2 in topitura
- proces silicotermal cu aliaj Fe-Si
9
dolomitacalcinata
Ca, Sr, Ba - electroliza MCl 2 in topitura
- reducere cu Na sau Al a MCl 2
MCl2 (topitura) + 2Na M + 2NaCl
3MCl2 + 2Al 3M + 2AlCl 3 (Sr, Ba in particular)
-
Proprietati fizice
- relativ usoare- culoare alb-argintie
- Be, Mg isi pastreaza luciul metalic datorita acoperiri cu un strat subtire,transparent, protector de oxid- Ca, Sr, Ba se oxideaza in profunzime si isi pierd luciul
- p.t. si p.f. > decat metalele alcaline- duritate: Be dur, casant
Mg + celalalte sunt moi- conductibilitate electrica: Be mica
celalalte - mare- retele cristaline: Be, Mg hexagonala
Ca, Sr, Ba cubice
10
Element Be Mg Ca Sr Ba Ra p.t. ( C) 1278 649 839 768 710 ~ 700 p.f. ( C) ~2500 1105 1482 1380 1537 ~ 1140 rrrr (g/cm 3) 1,85 1,74 1,54 2,63 3,65 5,50-
-
Proprietati chimice
- Reactia cu apa si O 2
Be in general nereactiv, mai ales in forma masiva
Be + H2O sau abur NU reactioneaza (nici chiar incalzit la rosu)
Be + aer NU reactioneaza< 600oC
Be (pulbere) + aer BeO + Be 3N2arde
stralucitor
- reactivitatea creste in grupa de sus in jos
- se acopera cu un strat protector de oxid care trebuie indepa rtat pt preparareaMg
11
reactivului Grignard
Mg (activat) + H 2O (abur) Mg(OH) 2 si (MgO) + H 2
ardestralucitorMg + aer MgO + Mg 3N2
Mg
-
Ca, Sr, Ba - trebuie protejate de H 2O si O2 (sub petrol)
M + 2H2O M(OH)2 + H2rece
M + aer MgO + Mg 3N2
strat poros; formeaza si peroxizi MO 2 cu stabilitate marestrat poros; formeaza si peroxizi MO 2 cu stabilitate mare
Culoarea flacarilor la arderea metalelor
Mg Sr Ba
12
Ba
Ca: portocaliu-rosiatic Ra: rosu-carmin
-
- Reactia cu alcalii (hidroxizi)
Be + 2NaOH + 2H2OKOH
Na2[Be(OH)4] + H2
- celalate metale din grupa nu reactioneaza
tetrahidroxo berilat de sodiu
- Reactia cu H 2
Be - Nu reactioneaza direct
- indirect BeCl 2 + 2LiH BeH2 + 2LiCl
BeMe2 + LiAlH 4 BeH2 + 2CH4 + Li, Al
BeB H + 2PPh 2Ph PBH + BeH pur !!
13
BeB2H8 + 2PPh3 2Ph3PBH3 + BeH2 pur !!
MgMg + H2 MgH2
570oC200 atm
Ca, Sr, Ba + H2 MH2Ca, Sr, Ba mai stabile
-
- Reactia cu halogenii
- reactioneaza cu toti halogenii, uneori energic
Be + X2 BeX2600oC
- Mg arde in halogeni, mai ales daca sunt umezi
- Reactia cu sulful- Reactia cu sulful
Be + X ( S, Se, Te) BeXt >600oC
BeS retea covalenta tip blenda
Mg + X MgXcald
Ca, Sr, Ba + X MX (CaS retea ionica tip NaCl)usor
14
- Reactia cu N 2
- la cald, cel mai usor Ba => M 3N2
- Reactia cu C
Be + C Be2C1700oC
si celalate reactioneaza insa mai usor
-
- Reactia cu NH 3
3Be + 2NH3 Be3N2 + 3H21200oC
NU se dizolva in NH3 lichid
3Mg + 2NH3 Mg3N2 + 3H2t oC
Be, Mg
se dizolva in NH3 lichid => solutii albastre- negre => asemanare cumetalele alcaline
Ca, Sr, Ba
solutie in NH3 lichid M(NH3)6 (s) M(NH3)2 (s) + 4NH3 (g) + H2 (g)evaporare desc. in timp
catalizatori
- Reactia cu acizi
toate reactioneaza => H
15
toate reactioneaza => H 2
Be + HNO3 conc., rece => pasivareBe
+ HCl, HNO3, H2SO4 diluat => H 2 dizolvare
-
Mg Mg + RX RMgX Reactivi Grignard
Mg + 2MeOH Mg(OMe)2 + H2200oC
Mg + 2EtOH Mg(OEt)2 + H2temp. cam.
Mg(OEt) + H O Mg(OH) + 2EtOH anhidrificare MeOH, EtOHMg(OEt)2 + H2O Mg(OH)2 + 2EtOH anhidrificare MeOH, EtOH
Utilizari
Be - aliaje cu Cu, Ni mareste rezistenta-masini, electronica, instrumente de precizie- reactoare nucleare moderator de neutroni- ferestre pentru raze X
16
Mg - aliaje dure echipament optic, fotografie, anticor oziv
- chimie organica sinteze GRIGNARD
-foarte toxic metal si compusi
- viata plantelor - clorofila
-
Ca - aliaje
- indepartare de O 2, N2 in industria otelului
- agent reducator (Cr, Th, Zr, U)
- CaH2 sursa de H 2
- viata animalelor - schelet (fosfat)
Aliaje specialeSr, Ba - Aliaje speciale- Ba medicina - bariopasaj
- Ba foarte toxic
Metale din blocul p Gr. 13 Gr. 14 Gr. 15
17
(B)
Al
Ga
In Sn Sb
Tl Pb Bi
ns2 np x
-
Grupa 13
18
-
Aluminiu din lat. Aluminiu din lat. alumen = alaun
Galiu - din lat. Gallia, adica Franta de azi
19
Indiu de la linia albastru-indigo din spectrul de flacara
lat. indicum
Taliu - de la linia verde din spectrul sau (lat. thalles = mugur (ramur ) verde)
-
Stare naturala
Se gasesc in scoarta terestra, sub forma de saruri in diverse minerale
Aluminiul cel mai raspandit metal din scoarta terestra, se g aseste mai ales sub forma de alumino-silicati (urmat de Fe si Ca si precedat de O si Si)
CorindonAl 2O3 pur
Bauxita
20
AlO x(OH)3-2x
Safir
Al 2O3 impurificat cu Co
-
Galiul, indiul, taliul rar intalnite in minereuriGaliul apare in unele minereuri de Al, Zn, Fe, in sori si meteoriti
Indiul apare in concentratii mici in minereuri de Zn
Taliul apare in in minerale proprii, cat si in alumino-silicati, a laturi demetale alcaline sau in sulfuri. Mineralele proprii sunt rar itati mineralogice
GalitCuGaS2
GermanitCu26Fe4Ge4S32 cu
impuritati de Ga
21Crookesita
(Cu,Tl,Ag) 2Se
LoranditaTlAsS 2
CilindritPb3Sn4FeSb2S14
contine pana la 1% In
-
ns2 np1Caracterizare generala
- stare de oxidare principala 3+
- exista si compusi in stare de oxidare 2+, continlegaturi M-M
[Cl 3M MCl3]2- M = Ga, In
[Ne]
[Ar]
[Kr]
[Xe][Cl 3M MCl3]2- M = Ga, In
-stabilitatea starii de oxidare 1+ creste pe masura ce cobora m in grupa
Stabilitate E +
Caracter metalic
Al Ga In Tl
[Xe]
22
Stabilitate E 3+
Comproportionare
Disproportionare
-
m0=
efecte relativiste
m masa de repaus
Consecinte
- contractia radiala si stabilizarea
- aparitia unei stari de oxidare cu doua unitati mai mica decat valenta grupei mai este
denumita si efectul perechii de electroni inerti consecinata a efectelor relativiste
v/c1m
m0
-=
2
20
0
me4
re
=
mo masa de repausc viteza luminiiv- viteza particulei (e -)
ro raza Bohr
- contractia radiala si stabilizarea
energetica a orbitalilor s si p
- expansiunea radiala si destabilizarea
orbitalior d si f exteriori
- efectele cresc odata cu Z 2
- in cazul compusilor covalenti EX (X = halogen), ER , EH exista unele asemanari
23
- in cazul compusilor covalenti EX3 (X = halogen), ER3, EH3 exista unele asemanari
intre metalele din grupa 13 si capul de serie, borul- nemetal
- acesti compusi cu deficit de e- pot functiona ca acizi Lewis si sa accepte
e- de la molecule donoare neutre sau anioni => specii tetraedrice
NaCl + AlCl 3 Na[AlCl 4] Na[BF 4]
-
similar Li[AlH 4] Na[BH 4]
- Al orbitali d => Na 3[AlF 6]3-]
- capacitatea acceptoare scade de la Al > Ga > In, pozitia Tl fiind incerta
Exista si diferente importante intre B si metale, datorate in principal de:Exista si diferente importante intre B si metale, datorate in principal de:
- capacitatii reduse a metalelor de a forma legaturi multipl e
- abilitatii metalelor de a-si mari N.C. prin utilizarea orb italilor d vacanti
B Al, Ga, In
[Me2AlNMe 2]
Me MeMe2B NMe2
24
legatura dubla interna AlMe
Me
N
N
Al
Me Me
Me
Me
-
BX3 (X = halogen) monomere
-deficitul de e- este compensat prin legaturi (p-p)
(MX3)2 dimere
BX
X
X
AlCl
Cl
Cl
Cl
AlCl
ClF B FF
F
F
geometrie tetraedrica
(Me3N)2AlH3
bipiramida trigonala
X XF
legaturi mai scurte decat asteptate
BF3 solid raze X (-131 oC) retea tridimensionala
R3N BH3
25
Metode de obtinere
Al -electroliza topiturii Al 2O3 (bauxita) / Na 3AlF 6 (criolita)-Halogenurile de Al sunt covalente iar Al 2O3 pur are p.t. foarte ridicat
Industrial se efectueaza electroliza unei topituri de baux ita deshidratata (Al 2O3) ncriolita (Na 3AlF6), la 940-980oC. Initial se utiliza criolita naturala extrasa din Groenla nda(ca. 30.000 tone/an), dar n prezent se utilizeaza criolita sintetica
-
Topitura electrolit
Al topit
Captuseala refractara
Anod Blocuri grafit
Al(OH) 3 + 3 NaOH + 6 HF Na3AlF 6 + 6 H2O
Catod grafit
Na+ + F-NaF
NaAlF 4 + 2 NaFNa3AlF 6
3NaAlOFNa AlF + Al O
obtinerea criolitei sintetice
disocierea criolitei
asigura conductibilitatea topiturii
dizolvarea bauxitei in criolit
26
3NaAlOF 2Na3AlF 6 + Al 2O3
la catod (-) : 6 Na+ + 6 e-
6 Na + 2 NaAlF 4 2 Al + 8 NaF
6 Na (n stare nascnda)
la anod (+) : 6 F- - 6 e-
6 F + 3 NaAlOF 2
6 F (n stare nascnda)
3 NaAlF 4 + 3/2 O2
dizolvarea bauxitei in criolit
-
Pentru a obtine 1t Al se consuma:- 4 t bauxita- 0,4-0,8 t grafit- 4 kg criolit- 15-20 kg AlF 3- 13000-16000 kWh energie electrica (randament de 85 -95%)
27
- 13000-16000 kWh energie electrica (randament de 85 -95%)
Daca se foloseste Al reciclat se reduce consumul la doar 800kWh (6%) !!
-
Ga - produs secundar rezultat la obtinerea Al, sau prin electroliza Ga(OH) 3- ultrapur => prin topire zonara
In - prin electroliza sarurilor solubile, dupa concen trare si indepartarea Pb, Zn
Tl - prin electroliza Tl 2SO4 (purificat) / H 2SO4 diluat
Tl2SO4 in concentrat + H 2SO4 PbSO4 + alti sulfati insolubili
filtrat+ HCl
TlCl (precipitat)
Proprietati fizice
- usoare, alb-argintii
- Ga p.t. scazut, - Al p.t. ridicat
28
Element Al Ga In Tl
p.t. ( C) 660,37 29,78 156,61 303,5
p.f. ( C) 2330 2403 2070 1453
rrrr (g/cm 3) 2,70 5,91 7,31 11,85
-
Ene
rgia
de
ioni
zare
(eV
)
Grupe principale
- Energie de ionizare mare in treapta a II si a III (2500-3600 kJ/mol)
Ene
rgia
de
ioni
zare
(eV
)Grupe secundare
29
-
Proprietati chimice
Al - se combina cu majoritatea nemetalelor la incalzi re
- Reactia cu O 2
- exoterma, pulberea arde in aer cu degajare mare de caldura s i lumina
- sarma de Al nu arde in O => conductibilitate termica f. buna- sarma de Al nu arde in O 2 => conductibilitate termica f. buna
- afinitate mare pentru O 2 => aluminotermie (se aplica pentru oxizii care lareducerea cu carbune formeaza carburi)
reactia termitului
30
reactia termitului (t pana la 3000 oC)
- desi cu potential de oxidare mare (apropiat de cel al Na) Al es te f. rezistent la
coroziune => strat protector de oxid f. subtire
- in HNO3 conc. se pasiveaza => se poate transporta in cisterne de Al
- Reactia cu acizi
-
- Solubil in solutii diluate de acizi (HCl, H 2SO4) => saruri si se degaja H 2
- Reactia cu apa
- daca stratul de oxid (Al 2O3) este indepartat prin amalgamare reactioneaza rapi d =>H2
- Reactia cu alcalii
Al + NaOH + 3H2O Na[Al(OH) 4] + 3/2 H2
tetrahidroxo aluminat de sodiu
- Reactia cu halogeni
- cu Cl si Br reactioneaza la temperatura camerei
31
- cu Cl 2 si Br 2 reactioneaza la temperatura camerei
- cu I 2 reactioneaza la temperatura ridicata
-
alchilare
acilare
32
-
- Reactia cu sulf
Al 2S3 + H2O Al(OH) 3 + H2S
Al (topit) + S (vapori) Al 2S3 (stabila doar in stare anhidra)
hiroliza
- Reactia cu N 2, P
- la incalzire la rosu => AlN (retea tip wurtzita)
- cu P => AlPcompusi covalenti
foarte stabili
- Reactia cu acizi organici
- in general nu reactioneaza- cu acidul acetic rectioneaza la cald
33
- Al + NaCl - reactioneaza => nu se poate folosi Al la vase maritime
Ga, In - f. asemanatori cu Al
- se dizolva in acizi
- Indiu (In) spre deosebire de Al nu se dizolva in a lcalii
-
- cu X2, sulf reactioneaza la temp. camerei sau la incalzi re
Ga + S GaS (similar cu Se, Te)
Exista legaturi Ga-Ga in structura cristalina
Ga2O3 + H2S Ga2S3 + H2O
In + Cl 2 InCl 3
GaCl3 GaCl2temp
- halogenuri de Ga si In
34
In + HCl (gaz) InCl 2
instabila In faza apoasa disproportioneaza
InCl + InCl 4 In + InCl 3temp in sol.
In + InCl 2 InCltemp
-
Tl - starea de oxidare cea mai stabila Tl 1+
-comportament chimic asemanator cu cel al metalelor alcaline-nu se dizolva in alcalii
-se dizolva in acizi minerali
- cu HNO3 usor
-- HCl, H SO mai lent, datorita solubilitatii scazute in apa a s arurilor rezultate-- HCl, H2SO4 mai lent, datorita solubilitatii scazute in apa a s arurilor rezultate
2Tl + H2SO4 Tl2SO4 + H2
- reactioneaza cu alcooli !!
4Tl + 4EtOH Tl(OEt) 4 + 2H2
35
- Tl3+ are caracter puternic oxidant (se reduce usor)
TlCl 3 TlCl + Cl 2
TlBr 3 TlBr + Br 2(TlBr 2)2
De fapt Tl (I)[Tl (III)Br4]
40oC
< 40oC
-
Utilizari
- ambalaje, folii- vase casnice si industriale- obiecte casnice, mobilier
-Aliaje :-Duraluminiul: 3 -5% Cu, 1% Mg, 0,5 -0,8% Mn => rezistenta mecanica, usoare
Al
-Duraluminiul: 3 -5% Cu, 1% Mg, 0,5 -0,8% Mn => rezistenta mecanica, usoare => avioane, pistoane-Magnaliu: 3-20% Mg => dur, se prelucreaza bine la strung- silumin 12-14% Si => piese turnate
Ga - semiconductori, GaAs izoelectronic cu Ge => diode- termometre temp. ridicata
In - aliaje cu p.t. scazut (Bi, Cd, Pb, Sn)
36
In - aliaje cu p.t. scazut (Bi, Cd, Pb, Sn)- tranzistori in ind. Electronica (InAs, InSb)- reactoare nucleare pentru captura de neutroni
Tl- elementul si combinatii f. toxice (Tl 2SO4 era folosit ca otrava pt. sobolani)- ferestre transparente la IR (TlBr, TlI)
-
Metale din blocul p
Gr. 13 Gr. 14 Gr. 15
(B)
Al
Ga
ns2 np x
Grupa 14 : Sn, PbGa
In Sn Sb
Tl Pb Bins2 np2
Caracterizare generala- stare de oxidare: 2+, 4+
- diferente mari in caracterul chimic al elementelor din grup a 14:
C, Si nemetale
Ge metaloid
37
Sn, Pb -metale
Diferentele in caracterul chimic sunt reflectate in p.t.
Element C Si Ge Sn Pb
p.t. ( C) > 3500 (4100)
1420 945 232 327
-
- Prezinta tendinta de concatenare
- Sn, Pb legaturi M-M apar doar in compusi organome talici (R 3M MR 3)
Me2SnCl 2Na / NH3 [SnMe 2]n, n = 12-20
liniari Ciclici
[SnMe 2]6Sn Sn
Sn
Sn Sn
Sn
Sn
38
Sn
- tendinta de concatenare scade in grupa de sus in j os:
C >> Si > Ge > @@@@Sn >> Pb
Acest lucru poate fi explicat prin scaderea tariei legaturii M-M
-
-Efectul perechii de electroni inerte
R2C: - carbene instabile
R2M: R voluminos
:MX2 capacitate donoare
Sn, Pb starea de oxidarea 2+ - cea mai stabila
Obtinere
Stare naturala: SnO 2 casiterita
PbS galena utilizata pentru obtinerea Pb
PbCO3 - cerusita
SnO2 + C Sn + CO2
PbS+ 3/ O PbO + SO
39
PbS+ 3/2O2 PbO + SO2
PbO + C Pb(l) + COPbO + CO Pb(l) + CO2
2PbO + PbSproaspata 3Pb(l) + SO2(g)Purificare finala (dupa indepartarea altor metale) prin electroliza cu anozi de Pb
-
Proprietati fizice
Sn - metal alb, lucios, densitate mica
- rezistenta mecanica slaba
- foarte ductil
- prezinta 3 forme polimorfe ( , , )
Staniul alb -Sn tetragonal
- se obtine prin solidificarea topiturii sau electro liza
- d = 7,265 g/cm 3 (cu 26% mai mare decat -Sn )
- semiconductor
Staniul cenusiu -Sn structura cubica de diamant
Temp. joase
13,2 C
40
Staniul cenusiu -Sn structura cubica de diamant
- pulbere fina cu aspect metalic
- d = 5,769 g/cm 3
- casant => ciuma staniului (odata instalata progreseaza in toata masa metalului)
-
Pb - in taietura proaspata are luciu metalic cenusiu al bastrui, care dispare repede in aer datorita oxidarii- moale, foarte ductil, maleabil- deformare plastica la temperatura camerei- densitate mare (11,3 g/cm 3)- conductibilitate electrica (7,8% fata de Ag) si ter mica (8,5% fata de Ag) relativ mici
Proprietati chimice
Sn
- Stabil fata de aer si apa la temperatura camerei
Sn + O2(aer ) SnO2D
Reactia cu oxigenul din aer si cu apa
41
Sn + H2O(vapori) SnO2 + H2D
Sn + O2(aer ) SnO2D
Reactia cu halogenii
Sn + 2X2 SnX4 X = Cl, Br la rece
X = F, I la cald
-
Reactia cu sulful, seleniul, telurul
Sn + Te SnTeDDDD
Sn + E SnE
Sn + 2E SnE2
DDDD
E = S, Se
Reactia cu acizii
Sn + HNO3dil Sn(NO3)2 + NO
Reactia cu acizii
- cu acizii slabi - nu reactioneaza
- cu HCl, H 2SO4 diluati - nu reactioneaza
- HNO3 diluat
- HCl conc., fierbinte: Sn + HCl SnCl2 + H2
- H SO conc., fierbinte: Sn + H SO SnSO + SO
42
- H2SO4 conc., fierbinte: Sn + H2SO4 SnSO4 + SO2
Reactia cu hidroxizii alcalini
Sn + 2NaOH + 4H2O Na2[Sn(OH)6] + 2H2DDDD
-
Reactia cu metalele alcaline
Pb
Reactia cu aerul
2Sn + N a N a2SnN H 3 l ich id
- strat de oxid protector, la temperatura camerei
Reactia cu aerul
Pb + H2O PbO + H2+ O2
Pb(OH)2
+CO2+ SO2
PbCO3PbSO3
43
PbSO3
- fin divizat - piroforic
Pbtopit + O2(aer) PbO
-
Reactia cu halogenii
Pb + F2 PbF2t.c.
Pb + Cl2 PbCl2DDDD
Reactia cu calcogenii
E = S, Se, TePb + E PbEReactia cu acizii
3Pb + 8H+ + 8NO3 3Pb2+ + 6NO3 + 2NO + 4H2Omediu umed
Pb + CH3COOH Pb(OCOCH3)2 + H2
Reactia cu metalele alcaline
Pb + Na Na PbNH3lichid
44
Pb + Na Na4Pb9NH3lichid
Utilizari
Sn - tabla alba (Fe acoperit cu staniu protectie antic oroziva); cutii de conserve
- aliaje: bronz (Sn/Cu); Sn/Pb (aprox. 40%Sn) pentru lipit
-
-Compusi organometalici:
-stabilizatori pentru poliolefine (Bu 2SnX2 laurat OCOC 11H23)
-pesticide: Ph 3SnOAc (BRESTAN), Ph 3SnOH (DU-TER), Cy3SnOH (CYHEXATIN)
- Sticle speciale
- Nb3Sn magneti superconductori- Nb3Sn magneti superconductori
Pb - Tabla captusiri anticorozive in ind. chimica
- Aliaje: Sb litere de tipar plumb tare
Sb, Sn; Ca, Na lagare pentru masini
-Acumulatoare
-Oxizi pigmenti sticle, emailuri
Activitate biologica
45
Activitate biologica
Sn - netoxic
- compusi: insecticide, acaricide, fungicide
Pb - foarte toxic poate provoa saturnism, intoxicati i cronice
- greu de eliminat din organism
-
Metale din blocul p
Gr. 13 Gr. 14 Gr. 15
(B)
Al
Ga
ns2 np x
Grupa 15 : Sb, BiGa
In Sn Sb
Tl Pb Bins2 np3
Caracterizare generala
N, P compusi covalenti
(As), Sb, Bi creste capacitatea de ionizare
Ioni 5+ nu exista
46
Ioni 5+ nu exista
Ioni 3+ - Sb, Bi
- BiF 3 predominant ionica
- Sb2(SO4)3, Bi(NO3)3 5H2O
Oxospecii: SbO + (antimonil sau stibil), BiO + (bismutil)
Stari de oxidare: 3+, 5+
-
Stabilitatea starii de oxidare 3+ creste in grupa d e sus in jos
Bi 2O5 putin stabil, greu de preparat
F F
F
Cresterea numarului de coordinare orbitali d
[SbF 5]2- - izoelectronic cu BiF 5
SbF
F F
F
..- pereche de electroni stereochimic activa
Obtinere
- Din minereuri: Sb 2S3 stibnita cel mai important (China, Mexic, Bolivia, Chile, Africa de Sud);
- minereuri complexe (Pb, Cu, Ag etc)
Sb
47
- minereuri complexe (Pb, Cu, Ag etc)
Sb2S3 + 9/2O2 Sb2O3 + 3SO2
Sb2O3 + 3/2C 2Sb + 3/2CO2
Sb2S3 + 3Fe 2Sb + 3FeS
Electroliza Na 3SbS4 (tioantimonat de sodiu)
-
Bi Bi 2S3 bismutina rara
Bi nativ (Pb, Ag, Cu) - rar
- Produs secundar la producerea Pb, Zn, Cu
Bi2S3 + O2 Bi2O3 + SO2C Fe
Bi Bi
Proprietati fizice
Sb - Doi izotopi in abundenta aproximativ egala: 121Sb 57%, 123Sb 43%
- 6 forme alotropice: forma aaaa - cea mai stabila la temperatura camerei
- plane de atomi legati covalent
48
- plane de atomi legati covalent
Sb galben instabila peste -90 C
Sb negru se obtine prin racirea Sb gazos
o forma (impura), exploziva, obtinuta electrochimic
alte doua forme obtinute prin tehnici de inalta pre siune
Bi - Mai multe forme polimorfe, cea mai importanta fiin d forma aaaa
-
Sb si Bi prezinta puncte de topire mai scazute deca t As
Element As Sb Bi
p.t. ( C) 817 (28 atm),613 sublima
As 4 358 (desc.)
630,7 271,4
Ambele sunt sfaramicioase, formeaza cristale:
Sb alb-albastrui
Bi alb, cu tenta roz
Rezistivitate electrica mare
Element Ag Cu Al Sn Pb Sb Bi
49
Rezistivitate electrica
( ohm / cm)
1,59 1,72 2,82 11,5 22 41,7 120
Intra in compozitia aliajului NICROM 100
Bi isi mareste volumul la solidificare din topitura (ca si Ga, Ge)
-
Proprietati chimice
- Mai putin reactiv decat As
- Stabil la aer si umezeala la temperatura camerei
- Cu O2, la incalzire, in functie de conditii formeaza oxi zii: Sb 2O3, Sb2O4, Sb2O5
Sb
Reactia cu halogeniiReactia cu halogenii
2Sb + 3X2 2SbX3 X = Cl (viguros), Br, I (mai putin violent)
Reactia cu sulful
2Sb + 3S Sb2S3DDDD
Reactia cu acizii
- Diluati nu reactioneaza
concentrati reactioneaza cu HNO , H SO , apa regala:
50
- concentrati reactioneaza cu HNO 3, H2SO4, apa regala:
Sb + H2SO4 Sb2(SO4)3 + H2DDDD
Bi - Mai electropozitiv decat SbReactia cu oxigenul, sulful
2Bi + 3/2O2 Bi2O3
2Bi + 3/2S Bi2S3
- are loc la temperaturi ridicate
-
Reactia cu halogenii
2Bi + 3X2 2BiX3 X = F, Cl, Br, I
Reactia cu oxoacizii
- Are loc usor
Bi + 3HNO3 Bi(NO3)3 + 3/2H2Bi + 3HNO3 Bi(NO3)3 + 3/2H2
Bi 5+ - nu se obtine direct, ci doar din Bi 3+
- mai putin stabil decat Sb 5+
Utilizari
- electronica: AlSb, GaSb, InSb
-- aliaje - baterii Sb/Pb
Sb
51
-- aliaje - baterii Sb/Pb
- tipar
Bi - aliaje usor fuzibile
- produse farmaceutice (peptobismol, sub forma de s ubsalicilat, citrat, nitrat- in tratarea ulcerului )
-Bi 2O3 in creme pentru hemoroizi