[Química]Las propiedades físicas y químicas de las ocho razas elementales

Elementos del grupo 0

2 10 18 36 54 86

Helio, neón, argón, criptón, xenón y radón

Desde el grupo 0 elementos ya son estables. El número de electrones en la capa más externa es 8 (el helio es 2), por lo que a menudo existe como un gas elemental. Tiene propiedades químicas extremadamente inactivas y apenas reacciona químicamente con otras sustancias bajo ninguna circunstancia, excepto con algunos compuestos como XeF2. Entre ellos, el helio y el neón no tienen compuestos.

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Descripción general de cada elemento

Número de elemento: 2

Símbolo del elemento: He

Nombre del elemento: Helio

Peso atómico del elemento: 4.003

Tipo de elemento: no metal

Descubridor: Yang Sen

Descubrimiento Año: 1868 Año

Proceso de descubrimiento: En 1868, Janssen de Francia descubrió por primera vez un nuevo elemento en el Sol, a saber, el helio, del espectro de la corona.

Descripción del elemento: Es uno de los elementos perezosos. Su helio elemental, de fórmula molecular He, es un gas raro, incoloro, inodoro e insípido. Su solubilidad en agua es la más pequeña entre los gases conocidos y también es el gas menos denso, excepto el hidrógeno. Densidad 0,17847 g/L, punto de fusión -272,2°C (26 atmósferas). Punto de ebullición -268,9 ℃. Es el gas más difícil de licuar, con una temperatura crítica de -267,9°C. La presión crítica es de 2,25 atmósferas. Cuando la temperatura cae por debajo de -270,98 ℃ después de la licuefacción, tiene las características de pequeña tensión superficial, fuerte conductividad térmica y fuerte viscosidad. El helio líquido se puede utilizar para alcanzar bajas temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15°C). Las propiedades químicas son muy inactivas y no puede quemar ni favorecer la combustión.

Fuente del elemento: El helio es el producto de la división de elementos radiactivos, y la partícula alfa es el núcleo del helio. En la industria se puede extraer del gas natural con un contenido de helio de hasta el 7%. También se puede obtener a partir de una mezcla de gas helio y neón mediante destilación fraccionada en aire líquido.

Uso del elemento: Úselo para llenar tubos electrónicos, globos, termómetros, trajes de buceo, etc. También se utiliza como gas protector en reactores y aceleradores nucleares, fundición y soldadura.

Información auxiliar elemental: El 18 de agosto de 1868, el astrónomo francés Janssen viajó a la India para observar el eclipse solar total. Utilizó un espectroscopio para observar las prominencias solares y vio llamas de colores emerger de la parte posterior del negro. Disco lunar. Las barras de colores son otros espectros del calor emitido por el sol. Descubrió una línea espectral amarilla, cercana a las líneas D1 y D2 totales del espectro de sodio. Después del eclipse solar, también observó esta línea amarilla en el espectro solar, llamada línea D3. El 20 de octubre de 1868, el astrónomo británico Lockyer también descubrió dicha línea amarilla.

Después de seguir investigando, se descubrió que se trataba de una nueva línea que no pertenecía a ningún elemento conocido, sino que estaba producida por un nuevo elemento que recibió el nombre de helio, que proviene del griego helios. (sol), el símbolo del elemento se establece en Él. Este es el primer elemento descubierto fuera de la Tierra, en el universo. Para conmemorar este evento, en ese momento se fundió una placa conmemorativa de oro. En un lado estaba grabado el legendario dios del sol Apolo conduciendo un carro de cuatro caballos, y en el otro lado estaban grabadas las cabezas de Jason y Lockyer. Análisis de la salida del Sol el 18 de agosto de 1868.

Más de 20 años después, Ramsey descubrió un gas misterioso mientras estudiaba el mineral de itrio y uranio. Debido a que estudió el espectro de este gas, descubrió que podría ser la línea amarilla D3 descubierta por Jensen y Lockyer. Pero como no tenía ningún instrumento para determinar la posición de las líneas espectrales en el espectro, recurrió al físico londinense Crooks, uno de los mejores espectroscopistas de la época. Crooks demostró que este gas era helio. De esta forma también se descubrió el helio en la Tierra.

Número de elemento: 10

Símbolo del elemento: Ne

Nombre del elemento: Neón

Peso atómico del elemento: 20,18

Tipo de elemento: no metal

Descubierto por: Ramsay, Travis

Año de descubrimiento: 1898

Proceso de descubrimiento: 1898, Inglaterra Cuando Lemsey y Travis Hidrógeno líquido evaporado, descubrieron el neón en el espectro del primer gas que escapó.

Descripción del elemento: Uno de los elementos gaseosos raros, incoloro, inodoro e insípido, densidad del gas 0,9092 g/L, densidad del líquido 1,204 g/cm3, punto de fusión -248,67 °C, punto de ebullición -245,9 °C. , química Es de naturaleza extremadamente inactiva, con una energía de ionización de 21,564 electronvoltios. No puede quemar ni soportar la combustión. En circunstancias normales, el neón gaseoso es una molécula de un solo átomo. la relación entre el volumen de gas y líquido. La mayoría de los productos criogénicos. Los gases líquidos producen entre 500 y 800 volúmenes de gas a temperatura ambiente, mientras que el neón produce más de 1400 volúmenes de gas. Esto aporta comodidad a su almacenamiento y transporte. 100 litros de aire contienen aproximadamente 1.818 ml de neón.

Fuente del elemento: mientras se produce oxígeno y nitrógeno a partir de la torre de separación de aire, se puede extraer de ella una mezcla de neón y helio. El neón se puede obtener mediante condensación de hidrógeno líquido o adsorción de gel de sílice de carbón activado.

Uso del elemento: Es muy utilizado en investigaciones de física de altas energías, llenando la cámara de chispa con neón para detectar el comportamiento de las partículas. También es una buena materia prima para fabricar luces de neón y luces indicadoras. Cuando se mezcla con argón, produce una hermosa luz azul. También se puede utilizar para llenar lámparas de mercurio y lámparas de vapor de sodio. El neón líquido también se utiliza como refrigerante.

Información auxiliar de los elementos: Tras descubrir el argón y el helio, Ramsey estudió sus propiedades y determinó sus pesos atómicos. Luego consideró su lugar en la tabla periódica de elementos. Debido a que las propiedades del helio y el argón no eran similares a las de otros elementos que se habían descubierto, propuso incluir el helio y el argón como miembros de un nuevo grupo de elementos químicos en la tabla periódica de elementos químicos. También especuló que debería haber un elemento con un peso atómico de 20 en este grupo basándose en la hipótesis de Mendeleev sobre la clasificación periódica de los elementos.

Entre 1896 y 1897, Ramsay, con la ayuda de Travis, intentó obtener los elementos que predijo calentando minerales metálicos raros de la misma manera que encontró el helio. Probaron una gran cantidad de minerales pero no encontraron ninguno. Finalmente descubrieron cómo separar el gas del aire. Pero es muy difícil eliminar el argón del aire y los métodos químicos son básicamente imposibles de utilizar. Sólo convirtiendo primero el aire en estado líquido, y luego utilizando los diferentes puntos de ebullición de sus componentes para convertirlos en gases uno tras otro, se podrán separar uno a uno. Convertir el aire en líquido requiere alta presión y baja temperatura. Fue a finales del siglo XIX cuando el alemán Linde y el británico Hampson crearon simultáneamente el frigorífico y obtuvieron aire líquido. El 24 de mayo de 1898, Ramsey recibió una pequeña cantidad de aire líquido de Hampson. Ramsey y Travis fueron los primeros en aislar el criptón del aire líquido. Luego licuaron y volatilizaron repetidamente el gas argón separado para recolectar los componentes volátiles. El 12 de junio de 1898 finalmente encontraron el neón. El símbolo del elemento Ne proviene del griego neos (nuevo).

Número de elemento: 18

Símbolo del elemento: Ar

Nombre del elemento: Argón

Peso atómico del elemento: 39,95

Tipo de elemento: no metal

Descubierto por: Rayleigh

Año de descubrimiento: 1894

Proceso de descubrimiento: En 1894, Rayleigh de Inglaterra lo descubrió a partir de el aire Después de eliminar el oxígeno y el nitrógeno del gas, se encontró argón durante el análisis espectral de una pequeña cantidad de gas.

Descripción del elemento: Su elemento es un gas incoloro, inodoro e insípido. Es el gas raro más abundante en el aire, con aproximadamente 934 ml contenidos en 100 litros de aire. Densidad 1,784 g/L. Punto de fusión -189,2 ℃. Punto de ebullición -185,7 grados. La energía de ionización es de 15,759 electronvoltios. Es químicamente extremadamente inactivo y no forma ningún compuesto en el sentido corriente de la palabra compuesto. El argón no puede quemar ni favorecer la combustión.

Fuente del elemento: la fracción que contiene argón se puede extraer de la torre de fraccionamiento de aire y pasar a través de la torre de argón para producir argón crudo, y luego el argón puro se puede separar mediante reacciones químicas y métodos de adsorción física. .

Usos del elemento: El primer uso del argón fue para inflar bombillas. Para soldar y cortar metales también se utilizan grandes cantidades de argón. Se utiliza como gas protector para soldadura por arco de acero inoxidable, magnesio, aluminio y otras aleaciones.

Información auxiliar del elemento: A finales del siglo XIX, el físico británico Lord Rayleigh descubrió que la densidad del nitrógeno producido al eliminar las impurezas del aire y el nitrógeno producido a partir del amoníaco eran aproximadamente una milésima diferentes.

Publicó sus hallazgos en la prestigiosa revista británica Nature de la época y pidió a todos que le ayudaran a analizar los motivos. Ramsey, profesor de química de la Universidad de Londres, concluyó que el nitrógeno del aire puede contener un gas desconocido más pesado. Los dos hicieron muchos experimentos por su cuenta y finalmente descubrieron que había un gas desconocido en el aire con una densidad casi una vez y media mayor que la del nitrógeno.

El 13 de agosto de 1894, la Asociación Británica de Ciencias celebró una reunión en Oxford. Rayleigh presentó un informe. Según la sugerencia del presidente Madan, el nuevo gas se llamó argón (en griego significa "no funciona", "perezoso"). "). El símbolo del elemento Ar.

Por supuesto, el argón descubierto en ese momento era en realidad una mezcla de argón y otros gases inertes. Precisamente porque el argón tiene una ventaja absoluta en el contenido de gases inertes en el aire, sirve como tal. Se descubrió un representante de los gases inertes.

El descubrimiento del argón partió de una minúscula diferencia de una milésima, provocada por la diferencia en el tercer dígito a la derecha del punto decimal. El descubrimiento de muchos elementos químicos y muchos inventos científicos y tecnológicos lo han hecho todo. Comienza con esta pequeña diferencia.

Número de elemento: 36

Símbolo del elemento: Kr

Nombre del elemento: Criptón

Peso atómico del elemento: 83,80

Tipo de elemento: no metal

Descubierto por: Ramsey, Travis

Año de descubrimiento: 1898

Proceso de descubrimiento: 1898, Inglaterra Lemsey y Travis descubrieron criptón cuando utilizaron espectroscopia para analizar el gas residual que queda después de la evaporación del aire líquido.

Descripción del elemento: Incoloro, inodoro e insípido. Densidad 3,736 g/L (gas), 2,155 g/cm 3 (líquido, -156,9°C). Punto de fusión -156,6 ℃, punto de ebullición -152,30 ± 0,10 ℃. La primera energía de ionización es de 13,999 electronvoltios. La capa exterior de un átomo de criptón es una estructura estable llena de electrones. Por lo tanto, sus propiedades químicas son extremadamente inactivas, no puede arder y no puede soportar la combustión. Tiene la capacidad de absorber rayos X.

Fuente del elemento: Aproximadamente 0,114 ml de criptón están contenidos en 100 litros de aire. Se puede obtener a partir de la fracción extraída mientras se produce oxígeno o nitrógeno en una gran torre de separación por licuación de aire.

Uso del elemento: Se utiliza principalmente para rellenar lámparas y diversos dispositivos electrónicos. También se puede utilizar como material de protección contra la luz durante el trabajo con rayos X. Sus mezclas con argón se utilizan ampliamente en lámparas fluorescentes llenas.

Información auxiliar de los elementos: Tras descubrir el argón y el helio, Ramsey estudió sus propiedades y determinó sus pesos atómicos. Luego consideró su lugar en la tabla periódica de elementos. Debido a que las propiedades del helio y el argón no eran similares a las de otros elementos que se habían descubierto, propuso incluir el helio y el argón como miembros de un nuevo grupo de elementos químicos en la tabla periódica de elementos químicos. También especuló que este grupo también debería incluir elementos con pesos atómicos de 20, 82 y 129 basándose en la hipótesis de Mendeleev sobre la clasificación periódica de los elementos.

Entre 1896 y 1897, Ramsay, con la ayuda de Travis, intentó obtener los elementos que predijo calentando minerales metálicos raros de la misma manera que encontró el helio. Probaron una gran cantidad de minerales pero no encontraron ninguno. Finalmente descubrieron cómo separar el gas del aire. Pero es muy difícil eliminar el argón del aire y los métodos químicos son básicamente imposibles de utilizar. Sólo convirtiendo primero el aire en estado líquido, y luego utilizando los diferentes puntos de ebullición de sus componentes para convertirlos en gases uno tras otro, se podrán separar uno a uno. Convertir el aire en líquido requiere alta presión y baja temperatura. Fue a finales del siglo XIX cuando el alemán Linde y el británico Hampson crearon simultáneamente el frigorífico y obtuvieron aire líquido. El 24 de mayo de 1898, Ramsey recibió una pequeña cantidad de aire líquido de Hampson. Ramsey y Travis aislaron con éxito un nuevo gas del aire líquido. Ramsey decidió llamarlo criptón (Kr), del griego krptos (oculto).

Número de elemento: 54

Símbolo del elemento: Xe

Nombre del elemento: Xenón

Peso atómico del elemento: 131,3

Tipo de elemento: no metal

Descubierto por: Ramsey, Travis

Año de descubrimiento: 1898

Proceso de descubrimiento: 1898, Inglaterra Lemsey y Travis descubrieron xenón durante el fraccionamiento del criptón líquido.

Descripción del elemento: Incoloro, inodoro e insípido. Es una especie de gas inerte. Densidad 5,887±0,009 g/L, 3,52 g/cm3 (líquido), 2,7 g/cm3 (sólido). Punto de fusión -111,9 ℃, punto de ebullición -107,1 ± 3 ℃. Energía de ionización 12.130 electronvoltios. Es el único elemento de los gases inertes no radiactivos que puede formar compuestos estables a temperatura ambiente y que pueden absorber rayos X. A temperaturas más altas o bajo irradiación luminosa, puede formar una serie de fluoruros como XeF2, XeF4 y XeF6 con flúor. El xenón también puede formar complejos de inclusión con enlaces débiles con sustancias como agua, hidroquinona y fenol.

Fuente del elemento: Separado de la fracción extraída de la gran torre de separación por licuefacción de aire mientras se produce oxígeno o nitrógeno.

Uso del elemento: Debido a su intensidad luminosa extremadamente alta, se utiliza para llenar tubos fotoeléctricos, lámparas de flash y lámparas de xenón de alta presión en tecnología de iluminación. Las lámparas de xenón de alta presión emiten una alta radiación UV y se utilizan en la tecnología médica.

Información auxiliar de los elementos: Tras descubrir el argón y el helio, Ramsey estudió sus propiedades y determinó sus pesos atómicos. Luego consideró su lugar en la tabla periódica de elementos. Debido a que las propiedades del helio y el argón no eran similares a las de otros elementos que se habían descubierto, propuso incluir el helio y el argón como miembros de un nuevo grupo de elementos químicos en la tabla periódica de elementos químicos. También especuló que este grupo también debería incluir elementos con pesos atómicos de 20, 82 y 129 basándose en la hipótesis de Mendeleev sobre la clasificación periódica de los elementos.

En 1898, Ramsey descubrió el criptón y el neón con la ayuda de Travis. Posteriormente, con la ayuda de nuevos equipos de licuefacción de aire, prepararon una gran cantidad de criptón y neón, los licuaron y volatilizaron varias veces, y el 12 de julio del mismo año separaron de Grecia un gas inerte, el xenón (Xe). Wen xenos (extraño).

Número de elemento: 86

Símbolo del elemento: Rn

Nombre del elemento: Radón

Peso atómico del elemento: [222]

Tipo de elemento: no metal

Descubridor: F.E. Dorn

Año de descubrimiento: 1900

Proceso de descubrimiento: 1900 por Alemania F.E. Dorn descubierto productos de uranio.

Descripción del elemento: La primera energía de ionización es de 10,748 electronvoltios. Gas incoloro. Densidad 9,73 g/L. Punto de fusión -71 ℃, punto de ebullición -61,8 ℃. Se adsorbe fácilmente en carbón activado, gel de sílice y otros adsorbentes, por lo que se puede separar de las impurezas del gas y se puede desorber del carbón activado cuando se calienta a aproximadamente 350 °C. Soluble en agua.

Fuente de elementos: Se obtiene de la transformación de elementos radiactivos como el radio y el torio.

Usos del elemento: Debido a que el radón es radiactivo, se descompone en polonio radiactivo y partículas alfa, por lo que puede utilizarse con fines médicos. Se utiliza para la radioterapia contra el cáncer; se insertan agujas de oro llenas de gas radón en los tejidos enfermos para matar las células cancerosas.

Información que respalda los elementos: Cuando los físicos y químicos estudiaron la radiactividad de las sustancias, descubrieron que el aire que rodea los materiales radiactivos también se vuelve radiactivo.

A finales del siglo XIX, los científicos descubrieron que el torio emite continuamente una sustancia radiactiva gaseosa y determinaron que es químicamente inerte y tiene un alto peso atómico. Como proviene del torio, se llama gas torio y su símbolo es ThEm. En 1918, el químico alemán Schmidt lo llamó torón según el método de denominación de gases inertes como el argón y el neón, y el símbolo del elemento se fijó en Tn, reconociéndolo oficialmente como elemento. En 1900, el físico alemán Donne descubrió también la emanación de radiación, cuyo símbolo es RaEM. En 1918, Schmidt le cambió el nombre a radón y el símbolo del elemento fue Rn.

Además, en 1903 también se descubrieron una emanación de actinio, AcEm, y un gas inerte nitón. Posteriormente se descubrió que el gas torón es radón 220, el gas actinio es radón 219 y el nitón es radón 222.

El radón es el producto de la metamorfosis del uranio radiactivo, el radio y el torio en la corteza terrestre. Es un gas inerte, por lo que las rocas que contienen elementos radiactivos en la corteza terrestre siempre continúan difundiendo gas radón, neutralizándolo. aire y agua subterránea contiene algo de gas radón. Antes de un terremoto fuerte, la actividad de estrés in situ se intensifica. No solo aumenta la migración del gas radón, sino que también el contenido cambia anormalmente. Si el acuífero subterráneo se deforma bajo la acción del estrés in situ, acelerará el movimiento de. El aumento del contenido de gas radón en el agua subterránea puede utilizarse como precursor de terremotos.

Dado que el radón es un elemento radiactivo, respirar altas concentraciones de gas radón durante mucho tiempo provocará daños en las vías respiratorias superiores y los pulmones, e incluso provocará cáncer de pulmón. El radón es uno de los 19 carcinógenos.

Elementos del grupo oxígeno

Los elementos del grupo oxígeno son elementos del Grupo VIA en la tabla periódica de elementos (nueva normativa IUPAC: Grupo 16).

Esta familia incluye cinco elementos: oxígeno (O), azufre (S), selenio (Se), telurio (Te) y polonio (Po). Entre ellos, el polonio es un metal, el telurio es un. Los cuasi metales, el oxígeno, el azufre y el selenio son elementos no metálicos típicos. En condiciones normales, excepto el oxígeno, que es un gas, todos los demás elementos son sólidos.

Cuando se combinan con elementos metálicos, los cuatro elementos oxígeno, azufre, selenio y telurio suelen presentar un estado de oxidación -2 pero cuando el azufre, el selenio y el telurio están en sus radicales ácidos, el estado de oxidación más alto puede llegar a +; 6.

Algunos metales de transición suelen existir en la corteza terrestre en forma de minerales sulfurados, como FeS2, ZnS, etc. Las sustancias elementales de oxígeno, azufre y selenio pueden combinarse directamente con el hidrógeno para formar hidruros. Por ejemplo, cuando el azufre reacciona con el hidrógeno, se genera sulfuro de hidrógeno.

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1. Similitudes en la estructura atómica. (1) Hay 6 electrones en la capa más externa del átomo.

(2) Se obtienen fácilmente 2 electrones en la reacción.

(3) Se muestran las propiedades de la oxidación.

2. Diferencias en la estructura atómica.

(1) El número de cargas nucleares aumenta en secuencia.

(2) El número de capas de electrones aumenta en secuencia.

(3) A medida que aumenta el radio atómico, la capacidad de obtener electrones se debilita y la propiedad oxidante se debilita.

2. Propiedades químicas de las sustancias elementales

1. Similitud

(1) Puede reaccionar con la mayoría de los metales.

(2) Ambos pueden combinarse con hidrógeno para formar hidruros gaseosos .

(3) Ambos pueden arder en oxígeno.

(4) El hidrato correspondiente al óxido es ácido.

(5) Todos son no -metálico.

2. Propiedades del gradiente (de oxígeno a telurio)

(1) La estabilidad de los hidruros gaseosos se debilita gradualmente.

(2) La reducción Las propiedades de los hidruros gaseosos aumentan gradualmente.

(3) La acidez de la solución acuosa de hidruro gaseoso aumenta gradualmente.

(4) La acidez del hidrato correspondiente al valor más alto el óxido se debilita gradualmente.

(5) No metales La propiedad se debilita gradualmente.

Oxígeno (O) Azufre (S) Selenio (Se) Telurio (Te)

Número de carga nuclear 8 16 34 52

Color a temperatura normal Gas incoloro, sólido amarillo claro, sólido gris, sólido blanco plateado

Puntos de fusión y ebullición → aumento en secuencia

Valencia -2 -2, +4, +6 -2, +4, +6 -2, +4, +6

Reacciona con H2, explota, calienta y calienta╱

Estabilidad H2R 1000 ℃ 300 ℃ Se descompone fácilmente cuando se calienta Se descompone fácilmente

El hidrato más caro╱H2SO4 H2SeO4 H2TeO4

Elementos del grupo del carbono

It Se encuentra en el grupo IVA de la tabla periódica de elementos, incluidos el carbono C, el silicio Si, el germanio Ge, el estaño Sn y el plomo Pb. La configuración de la capa de electrones de valencia es ns2np2, con 4 electrones de valencia. El carbono y el silicio son no metales, el estaño y el plomo son metales y el germanio es un semimetal.

La estructura especial hace que su capacidad para ganar y perder electrones sea casi igual. A menudo logra una estructura estable mediante el uso de electrones. Cuando se combina con átomos de otros elementos, forma principalmente compuestos valentes.

El carbono y el silicio se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza. El contenido de carbono no es grande, pero es el elemento con mayor variedad de compuestos de la tierra. El contenido de silicio en la corteza terrestre es superado sólo por el oxígeno.

El carbono libre existe en forma de diamante y grafito, el silicio existe en estado compuesto en sílice y silicato, el germanio y el estaño existen principalmente en forma de óxidos (germanita GeO2, estaño Piedra SnO2) y el plomo principalmente. existen como sulfuros. La sustancia simple del plomo es un cristal metálico y las sustancias simples de los otros cuatro elementos son cristales atómicos (el grafito es un cristal en capas y el estaño blanco es un cristal metálico). El dióxido de carbono en el aire, varios carbonatos en la corteza terrestre, el carbón y el petróleo contienen una gran cantidad de carbono. Las grasas, los azúcares, las proteínas y otras materias orgánicas son todos compuestos que contienen carbono. Tanto el carbono como el estaño tienen alótropos (diamante, grafito y carbono-60, estaño gris y estaño blanco, etc.).

A medida que aumenta el número atómico de los elementos de esta familia, el número de capas de electrones aumenta gradualmente, la atracción del núcleo atómico hacia los electrones externos se debilita gradualmente, la no metalicidad se debilita gradualmente (la capacidad de obtener los electrones se debilitan), y la metalicidad aumenta gradualmente (la capacidad de ganar electrones se debilita), y la metalicidad aumenta gradualmente (la capacidad de ganar electrones se debilita). Las propiedades químicas varían ampliamente.

1. El carbono puede reaccionar con ácido sulfúrico concentrado y ácido nítrico y oxidarse formando dióxido de carbono, pero no reacciona con ácido clorhídrico. El silicio no reacciona con ácido clorhídrico, ácido sulfúrico o ácido nítrico, solo reacciona con ácido fluorhídrico. El germanio no reacciona con ácido clorhídrico diluido o ácido sulfúrico diluido, pero puede oxidarse con H2SO4 concentrado y HNO3 concentrado. El estaño reacciona con ácido clorhídrico diluido y H2SO4 diluido para formar compuestos de estaño Sn(Ⅱ) de baja valencia; reacciona con H2SO4 concentrado y HNO3 concentrado para formar compuestos de estaño Sn(Ⅳ) de alta valencia. El plomo puede reaccionar con el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico y el ácido nítrico y oxidarse a Pb2+.

2. El silicio y el estaño reaccionan con la solución alcalina, por ejemplo, se forma SiO3,2- y se libera gas hidrógeno, lo que indica que el estaño no es enteramente metálico.

3. Puede reaccionar con el oxígeno cuando se calienta y oxidarse formando CO2, SiO2, PbO, etc.

4. El calor del azufre y el cloro genera los correspondientes cloruros y sulfuros de alto precio, y el plomo genera PbS y PbCl2.

5. El carbono, el silicio y el metal reaccionan con el calor para formar carburos y siliciuros, y el estaño, el plomo y el metal forman aleaciones. Ninguno de los dos se puede combinar directamente con hidrógeno y su hidruro se produce indirectamente.

Elementos del grupo del platino

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En la clasificación de minerales, los minerales del grupo del platino pertenecen al subgrupo del platino natural, incluido el iridio. , Cuatro minerales elementos naturales: rodio, paladio y platino. Existe una sustitución isomorfa generalizada entre ellos, formando así una serie de cristales mixtos isomorfos. Al mismo tiempo, sus componentes suelen incluir hierro, cobre, níquel, plata y otras sustancias mixtas homogéneas. Cuando su contenido es elevado, forman las correspondientes especies funerarias. Todos los elementos del grupo del platino se encuentran en el sistema cristalino equiaxial y los monocristales son extremadamente raros. Ocasionalmente se producen en forma de pequeños granos cúbicos u octaédricos. Generalmente en forma de formas granulares irregulares, dendríticas, parecidas a uvas o masivas. El color y las vetas son de blanco plateado a gris acero, brillo metálico, opaco, sin hendiduras, fractura irregular, dúctil y buen conductor de electricidad y calor. Los metales fundidos a partir de minerales elementales del grupo del platino incluyen paladio, iridio, platino, rodio, etc.

1. Paladio: Fundido principalmente a partir de paladio natural. El color es blanco plateado, la apariencia es similar al platino y tiene un brillo metálico. Dureza 4~4,5. Densidad relativa 12. El punto de fusión es 1555 ℃. Las propiedades químicas son relativamente estables. Debido a que la producción es mayor que la del platino y el oro, su valor es bajo y rara vez se utiliza para fabricar joyas.

2. Rodio: principalmente refinado a partir de rodio natural, es un metal precioso poco común. El color es blanco plateado, brillo metálico, opaco. Dureza 4~4,5, densidad relativa 12,5. El punto de fusión es alto, 1955 ℃. Químicamente estable. Debido a que el rodio es resistente a la corrosión y tiene buen brillo, se utiliza principalmente en la industria de la galvanoplastia. El recubrimiento tiene un color fuerte, no es fácil de usar y tiene buenos efectos reflectantes.

3. Iridio: Extraído principalmente del iridio natural o del mineral de iridio. El color es blanco plateado, con fuerte brillo metálico y dureza 7. La densidad relativa es 22,40. Es frágil pero se puede prensar para formar láminas o formar filamentos a altas temperaturas. El punto de fusión es alto, alcanzando los 2454 ℃. Las propiedades químicas son muy estables. Utilizado principalmente para la fabricación de instrumentos científicos, termopares, resistencias, etc.

Las aleaciones de hierro-iridio e iridio-platino de alta dureza se utilizan a menudo para fabricar puntas de bolígrafos y joyas de platino.

4． Platino: Se obtiene fundiendo platino natural, mineral de platino crudo y otros minerales. Debido a que "platino" es una combinación de las palabras "oro" y "blanco", y el color es blanco plateado, también se le llama "platino". Color blanco plateado, brillo metálico, dureza 4~4,5, densidad relativa 21,45. El punto de fusión es alto, 1773 ℃. Es muy dúctil y puede estirarse en alambres de platino muy finos y enrollarse en láminas de platino extremadamente delgadas. Tiene propiedades químicas extremadamente estables, es insoluble en ácidos fuertes y tiene un sellado fuerte, y no se oxida en el aire. Se utiliza ampliamente en la industria de la joyería y la industria química para fabricar utensilios químicos de alta gama, crisoles de platino y catalizadores que aceleran la velocidad de las reacciones químicas.

Capítulo 16 Elementos del grupo del boro

Resumen de este capítulo

1. La similitud entre el boro y el silicio, el compuesto que contiene oxígeno del boro borano elemental

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2. Dos variantes de las sales de aluminio Al2O3

3. Propiedades oxidantes de los óxidos elementales de galio, indio, talio y las sales de hidróxido Tl(III)

§ 0. Descripción general

Los elementos de la familia del boro se encuentran en el grupo III A, y la configuración electrónica de valencia es ns2np1

El boro B existe como minerales de borato

El aluminio Al. Existen enlaces Al -O y la bauxita (Al2O3) es el mineral más común, ocupando el tercer lugar

El galio Ga se produce con Zn, Fe, Al, Cr y otros minerales

Indio In y se producen esfalerita

El talio Tl se produce con esfalerita

Ga, In y Tl son elementos escasos y no tienen depósitos minerales separados

§1. /p>

Uno. Sólido elemental de color marrón amarillento, alta dureza, alto punto de ebullición, cristal atómico, unidad estructural B12 icosaedro

1. Preparación: Utilice Mg o Al Reducción de B2O3:

B2O3 + 3Mg === 3MgO + 2B (alta temperatura)

Utilice H2 para reducir el tribromuro de boro:

2BBr3 + 3H2 === 2B + 6HBr (cable W , alta temperatura)

2. Reacción del boro

Inactivo a temperatura ambiente, activo a alta temperatura

4B + 3O2 === 2B2O3

2B + 3Cl2 === 2BCl3

2B + N2 === 2BN

Reacciona con ácidos oxidantes y es más activo que el silicio

B+ 3HNO3 (concentrado) ==== H3BO3 + 3NO2

Reacciona con álcali fuerte

2B + 2NaOH (concentrado) + H2O ===2NaBO2 + 3H2( Gas) (metaborato de sodio)

Diborano

Aunque no existen tantos tipos de compuestos de borano como los hidrocarburos, existen muchos más tipos que los silanos. Sus estructuras son más complejas que las de los alcanos y los silanos.

Estructura

El borano más simple tiene una fórmula molecular de B2H6, y los enlaces químicos moleculares son los siguientes:

Un enlace σ (sp3- s). y las dos B forman un plano molecular. Las dos H del medio no están en el plano molecular. Sus líneas de conexión son perpendiculares al plano molecular, una arriba y otra debajo del enlace formado por la H anterior. ***44 electrones de valencia

Preparación de diborano

Método de sustitución de protones:

Equivalente a la reacción de Mg2Si y ácido clorhídrico para preparar SiH4.

Método de reducción:

4BCl3 + LiAlH4 === 2B2H6 + 3LiCl + 3AlCl3

Propiedades del diborano

1° Estabilidad

B2H6 === 2B +3 H2

B2H6 debe almacenarse por debajo de 100 ℃ y su estabilidad no es tan buena como la del silano.

Propiedad reductora de 2 °

B2H6 + 3O2 === B2O3 + H2O de combustión espontánea

Es un combustible de alta energía, pero extremadamente tóxico y difícil de almacenar.

3° Hidrolizable

B2H6 + 6H2O ===2B(OH)3 + 6H2(gas)

4° Reacción del ácido de Lewis, reacción de deficiencia de electrones

B2H6 + 2LiH = == 2Li(BH4) sólido blanco, propulsor de cohetes

Compuesto de triboro que contiene oxígeno

Trióxido de diboro

El B2O3 se obtiene quemando boro elemental o deshidratando bórico ácido, que es un cristal incoloro.

B2O3 + 3H2O ===2H3BO3 Anhídrido bórico

B2O3 reacciona con vapor de agua para formar ácido metabórico volátil:

B2O3 + HH2O === 2HBO2

B2O3 y muchos óxidos metálicos producen perlas de boro con colores característicos cuando se funden, que pueden usarse para identificación.

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CoO + B2O3 === Co(BO2)2 Azul oscuro

Perlas de boro Cr2O3 verdes Perlas de boro CuO azul

Perlas de boro MnO violeta Perlas de boro NiO verde

Fe2O3 y perlas de boro amarillas

2. Ácido bórico H3BO3

2° débilmente ácido

Causado por estructura deficiente en electrones:

Cuando se agrega glicerina (glicerina) al H3BO3, se puede mejorar la acidez, porque el mecanismo ácido ha cambiado:

Cuando el H3BO3 encuentra un ácido que es más fuerte que él, Posibilidad de ser alcalino:

B(OH)3 + H3PO4==== BPO4 + 3H2O (reacción de neutralización)

Reacción de identificación del ácido bórico 3°

Cuando se enciende: Borato de trietilo arde con una llama verde

3. Bórax

El bórax es la principal sal oxigenada del boro, de color blanco, con brillo de vidrio.

Por tanto, el boro También se producen reacciones de perlas entre el bórax y los óxidos de metales de transición Cr2O3, CuO, MnO, NiO, Fe2O3, etc., pero la reacción real de las perlas de boro se realiza con bórax.

2° Hidrólisis del bórax

Produce ácido bórico y borato en cantidades iguales para formar una solución tampón. El pH de la solución de bórax 0,01 = 9,24.

La similitud entre el tetraboro y el silicio

Similitudes

Excepto que el boro no es similar a los óxidos de silicio y los ácidos que contienen oxígeno, la preparación de elementos de boro y silicio, la interacción con ácidos y bases y la preparación y propiedades de los hidruros son todas similares.

La hidrolización por haluro de boro y silicio también es similar:

SiCl4 + 4H2O === H4SiO4 + 4HCl

BCl3 + 2H2O === HBO2 + 3HCl

3SiF4 + 4H2O === H4SiO4 + 2H2SiF6 Ácido fluorosilícico

4BF3 + 2H2O === HBO2 + HBF4 Ácido fluorobórico

Regla diagonal

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La metalicidad se vuelve más fuerte cuando se mueve hacia abajo, las propiedades no metálicas se vuelven más fuertes cuando se mueve hacia la derecha, y la metalicidad y las propiedades no metálicas se vuelven similares cuando se mueve hacia abajo hacia la derecha. La esencia es causada por la fuerza del campo eléctrico de. átomos o iones La fuerza del campo eléctrico es similar, lo que ejerce una fuerza de unión sobre los electrones externos. Similar

Entonces, las propiedades del Li-Mg, Be-Al y B-Si son similares. p>

§2. Aluminio

La reacción entre el elemento aluminio y el ácido y el álcali, la reducibilidad, la acidez y la alcalinidad de los compuestos y la fundición del aluminio se han enseñado en la escuela secundaria.

1. Dos variantes de Al2O3

γ-Al2O3: producida por deshidratación de Al(OH)3 Obtenido, Al2O3 es soluble tanto en ácido como en álcali.

-Al2O3: Si -Al2O3 se quema a alta temperatura, se convierte en -Al2O3. -Al2O3 no es soluble en ácido ni en álcali. Cuando se funde con KHSO4***, se convierte en una sustancia soluble. efecto de fundición del K2S2O7

Sal de dialuminio

Agregue Na2CO3 gota a gota a la solución de Al3+ para obtener precipitados de Al (OH)3, pero no se puede obtener Al2(CO3)3;

Agregue precipitados de Na2S y Al(OH)3, pero no se puede obtener Al2S3.

El AlCl3 anhidro no se puede cristalizar en una solución acuosa Sal, haga AlCl3 anhidro por el método seco

2Al + 3Cl2=== 2AlCl3 o

Al2O3 + 3Cl2 + 3C === 2AlCl3 + 3CO (gas)

A excepción del fluoruro de aluminio, que es un cristal iónico, los demás haluros tienen valencia fuerte, por lo que sus puntos de fusión y ebullición son bajos.

El AlCl3 en fase gaseosa tiene moléculas biméricas y enlaces de coordinación, o Se cree que el centro es un enlace puente de cloro formando tres centros y cuatro electrones.

§3. Galio, indio y talio

Sustancia elemental

1 Propiedades físicas

Ga, In y Tl son todos plata-. metales blandos blancos, más blandos que el plomo. El p.f. es muy bajo. El punto de fusión del Ga es 29,78°C, pero el p.e. es 2403°C, y el rango de temperatura en el que existe en la fase líquida es el Hg. en fase liquida

Rango de temperatura: -38 ~ 356 ℃

2. Propiedades químicas

Reacciona con ácidos no oxidantes

2Ga + 3H2SO4 === Ga2(SO4)3 + 3H2 (gas) III valencia (misma reacción que In)

2Tl + H2SO4 === Tl2SO4 + H2 (gas) I valencia

Reacciona con ácido oxidante

Ga + 6HNO3 === Ga(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (La reacción del In es la misma)

Tl + 2HNO3 === TlNO3 + NO2 + H2O Tl no se puede oxidar a Tl (III )

Reaccionar con álcali

2Ga + 2NaOH + 2H2O=== 2NaGaO2 + 3H2 (gas) anfótero

Dióxidos e hidróxidos

* Ga2O3 y Ga(OH)3 son anfóteros;

*Ga(OH)3 es soluble en NH3·H2O, Al(OH)3 es insoluble en NH3·H2O, por lo que Ga(OH) 3 es más ácido que Al(OH)3.

* El In2O3 y el In(OH)3 casi no tienen comportamiento anfótero. El In2O3 es soluble en ácido pero insoluble en álcali.

En. del orden de Ga(OH)3, In(OH)3, Tl(OH)3, cada vez es más fácil deshidratar y generar óxidos:

2M(OH)3 === M2O3 + 3H2O (In2O3 Amarillo)

De modo que el Tl(OH)3 casi no existe.

* El Tl2O3 es fácil de descomponer:

Tl2O3 (marrón) == = Tl2O (negro) + O2 (calefacción)

* El Tl2O es fácilmente soluble en agua y forma TlOH, que también es fácilmente soluble en agua:

Tl2O (negro) + H2O = == 2TlOH (amarillo)

* Entre los hidróxidos, TlOH es una base fuerte (no tan buena como el KOH)3 es la más ácida

La propiedad oxidante de; las tres sales Tl(III)

El Tl tiene sales y compuestos de (III) y (I), Ga(I) e In(I) son difíciles de generar, y Al(I) no existe. MF3 es un compuesto iónico y los haluros restantes son valerosos, el p.b. es bajo, debido al efecto del par de electrones inertes, el Tl (III) tiene fuertes propiedades oxidantes.

TlX es similar a AgX, difícil. se disuelve y se descompone cuando se expone a la luz; el Tl(I) forma un anión con poca deformabilidad. Cuando se usa como sal, es similar al K+, Rb+, etc. Por ejemplo, el Tl2SO4 es fácilmente soluble en agua y se convierte fácilmente en alumbre. p>