Подгруппа германия Простые вещества

Металлы iv группы

В главную подгруппу IV группы входят пять элементов: углерод С, кремний Si, германий Ge, олово Sn, свинец РЬ. Внешняя электронная конфигурация их атомов «s2«p2. Основная степень окисления элементов в их соединениях +4. При переходе от германия к свинцу возрастает устойчивость соединений со степенью окисления +2.

В ряду Ge -» Sn -» Pb с увеличением атомного радиуса энергия ионизации уменьшается, металлические свойства усиливаются. Оксиды и гидроксиды металлов проявляют амфотерные свойства. В ряду GeO SnO -> РЬО основные свойства увеличиваются, восстановительные ослабевают.

В ряду Ge02 -» Sn02 -> РЬ02 преобладание кислотных свойств усиливается, окислительная активность возрастает. РЬ02 — сильнейший окислитель.

Германий и его соединения

Германий был предсказан Д.И. Менделеевым (он назвал его «экасилиций»), открыт в 1886 г. К. Винклером.

Нахождение в природе. Германий — рассеянный элемент, содержание в земной коре 7-КГ4 масс. %. Основные минералы — германит Cu3GeS4, аргиродит Ag8GeS6.

Физические свойства. Германий — серебристо-белое вещество, по внешнему виду похож на металл. Обладает полупроводниковыми свойствами, хрупок. Имеет 4 модификации. При нормальных условиях устойчива одна с тетраэдрической кристаллической решеткой типа решетки алмаза; остальные модификации существуют при повышенном давлении.

Химические свойства. При нормальных условиях германий инертен.

1. Взаимодействие с простыми веществами:

О с галогенами легко соединяется:

О с кислородом и серой при нагревании вступает в реакцию:

О не образует с углеродом карбидов, поэтому германий можно плавить в графитовых тиглях;

О с металлами образует германиды — соединения стехиометрического состава:

2. Взаимодействие со сложными веществами:

О не реагирует с водой и кислотами-неокислителями (в ряду напряжений германий располагается правее водорода между Си И Ag);

О растворяется в щелочах в присутствии окислителя Н202:

Получение. Из отходов переработки полиметаллических руд. Германий восстанавливают из оксида при 600—700 °С:

Для полупроводниковой промышленности германий высокой степени чистоты получают методом зонной плавки или выращиванием монокристаллов при глубоком разрежении или в атмосфере инертного газа.

Соединения. Оксиды GeO и Ge02 — амфотерные с преобладанием кислотных свойств:

Оксид GeO — сильный восстановитель: 2GeO 1 с > Ge + + Ge02, a Ge02 термически устойчив.

Получение соединений осуществляется по реакциям:

Гидроксид Ge(OH)2 — амфотерный с преобладанием кислотных свойств.

Известна германиевая кислота Ge027?H20.

Германий и его соединения находят применение в полупроводниковой промышленности.

Олово — элемент, известный с древних времен (4 тыс. летдон.э.).

Нахождение в природе. Олово — рассеянный элемент, содержание в земной коре 4-10_3 масс. %. Основные минералы — касситерит (оловянный камень) Sn02, оловянный колчедан Cu2FeSnS4.

Физические свойства. Олово — серебристо-белый металл, пластичный, легкоплавкий. Имеет три модификации:

О a-Sn — серое олово (алмазоподобная структура, полупроводник, твердое, хрупкое вещество) при /< 14 °С;

0 p-Sn — белое олово (металл, кристаллическая решетка искаженного октаэдра) при 14 °С < / 173 °С.

При / = —33 °С p-Sn переходит в a-Sn, олово рассыпается в серый порошок («оловянная чума»). Изделия из олова следует предохранять от действия низких температур.

Химические свойства. При нормальных условиях олово инертно.

1. Взаимодействие с простыми веществами:

О легко соединяется с галогенами

О вступает в реакции с кислородом и серой при нагревании:

О образует с металлами эвтектические смеси или металлические растворы.

2. Взаимодействие со сложными веществами:

О не реагирует с водой;

О растворяется в сильных кислотах медленно, в концентрированных кислотах и при нагревании процесс ускоряется:

О энергично реагирует с кислотами-окислителями:

О растворяется в щелочах в присутствии окислителя Н202:

Получение. После обогащения руды олово выделяют по реакции:

Соединения

Оксиды SnO и Sn02 — амфотерные с преобладанием основных свойств:

Диоксид Sn02 термически устойчив, = 2000 °С, стойкий к действию водных растворов кислот и щелочей:

Получение осуществляется по следующим реакциям:

Гидроксиды Sn(OH)2 и Sn(OH)4 (Sn02 «H20) — амфотерные с преобладанием основных свойств:

а-оловянная кислота растворяется в избытке кислот и щелочей, р-оловянная кислота не растворяется в водных растворах кислот и щелочей, сплавляется только со щелочами.

Получение осуществляется по следующим реакциям:

Соединения Sn+2 проявляют восстановительные свойства:

Олово используется для паяния металлов, изготовления баббитов (придает наилучшие антифрикционные свойства), припоев (в случаях, когда не допускается высокий нагрев изделия и требования хорошего заполнения узких зазоров), для нанесения покрытий на металлы (благодаря высокой коррозионной стойкости), лужения железа (листовое железо, покрытое оловом, широко используется в технике).

Page 3

Свинец — элемент, известный с древних времен (6—7 тыс. лет до н.э.).

Нахождение в природе. Образует 80 собственных минералов. в земной коре 1,6-10_3 масс. %. Основные минералы — галенит (свинцовый блеск) PbS, церуссит РЬС03, англезит PbS04, тиллит PbSnS2.

Физические свойства. Синевато-серый металл, тяжелый, легко режется ножом, имеет самую низкую теплопроводность.

Химические свойства. На воздухе покрывается тонкой карбонатной пленкой, защищающей его от дальнейшего окисления.

1. Взаимодействие с простыми веществами:

О легко соединяется с галогенами:

О с кислородом и серой при нагревании вступает в реакцию:

О образует сплавы с металлами.

2. Взаимодействие со сложными веществами:

О реагирует с водой в присутствии кислорода воздуха:

О не растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах, а также в концентрированной азотной вследствие образования осадков PbS04 и РЬС12, PbN03;

О легко растворяется в концентрированных кислотах при нагревании, разбавленной азотной кислоте и органических кислотах (в присутствии кислорода воздуха):

О растворяется в щелочах:

Получение. После обогащения руды сульфид свинца подвергают обжигу, затем РЬО восстанавливают углем:

Соединения. Наиболее устойчивы соединения свинца (II), слабо проявляют восстановительные свойства. Соединения свинца (IV) — сильные окислители.

Оксиды РЬО, РЬ02, РЬ203, РЬ304.

РЬО — порошок желтого цвета. Амфотерный оксид с преобладанием основных свойств:

Проявляет восстановительные свойства:

Получение осуществляется по реакциям:

РЬ02 — порошок темно-бурого цвета. Амфотерный оксид с преобладанием кислотных свойств.

Получение осуществляется по реакции:

Гидроксид РЬ(ОН)2 — амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств:

Получение осуществляют по реакции:

Кислоты Н4РЬ04 и Н2РЬ03 орто- и метасвинцовые в свободном состоянии не получены.

Свинец используют для изготовления пластин аккумуляторов, защитных покрытий электрических кабелей, залегающих в грунте, различной аппаратуры в химической промышленности (благодаря высокой коррозионной стойкости и малой растворимости его солей), для радиационной защиты в рентгеновских установках и ядерных реакторах (свинец хорошо поглощает у-излучение), для определения возраста минералов и горных пород (в абсолютной геохронологии).

Соединения свинца применяются в производстве мощных смесевых взрывчатых веществ, в качестве материала в химических источниках тока, в качестве красящих пигментов (свинцовые белила, РЬСг04 — хромовый желтый краситель), в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых, в медицине для приготовления мазей при обработке опухолей (РЬС12), в производстве стеклянных изделий и как добавки к бензину. Сульфид свинца PbS, черный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца. Широкое применение находят сплавы свинца.

Токсикология. Свинец и его соединения токсичны. Попадая в организм, свинец накапливается в костях, вызывая их разрушение. Предельно допустимая концентрация соединений свинца: в атмосферном воздухе 0,003 мг/м3, в воде 0,03 мг/л, почве 20,0 мг/кг.

Источник: https://studref.com/531399/matematika_himiya_fizik/metally_gruppy

Периодическая система элементов Менделеева – ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА

Периоды  –  горизонтальные строки химических элементов.

Группы  –  вертикальные столбцы химических элементов.

Подгруппы  –  А – главные (s- и р-элементы) и В – побочные (d- и f-элементы).

Номер периода  –  номер внешнего энергетического уровня в электронной формуле атома элемента.

Номер группы (для большинства элементов)  –  общее число валентных электронов (электронов внешнего энергетического уровня, а также предпоследнего d-подуровня, если он застроен не полностью).

Число элементов в периоде  –  максимальная емкость соответствующего энергетического уровня:

Построение периодов – в начале: два s-элемента, в конце: шесть р- элементов. В четвертом и пятом периодах между ними помещается по десять d-элементов, а в шестом и седьмом к ним добавляются четырнадцать f-элементов (формы электронных орбиталей).

В периоде – свойства химических элементов различаются между собой, т.к. электронные конфигурации валентных электронов их атомов различны.

В подгруппе – свойства элементов сходны между собой, т.к. электронные конфигурации валентных электронов их атомов сходны.

Причина периодичности свойств химических элементов заключается в периодической повторяемости сходных электронных конфигураций внешних энергетических уровней.

Формы электронных орбиталей (электронные семейства)

Классификация химических элементов по электронным конфигура­циям их атомов (электронные орбитали)

Графическое изображение орбиталей

Свойства элементов таблицы Менделеева

Металлы – элементы главных подгрупп с числом валентных электронов от 1 до 3 (подгруппы IA, IIA, IIIА, кроме элемента бора), а также германий, олово, свинец, сурьма, висмут и полоний.

Неметаллы – бор и элементы главных подгрупп с числом валентных электронов от 4 до 7 (подгруппы IVA, VA, VIA, VIIA) кроме германия, олова, свинца, сурьмы, висмута и полония.

Переходные элементы – элементы побочных подгрупп (IB-VIIB); в виде простых веществ ведут себя как металлы.

Источник: https://infotables.ru/khimiya/46-periodicheskaya-sistema-elementov-mendeleeva-tablitsa-mendeleeva