теория 2 сем / Bor_i_alyuminiy
.doc
БОР И АЛЮМИНИЙ Бор и алюминий принадлежат к третьей группе периодической системы Д. И. Менделеева. . • . Свойства бора и алюминия, которые хотя и находятся в одной группе, существенно различаются. Это объясняется прежде всего тем, что у бора очень маленький радиус атома (91 пм), у алюми» ния он почти в полтора раза больше (143 пм); у бора всего два электрона (Is2) экранируют притяжение внешних электронов ядром, у алюминия экранирующее действи^ оказывают 10 электронов первых двух слоев (Iss2s 2ре). Поэтому ионизационные потенциалы бора больше соответствующих потенциалов алюминия; следовательно, восстановительная активность у^ бора выражена слабее. Если сравнить радиусы ионов с зарядом +3, то у бора (20 пм) он почти'В три раза меньше, чем у алюминия (57 пм), вследствие этого напряженность электрического поля у иона бора почти в 8 раз больше, чем у иона алюминия. Ион бора оказывает очень сильное поляризующее действие на атомы и ионы, что обусловливает большую долю ковалентности связей в соединениях бора. В соединениях алюминия заметна большая степень ионности связи. Так, А1СЬ по свойствам близок к солям, ВС1з—галогенангидрид. В водных растворах солей алюминия А1С1з, А1(NОз)з, А12(SО4)з при электролитической диссоциации образуется гидратированный ион А13+ При взаимодействии ВСЬ с водой образуются две кислоты: ВС13 + ЗН2О ——> НзВОз + ЗНС1 Для бора не характерны соединения, в которых он входит в состав катионов, но весьма типичны такие анионы, как ВО2 и ВО3з Все эти примеры показывают, что бор — неметалл, а алюминий — металл. Одним из методов получения бора является металлотермия. B2O3+3Mg ——>3MgO+2B Одновременно с основным процессом проходит реакция образования боридов магния, например, MgB2, MgB4 и MgBs. Чтобы отделить полученный бор от избытка магния и боридов магния, плав растворяют в хлористоводородной кислоте. Оксида бора в плаве практически . нет, так как магний берут в избытке, бор в кислоте не растворяется. Прочие твердые компоненты реагируют с хлористоводородной кислотой и переходят в раствор Mg + 2HCl —— > MgCl2 + H2 MgO+2HCl —— >- MgCl2 + H2O 6MgB2+12HCl —— H2 + B,HIO + 6MgCl2+8B Электронодефиигитные, молекулы гидридов бора (бороводороды, бораны) легко вступают в реакции с многими соединениями, например кислородом, образуя продукты с двухэлектронными двухцент-ровыми связями 2B4Hio+llO2 —— >- 4В2Оз+10Н2О В2Н6 + ЗО2 —— >- В2О3 + ЗН2О Борный ангидрид при взаимодействии с водой образует ортоборную кислоту. Эта кислота малорастворима в воде, с |
повышением температуры растворимость ее возрастает. ЗН2О + В2О3 —— >• 2Н-3ВО3 Борная кислота очень слабая , поэтому легко выделяется большинством других кислот из растворов своих солей : Na2B4O7 + 2HCI + 5H2O —— 2NaCI + 4H3BO3 В воде растворимы только бораты наиболее активных одновалентных металлов. При нейтрализации щелочью раствора орто-борной кислоты получается тетраборат, .который избытком щелочи * может быть переведен в метаборат: 2КОН + 4Н3ВОз —— К2В4О7 + 7Н2О 2КОН+К2В4О7 —— 4КВО2 + Н2О Ортобораты неизвестны. При нагревании кристаллической ортоборной кислоты с солями летучих кислот последние выделяются в газообразном состоянии: KCl+H3BO3 -> HCl+KBO2+H2O |
Алюминий самый распространенный в природе металл. Он входит в состав различных природных алюмосиликатов. Алюминий представляет собой серебристо-белый металл с т. пл. 660 ° С и т. кип. 2327 °С, пластичен, тягуч, обладает высокой тепло- и электропроводностью. Из-за высокой химической активности быстро покрывается на воздухе оксидной пленкой. Эта пленка, несколько уменьшающая металлический блеск, весьма тонкая (1-10~5 мм), но прочная и эластичная. Она и предохраняет алюминий от окисления. Чтобы повысить коррозионную устойчивость алюминия, его поверхность пасснвируют действием соответствующих окислителей (К2Сг2О7, конц. HNO3) или анодным окислением. Устойчивость алюминия повышается благодаря тому, что толщина плотной оксидной пленки на его поверхности увеличивается до 0,02 — 0,03 мм. Алюминий имеет очень большое сродство к кислороду. На этом свойстве основано его применение в алюмотермин. Алюмотермия — это реакция термического взаимодействия измельченного оксида металла с порошковым алюминием. Она применяется для восстановления ряда металлов (Са, Sr, Ba, Мn, Сг, W, V и др.) из их оксидов. При комнатной температуре алюминий вступает во взаимодействие с хлором и бромом, а при нагревании — с серой, азотом и углеродом. С иодом алюминий реагирует или при нагревании, или в присутствии катализатора, катализатором этой реакции является вода: 2А1+ЗI2 —— 2АI3 Соединения алюминия с водородом получаются только косвенным путем. Алюминий находится в третьем периоде периодической системы между типичным металлом — магнием и неметаллом — кремнием. Этим объясняется амфотерность алюминия, а также его оксида и гидроксида. Алюминий и его оксид и гидроксид взаимодействуют как с кислотами, так и с щелочами. Ион А13 |
+ в растворе обычно проявляет ь'р3й2-гибридизацшо и имеет координационное число 6.Реакции с щелочами при сплавлении протекают таким образом: 2AI+6KOH ——>- 2КзАЮ3+ЗН2 А12О3+2КОН ——v 2KA1O,+H2O А1(ОН)3+КОН ——>• КА1О2+2Н2О при избытке щелочи ' 2А1+6КОН + 6Н20 ——>- 2Кз[А1(ОН)6]+ЗН2 А12О3+6КОН+ЗН2О ——> 2Кз[А1(ОН)6] [Ai(OH)3(H2O)3]+3KOH ——> Кз[А1(ОН)6]+ЗН20 Соли алюминия в растворе гидролизуются. Если соль образована сильной кислотой (сульфат, нитрат, хлорид и др.), то гидролиз обратимый. |