گروه سوم سیستم تناوبی. خواص فیزیکی عناصر زیر گروه اصلی گروه III خواص فیزیکی عناصر گروه 3 زیر گروه اصلی

عناصر p گروه III سیستم تناوبی D.I. مندلیف عبارتند از: بور B، آلومینیوم گالیم ایندیم و تالیم پیکربندی الکترونیکی اتم ها

برخی از ثابت‌های مشخص‌کننده ویژگی‌های اتم‌های عناصر p گروه مورد بررسی و مواد فلزی مربوطه در زیر مقایسه می‌شوند:

خواص عناصر گروه III تحت تأثیر d-compression واقع در سیستم تناوبی در یک دوره کوچک III، در دوره های بزرگ بلافاصله پس از عناصر d قرار می گیرد. بنابراین، از شعاع اتمی تا حدودی کاهش می یابد، و اولین پتانسیل یونیزاسیون افزایش می یابد. خواص اتم های تالیم نیز تحت تأثیر فشرده سازی قرار می گیرد. به همین دلیل است که شعاع اتم به شعاع اتم نزدیک است و انرژی یونیزاسیون تا حدودی بیشتر است.

بور. مطابق با ساختار الکترونیکی اتم، بور می تواند تک ظرفیتی باشد (یک الکترون جفت نشده در سطح فرعی انرژی). با این حال، بور بیشتر مشخصه ترکیباتی است که در آنها سه ظرفیتی است (زمانی که یک اتم برانگیخته می شود، سه الکترون جفت نشده در انرژی و سطوح فرعی وجود دارد).

اوربیتال آزاد در اتم بور برانگیخته، خواص پذیرنده بسیاری از ترکیبات آن را تعیین می کند، که در آن سه پیوند کووالانسی بر اساس مکانیسم کووالانسی تبادلی تشکیل می شوند (به عنوان مثال، این ترکیبات مستعد افزودن ذرات با خواص الکترون دهنده هستند. به عنوان مثال، برای تشکیل پیوند کووالانسی دیگری در امتداد مکانیسم دهنده-پذیرنده.

دو ایزوتوپ بور شناخته شده است: هسته اتم های ایزوتوپ به راحتی نوترون ها را جذب می کند:

توانایی بور در جذب نوترون، استفاده از آن را در مهندسی انرژی هسته ای تعیین می کند: میله های کنترل راکتورهای هسته ای از مواد حاوی بور ساخته شده اند.

کریستال های بور سیاه؛ آنها نسوز هستند (mp. 2300 درجه سانتیگراد)، دیا مغناطیسی، دارای خواص نیمه هادی (شکاف باند. هدایت الکتریکی بور مانند سایر فلزات کوچک است و با افزایش دما تا حدودی افزایش می یابد.

در دمای اتاق، بور از نظر شیمیایی بی اثر است و فقط با فلوئور برهمکنش مستقیم دارد. هنگامی که بور گرم می شود، بور توسط کلر، اکسیژن و برخی غیر فلزات دیگر اکسید می شود. مثلا:

در ترکیبات با غیر فلزات، حالت اکسیداسیون بور به این صورت است که همه این ترکیبات کووالانسی هستند.

تری اکسید بور یک ماده کریستالی (mp 450 درجه سانتی گراد، bp 2250 درجه سانتی گراد) است که با آنتالپی بالا و انرژی تشکیل گیبس مشخص می شود. هنگام تعامل با آب، به اسید بوریک تبدیل می شود:

یک اسید مونوبازیک بسیار ضعیف. تفکیک الکترولیتی با حذف تنها یک یون با ویژگی‌های پذیرنده بور که قبلاً توضیح داده شد توضیح داده می‌شود: اوربیتال آزاد اتم بور به دهنده الکترونی که در طی تفکیک مولکول‌ها تشکیل شده است ارائه می‌شود.

آنیون پیچیده ساختار چهار وجهی دارد (هیبریداسیون اوربیتال های الکترونی).

خواص پذیرنده بور در ترکیبات با حالت اکسیداسیون در شیمی هالیدهای آن نیز آشکار می شود. مثلاً واکنش ها

که در آن پیوند شیمیایی بین و یا توسط مکانیسم دهنده - گیرنده ایجاد می شود. خاصیت هالیدهای بور برای پذیرنده الکترون بودن، کاربرد گسترده آنها را به عنوان کاتالیزور در واکنش های سنتز ترکیبات آلی تعیین می کند.

بور به طور مستقیم با هیدروژن برهمکنش نمی کند، اما با فلزات بوریدها را تشکیل می دهد - معمولاً ترکیبات غیر استوکیومتری.

هیدریدهای بور (بوران ها) بسیار سمی هستند و بوی بسیار نامطبوعی دارند. آنها اغلب به طور غیر مستقیم به دست می آیند

در برهمکنش بوریدهای فعال با اسیدها یا هالیدهای بور با هیدریدهای فلز قلیایی:

ساده ترین ترکیب بور با هیدروژن در شرایط عادی وجود ندارد. هیبریداسیون اوربیتال های الکترونی در اتم بور منجر به اشباع نشدن هماهنگی ذره می شود که در نتیجه دو ذره از این قبیل به یک مولکول دی بوران ترکیب می شوند:

در دیبوران، بور در حالت هیبریداسیون است، به طوری که هر اتم بور دارای یکی از چهار اوربیتال هیبریدی خالی است، در حالی که سه اتم دیگر توسط اوربیتال های اتم های هیدروژن همپوشانی دارند. پیوندهای بین گروه ها در یک مولکول به شکل پیوند هیدروژنی به دلیل جابجایی چگالی الکترون از یک اتم هیدروژن گروه به اوربیتال خالی گروه دیگر تشکیل می شود، بوران های دیگری نیز شناخته شده اند که می توان آنها را با دو ردیف نشان داد.

بوریدهای فلزی بتا واکنش پذیر هستند و اغلب برای تولید مخلوطی از بوران ها با استفاده از اسیدها استفاده می شوند. اکثر بوریدها و مقاوم در برابر حرارت، بسیار سخت، مقاوم در برابر شیمیایی. آنها به طور گسترده به شکل آلیاژ برای ساخت قطعات موتور جت، پره های توربین گاز استفاده می شوند. برخی از بوریدها برای ساخت کاتد برای وسایل الکترونیکی استفاده می شوند.

آلومینیوم. پیکربندی الکترونیکی یک اتم آلومینیوم با فرمول یک الکترون جفت نشده در لایه الکترونی بیرونی اتم بیان می‌شود:

بنابراین، آلومینیوم می تواند ظرفیتی برابر با یک از خود نشان دهد. با این حال، این ظرفیت برای آلومینیوم معمولی نیست. در تمام ترکیبات پایدار، حالت اکسیداسیون آلومینیوم برابر با ظرفیت، برابر با سه، مطابق با حالت برانگیخته اتم است.

از نظر شیوع، آلومینیوم در بین تمام عناصر (بعد از O، H و Si) رتبه چهارم را دارد و رایج ترین فلز در طبیعت است. بخش عمده آلومینیوم در آلومینوسیلیکات ها متمرکز شده است: فلدسپات ها، میکاها و غیره.

آلومینیوم یک فلز سبک و سفید مایل به نقره ای و بسیار انعطاف پذیر با رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا است.

آلومینیوم واکنش پذیر است. با کلر و برم در دمای اتاق و با ید - هنگام گرم شدن یا در حضور آب به عنوان کاتالیزور واکنش می دهد. در دمای 800 درجه سانتیگراد، آلومینیوم با نیتروژن و در دمای 2000 درجه سانتیگراد با کربن تعامل دارد. آلومینیوم میل ترکیبی شیمیایی بالایی برای اکسیژن نشان می دهد:

در هوا، آلومینیوم با یک لایه اکسید نازک بسیار قوی پوشیده شده است که تا حدودی درخشش فلزی آلومینیوم را ضعیف می کند. به لطف لایه اکسیدی، سطح آلومینیوم مقاومت در برابر خوردگی بالایی به دست می آورد. این در درجه اول در بی تفاوتی آلومینیوم به آب و بخار آشکار می شود. به دلیل تشکیل یک فیلم محافظ، آلومینیوم در برابر اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ مقاوم است. این اسیدها آلومینیوم را در سرما غیرفعال می کنند. تمایل به غیرفعال شدن به شما امکان می دهد تا با پردازش سطح آن با عوامل اکسید کننده قوی (به عنوان مثال) یا استفاده از اکسیداسیون آندی، مقاومت به خوردگی آلومینیوم را افزایش دهید. در این حالت ضخامت لایه اکسیدی به .در دماهای بالا استحکام لایه محافظ به شدت کاهش می یابد. اگر فیلم اکسید با عمل مکانیکی حذف شود، آلومینیوم بسیار واکنش پذیر می شود. با آب و محلول های آبی اسیدها و قلیاها به شدت واکنش می دهد و هیدروژن را جایگزین می کند و کاتیون ها یا آنیون ها را تشکیل می دهد. برهمکنش آلومینیوم با محلول های اسیدی مطابق با معادله واکنش پیش می رود

و با محلول های قلیایی

هنگامی که PH محلول تغییر می کند، کاتیون ها و آنیون های آلومینیوم به راحتی وارد یکدیگر می شوند:

ترکیبات مخلوط نیز می توانند در محلول تشکیل شوند،

مثلا

دومی به راحتی (مخصوصاً هنگامی که گرم می شود) کم آب می شود و به هیدروکسید تبدیل می شود

گسترده ترین کاربرد آلومینیوم در مهندسی بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی ارزشمند آن و شیوع بالای آن در پوسته زمین است. به دلیل رسانایی الکتریکی بالا و چگالی کم، آن را

برای ساخت سیم های برق استفاده می شود. شکل پذیری بالای آلومینیوم امکان تولید نازک ترین فویل را از آن فراهم می کند که در خازن ها استفاده می شود و آلومینیوم را جایگزین سرب در روکش کابل می کند. به دلیل عدم مغناطیس شدن، آلیاژهای آلومینیوم در مهندسی رادیو مورد استفاده قرار می گیرند.

بیشتر آلومینیوم برای تولید آلیاژهای سبک - دورالومین، بقیه سیلومین، بقیه و غیره استفاده می شود. آلومینیوم همچنین به عنوان یک افزودنی آلیاژی به آلیاژها برای ایجاد مقاومت در برابر حرارت استفاده می شود. آلومینیوم و آلیاژهای آن یکی از مکان های اصلی را به عنوان مواد ساختاری در ساخت هواپیما، موشک، مهندسی مکانیک و غیره اشغال می کنند. مقاومت در برابر خوردگی آلومینیوم (به ویژه آنودایز شده) به طور قابل توجهی از مقاومت به خوردگی فولاد فراتر می رود. بنابراین از آلیاژهای آن به عنوان مصالح سازه ای و در کشتی سازی استفاده می شود. با عناصر d، آلومینیوم ترکیبات شیمیایی - بین فلزی (آلومینیدها): و غیره را تشکیل می دهد که به عنوان مواد مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. آلومینیوم در آلومینوترمی برای به دست آوردن تعدادی فلز و برای جوشکاری ترمیت استفاده می شود. Aluminothermy بر اساس میل ترکیبی بالای آلومینیوم به اکسیژن است. به عنوان مثال، در واکنشی که طبق معادله پیش می رود

حدود 3500 کیلوژول گرما آزاد می شود و درجه حرارت تا

اکسید آلومینیوم به شکل تغییرات متعددی شناخته شده است. پایدارترین آن این است که این اصلاح در پوسته زمین به شکل کانی کوراندوم یافت می شود که از آن دیسک های آسیاب و پودرهای سنباده تهیه می شود. استفاده از کوراندوم به عنوان یک ماده ساینده بر اساس سختی بالای آن است که بعد از سختی الماس، کربوراندوم و بورازون در رتبه دوم قرار دارد. یاقوت های مصنوعی از همجوشی به دست می آیند. از آنها برای ساختن سنگ های نگهدارنده در مکانیزم های دقیق استفاده می شود. اخیراً یاقوت مصنوعی در ژنراتورهای کوانتومی (لیزر) استفاده شده است. محصولات از به عنوان دی الکتریک و دی الکتریک استفاده می شود.

هیدروکسید آلومینیوم یک ترکیب پلیمری است. دارای یک شبکه کریستالی لایه ای است. هر لایه از هشت وجهی تشکیل شده است (شکل IX. 10). یک پیوند هیدروژنی بین لایه ها وجود دارد. هیدروکسید آلومینیوم به دست آمده از واکنش تبادل، یک رسوب سفید ژلاتینی است که به راحتی در اسیدها و قلیاها حل می شود. هنگام ایستادن، رسوب "پیری" می شود و فعالیت شیمیایی خود را از دست می دهد. هنگامی که کلسینه می شود، هیدروکسید آب را از دست می دهد و به اکسید تبدیل می شود.یکی از اشکال هیدروکسید دهیدراته، ژل آلومینیوم، در تکنولوژی به عنوان جاذب استفاده می شود.

ترکیبات مورد علاقه

برنج. IX 10. ساختار لایه تشکیل شده توسط واحدهای ساختاری هشت وجهی ترکیب

آلومینیوم - زئولیت های مربوط به آلومینوسیلیکات ها. ترکیب آنها را می توان با فرمول کلی Where یا (به ندرت) بیان کرد.

آلومینیوم در زیر گروه اصلی گروه سوم جدول تناوبی قرار دارد. در سطح انرژی خارجی اتم آلومینیوم، اوربیتال های p آزاد وجود دارد که به آن اجازه می دهد تا به حالت برانگیخته برود. در حالت برانگیخته، اتم آلومینیوم سه پیوند کووالانسی تشکیل می دهد یا به طور کامل سه الکترون ظرفیتی را از خود جدا می کند و حالت اکسیداسیون 3+ را نشان می دهد.

آلومینیوم است رایج ترین فلز روی زمین : کسر جرمی آن در پوسته زمین 8.8 درصد است. بخش اعظم آلومینیوم طبیعی بخشی از آلومینوسیلیکات ها است - موادی که اجزای اصلی آن اکسیدهای سیلیکون و آلومینیوم هستند.

آلومینیوم فلزی به رنگ نقره‌ای مایل به سفید است که در دمای 600 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود، بسیار انعطاف‌پذیر است و به راحتی به سیم کشیده می‌شود و به شکل ورق و فویل در می‌آید. از نظر هدایت الکتریکی، آلومینیوم پس از نقره و مس در رتبه دوم قرار دارد.

تعامل با مواد ساده:

1) با هالوژن:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3

2) با اکسیژن:

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3

3) با گوگرد:

2Al + 3S = Al 2 S 3

4) با نیتروژن:

آلومینیوم به طور مستقیم با هیدروژن واکنش نمی دهد، اما هیدرید AlH3 آن به طور غیر مستقیم به دست آمد.

تعامل با مواد پیچیده:

1) با اسیدها:

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2

2) با مواد قلیایی:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

اگر NaOH در حالت جامد باشد:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAlO 2 + 3H 2

3) با آب:

2Al + 6H2O = 2Al(OH) 3 + 3H2

خواص اکسید و هیدروکسید آلومینیوم:اکسید آلومینیوم یا آلومینا، Al 2 O 3 یک پودر سفید است. اکسید آلومینیوم را می توان با سوزاندن فلز یا با کلسینه کردن هیدروکسید آلومینیوم به دست آورد:

2Al(OH)3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

اکسید آلومینیوم عملاً در آب نامحلول است. هیدروکسید Al (OH) 3 مربوط به این اکسید از اثر هیدروکسید آمونیوم یا محلول های قلیایی که در کمبود آن گرفته شده اند روی محلول های نمک های آلومینیوم به دست می آید:

AlCl 3 + 3NH 3 H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl

اکسید و هیدروکسید این فلز هستند آمفوتریکآن ها هر دو خاصیت بازی و اسیدی را از خود نشان می دهند.

خواص اساسی:

Al 2 O 3 + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2 O

2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

خواص اسیدی:

Al 2 O 3 + 6KOH + 3H 2 O \u003d 2K 3

2Al(OH) 3 + 6KOH = K 3

Al 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O

آلومینیوم دريافت كردنروش الکترولیتی نمی توان آن را از محلول های آبی نمک جدا کرد، زیرا یک فلز بسیار فعال است. بنابراین، روش صنعتی اصلی برای به دست آوردن آلومینیوم فلزی، الکترولیز مذاب حاوی اکسید آلومینیوم و کرایولیت است.

آلومینیوم فلزی به طور گسترده در صنعت استفاده می شود، از نظر تولید در رتبه دوم بعد از آهن قرار دارد. بخش عمده آلومینیوم به ساخت آلیاژها اختصاص می یابد:

دورالومین - آلیاژ آلومینیوم حاوی مس و مقدار کمی منیزیم، منگنز و سایر اجزاء. دورالومین ها آلیاژهای سبک، قوی و مقاوم در برابر خوردگی هستند. مورد استفاده در هواپیما و مهندسی مکانیک.

مگنالین - آلیاژ آلومینیوم و منیزیم. مورد استفاده در هواپیما و مهندسی مکانیک، در ساخت و ساز. در برابر خوردگی در آب دریا مقاوم است، بنابراین در کشتی سازی استفاده می شود. سیلومین یک آلیاژ آلومینیوم حاوی سیلیکون است. برای بازیگری خوبه این آلیاژ در خودروسازی، هواپیما و مهندسی مکانیک، تولید ابزار دقیق استفاده می شود. آلومینیوم یک فلز انعطاف پذیر است، بنابراین از آن برای ساخت فویل نازک مورد استفاده در ساخت محصولات مهندسی رادیو و بسته بندی کالاها استفاده می شود. سیم ها از آلومینیوم، رنگ های نقره ای ساخته شده اند.

فصل یازدهم. گروه سوم دوره

سیستم های عنصری

83. مشخصات کلی عناصر گروه سوم

گروه سوم شامل بور، آلومینیوم، گالیم، ایندیم، تالیم (زیرگروه اصلی)، و همچنین اسکاندیم، ایتریم، لانتانیم و لانتانیدها، اکتینیم و اکتینیدها (زیرگروه جانبی) است.

در سطح الکترونیکی بیرونی عناصر زیرگروه اصلی، هر کدام سه الکترون وجود دارد (s 2 p 1). آنها به راحتی این الکترون ها را اهدا می کنند یا به دلیل انتقال یک الکترون به سطح p، سه الکترون جفت نشده تشکیل می دهند. برای بور و آلومینیوم، ترکیبات فقط با حالت اکسیداسیون +3 معمولی هستند. عناصر زیرگروه گالیوم (گالیوم، ایندیم، تالیم) نیز دارای سه الکترون در سطح الکترونیکی بیرونی هستند که پیکربندی s 2 p 1 را تشکیل می دهند، اما بعد از لایه 18 الکترونی قرار دارند. بنابراین، بر خلاف آلومینیوم، گالیم به وضوح خواص غیر فلزی دارد. این خواص در سری Ga، In، Tl ضعیف شده و خواص فلزی افزایش می یابد.

عناصر زیرگروه اسکاندیم نیز دارای سه الکترون در سطح الکترونیکی بیرونی هستند. با این حال، این عناصر، عناصر d انتقالی هستند، پیکربندی الکترونیکی لایه ظرفیت آنها d 1 s 2 است. این الکترون ها هر سه عنصر را به راحتی اهدا می کنند. عناصر زیر گروه لانتانید دارای پیکربندی مشخصی از سطح الکترونیکی بیرونی هستند: سطح 4f در آنها ایجاد می شود و سطح d ناپدید می شود. با شروع با سریم، همه عناصر، به جز گادولینیوم و لوتتیوم، دارای پیکربندی الکترونیکی سطح الکترونیکی بیرونی 4f n 6s 2 هستند (گادولینیم و لوتتیوم دارای 5d 1 الکترون هستند). عدد n از 2 تا 14 متغیر است. بنابراین، الکترون‌های s و f در تشکیل پیوندهای ظرفیتی شرکت می‌کنند. بیشتر اوقات ، حالت اکسیداسیون لانتانیدها +3 و کمتر در موارد +4 است.

ساختار الکترونیکی لایه ظرفیت اکتینیدها از بسیاری جهات شبیه ساختار الکترونیکی لایه ظرفیت لانتانیدها است. تمام لانتانیدها و اکتینیدها فلزات معمولی هستند.

تمام عناصر گروه III میل ترکیبی بسیار قوی با اکسیژن دارند و تشکیل اکسیدهای آنها با آزاد شدن مقدار زیادی گرما همراه است.

عناصر گروه III متنوع ترین کاربرد را پیدا می کنند.

بور توسط J. Gay-Lussac و L. Tenard در سال 1808 کشف شد. محتوای آن در پوسته زمین 1.2·10 - 3٪ است.

ترکیبات بور با فلزات (بوریدها) سختی و مقاومت حرارتی بالایی دارند. بنابراین از آنها برای بدست آوردن آلیاژهای فوق سخت و مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. کاربید بور و نیترید بور مقاومت حرارتی بالایی دارند. دومی به عنوان روان کننده با دمای بالا استفاده می شود. سدیم تترابورات هیدراته Na 2 B 4 O 7 10H 2 O (بوراکس) دارای ترکیب ثابتی است، محلول های آن در شیمی تجزیه برای تعیین غلظت محلول های اسید استفاده می شود. واکنش بوراکس با اسید طبق معادله پیش می رود

Na 2 B 4 O 7 + 2 HCl + 5 H 2 O \u003d 2 NaCl + 4 H 3 BO 3

ترکیبات گالیم با عناصر گروه VI (گوگرد، سلنیوم، تلوریم) نیمه رسانا هستند. دماسنج های با دمای بالا با گالیم مایع پر می شوند.

ایندیوم در سال 1863 توسط T. Richter و F. Reich کشف شد. محتوای آن در کر زمین 2.5 10 - 5٪ است. افزودن ایندیم به آلیاژهای مس مقاومت دومی را در برابر عمل آب دریا افزایش می دهد. افزودن این فلز به نقره باعث افزایش درخشندگی نقره و جلوگیری از کدر شدن آن در هوا می شود. پوشش های ایندیوم از فلزات در برابر خوردگی محافظت می کند. بخشی از برخی از آلیاژهای مورد استفاده در دندانپزشکی و همچنین برخی از آلیاژهای قابل ذوب است (آلیاژی از ایندیم، بیسموت، سرب، قلع و کادمیوم در دمای 47 С ذوب می شود). ترکیبات ایندیم با فلزات مختلف دارای خواص نیمه هادی هستند.

تالیم توسط W. Crookes در سال 1861 کشف شد. محتوای آن در پوسته زمین 10-4٪ است. آلیاژ تالیم (10%) با قلع (20%) و سرب (70%) مقاومت اسیدی بسیار بالایی دارد و در مقابل عمل مخلوطی از اسیدهای سولفوریک، هیدروکلریک و نیتریک مقاومت می کند. تالیم حساسیت فتوسل ها را به تابش مادون قرمز ناشی از اجسام گرم شده افزایش می دهد. ترکیبات تالیوم بسیار سمی هستند و باعث ریزش مو می شوند.

گالیوم، ایندیم و تالیم عناصر کمیاب هستند. محتوای آنها در سنگ معدن، به عنوان یک قاعده، از هزارم درصد تجاوز نمی کند.

ترکیبات اسکاندیم، ایتریوم، لانتانیم و لانتانیدها در اوایل قرن نوزدهم شناخته شده بودند. اسکاندیم خالص در سال 1879 توسط L.F. Nilson جدا شد. محتوای این عنصر در پوسته زمین 10-3٪ است. ایتریوم توسط یو گادولین در سال 1794 کشف شد. محتوای آن در پوسته زمین 2.9·10 - 3٪ است. محتوای لانتانیم در پوسته زمین، که توسط K. G. Mosander در سال 1839 کشف شد، 4.9 10 - 3٪ است. این فلزات عمدتاً برای بدست آوردن آلیاژهای خاص با خواص الکتریکی و مغناطیسی خاص استفاده می شوند. علاوه بر این، لانتانیدها برای تهیه ترکیبات مختلف پیروفوریک، سریم - برای به دست آوردن آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود. افزودن سریم رسانایی الکتریکی آلومینیوم را افزایش می دهد و خواص مکانیکی آن را بهبود می بخشد و نورد تنگستن را تسهیل می کند. دی اکسید سریم در آسیاب شیشه های نوری استفاده می شود.

خانواده اکتینیدها پس از اکتینیم در سیستم تناوبی، سنگین ترین عناصر را شامل می شود.

از میان اکتینیدها، اورانیوم و توریم کاربرد عملی دارند.

و پلوتونیوم

اورانیوم توسط M. G. Klaproth در سال 1789 کشف شد. محتوای آن در پوسته زمین 2.5 10 - 4٪ است. در طبیعت، اورانیوم به شکل سه ایزوتوپ وجود دارد: 238 U - 99.285٪، 235 U - 0.71٪، 234 U - 0.005٪. ایزوتوپ 235 U قابلیت واپاشی خود به خود را دارد بنابراین اورانیوم مورد استفاده در راکتورها به عنوان سوخت هسته ای غنی می شود تا محتوای ایزوتوپ 235 در آن افزایش یابد. برای این ایزوتوپ مفهوم جرم بحرانی وجود دارد که با رسیدن به آن یک واکنش زنجیره ای شروع می شود و یک انفجار هسته ای رخ می دهد. اگر جرم 235 U کمتر از جرم بحرانی باشد، سرعت واکنش فروپاشی خود به خودی قابل کنترل است. این ویژگی 235 U در یک راکتور هسته ای استفاده می شود. از ترکیبات اورانیوم به عنوان رنگ در صنایع چاپ و سیلیکات نیز استفاده می شود.

دی اکسید توریم توسط J. Ya. Berzelius در سال 1828 کشف شد، اما توریم فلزی نسبتاً اخیراً بدست آمده است. محتوای توریم در پوسته زمین 1.3·10 - 3٪ است. افزودن‌های کوچک این فلز به تنگستن باعث افزایش طول عمر سیم‌پیچ‌های الکتریکی در لامپ‌های رشته‌ای می‌شود (توریم گازهایی را جذب می‌کند که به سایش سریع رشته تنگستن کمک می‌کنند). دی اکسید توریم در پزشکی و همچنین در ساخت برخی کاتالیزورها استفاده می شود.

پلوتونیوم توسط G. Seaborg، E. Macmillan، J. Kennedy و A. Wahl در سال 1940 کشف شد. محتوای آن در پوسته زمین ناچیز است. پلوتونیوم از محصولات فروپاشی سوخت از راکتورهای هسته ای به دست می آید. برای اهدافی مشابه اورانیوم 235 استفاده می شود.

84. آلومینیوم

آلومینیوم اولین بار توسط شیمیدان دانمارکی H. K. Oersted در سال 1825 به صورت شیمیایی بدست آمد. در سال 1854 شیمیدان فرانسوی A. E. St. Clair Deville آن را با روش الکتروشیمیایی جدا کرد.

بودن در طبیعت. آلومینیوم رایج ترین فلز در طبیعت است. محتوای آن در پوسته زمین 8.05٪ است. مهمترین ترکیبات طبیعی آلومینیوم آلومینوسیلیکاتها، بوکسیت و کوراندوم هستند.

آلومینوسیلیکات ها بخش عمده ای از پوسته زمین را تشکیل می دهند. محصول هوازدگی آنها خاک رس و فلدسپات (اورتوکلاز، آلبیت، آنورتیت) است. اساس خاک رس کائولن Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O است.

بوکسیت سنگی است که از آن آلومینیوم به دست می آید. عمدتاً از هیدرات های اکسید آلومینیوم Al 2 O 3 nH 2 O تشکیل شده است.

مشخصات فیزیکی. آلومینیوم یک فلز سبک نقره ای مایل به سفید است که در دمای 660 درجه سانتیگراد ذوب می شود. بسیار انعطاف پذیر، به راحتی به سیم کشیده می شود و به صورت ورقه در می آید: می توان از آن برای ساخت فویل هایی با ضخامت کمتر از 0.01 میلی متر استفاده کرد. آلومینیوم رسانایی حرارتی و الکتریکی بسیار بالایی دارد. آلیاژهای آن با فلزات مختلف قوی و سبک هستند.

خواص شیمیایی. آلومینیوم یک فلز بسیار فعال است. در یک سری از ولتاژها بعد از فلزات قلیایی و قلیایی خاکی قرار می گیرد. با این حال، در هوا کاملاً پایدار است، زیرا سطح آن با یک فیلم اکسید بسیار متراکم پوشیده شده است که از فلز در برابر تماس با هوا محافظت می کند. اگر فیلم اکسید محافظ از سیم آلومینیوم برداشته شود، آلومینیوم به شدت با اکسیژن و بخار آب موجود در هوا تعامل می کند و به یک جرم شل تبدیل می شود - هیدروکسید آلومینیوم:

4 Al + 3 O 2 + 6 H 2 O \u003d 4 Al (OH) 3

این واکنش با انتشار گرما همراه است.

آلومینیوم که از فیلم اکسید محافظ خالص شده است، با آزاد شدن هیدروژن با آب تعامل می کند:

2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2

آلومینیوم در اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک رقیق به خوبی حل می شود:

2 Al + 6 Hcl \u003d 2 AlCl 3 + 3 H 2

2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

اسید نیتریک رقیق شده، آلومینیوم را در سرما غیرفعال می کند، اما هنگامی که گرم می شود، آلومینیوم با آزاد شدن مونوکسید نیتروژن، همی اکسید نیتروژن، نیتروژن آزاد یا آمونیاک در آن حل می شود، به عنوان مثال:

8 Al + 30 HNO 3 \u003d 8 Al (NO 3) 3 + 3 N 2 O + 15 H 2 O

اسید نیتریک غلیظ آلومینیوم را غیرفعال می کند.

از آنجایی که اکسید آلومینیوم و هیدروکسید آمفوتر هستند

خواص، آلومینیوم به راحتی در محلول های آبی همه قلیایی ها به جز هیدروکسید آمونیوم حل می شود:

2 Al + 6 KOH + 6 H 2 O \u003d 2 K 3 [Al (OH) 6] + 3 H 2

آلومینیوم پودر شده به راحتی با هالوژن ها، اکسیژن و تمام غیر فلزات واکنش نشان می دهد. برای شروع واکنش ها، حرارت دادن لازم است، سپس آنها به شدت پیش می روند و با انتشار مقدار زیادی گرما همراه هستند:

2 Al + 3 Br 2 = 2 AlBr 3 (برومید آلومینیوم)

4 Al + 3 O 2 \u003d 2 Al 2 O 3 (اکسید آلومینیوم)

2 Al + 3 S = Al 2 S 3 (سولفید آلومینیوم)

2 Al + N 2 = 2 AlN (نیترید آلومینیوم)

4 Al + 3 C \u003d Al 4 C 3 (کاربید آلومینیوم)

سولفید آلومینیوم فقط می تواند به صورت جامد وجود داشته باشد. در محلول های آبی با تشکیل هیدروکسید آلومینیوم و سولفید هیدروژن تحت هیدرولیز کامل قرار می گیرد:

Al 2 S 3 + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2 S

آلومینیوم به راحتی اکسیژن و هالوژن ها را از اکسیدها و نمک های سایر فلزات می گیرد. این واکنش با انتشار مقدار زیادی گرما همراه است:

8 Al + 3 Fe 3 O 4 \u003d 9 Fe + 4 Al 2 O 3

فرآیند احیای فلزات از اکسیدهای آنها با آلومینیوم را آلومینوترمی می نامند. آلومینوترمی در تولید برخی از فلزات کمیاب که پیوند قوی با اکسیژن ایجاد می کنند (نیوبیم، تانتالم، مولیبدن، تنگستن و غیره) و همچنین برای ریل های جوشکاری استفاده می شود. اگر مخلوطی از پودر آلومینیوم ریز و سنگ آهن مغناطیسی Fe 3 O 4 ( موریانه ) با فیوز مخصوص مشتعل شود، واکنش خود به خود با حرارت دادن مخلوط تا دمای 3500 С ادامه می یابد. آهن در این دما در حالت مذاب است.

اعلام وصول. برای اولین بار، آلومینیوم با احیاء از کلرید آلومینیوم با فلز سدیم به دست آمد:

AlCl 3 + 3 Na = 3 NaCl + Al

در حال حاضر با الکترولیز نمک های مذاب در حمام های الکترولیتی به دست می آید (شکل 46). الکترولیت مذابی است حاوی 85-90٪ کرایولیت - نمک کمپلکس 3NaF·AlF 3 (یا Na 3 AlF 6) و 10-15٪ آلومینا - اکسید آلومینیوم Al 2 O 3 . این مخلوط در حدود 1000 درجه سانتیگراد ذوب می شود.

هنگامی که آلومینا در کرایولیت مذاب حل می شود، مانند نمک آلومینیوم و اسید آلومینیوم عمل می کند و به کاتیون های آلومینیوم و آنیون های باقی مانده اسید آلومینیوم تجزیه می شود:

AlAlO 3  Al 3  + AlO 3 3 

کرایولیت همچنین تفکیک می کند:

Na 3 AlF 6  3 Na  + AlF 6 3 

هنگامی که جریان الکتریکی از مذاب عبور می کند، کاتیون های آلومینیوم و سدیم به سمت کاتد حرکت می کنند - بدنه گرافیت حمام، که در پایین با یک لایه آلومینیوم مذاب به دست آمده در فرآیند الکترولیز پوشانده شده است. از آنجایی که آلومینیوم واکنش پذیری کمتری نسبت به سدیم دارد، اولین چیزی است که کاهش می یابد. آلومینیوم احیا شده در حالت مذاب در انتهای حمام جمع آوری می شود، جایی که به طور دوره ای از آن خارج می شود.

آنیون های AlO 3 3  و AlF 6 3  به سمت میله های گرافیتی یا میله های آند حرکت می کنند. در آند، ابتدا آنیون AlO 3 3 تخلیه می شود -

4 AlO 3 3   12 e  \u003d 2 Al 2 O 3 + 3 O 2

مصرف آلومینا همیشه پر می شود. مقدار کرایولیت عملا تغییر نمی کند، تنها تلفات ناچیز به دلیل تشکیل تترا فلوراید کربن СF 4 روی آند رخ می دهد.

تولید الکترولیتی آلومینیوم نیاز به برق زیادی دارد (حدود 20000 کیلووات ساعت برق برای تولید 1 تن آلومینیوم مصرف می شود)، بنابراین کارخانه های آلومینیوم در نزدیکی نیروگاه ها ساخته می شوند.

کاربرد. آلومینیوم بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. از آن فویل ساخته می شود که در مهندسی رادیو و بسته بندی محصولات غذایی استفاده می شود. محصولات فولادی و چدنی به منظور محافظت در برابر خوردگی با آلومینیوم پوشانده می شوند: محصولات تا دمای 1000 درجه سانتیگراد در مخلوطی از پودر آلومینیوم (49٪)، اکسید آلومینیوم (49٪) و کلرید آلومینیوم (2٪) گرم می شوند. این فرآیند آلومینیزاسیون نامیده می شود.

محصولات آلومینیومی در برابر حرارت تا 1000 С بدون خوردگی مقاومت می کنند. آلیاژهای آلومینیوم که به دلیل سبکی و استحکام زیاد متمایز می شوند، در تولید مبدل های حرارتی، ساخت هواپیما و مهندسی مکانیک استفاده می شوند.

اکسید آلومینیوم Al 2 O 3 . ماده ای سفید رنگ با نقطه ذوب 2050 С است. در طبیعت، اکسید آلومینیوم به شکل کوراندوم و آلومینا وجود دارد. گاهی اوقات کریستال های شفاف کوراندوم با شکل و رنگ زیبا وجود دارد. کوراندوم رنگ قرمز با ترکیبات کروم یاقوت سرخ و آبی رنگ شده با ترکیبات تیتانیوم و آهن یاقوت کبود نامیده می شود. یاقوت کبود و یاقوت کبود از سنگ های قیمتی هستند. در حال حاضر، آنها به راحتی به صورت مصنوعی به دست می آیند.

اکسید آلومینیوم دارای خواص آمفوتریک است، اما در آب، اسیدها و قلیاها حل نمی شود. هنگامی که در محلول قلیایی غلیظ بجوشد، فقط تا حدی به محلول تبدیل می شود. اکسید آلومینیوم از طریق همجوشی با مواد قلیایی یا پیروسولفات پتاسیم به حالت محلول تبدیل می شود:

AI 2 O 3 + 2 KOH \u003d 2 KAlO 2 + H 2 O

Al 2 O 3 + 3 K 2 S 2 O 7 \u003d 3 K 2 SO 4 + Al 2 (SO 4) 3

آلیاژهای حاصل در آب محلول هستند. هنگامی که اکسید آلومینیوم با پتاس یا سودا ذوب می شود، آلومینات هاکه به راحتی در آب حل می شوند:

Al 2 O 3 + K 2 CO 3 \u003d 2 KAlO 2 + CO 2

کورندوم طبیعی یک ماده بسیار سخت است. برای ساخت چرخ سنباده و پودرهای آسیاب استفاده می شود. یاقوت برای ساخت بوش برای ساعت ها و سایر مکانیسم های دقیق استفاده می شود.

آلومینا به عنوان ماده اولیه برای تولید آلومینیوم استفاده می شود. اکسید آلومینیوم خشک شده به عنوان جاذب در خالص سازی و جداسازی مواد آلی توسط کروماتوگرافی عمل می کند.

هیدروکسید آلومینیوم Al(OH) 3 . این ماده سفید رنگی است که با حرارت دادن، آب خود را از دست می دهد و به اکسید آلومینیوم تبدیل می شود. هیدروکسید آلومینیوم دارای خواص آمفوتریک است. هیدروکسید تازه رسوب داده شده به راحتی در اسیدها و قلیاها (به جز هیدروکسید آمونیوم) حل می شود:

2 Al (OH) 3 + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 6 H 2 O

Al (OH) 3 + 3 KOH \u003d K 3 [Al (OH) 6]

هیدروکسید آلومینیوم یک باز ضعیف و حتی یک اسید ضعیف تر است، بنابراین نمک های آلومینیوم فقط در حضور اسید اضافی در محلول هستند و فقط در حضور قلیایی اضافی آلومیناسیون می شوند. هنگامی که محلول ها با آب رقیق می شوند، این ترکیبات به شدت هیدرولیز می شوند.

هیدروکسید آلومینیوم خشک شده با از دست دادن مقداری آب خود، در اسیدها یا قلیاها حل نمی شود و در نتیجه شبیه اکسید آلومینیوم می شود.

هیدروکسید آلومینیوم قابلیت جذب مواد مختلف را دارد به همین دلیل در تصفیه آب کاربرد دارد.

فصل دوازدهم. گروه دوم دوره ای

سیستم های عنصری

85. مشخصات کلی عناصر گروه دوم

گروه دوم از سیستم تناوبی عناصر شامل بریلیم، فلزات قلیایی خاکی: منیزیم، کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم (زیرگروه اصلی) و زیر گروه روی: روی، کادمیوم، ریوت (زیرگروه جانبی) است. فلزات قلیایی خاکی نام خود را مدیون این واقعیت هستند که اکسیدهای آنها (زمین) هنگامی که در آب حل می شوند محلول های قلیایی تشکیل می دهند.

در سطح الکترونیکی خارجی عناصر زیرگروه اصلی و جانبی، هر کدام دو الکترون (s 2) وجود دارد که آنها را از بین می برند و ترکیباتی با حالت اکسیداسیون +2 تشکیل می دهند.

تمام عناصر گروه II با نقطه ذوب نسبتا کم و فراریت بالا مشخص می شوند. در عناصر قلیایی خاکی، حلالیت هیدروکسیدها از منیزیم به باریم افزایش می یابد: هیدروکسید منیزیم تقریباً در آب نامحلول است، هیدروکسید کلسیم کمی محلول است و هیدروکسید باریم خوب است. حلالیت بسیاری از نمک ها از منیزیم به رادیوم کاهش می یابد. بنابراین، سولفات منیزیم به خوبی در آب حل می شود، سولفات کلسیم کمی محلول است و سولفات های استرانسیم، باریم و رادیوم عملا نامحلول هستند. حلالیت کم سولفات رادیوم برای جداسازی رادیوم از کنسانتره آن استفاده می شود.

در زیرگروه روی، آمفوتریکی اکسیدها از روی به جیوه کاهش می یابد: هیدروکسید روی به خوبی در قلیاها حل می شود، هیدروکسید کادمیوم بسیار بدتر است و هیدروکسید جیوه در قلیاها نامحلول است. فعالیت عناصر در این زیر گروه با افزایش جرم اتمی آنها کاهش می یابد. بنابراین، روی، کادمیوم و جیوه را از محلول‌های نمک‌هایشان جابجا می‌کند، و کادمیوم جایگزین جیوه می‌شود.

بریلیم توسط L. N. Vauquelin در سال 1798 کشف شد. محتوای آن در پوسته زمین 3.8·10 - 4٪ است. فلز بریلیم برای ساخت پنجره‌های دستگاه‌های اشعه ایکس استفاده می‌شود، زیرا اشعه ایکس را ۱۷ برابر ضعیف‌تر از آلومینیوم جذب می‌کند. افزودن بریلیم به آلیاژها باعث افزایش سختی و هدایت الکتریکی آنها می شود. ترکیبات بریلیم می تواند باعث بیماری ریوی بسیار شدید شود.

استرانسیوم برای اولین بار به شکل اکسید توسط A. Crawford در سال 1790 جدا شد و به صورت خالص توسط G. Davy در سال 1808 به دست آمد. محتوای آن در پوسته زمین 0.034٪ است. از نیترات استرانسیم در صنایع آتش‌نشانی استفاده می‌شود، در حالی که کربنات و اکسید آن در صنعت قند استفاده می‌شود. در انفجارهای هسته ای، استرانسیوم 90 تشکیل می شود که تابش آن بسیار خطرناک است، زیرا باعث بیماری تشعشع، لوسمی و سارکوم استخوان می شود.

باریم توسط K. V. Scheele در سال 1774 و G. Devi در 1808 کشف شد. محتوای آن در پوسته زمین 0.065٪ است. از ترکیبات باریم، هیدروکسید، پراکسید و برخی نمک های آن بیشترین کاربرد را دارند. از هیدروکسید و کلرید باریم در عمل آزمایشگاهی، پراکسید باریم برای تولید پراکسید هیدروژن، نیترات و کلرات در پیروتکنیک، سولفات باریم در فلوروسکوپی اندام های گوارشی استفاده می شود. ترکیبات باریم سمی هستند.

رادیوم توسط M. و P. Curie همراه با J. Belebn در سال 1898 کشف شد.

محتوای آن در پوسته زمین 1·10 - 20٪ است. رادیوم دارای رادیواکتیویته طبیعی است: در طی واپاشی رادیواکتیو آن، ذرات α، الکترون ها آزاد می شوند و رادون تشکیل می شود. نمک های رادیوم برای اهداف تحقیقاتی و همچنین برای به دست آوردن رادون که دارای خواص درمانی است استفاده می شود.

کادمیوم توسط F. Stromeyer در سال 1817 و مستقل از او توسط K. Herman، K. Karsten و W. Meissner - در سال 1818 کشف شد. محتوای آن در پوسته زمین 1.3·10 - 5٪ است. با توجه به توانایی کادمیوم برای پوشاندن با یک فیلم اکسید محافظ، از آن به عنوان یک پوشش ضد خوردگی پایدار استفاده می شود. ترکیبات کادمیوم سمی هستند.

86. منیزیم

منیزیم توسط جی دیوی در سال 1808 کشف شد.

بودن در طبیعت. محتوای منیزیم در پوسته زمین 1.87٪ است. ترکیبات آن در مواد معدنی مختلف یافت می شود. کربنات منیزیم بخشی از دولومیت CaCO 3 MgCO 3 و مگنویت MgCO 3، کلرید بخشی از کارنالیت KCl MgCl 2 6H 2 O است، سولفات منیزیم بخشی از کاینیت KCl MgSO 4 6H 2 O است. مقدار قابل توجهی نمک منیزیم . در آب دریا یافت می شود و طعم تلخی به آن می دهد.

مشخصات فیزیکی. منیزیم یک فلز سفید نقره ای با چگالی 1.74 گرم بر سانتی متر مکعب است، در دمای 651 С ذوب می شود، در 1110 С می جوشد. در سرما، منیزیم با یک فیلم اکسید پوشیده شده است که آن را از اکسیداسیون بیشتر توسط اکسیژن اتمسفر محافظت می کند.

خواص شیمیایی. منیزیم یک فلز فعال است. اگر لایه اکسید روی سطح آن از بین برود، به راحتی توسط اکسیژن اتمسفر اکسید می شود. هنگام گرم شدن، منیزیم به شدت با هالوژن، گوگرد، نیتروژن، فسفر، کربن، سیلیکون و سایر عناصر تعامل می کند:

2 Mg + O 2 \u003d 2 MgO (اکسید منیزیم)

Mg + Cl 2 = MgCl 2 (کلرید منیزیم)

3 Mg + N 2 = Mg 3 N 2 (نیترید منیزیم)

3 Mg + 2 P \u003d Mg 3 P 2 (فسفید منیزیم)

2 Mg + Si \u003d Mg 2 Si (سیلیسید منیزیم)

منیزیم در آب حل نمی شود، با این حال، هنگامی که گرم می شود، به طور فعال با بخار آب تعامل می کند:

Mg + H 2 O \u003d MgO + H 2

منیزیم به راحتی اکسیژن و هالوژن را از بسیاری از فلزات می گیرد، بنابراین برای بدست آوردن فلزات کمیاب از ترکیبات آنها استفاده می شود:

3Mg + MoO 3 \u003d 3 MgO + Mo

2Mg + ZrCl 4 = 2 MgCl 2 + Zr

در اتمسفر دی اکسید کربن می سوزد:

Mg + CO 2 \u003d MgO + CO

2 Mg + CO 2 \u003d 2 MgO + C

و در اسیدها بسیار محلول است:

Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2

4 Mg + 10 HNO 3 \u003d 4 Mg (NO 3) 2 + N 2 O + 5 H 2 O

اعلام وصول. منیزیم از الکترولیز مذاب نمک های آن به دست می آید. الکترولیت کارنالیت خالص دهیدراته، آند میله گرافیت و کاتد آهن است. ماژیک مایع حاصل روی سطح شناور می شود و با قاشق جمع آوری می شود. در طول الکترولیز، کلرید منیزیم به الکترولیت اضافه می شود. اخیراً منیزیم نیز با احیای آن از اکسید با کاربید کلسیم، کربن آمورف یا سیلیکون به دست آمده است. فرآیند کاهش با کاربید در دمای 1200، کربن - در 2000، و سیلیکون - در دمای 1200-1300 С ادامه می یابد. برای جلوگیری از برهمکنش منیزیم فلزی و SiO 2 تشکیل شده در طی واکنش، نه MgO به واکنش وارد می شود، بلکه دولومیت سوخته - مخلوطی از اکسیدهای کلسیم و منیزیم:

MgO + CaC 2 \u003d CaO + Mg + 2 C (1200 C)

MgO + C \u003d Mg + CO (2000 C)

2 MgO + CaO + Si \u003d CaSiO 3 + 2 Mg (1200-1300 C)

کاربرد. منیزیم برای تولید بسیاری از آلیاژهای سبک به ویژه دورالومین استفاده می شود. افزودن منیزیم به چدن باعث بهبود خواص مکانیکی چدن می شود. منیزیم به عنوان یک عامل کاهنده در تولید فلزات کمیاب (Nb، Ta، Mo، W، Tl، Zr، Hf و غیره) و برخی غیر فلزات (مثلا Si) استفاده می شود.

اکسید منیزیم MgO. ماده کریستالی سفید، نامحلول در آب. در دمای 2800 درجه سانتیگراد ذوب می شود. دارای خواص اولیه به خوبی در اسیدها حل می شود:

MgO + H 2 SO 4 \u003d MgSO 4 + H 2 O

هنگامی که گرم می شود، با اکسیدهای اسید واکنش می دهد:

MgO + SiO 2 = MgSO 4

در آزمایشگاه، اکسید منیزیم را می توان با سوزاندن فلز منیزیم یا با کلسینه کردن هیدروکسید آن به دست آورد:

Mg (OH) 2 \u003d MgO + H 2 O

در صنعت، MgO توسط تجزیه حرارتی کربنات منیزیم تابش می شود:

MgCO 3 \u003d MgO + CO 2

بخش عمده ای از اکسید منیزیم توسط صنعت ساختمان برای ساخت سیمان منیزیت و مواد نسوز منیزیت مصرف می شود.

منیزیم هیدروکسید Mg(OH) 2 . یک ماده سفید رنگ، نامحلول در آب، اما به راحتی در اسیدها قابل حل است:

Mg (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d MgSO 4 + 2 H 2 O

هنگامی که دی اکسید کربن از یک سوسپانسیون هیدروکسید منیزیم عبور می کند، دومی حل می شود و بی کربنات منیزیم را تشکیل می دهد:

Mg (OH) 2 + CO 2 \u003d MgCO 3 + H 2 O

MgCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Mg (HCO 3) 2

هیدروکسید منیزیم از اثر قلیایی یا آمونیاک روی محلول های نمک های منیزیم به دست می آید:

MgCl 2 + 2 KOH \u003d Mg (OH) 2 + 2 KCl

MgCl 2 + 2 NH 4 OH \u003d Mg (OH) 2 + 2 NH 4 Cl

اگر نمک های آمونیوم به محلولی حاوی هیدروکسید منیزیم نامحلول اضافه شود، رسوب حل می شود. این به این دلیل است که یون های آمونیوم به یون های هیدروکسیل متصل می شوند (هیدروکسید آمونیوم کمی جدا شده تشکیل می شود):

Mg (OH) 2 + 2 NH 4  \u003d Mg 2  + 2 NH 4 OH

به این ترتیب می توان منیزیم را به صورت محلول در آمونیاک نگه داشت. این محلول مخلوط منیزیم نامیده می شود و برای تعیین کمی و کیفی یون های اسید فسفریک استفاده می شود:

MgCl 2 + 3 NH 4 OH + H 3 RO 4 \u003d MgNH 4 RO 4 + 2 NH 4 Cl + 3 H 2 O

نیترات، کلرید، سولفات، پرکلرات، استات منیزیم و همچنین نمک های اسیدی اسیدهای پلی بازیک به راحتی در آب محلول هستند. سایر نمک های منیزیم در آب کم محلول هستند.

87. کلسیم

نمک های کلسیم برای مدت بسیار طولانی برای انسان شناخته شده است، اما در حالت آزاد این فلز توسط شیمیدان انگلیسی G. Davy تنها در سال 1808 به دست آمد.

بودن در طبیعت. محتوای کلسیم در پوسته زمین 3.3٪ است. رایج ترین ترکیبات آن عبارتند از کلسیت معدنی CaCO 3 (جزء اصلی سنگ آهک، گچ و مرمر) و انواع شفاف کلسیت - اسپار ایسلندی. کربنات کلسیم نیز بخشی از دولومیت معدنی CaCO 3 · MgCO 3 است. اغلب رسوبات سولفات کلسیم به شکل کانی گچ CaSO 4 2H 2 O، فسفات کلسیم به شکل مواد معدنی فسفوریت Ca 3 (PO 4) 2 و آپاتیت 3Ca 3 (PO 4) 2 CaF 2 (یا Ca 5) وجود دارد. (PO 4) 3 F)، فلوراید کلسیم - به شکل فلورسپار معدنی CaF 2 و نیترات کلسیم - به شکل کلسیم یا نمک نروژی Ca(NO 3) 2. کلسیم همچنین بخشی از بسیاری از آلومینوسیلیکات ها، به ویژه فلدسپات ها است.

مشخصات فیزیکی. کلسیم یک فلز چکش‌خوار به رنگ سفید مایل به نقره‌ای است که در دمای 850 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود و در دمای 1482 درجه سانتی‌گراد می‌جوشد. بسیار سخت تر از فلزات قلیایی است.

خواص شیمیایی. کلسیم یک فلز فعال است. بنابراین، در شرایط عادی، به راحتی با اکسیژن و هالوژن های اتمسفر تعامل می کند:

2 Ca + O 2 \u003d 2 CaO (اکسید کلسیم)

Ca + Br 2 \u003d CaBr 2 (برمید کلسیم)

با هیدروژن، نیتروژن، گوگرد، فسفر، کربن و سایر غیرفلزات، کلسیم هنگام گرم شدن واکنش نشان می دهد:

Ca + H 2 \u003d CaH 2 (هیدرید کلسیم)

3 Ca + N 2 \u003d Ca 3 N 2 (نیترید کلسیم)

Ca + S = CaS (سولفید کلسیم)

3 Ca + 2 P \u003d Ca 3 P 2 (کلسیم فسفید)

Ca + 2 C \u003d CaC 2 (کاربید کلسیم)

کلسیم به آرامی با آب سرد و به شدت با آب گرم تعامل دارد:

Ca + 2 H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2

کلسیم می‌تواند اکسیژن یا هالوژن‌ها را از اکسیدها و هالیدهای فلزات کم‌فعال خارج کند، یعنی خواص کاهنده دارد:

5 Ca + Nb 2 O 5 \u003d CaO + 2 Nb

5 Ca + 2 NbCl 5 \u003d 5 CaCl 2 + 2 Nb

اعلام وصول. فلز کلسیم از الکترولیز نمک های مذاب آن به دست می آید. الکترولیت مخلوط مذاب CaCl 2 و CaF 2 به نسبت وزنی 3: 1 است. برای کاهش نقطه ذوب مخلوط، فلوراید کلسیم اضافه می شود. کاربرد.کلسیم در متالورژی برای تمیز کردن آهن و فولاد از اکسیدها و همچنین در تولید بسیاری از فلزات کمیاب (Tl، Zr، Hf، Nb، Ta و غیره) به عنوان عامل احیاء کننده این فلزات از اکسیدها و کلریدها استفاده می شود. آلیاژی از کلسیم و سرب برای ساخت بلبرینگ و روکش کابل استفاده می شود.

اکسید کلسیم CaO. ماده سفید رنگ، ذوب در حدود 3000 С، با خواص اساسی برجسته. به خوبی با آب، اسیدها و اکسیدهای اسید واکنش نشان می دهد:

CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2

CaO + 2 Hcl \u003d CaCl 2 + H 2 O

CaO + CO 2 \u003d CaCO 3

در شرایط آزمایشگاهی، اکسید کلسیم را می توان با اکسید کردن کلسیم و همچنین با تجزیه حرارتی کربنات آن به دست آورد. در صنعت، CaO با سوزاندن سنگ آهک در شفت یا کوره های دوار در دمای 1000-1100 درجه سانتی گراد تولید می شود. بنابراین به آن نیز گفته می شود سوختهیا آهک زنده.

اکسید کلسیم در صنعت مصالح ساختمانی به عنوان چسبنده استفاده می شود.

هیدروکسید کلسیم Ca(OH) 2 . یک ماده سفید جامد، کم محلول در آب (1.56 گرم Ca (OH) 2 در 1 لیتر آب در 20 درجه سانتیگراد حل می شود). هنگامی که اکسید کلسیم با آب گرم درمان می شود، هیدروکسید کلسیم ریز تقسیم شده به دست می آید - کرک. محلول آبی اشباع شده Ca(OH) 2 آب آهک نامیده می شود. در هوا به دلیل برهمکنش با دی اکسید کربن و تشکیل کربنات کلسیم کدر می شود.

هیدروکسید کلسیم یک قلیایی است. به راحتی با اسیدها، اکسیدهای اسید و نمک واکنش نشان می دهد:

Ca (OH) 2 + 2 HCl \u003d CaCl 2 + 2 H 2 O

Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO 3 + H 2 O

3 Ca(OH) 2 + 2 FeCl 3 = 3 CaCl 2 + 2 Fe(OH) 3

فرآیند برهمکنش اکسید کلسیم با آب را کوئنچ می گویند. آهک ژولیده، مخلوط با ماسه و آب، ملات آهکی را تشکیل می دهد که در ساخت و ساز استفاده می شود: برای چسباندن آجر در هنگام چیدن دیوارها، برای گچ کاری و غیره. در هوا، آهک خاموش دی اکسید کربن را جذب کرده و به کربنات کلسیم تبدیل می شود.

روی در آلیاژها از دوران باستان شناخته شده است. در خالص ترین شکلش

تنها در پایان قرن هجدهم دریافت شد.

بودن در طبیعت. محتوای روی در پوسته زمین 8.3·10 - 3٪ است. ارتباطات او بسیار رایج است. بیشتر از دیگران، ترکیب معدنی روی ZnS یافت می شود، کمتر - گالمیوم ZnCO 3، سنگ سیلیکون روی Zn 2 SiO 4 · H 2 O، اسپینل روی ZnO · Al 2 O 3 و سنگ روی قرمز، یا روی، ZnO. .

مشخصات فیزیکی. روی فلزی به رنگ آبی مایل به سفید با درخشندگی فلزی است. در هوا، سطح آن با یک فیلم اکسید پوشیده شده و کدر می شود. روی در دمای 419.5 درجه سانتیگراد ذوب می شود و در دمای 913 درجه سانتیگراد به جوش می آید. چگالی روی جامد ریخته گری 7.13 گرم بر سانتی متر مکعب است، چگالی روی نورد شده تا حدودی بیشتر است. در نقطه ذوب، چگالی روی 6.92 گرم بر سانتی متر مکعب است. در سرما، روی نسبتا شکننده است، اما در دمای 100-150 С به راحتی می توان آن را غلت داد و کشید. به راحتی با فلزات دیگر آلیاژ ایجاد می کند.

خواص شیمیایی. روی یک فلز نسبتا فعال است. به راحتی با اکسیژن، هالوژن ها، گوگرد و فسفر تعامل دارد:

2 Zn + O 2 \u003d 2 ZnO (اکسید روی)

Zn + Cl 2 = ZnCl 2 (کلرید روی)

Zn + S = ZnS (سولفید روی)

3 Zn + 2 P \u003d Zn 3 P 2 (فسفید روی)

هنگامی که گرم می شود، با آمونیاک تعامل می کند و در نتیجه نیترید روی تشکیل می شود:

3 Zn + 2 NH 3 \u003d Zn 2 N 3 + 3 H 2

و همچنین با آب:

Zn + H 2 O \u003d ZnO + H 2

و سولفید هیدروژن:

Zn + H 2 S \u003d ZnS + H 2

سولفید تشکیل شده روی سطح روی از برهمکنش بیشتر با سولفید هیدروژن محافظت می کند.

روی در اسیدها و قلیاها بسیار محلول است:

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2

4 روی + 10 HNO 3 \u003d 4 روی (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3 H 2 O

Zn + 2 KOH + 2 H 2 O \u003d K 2 + H 2

بر خلاف آلومینیوم، روی در محلول آبی آمونیاک حل می شود، زیرا آمونیاک بسیار محلول را تشکیل می دهد:

روی + 4 NH 4 OH \u003d (OH) 2 + H 2 + 2 H 2 O

روی فلزات کمتر فعال را از محلول های نمک آنها جابجا می کند.

CuSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cu

СdSO 4 + Zn \u003d ZnSO 4 + Сd

اعلام وصول. روی به دو روش پیرومتالورژیکی و هیدرومتالورژیکی به دست می آید. در هر دو روش، سنگ معدن روی برای تبدیل سولفید روی به اکسید برشته می شود:

2 ZnS + 3 O 2 \u003d 2 ZnO + 2 SO 2

ZnCO 3 \u003d ZnO + CO 2

دی اکسید گوگرد آزاد شده در تولید اسید سولفوریک استفاده می شود. هنگامی که روی توسط یک لایه پیرومتالورژیکی بدست می آید، خاکستر روی به دست آمده (محصول برشته کردن سنگ معدن روی) با کک مخلوط شده و تا دمای 1100-1200 С حرارت داده می شود. روی بازیابی می شود:

ZnO + C = روی + CO

و در دمای 913 "C تقطیر می شود.

برای به دست آوردن روی با یک لایه هیدرومتالورژیکی، خاکستر روی در اسید سولفوریک حل می شود، ناخالصی ها جدا می شوند و روی با الکترولیز محلول اسید سولفوریک جدا می شود (آلومینیوم به عنوان کاتد عمل می کند و سرب آند است).

کاربرد. روی برای گالوانیزه کردن آهن به منظور محافظت از خوردگی (ورق روی)، برای ساخت سلول های گالوانیکی استفاده می شود. گرد و غبار روی به عنوان یک عامل کاهنده برای فرآیندهای شیمیایی استفاده می شود. روی جزء بسیاری از آلیاژها است.

اکسید روی ZnO. پودر سفید. در حدود 2000 درجه سانتیگراد ذوب می شود. کم محلول در آب. خاصیت آمفوتریک دارد. به راحتی در اسیدها و قلیاها حل می شود و نمک های روی و n را به t y تشکیل می دهد:

ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O

ZnO + 2 KOH + 2 H 2 O \u003d K 2

هنگامی که ذوب می شود، با اکسیدهای بازی و اسیدی تعامل می کند:

ZnO + CaO \u003d CaZnO 2

ZnO + SiO 2 \u003d ZnSiO 3

اکسید روی به عنوان یک کاتالیزور در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی استفاده می شود. همچنین بخشی از سفید روی است.

روی هیدروکسید روی (OH) 2 . دارای خواص آمفوتریک است و به راحتی در اسیدها و قلیاها حل می شود:

روی (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + 2 H 2 O

روی (OH) 2 + 2 KOH \u003d K2

همچنین به راحتی در آمونیاک حل می شود - آمونیاک روی تشکیل می شود:

روی (OH) 2 + 4 NH 4 OH \u003d (OH) 2 + 4 H 2 O

هیدروکسید روی هنگامی تشکیل می شود که نمک روی با قلیایی (اما نه آمونیاک) یا اسید روی تصفیه شود:

ZnSO 4 + 2 KOH \u003d K 2 SO 4 + Zn (OH) 2

K 2 + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + Zn (OH) 2 + 2 H 2 O

نمک های روی. کلرید روی ZpCl 2 از حل کردن روی یا اکسید آن در اسید هیدروکلریک به دست می آید. در آب بسیار محلول است (در هوا پخش می شود). محلول کلرید روی در اسید هیدروکلریک برای تصفیه سطح فلز در هنگام لحیم کاری (اچ کردن) استفاده می شود. کلرید روی با اسید هیدروکلریک اسید پیچیده H 2 ZnCl 4 تشکیل می شود که اکسیدهای فلز را حل می کند، اما فلزات را حل نمی کند. کلرید Innki در پزشکی به عنوان یک ضد عفونی کننده استفاده می شود.

سولفید روی ZnS. پودر زرد کم رنگ، کم محلول در آب. در دمای 1800-1900 С تحت فشار ذوب می شود (در دمای 1180 С تصعید می شود). به راحتی در اسیدها حل می شود:

ZnS + 2 HCl \u003d ZnCl 2، + H 2 S

این بخشی از لیتوپون است، یک رنگ معدنی که از مخلوط کردن سولفید باریم با سولفات روی به دست می‌آید:

BaS + ZnSO 4 = BaSO 4 + ZnS

لیتونون بسیار ارزانتر از سرب سفید است، اما در نور پایدارتر است. سولفید روی تحت تأثیر پرتوهای فرابنفش و رادیواکتیو می درخشد. بنابراین به عنوان فسفر در لوله های پرتو کاتدی استفاده می شود. سولفید روی ریز آسیاب شده (رنگ خاکستری سولفید روی) برای پوشش سازه های فلزی پل ها و قطعات ماشین آلات استفاده می شود.

سولفات روی ZnSO 4 در پزشکی به عنوان یک ضد عفونی کننده استفاده می شود.

89. تیر

عطارد برای یونانیان باستان شناخته شده بود.

بودن در طبیعت. محتوای آن در پوسته زمین است

8.3 10 - 6٪. جیوه بومی به صورت آخال در سنگ رخ می دهد. سولفید جیوه HgS نیز وجود دارد که سینابار نامیده می شود.

مشخصات فیزیکی. جیوه یک فلز مایع سفید مایل به نقره ای است که در 38.84- درجه سانتی گراد جامد می شود و در دمای 356.95 درجه سانتی گراد می جوشد. در حالت جامد، چکش خواری و خاصیت ارتجاعی خوبی دارد. جیوه بسیاری از فلزات را در خود حل می کند و آمالیوم تشکیل می دهد. در آنها، فلزات مانند حالت آزاد رفتار می کنند، اما کمتر فعال می شوند (تشکیل آمالگام فعالیت را مشابه رقت کاهش می دهد). بخار جیوه بسیار سمی است. جیوه از بدن انسان دفع نمی شود.

خواص شیمیایی. جیوه یک فلز غیر فعال است. فقط در صورت گرم شدن با اکسیژن تعامل دارد:

2 Hg + O 2 \u003d 2 HgO

جیوه در سرما با کلر واکنش می دهد و کلرید جیوه یا تصعید را تشکیل می دهد:

Hg + Cl 2 = HgCl 2

جیوه به راحتی با گوگرد پودر شده تعامل می کند و یک ترکیب بسیار قوی را تشکیل می دهد - سولفید جیوه:

این واکنش برای چسباندن جیوه ریخته شده استفاده می شود: جایی که مشکوک به ریختن جیوه است با پودر گوگرد پاشیده می شود.

جیوه در آب و مواد قلیایی حل نمی شود. در اسیدهای اکسید کننده حل می شود. در اسید سولفوریک غلیظ هنگام گرم شدن، و در اسید نیتریک - در سرما. بسته به میزان جیوه، نمک های جیوه در حالت اکسیداسیون +1 و +2 تشکیل می شوند:

Hg + 2 H 2 SO 4 \u003d HgSO 4 + SO 2 + 2 H 2 O

3 جیوه + 8 HNO 3 \u003d 3 جیوه (NO 3) 2 + 2 NO + 4 H 2 O

جیوه + جیوه (NO 3) 2 = جیوه 2 (NO 3) 2

جیوه (II) در کلرید HgCl 2 توسط جیوه فلزی به جیوه (I) کاهش می یابد:

HgCl 2 + Hg \u003d Hg 2 Cl 2 (کالومل)

اعلام وصول. جیوه از سینابار با کلسینه کردن آن در هوا یا حرارت دادن آن با آهن یا اکسید کلسیم به دست می آید:

HgS + O 2 = Hg + SO 2

HgS + Fe = Hg + FeS

4 HgS + 4 CaO \u003d 4 Hg + 3 CaS + CaSO 4

جیوه به راحتی تقطیر می شود.

کاربرد. جیوه فلزی در دستگاه های مختلفی مانند تنظیم کننده های فشار، لامپ های کوارتز، دماسنج ها، پمپ های خلاء نفوذی و ... استفاده می شود و همچنین برای به دست آوردن رنگ، فولمینات جیوه، پمادهای جیوه در برابر بیماری های پوستی استفاده می شود. آمالگام های جیوه به عنوان عوامل کاهش دهنده استفاده می شود. مقادیر قابل توجهی جیوه در صنایع الکتروشیمیایی (کاتدهای جیوه) و پلاروگرافی استفاده می شود.

اکسید جیوه HgO. این ماده زرد یا قرمز است. هنگامی که گرم می شود، به راحتی به اکسیژن و جیوه تجزیه می شود. اکسید جیوه فقط خواص اساسی دارد. این می تواند در اسیدها حل شود که با آن جیوه نمک های به راحتی قابل حل می شود:

HgO + 2 Hcl \u003d HgCl 2 + H 2 O

HgO + 2 HNO 3 \u003d جیوه (NO 3) 2 + H 2 O

اکسید جیوه در آب حل نمی‌شود و تحت تأثیر مواد قلیایی بر روی محلول‌های نمک‌های جیوه (II)، رسوب می‌کند:

HgCl 2 + 2 KOH \u003d 2 KCl + HgO + H 2 O

جیوه (NO 3) 2 + 2 KOH \u003d 2 KNO 3 + HgO + H 2 O

در ترکیبات جیوه با حالت اکسیداسیون 1+، دو اتم جیوه توسط یک پیوند کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند. تحت تأثیر قلیاها بر روی نمک های جیوه (I)، جیوه فلزی و اکسید جیوه (II) رسوب می کنند:

جیوه (NO 3) 2 + 2 KOH \u003d 2 KNO 3 + HgO + Hg + H 2 O

نمک های جیوه عمدتا به عنوان کاتالیزور برای بسیاری از فرآیندهای شیمیایی استفاده می شود. بنابراین، تصعید HgCl 2 هیدروکلره استیلن را کاتالیز می کند:

HCCH + HCl -- H 3 C = CHCl

سولفات جیوه HgSO 4 به عنوان یک کاتالیزور در هیدراتاسیون استیلن بر اساس واکنش کوچروف استفاده می شود:

HCCH + H 2 O -- CH 3 CHO

کالومل Hg 2 Cl 2 کم محلول در ساخت الکترودهای استاندارد برای ابزارهای الکترومتری استفاده می شود.

جدول 19 - ویژگی های عناصر 3Ap / گروه

آلومینیوم در زیر گروه اصلی گروه سوم جدول تناوبی قرار دارد. اتم های عناصر زیر گروه در حالت پایه دارای ساختار زیر پوسته الکترونی خارجی هستند: ns 2 np 1 . در سطح انرژی بیرونی اتم‌ها، اوربیتال‌های p آزاد وجود دارد که به اتم‌ها اجازه می‌دهد به حالت برانگیخته عبور کنند. در حالت برانگیخته، اتم های این عناصر سه پیوند کووالانسی تشکیل می دهند یا به طور کامل سه الکترون ظرفیتی را اهدا می کنند و حالت اکسیداسیون 3+ را نشان می دهند.

آلومینیوم رایج ترین فلز روی زمین است: کسر جرمی آن در پوسته زمین 8.8٪ است. بخش اعظم آلومینیوم طبیعی بخشی از آلومینوسیلیکات ها است - موادی که اجزای اصلی آن اکسیدهای سیلیکون و آلومینیوم هستند. آلومینوسیلیکات ها بخشی از بسیاری از سنگ ها و رس ها هستند.

خواص: Al یک فلز سفید نقره ای است، فلزی است گداز پذیر و سبک. دارای انعطاف پذیری بالا، هدایت الکتریکی و حرارتی خوب است. Al یک فلز واکنش پذیر است. با این حال، فعالیت آن در شرایط عادی به دلیل وجود یک لایه نازک اکسیدی که در تماس با هوا بر روی سطح فلز ایجاد می شود تا حدودی کاهش می یابد.

1. تعامل با غیر فلزات. در شرایط عادی، آلومینیوم با کلر و برم واکنش می دهد:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3

هنگام گرم شدن، آلومینیوم با بسیاری از غیر فلزات تعامل می کند:

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3

2Al + 3I 2 = 2AlI 3

2Al + N 2 = 2AlN

4Al + 3C \u003d Al 4 C 3

2. تعامل با آب. با توجه به فیلم اکسید محافظ روی سطح، آلومینیوم در آب پایدار است. با این حال، هنگامی که این فیلم حذف می شود، یک تعامل پرانرژی رخ می دهد:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2

2. برهمکنش با اسیدها. آلومینیوم با اسیدهای کلریدریک و سولفوریک رقیق تعامل می کند:

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2

2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ آلومینیوم را غیرفعال می کنند: تحت تأثیر این اسیدها ضخامت لایه محافظ روی فلز افزایش می یابد و حل نمی شود.

4. تعامل با مواد قلیایی. آلومینیوم با آزاد شدن هیدروژن و تشکیل نمک پیچیده با محلول های قلیایی برهمکنش می کند:

2Al + 6NaOH + 6H 2 O = 2Na 3 + 3H 2

5. بازیابی اکسیدهای فلزی. آلومینیوم یک عامل کاهنده خوب برای بسیاری از اکسیدهای فلزی است:

2Al + Cr 2 O 3 \u003d Al 2 O 3 + 2Cr

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe

اکسید آلومینیوم و هیدروکسید. اکسید آلومینیوم یا آلومینا، Al 2 O 3 یک پودر سفید است. اکسید آلومینیوم را می توان با سوزاندن فلز یا با کلسینه کردن هیدروکسید آلومینیوم به دست آورد:

2Al(OH) 3 \u003d Al 2 O 3 + 3H 2 O

اکسید آلومینیوم عملاً در آب نامحلول است. هیدروکسید Al (OH) 3 مربوط به این اکسید از اثر هیدروکسید آمونیوم یا محلول های قلیایی که در کمبود آن گرفته شده اند روی محلول های نمک های آلومینیوم به دست می آید:

AlCl 3 + 3NH 3 ∙ H 2 O \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl

اکسید و هیدروکسید این فلز آمفوتر هستند، یعنی. هر دو خاصیت بازی و اسیدی را از خود نشان می دهند.

خواص اساسی:

Al 2 O 3 + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2 O

2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

خواص اسیدی:

Al 2 O 3 + 6KOH + 3H 2 O \u003d 2K 3

2Al(OH) 3 + 6KOH = K 3

Al 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O

تولید.آلومینیوم به روش الکترولیتی تولید می شود. نمی توان آن را از محلول های آبی نمک جدا کرد، زیرا یک فلز بسیار فعال است. بنابراین، روش صنعتی اصلی برای به دست آوردن آلومینیوم فلزی، الکترولیز مذاب حاوی اکسید آلومینیوم و کرایولیت است.

کاربرد.آلومینیوم فلزی به طور گسترده در صنعت استفاده می شود، از نظر تولید در رتبه دوم بعد از آهن قرار دارد. بخش عمده آلومینیوم به ساخت آلیاژها اختصاص می یابد:

دورالومین آلیاژ آلومینیومی است که حاوی مس و مقادیر کمی منیزیم، منگنز و سایر اجزاء است. دورالومین ها آلیاژهای سبک، قوی و مقاوم در برابر خوردگی هستند. مورد استفاده در هواپیما و مهندسی مکانیک.

مگنالین آلیاژی از آلومینیوم و منیزیم است. مورد استفاده در هواپیما و مهندسی مکانیک، در ساخت و ساز. در برابر خوردگی در آب دریا مقاوم است، بنابراین در کشتی سازی استفاده می شود.

سیلومین یک آلیاژ آلومینیوم حاوی سیلیکون است. برای بازیگری خوبه این آلیاژ در خودروسازی، هواپیما و مهندسی مکانیک، تولید ابزار دقیق استفاده می شود.

آلومینیوم یک فلز انعطاف پذیر است، بنابراین از آن برای ساخت فویل نازک مورد استفاده در ساخت محصولات مهندسی رادیو و بسته بندی کالاها استفاده می شود. سیم ها از آلومینیوم، رنگ های نقره ای ساخته شده اند.

تکالیف با تمرکز حرفه ای

1. برای تمیز کردن محصولات ریشه از پوست پس از شستن، آنها را با محلول جوشان خاکستر سودا (W = 4٪) جوشانده می شوند. با وجود اسید کلریدریک اضافی در شیره معده، حیوانات با محلول جوش شیرین تغذیه می شوند. فرمول این مواد را بنویسید. سایر زمینه های کاربرد نمک های سدیم و پتاسیم در عمل کشاورزی، در زندگی روزمره را نام ببرید.

2. یدید پتاسیم به طور گسترده ای برای تغذیه حیوانات با عناصر ریز و حذف گل های اضافی درختان سیب استفاده می شود. معادله ای برای واکنش بدست آوردن یدید پتاسیم بنویسید، عامل اکسید کننده و عامل احیا کننده را مشخص کنید.

3. چرا خاکستر چوب (خاکستر حاوی یون های پتاسیم K + و یون کربنات - CO 3 2-) برای کود دهی به مزارع توصیه می شود که در داخل خانه یا زیر سایبان نگهداری شود؟ معادلات واکنش هایی را که هنگام مرطوب شدن خاکستر رخ می دهد بنویسید.

4. اسیدیته بیش از حد خاک بر روی گیاه اثر مضر می گذارد. در این مورد، آهک گذاری خاک ضروری است. ورود سنگ آهک CaCO 3 به خاک باعث کاهش اسیدیته می شود. معادله واکنشی که در این حالت انجام می شود را بنویسید.

5. اسیدیته خاک با ورود سوپر فسفات تغییر نمی کند. با این حال، اسیدیته سوپر فسفات حاوی اسید فسفریک اضافی برای گیاهان مضر است. CaCO 3 برای خنثی کردن آن اضافه می شود. اضافه کردن Ca (OH) 2 غیرممکن است، زیرا سوپر فسفات به ترکیبی تبدیل می شود که هضم آن برای گیاهان دشوار است. معادلات واکنش های مربوطه را بنویسید.

6. برای مبارزه با آفات غلات، میوه ها و سبزیجات، کلر به میزان 35 گرم در هر 1 متر مکعب از اتاق استفاده می شود. جرم کلرید سدیم را که برای تصفیه 300 متر مکعب از اتاق با کلر حاصل از الکترولیز مذاب این نمک کافی است، محاسبه کنید.

7. به ازای هر 100 قینتال محصول ریشه و چغندرقند، تقریباً 70 کیلوگرم اکسید پتاسیم از خاک حذف می شود. چه جرمی از سیلوینیت KCl Na Cl حاوی کلرید پتاسیم با کسر جرمی 0.56 می تواند این تلفات را جبران کند؟

8. برای تغذیه سیب زمینی از محلول کلرید پتاسیم با کسر جرمی 0.04 استفاده می شود. جرم کود پتاس (KCl) مورد نیاز برای بدست آوردن 20 کیلوگرم از چنین محلولی را محاسبه کنید.

9. هنگام به دست آوردن محلول غذایی برای تغذیه گیاه، 1 گرم KNO 3، 1 گرم MgSO 4، 1 گرم KH 2 PO 4، 1 گرم Ca (NO 3) 2 به ازای 400 میلی لیتر آب مصرف می شود. کسر جرمی (در درصد) هر ماده را در محلول حاصل محاسبه کنید.

10. برای حفظ دانه مرطوب از پوسیدگی، آن را با سدیم هیدروسولفات NaHSO 4 تصفیه می کنند. جرم هیدروسولفات سدیم را که از واکنش 120 گرم هیدروکسید سدیم با محلول اسید سولفوریک به دست می آید، محاسبه کنید.

11. کدام کود حاوی پتاسیم بیشتری است: نیترات پتاسیم (KNO 3)، پتاس (K 2 CO 3) یا کلرید پتاسیم (KCl)؟

12. سیانامید کلسیم برای برگ زدایی پنبه قبل از برداشت در طول برداشت مکانیکی آن استفاده می شود. با دانستن اینکه کسر جرمی کلسیم، کربن و نیتروژن به ترتیب 0.5 است، فرمول این ترکیب را پیدا کنید. 0.15; 0.35.

13. هنگام تجزیه و تحلیل خاکستر چوب مورد استفاده در دامداری به عنوان خوراک دام، مشخص شد که 70 گرم خاکستر حاوی 18.4 گرم کلسیم، 0.07 گرم فسفر و 2.3 گرم سدیم است. کسر جرمی (بر حسب درصد) هر عنصر در پانسمان بالایی مشخص شده را محاسبه کنید.

14. اگر آهک کاری به میزان 4 تن CaO در هکتار انجام شود در هر 30 هکتار چه مقدار سنگ آهک حاوی 90 درصد کربنات کلسیم باید اعمال شود.

15. عبارتند از: الف) نیترات آمونیوم خالص، ب) سیلوینیت فنی حاوی 33 درصد پتاسیم. با اختلاط این مواد لازم است یک تن کود نیتروژن پتاسیم حاوی 15 درصد نیتروژن به دست آید. چه مقدار از هر دو ماده باید مخلوط شود و چنین مخلوطی چند درصد پتاسیم دارد؟

4.9 بخش: فلزات واسطه عمده

هدف: بررسی خواص فلزات زیرگروه های ثانویه و ترکیبات آنها

فلزات واسطه عناصر زیرگروه های ثانویه سیستم تناوبی هستند.

8950 0

گروه 14 شامل C، Si، Ge، Sn، Pb است (جدول 1 و 2). مانند عناصر زیر گروه 3A، اینها عناصر p با پیکربندی الکترونیکی مشابه پوسته بیرونی هستند - s 2 p 2. با حرکت به سمت پایین گروه، شعاع اتمی افزایش می یابد و باعث می شود پیوند بین اتم ها ضعیف شود. با توجه به جابجایی فزاینده الکترون های لایه بیرونی اتمی، هدایت الکتریکی در همان جهت افزایش می یابد، بنابراین خواص عناصر از غیرفلزی به فلزی تغییر می کند. کربن (C) به شکل الماس یک عایق (دی الکتریک)، Si و Ge نیمه فلزات، Sn و Pb فلزات و رسانای خوب هستند.

جدول 1. برخی خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات گروه 14

	نام		ارجاع می دهد، در. وزن	فرمول الکترونیکی	شعاع، بعد از ظهر	ایزوتوپ های اصلی (%)
	کربن کربن [از لات. کربن - زغال سنگ]				کووالانسی 77 با پیوند دوگانه 67، با پیوند سه گانه 60	14 C (ردیابی)
	سیلیکون سیلیکون [از لات. سیلیس - سنگ چخماق]				اتمی 117، کووالانسی 117
	ژرمانیوم ژرمانیوم [از لات. آلمان]			3d 10 4s 2 4p 2	اتمی 122.5، کووالانسی 122
	تین تین [از آنگلوساکس. قلع، لات. stannum]			4d 10 5s 2 5p 2	اتمی 140.5، کووالانسی 140
	سرب سرب [از آنگلوساکس. سرب، لات. plumbum]			4f 14 5d 10 6s 2 6r 2	اتمی 175، کووالانسی 154

همه عناصر این گروه ترکیباتی با حالت اکسیداسیون +4 تشکیل می دهند. پایداری این ترکیبات هنگام حرکت به قسمت پایین گروه کاهش می یابد، در حالی که، مانند ترکیبات دو ظرفیتی، برعکس، با چنین حرکتی افزایش می یابد. همه عناصر به جز سی، همچنین ترکیباتی با ظرفیت 2 + تشکیل می دهند که به دلیل " اثر جفت بی اثر»: با کشیدن یک جفت خارجی س- عناصر به پوسته الکترونی داخلی به دلیل محافظت بدتر از الکترون های بیرونی د- و f-الکترون ها در مقایسه با س- و آر-الکترون های پوسته داخلی اتم های بزرگ اعضای پایین گروه.

خواص عناصر این گروه امکان استفاده از آنها را به عنوان پوشش ضد جلبک (AP) برای کشتی ها فراهم کرد. اولین چنین پوشش استفاده می شود سرب، سپس شروع به اعمال کرد sn(به شکل رادیکال ارگانوتین بی تروبوتیل همراه با پلیمر کربن). به دلایل زیست محیطی، در سال 1989 استفاده از اینها و همچنین سایر فلزات سمی در PP ( Hg، Cd، As) ممنوع شد و با PP مبتنی بر پلیمرهای ارگانوسیلیک جایگزین شد.

جدول 2.محتوای بدن، سمی (TD) و دوز کشنده (LD) فلزات گروه چهاردهم

	در پوسته زمین (%)	در اقیانوس (٪)	در بدن انسان
			میانگین (با وزن بدن 70 کیلوگرم)			خون (mg/l)
							معمولاً غیر سمی است، اما به شکل سیانیدهای CO و CN بسیار سمی است
		(0.03-4.09)x10 -4					غیر سمی
		(0.07-7)x10 -10					غیر سمی
		(2.3-8.8)x10 -10			(0.33-2.4)x10 -4		TD 2 گرم، LD nd، مقداری ارگانوتین. ترکیبات بسیار سمی هستند
					(0.23-3.3)x10 -4		TD 1 میلی گرم، LD 10 گرم

کربن (C) - متفاوت از تمام عناصر دیگر به اصطلاح کاتناسیون، یعنی توانایی تشکیل ترکیباتی که در آن اتم های آن در زنجیره ها یا حلقه های بلند به یکدیگر متصل می شوند. این خاصیت تشکیل میلیون ها ترکیبی به نام را توضیح می دهد ارگانیک. آلی، که به بخش جداگانه ای از شیمی اختصاص دارد - شیمی ارگانیک.

توانایی کربن برای کاتناسیون با چندین ویژگی توضیح داده می شود:

اولا، استحکام - قدرتاتصالات ج - ج. بنابراین، متوسط ​​آنتالپی این پیوند حدود 350 کیلوژول بر مول است، در حالی که آنتالپی پیوند سی - سی- فقط 226 کیلوژول بر مول.

ثانیا، توانایی منحصر به فرد اتم های کربن به هیبریداسیون: آموزش و پرورش 4 sp 3 اوربیتال با جهت چهار وجهی (تضمین تشکیل پیوندهای کووالانسی ساده) یا 3 sp 2 اوربیتال که در یک صفحه قرار دارند (تشکیل پیوندهای دوگانه را فراهم می کنند) یا 2 spاوربیتال هایی با جهت خطی (تشکیل پیوندهای سه گانه را فراهم می کند).

بنابراین، کربن می تواند 3 نوع محیط هماهنگی را تشکیل دهد: خطیبرای مولکول های دو و سه اتمی، وقتی CN عنصر 2 باشد، هواپیما مثلثیبرای مولکول های گرافیت، فولرن ها، آلکن ها، ترکیبات کربونیل، حلقه بنزن، زمانی که CN 3 است، و چهار وجهیبرای آلکان ها و مشتقات آنها با CN = 4.

در طبیعت، کربن به شکل آلوتروپیک، یعنی اشکال ساختاری مختلف (گرافیت، الماس، فولرن ها) و همچنین به صورت سنگ آهک و مواد خام هیدروکربنی (زغال سنگ، نفت و گاز) وجود دارد. به صورت کک در ذوب فولاد، کربن سیاه در چاپ، کربن فعال در تصفیه آب، شکر و غیره استفاده می شود.

در سال 2010، جایزه نوبل فیزیک برای مطالعه یک شکل منحصر به فرد اهدا شد از جانب- گرافن. برندگان جایزه - بومی روسیه - A. Geim و K. Novoselov موفق شدند این ماده را از گرافیت به دست آورند. این یک کریستال دو بعدی است، یعنی شبیه شبکه ای از اتم های C است ضخامت یک اتم, ساختار موج مانند، که پایداری کریستال را تضمین می کند. خواص آن بسیار امیدوار کننده است: این نازک ترین ماده شفاف است که در حال حاضر شناخته شده است، علاوه بر این، بسیار قوی است (حدود 200 برابر قوی تر از فولاد)، دارای هدایت الکتریکی و حرارتی است. در دمای اتاق، مقاومت الکتریکی آن در بین تمام رساناهای شناخته شده کمترین است. در آینده ای نه چندان دور، رایانه های بسیار پرسرعت، صفحه های صفحه تخت و پنل های خورشیدی و همچنین آشکارسازهای گاز حساسی که به چندین مولکول گاز واکنش نشان می دهند، بر پایه گرافن ساخته خواهند شد. سایر زمینه های استفاده از آن مستثنی نیستند.

به شکل اکسید ( بنابراینو سیانیدها ( CN-) کربن بسیار سمی است زیرا فرآیندهای تنفس را مختل می کند. مکانیسم عمل بیولوژیکی این ترکیبات متفاوت است. سیانید آنزیم تنفسی را مهار می کند سیتوکروم اکسیدازتماس سریع شی- مرکز فعال آنزیم، مانع از جریان الکترون در انتهای زنجیره تنفسی می شود. بنابراین، که یک پایه لوئیس است، به یک اتم متصل می شود Feدر مولکول هموگلوبین قوی تر از O 2، تشکیل کربونیل هموگلوبینفاقد قابلیت اتصال و حمل است O 2. توانایی بنابراینفرم پیوند با د-فلزات در حالت اکسیداسیون کم منجر به تشکیل ترکیبات کربونیل متنوع می شود. مثلا، Feدر یک ماده بسیار سمی - psitacarbopile Fe(CO) 5 حالت اکسیداسیون صفر دارد و در کمپلکس [ Fe(CO) 4 ] 2- حالت اکسیداسیون -2 است (شکل 1).

برنج. یکی

تثبیت اتم فلز در حالت اکسیداسیون کم در کمپلکس ها با بنابراینبه دلیل توانایی کربن به بیرون زدگی به دلیل ساختار کم ارتفاع آر*-اوربیتال ها در نقش لیگاند پذیرنده. این اوربیتال ها با اوربیتال های اشغال شده فلز همپوشانی دارند و یک هماهنگی را تشکیل می دهند آر- پیوندی که در آن فلز عمل می کند اهدا کنندهالکترون ها این یکی از معدود استثنائات قاعده کلی برای تشکیل CS است که در آن گیرنده الکترون یک فلز است.

بی معنی است که خواص کربن را با جزئیات بیشتر توصیف کنیم، زیرا، به عنوان یک قاعده، نه تنها در تجزیه و تحلیل چند عنصری تعیین نمی شود، بلکه ترکیب آن در نمونه نیز نامطلوب تلقی می شود و در طول آماده سازی نمونه حداکثر حذف می شود. در تجزیه و تحلیل انتشار نوری، طیف بسیار گسترده ای را ارائه می دهد، پس زمینه نویز را افزایش می دهد و در نتیجه محدودیت حساسیت برای تشخیص عناصر تعیین شده را کاهش می دهد. در طیف سنجی جرمی، مولکول های آلی تعداد زیادی از قطعات مولکول با وزن های مولکولی متفاوت را تشکیل می دهند که تداخل قابل توجهی در تجزیه و تحلیل ایجاد می کند. بنابراین، در اکثریت قریب به اتفاق موارد، تمام مواد حاوی کربن در طول آماده سازی نمونه حذف می شوند.

سیلیکون (Si) - نیمه فلزی وقتی سیلیس کاهش می یابد ( SiO 2) آمورف سیاه توسط کربن تشکیل می شود سی. کریستال ها سیخلوص بالا شبیه فلز خاکستری آبی است. سیلیکون در نیمه هادی ها، آلیاژها و پلیمرها استفاده می شود. برای برخی از اشکال حیات، به عنوان مثال، برای ساختن پوسته در دیاتومها مهم است. احتمالا برای بدن انسان مهم است. برخی از سیلیکات ها سرطان زا هستند و برخی باعث سیلیکوزیس می شوند.

در همه اتصالات سیچهار ظرفیتی، پیوندهای شیمیایی با ماهیت کووالانسی را تشکیل می دهد. رایج ترین اکسید SiO 2. علیرغم بی اثری شیمیایی و نامحلول بودن آن در آب، هنگام بلعیدن، می تواند اسیدهای سیلیسیک و ترکیبات ارگانوسیلیسیون با خواص بیولوژیکی ضمنی را تشکیل دهد. سمیت SiO 2 به پراکندگی ذرات بستگی دارد: هر چه آنها کوچکتر باشند سمی تر هستند، اگرچه همبستگی بین حلالیت اشکال مختلف وجود دارد. SiO 2 و سیلیس زایی مشاهده نمی شود. رابطه سمیت اسیدهای سیلیسیک با سیبی اثر بودن کامل غبار الماس با همان ظرافت را ثابت می کند.

اخیراً اشاره شده است که در محیط های بیولوژیکی، اسیدهای سیلیسیک در تشکیل نقش دارند هیدروکسیل لومینوسیلیکات ها، و این پدیده را نمی توان با رابطه توضیح داد Si-C، بدون اتصال Si-O-C. همانطور که استفاده صنعتی گسترش می یابد الو ترکیبات آن از طریق آلومینوسیلیکاتها البه طور فزاینده ای در بسیاری از واکنش های بیوشیمیایی نقش دارد. به طور خاص، گروه های عملکردی حاوی اکسیژن و فلوئور به راحتی ترکیبات پیچیده بسیار پایداری را تشکیل می دهند. المتابولیسم آنها را منحرف می کند.

بیشترین مطالعه در میان ترکیبات ارگانوسیلیسیون سیلیکون ها- پلیمرهایی که اسکلت مولکول آنها از اتم های متناوب به هم پیوسته تشکیل شده است سیو O 2. به اتم ها سیدر سیلیکون ها، گروه های آلکیل یا آریل متصل می شوند. دسترسی سیدر ترکیبات سیلیکونی ارگانوسیلیک، زمانی که مواد حاوی آن نباشند، خواص آن را به شدت تغییر می دهد. به عنوان مثال، پلی ساکاریدهای معمولی را می توان با استفاده از اتانول قوی جدا و خالص کرد، که پلی ساکارید را از محلول رسوب می دهد. از طرف دیگر کربوهیدرات های حاوی سیلیکون حتی در اتانول 90 درصد نیز رسوب نمی کنند. طبقه بندی ترکیبات ارگانوسیلیسیون در جدول ارائه شده است. 3.

جدول 3پلیمرهای سیلیکونی

	نام و ساختار	توجه داشته باشید
		فقط از سی. انرژی اتصال یک زنجیره کربنی ج - ج 58.6 است و سی - سی 42.5 کیلوکالری در مول، و بنابراین پلی ارگانوسیلان ها ناپایدار هستند.
		انرژی پیوند Si-O 89.3 کیلو کالری در مول. بنابراین، این پلیمرها قوی، مقاوم در برابر دما و تخریب اکسیداتیو هستند. این دسته از پلیمرها از نظر ساختار بسیار متنوع هستند. پلی سیلوکسان های خطی به طور گسترده ای به عنوان لاستیک های مصنوعی الاستیک و مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود.
		اتم ها در زنجیره اصلی سیتوسط زنجیره ای از اتم های کربن جدا شده است.
		زنجیره اصلی شامل گروه های سیلوکسان است که توسط زنجیره های کربنی از هم جدا شده اند.
		ستون فقرات از اتم ها تشکیل شده است از جانبو اتم ها سیدر گروه های جانبی یا شاخه ها وجود دارد.
		زنجیره های ماکرومولکولی شامل اتم ها می شود سی، اوو فلزات، جایی که M = Al، Ti، Sb، Sn، B.

محتمل ترین مکانیسم توسعه سیلیکوزیستخریب فاگوسیت هایی که ذرات را جذب کرده اند را در نظر بگیرید SiO 2. ذرات سیلیکون هنگام تعامل با لیزوزوم ها، لیزوزوم ها و خود سلول فاگوسیت را از بین می برند و باعث آزاد شدن آنزیم ها و قطعاتی از مولکول های اندامک می شوند. آنها با فاگوسیت های دیگر تعامل دارند، یعنی یک فرآیند زنجیره ای مرگ فاگوسیت راه اندازی می شود. اگر مقدار مشخصی اسید سیلیسیک در سلول وجود داشته باشد، این فرآیند تسریع می شود. تجمع ماکروفاژهای مرده شروع به تولید کلاژن در فیبروبلاست های اطراف می کند که در نتیجه اسکلروز در کانون ایجاد می شود.

اسید سیلیسیک کلوئیدی یک همولیتیک قوی است، نسبت پروتئین های سرم را تغییر می دهد، تعدادی از آنزیم های تنفسی و بافتی را مهار می کند، متابولیسم بسیاری از مواد از جمله فسفر را مختل می کند. اخیراً توجه زیادی شده است یون سیلیوم (R 3 Si+). آنها توانایی منحصر به فرد اتم را نشان می دهند سیبرای گسترش حوزه هماهنگی خود، به شکل افزایش الکتروفیلی آن. با هر هسته دوست، از جمله یون های بار مخالف (از جمله واسطه های متابولیک واکنش پذیر) و مولکول های حلال، تعامل دارد. بنابراین، در فازهای متراکم، آنها "گریزان" می شوند و تشخیص آنها دشوار است (کوچینا و همکاران، 2006).

پلیمرهای ارگانوسیلیکن (OSPs) برای اولین بار به عنوان پوشش بدنه کشتی ضد جلبک استفاده شد (Tsukerman and Rukhadze, 1996). با این حال، سپس روش های مختلفی برای استفاده از COP در سایر بخش های اقتصاد ملی، به ویژه در پزشکی به عنوان پروتزهای استخوانی قوی پیشنهاد شد.

ژرمانیوم (جنرال الکتریک) - نیمه فلزی آمفوتریک؛ در خلوص فوق العاده بالا، به صورت کریستال های شکننده نقره ای سفید ظاهر می شود. در نیمه هادی ها، آلیاژها و شیشه های مخصوص نوری مادون قرمز استفاده می شود. این یک محرک بیولوژیکی در نظر گرفته می شود. در ترکیبات، حالت اکسیداسیون +2 و +4 را نشان می دهد.

جذب دی اکسید و هالیدها GEضعیف در روده، اما به شکل جوانه خوار م 2 GeO 4 تا حدودی بهبود یافته است. ژرمانیوم به پروتئین های پلاسما متصل نمی شود و بین گلبول های قرمز و پلاسما به نسبت تقریباً 2:1 توزیع می شود. به سرعت (نیمه عمر حدود 36 ساعت) از بدن دفع می شود. به طور کلی سمیت کم.

قلع (Sn) - فلز نرم و انعطاف پذیر در روان کننده ها، آلیاژها، لحیم کاری، به عنوان افزودنی به پلیمرها، در رنگ های پوشش ضد رسوب، در ترکیب ترکیبات آلی تین فرار بسیار سمی برای گیاهان و حیوانات پایین استفاده می شود. به شکل ترکیبات معدنی غیر سمی است.

دو تا دارد انانتیوتروپ، "خاکستری" (ب) و "سفید" (ج) قلع، یعنی اشکال مختلف آلوتروپیک که در محدوده خاصی از شرایط پایدار هستند. دمای انتقال بین این اشکال در فشار 1 اتمسفر است. برابر با 286.2 درجه کلوین (13.2 درجه سانتیگراد). قلع سفید دارای ساختار اصلاح شده خاکستری با CN = 6 و چگالی 7.31 گرم بر سانتی متر مکعب است. در شرایط عادی پایدار است و در دمای پایین به آرامی به شکلی با ساختار الماس مانند با CN = 4 و چگالی 5.75 گرم بر سانتی متر مکعب تبدیل می شود. چنین تغییری در چگالی فلز بسته به دمای محیط بسیار نادر است و می تواند عواقب چشمگیری ایجاد کند. به عنوان مثال، در شرایط سرد زمستان، دکمه های حلبی روی لباس سربازان از بین رفت و در سال 1851، در کلیسای Seitz، لوله های حلبی ارگ تبدیل به پودر شد.

در بدن در کبد، کلیه ها، استخوان ها، ماهیچه ها رسوب می کند. با مسمومیت با قلع، اریتروپوئیز کاهش می یابد که با کاهش هماتوکریت، هموگلوبین و تعداد گلبول های قرمز آشکار می شود. بازداری نیز وجود داشته است 5-آمینولولینات دهیدراتازیکی از آنزیم های زنجیره بیوسنتز هم و همچنین آنزیم های کبدی گلوتاتیون ردوکتازو دهیدروژناز گلوکز-6-فسفات, لاکتاتو سوکسیناسیون. ظاهرا snبه عنوان بخشی از کمپلکس ها از بدن دفع می شود SHحاوی بسترها

سرب (Pb) - فلز نرم، چکش خوار، انعطاف پذیر. در هوای مرطوب با یک فیلم اکسید، مقاوم در برابر اکسیژن و آب پوشیده شده است. در باتری ها، کابل ها، رنگ ها، شیشه ها، روان کننده ها، بنزین و محصولات محافظت در برابر اشعه استفاده می شود. این یک فلز سمی از گروه خطر 1 است، زیرا در بدن در بافت استخوانی با اختلال عملکرد کلیه و سیستم قلبی عروقی تجمع می یابد. در کشورهای پیشرفته، محتوای آن با معاینه پزشکی اجباری جمعیت کنترل می شود. باعث بیماری های مختلف می شود.

بیوانارگانیک پزشکی گ.ک. باراشکوف