Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лекция металлы.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
12.08.2019
Размер:
13 Мб
Скачать
☆

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Подгруппа скандия и f-элементы

Лантаниды и актиниды

Лекции 19-20

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Металлы 3 группы

 

Sc

Y

La

Ac

Ат. №

21

39

57

89

Ат. Масса

44.956

88.906

138.905

[227]

Эл. Конф.

3d14s2

4d15s2

5d16s2

6d17s2

R(ат.), пм

164

181

187

203

I1, эВ

6.54

6.38

5.58

5.17

I2, эВ

12.80

12.24

11.06

12.13

I3, эВ

24.74

20.52

19.18

19.70

χ(A-R)

1.20

1.11

1.08

1.00

C.O.

3

3

3

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Свойства металлов

Т.пл., оС Т.кип., оС d, г/см3 E0(M3+/M0), В

α-Sc 1336 oC α-Y 1480 oC α-La 260 oC

β-Sc, β-Y, β-La, Ac:

структура Cu

Sc

Y

La

Ac

1539

1522

920

1050

2831

3260

3420

3300

3.02

4.47

6.12

10.06

–2.03

–2.37

–2.25

–2.13

β-Sc

β-Y

β-La 880 oC γ-La

γ-La:

структура α-Fe

α-Sc, α-Y, α-La:

структура Mg

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Химические свойства

1.

Реагируют с кислотами

 

 

2Sc + 6HCl = 2ScCl3 + 3H2

 

 

E0(Sc3+/Sc0) = –2.03 В

 

2Y + 3H2SO4 = Y2(SO4)3 + 3H2

 

 

 

2.

Только Sc реагирует с щелочами

2Sc + 6NaOH + 6H2O = 2Na3[Sc(OH)6] + 3H2

3.La, Ac реагируют с водой

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

4.Реагируют с галогенами, халькогенами, азотом, фосфором и водородом при нагревании

2Sc + 3Cl2 = 2ScCl3

Y + P = YP

2La + N2 = 2LaN

2La + 3S = La2S3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Sc, Y, La, Ac

1.

Образуют оксиды M2O3 и гидроксиды M(OH)3

2.

Только гидроксид скандия амфотерен

 

La(OH)3

3.

 

 

pKb = 3.3

Sc(OH)3 Y(OH)3 La(OH)3 Ac(OH)3

Увеличение радиуса катиона

Усиление основных свойств

4. Оксиды и гидроксиды легко растворяются в кислотах

Sc2O3 + 6HNO3 = 2Sc(NO3)3 + 3H2O

Y(OH)3 + 3HCl = YCl3 + 3H2O

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Sc, Y, La, Ac

5. Только соединения скандия гидролизуются в

водном растворе

[Sc(H2O)6]Cl3 [Sc(OH)(H2O)5]Cl2 + HCl

6. Известны все галогениды в степени окисления +3

Все - тугоплавки Фториды плохо растворимы в воде

Y(NO3)3 + 3NaF = YF3↓+ 3NaNO3

7.Растворимы в воде хлориды, нитраты, сульфаты, перхлораты, нерастворимы – фториды, фосфаты, карбонаты. Все – бесцветны.

8.В низших с.о. образуются кластерные галогениды

ScCl3 + Sc = Sc2Cl3

10Sc2Cl3 + Sc = 3Sc7Cl10

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Особенности Sc

1.Определяются наименьшим радиусом среди всех металлов 3й группы

2.Гидроксид амфотерен, соли гидролизуются в растворе

Sc(NO3)3 + 6KOH = K3[Sc(OH)6] + 3KNO3

3.Образует устойчивые комплексы

2ScCl3 + 3Na2CO3 + H2O = 2Sc(OH)CO3↓ + CO2 + 6NaCl Sc(OH)CO3 + 3Na2CO3 = Na5[Sc(CO3)4] + NaOH

4. Получение – из отходов производства титана: выделяют в виде Sc2(C2O4)3

Sc2(C2O4)3 + 6HCl + 6NaF = 2ScF3↓ + 6NaCl + 3H2C2O4 2ScF3 + 3Ca = 2Sc + 3CaF2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

f-металлы

4f-металлы – лантаниды

5f-металлы – актиниды

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

f-металлы

1.Заполняется f-подуровень n–2 периода

2.Лантаниды: степени окисления +3 для всех элементов,

атакже Ce4+, Eu2+

3.Лантаниды: радиус уменьшается от La до Lu

(лантанидное сжатие)

4.Актиниды: химически очень разнообразны,

с.о. от +2 до +7

5.Все актиниды, а также Pm радиоактивны

6.Для всех f-элементов характерны высокие координационные числа

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

f-орбитали

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Электронная конфигурация Ln

M

M0

M3+

с.о.

La

[Xe]5d16s2

[Xe]

3

Ce

[Xe]4f15d16s2

[Xe]4f1

3, 4

Pr

[Xe]4f36s2

[Xe]4f2

3, 4

Nd

[Xe]4f46s2

[Xe]4f3

2, 3

Pm

[Xe]4f56s2

[Xe]4f4

3

Sm

[Xe]4f66s2

[Xe]4f5

2, 3

Eu

[Xe]4f76s2

[Xe]4f6

2, 3

Gd

[Xe]4f75d16s2

[Xe]4f7

3

Tb

[Xe]4f96s2

[Xe]4f8

3, 4

Dy

[Xe]4f106s2

[Xe]4f9

3, 4

Ho

[Xe]4f116s2

[Xe]4f10

3

Er

[Xe]4f126s2

[Xe]4f11

3

Tm

[Xe]4f136s2

[Xe]4f12

2, 3

Yb

[Xe]4f146s2

[Xe]4f13

2, 3

Lu

[Xe]4f145d16s2

[Xe]4f14

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Атомные и ионные радиусы Ln

R, пм

200

 

180

Ln0

160

 

140

 

120

Ln3+

100

 

La

Pr Pm Eu Tb Ho Tm Lu

Ce

Nd Sm Gd Dy Er Yb

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

Физические

T.пл., 0С

 

 

1800

 

 

1600

 

 

1400

 

 

1200

 

 

1000

 

 

800

Eu

Yb

 

Ln

 

свойства Ln

E(M3+/M0), В

 

-2,0

Eu

-2,1

 

-2,2

Yb

-2,3

 

-2,4

 

 

Ln

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Химические свойства Ln

1.Химическая активность убывает по ряду La→Lu

2.Растворяются в кислотах

2Ho + 3H2SO4 = Ho2(SO4)3 + 3H2

3. Окисляются влагой воздуха

Nd + 3H2O = Nd(OH)3 + 3H2

Lu(OH)3

4. Реагируют с кислородом при нагревании

4Gd + 3O2 = 2Gd2O3 Ce + O2 = CeO2

12Pr + 11O2 = 2Pr6O11

8Tb + 7O2 = 2Tb4O7

CeO2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Химические свойства Ln

5.Реагируют с галогенами при нагревании

Ce + 2F2 = CeF4

2Er + 3Cl2 = 2ErCl3

6.Реагируют с халькогенами, углеродом, кремнием, бором, фосфором, водородом при нагревании

2Tb + 3Se = Tb2Se3

Nd + 5P = NdP5

2Gd + 3H2 = 2GdH3

La + 2C = LaC2

Yb + H2 = YbH2

 

7. Реагируют с аммиаком при нагревании

2Sm + 2NH3 = 2SmN + 3H2

8. Растворяются в жидком аммиаке

NdCl3

 

Pr + 18NH

3

(ж) = [Pr(NH ) ]2+

+ 2[e(NH ) ]−

 

 

3 6

3 6

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Ln

1.Образуют тугоплавкие оксиды Ln2O3 и гидроксиды Ln(OH)3

2.Сила оснований уменьшается в ряду La(OH)3 → Lu(OH)3

3.Растворимы в воде нитраты, сульфаты, хлориды.

4Nd(NO )

 

= 2Nd O

3

+ 12NO

2

+ 3O

 

(t0)

 

3 3

2

 

 

2

 

 

La (SO )

= La O(SO )

+ SO

+ ½O

2

(t0)

2

4 3

 

2

 

4 2

 

2

 

 

4.

Нерастворимы в воде фториды, фосфаты, карбонаты

 

Dy (CO ) = Dy O (CO ) + 2CO

2

~500 0C

 

2

 

3 3

 

2

2

3

 

 

Dy O (CO)

3

= Dy O + CO

 

~800 0C

 

2

2

 

2

3

2

 

 

5.

Сульфиды гигроскопичны

 

 

 

Gd2O3 + 3C + 3H2S = Gd2S3 + 3H2 + 3CO

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Ln

6. Образуют «сэндвичевые» соединения

SmCl3 + 3NaC5H5 = Sm(C5H5)3 + 3NaCl Sm(C5H5)3 + 3FeCl2 = Fe(C5H5)2 + 2SmCl3

7.В низких степенях окисления (<2) Ln образуют кластерные галогениды и халькогениды

TbBr

+ 2Tb = 3TbBr

 

 

 

(t0)

3

 

 

 

 

 

 

8GdBr

+ 7Gd = 3Gd

5

Br

8

(t0)

 

3

 

 

 

Gd5Br8

TbBr

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Комплексы лантанидов (III)

Общие закономерности:

1.Реакционная способность и стереохимия комплексов не зависят от fn конфигурации

2.Расположение лигандов определяется оптимальным электростатическим взаимодействием M-L

3.Наиболее стабильны «стереонасыщенные» хелатные комплексы лантанидов

4.Характерные координационные числа уменьшаются в ряду

La→Lu

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Особенности Ce(IV)

1.CeO2

т.пл. 2400 0С, структура флюорита

2.Получение

Ce + O2 = CeO2

Ce + 2F2 = CeF4 CeO2 4Ce(OH)3 + O2 + 2H2O = 4Ce(OH)4

3. Ce(OH)4 или CeO2·xH2O– амфотерный гидроксид

Ce(SO4)2 + 4KOH = Ce(OH)4 + 2K2SO4

 

Ce(OH)4 + 2H2SO4 = Ce(SO4)2 + 4H2O

 

CeO

2

+ 2NaOH = Na

CeO

3

+ H O

(t0)

 

2

 

2

 

4. Образуются пероксиды

2Ce(OH)3 + 3H2O2 = 2Ce(OH)3(OOH)↓ + 2H2O

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Особенности Ce(IV)

5. Соли Ce(IV) гидролизуются

6Ce(SO4)2 + 8H2O = Ce6O4(OH)4(SO4)6 + 6H2SO4

6. Комплексы Ce(IV) устойчивы

Ce(OH)4 + 4HNO3 + 2NH4NO3 = (NH4)2[Ce(NO3)6]↓

2CeCl3 + Cl2 + 4HCl = 2H2[CeCl6]

Ce(OH)4 + 5Na2CO3 = Na6[Ce(CO3)5] + 4NaOH

7.Соединения Ce(IV) – сильные окислители

2Ce(SO4)2 + 2KI = Ce2(SO4)3 + K2SO4 + I2

8. E0(Ce4+/Ce3+) = 1.72

В

1M HClO4

 

E0(Ce4+/Ce3+) = 1.61

В

1M HNO3

 

E0(Ce4+/Ce3+) = 1.44

В

1M H SO

4

 

 

 

2

[Ce(CO ) ]6–

 

 

 

 

3 5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Особенности Eu(II)

1. Получение

 

 

 

 

 

 

Eu2(SO4)3 + Zn = 2EuSO4↓ + ZnSO4

 

2EuCl

3

+ H

= 2EuCl

2

+ 2HCl

(t0)

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2. EuO – наиболее устойчив

 

т.пл. 1980 0С, структура NaCl

 

Eu O

3

+ Eu = 3EuO

(t0)

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Eu O + H

2

= 2EuO + H O

(t0)

 

2

 

3

 

 

 

 

2

 

только основные свойства

EuO + H2O = Eu(OH)2

3.Восстановитель: E0(Eu3+/Eu2+) = −0.35 В 2EuSO4 + Fe2(SO4)3 = Eu2(SO4)3 + 2FeSO4

4.Сходство Eu(II) Ca(II), Sr(II), Ba(II)

EuSO4

EuCl2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Особенности лантанидов (II)

R (M2+)8, Å

E0 (M3+/M2+), В

1.3

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

1.1

 

 

 

 

1.0

 

f7

 

 

-1

 

f6

 

f14

 

 

 

-2

f4

 

f10

f13

 

 

 

-3

 

Sm

Dy

Yb

 

 

 

Nd

Eu

 

Tm

Все соединения Ln(II), кроме Eu(II) и Yb(II)

окисляются даже в кислой среде

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

Получение лантанидов

10-4

 

Основные минералы:

 

Монацит (Ce,La,Nd,Y,Th)PO4

 

Бастнезит (Ce,La,Y)CO3

%

 

.

 

Ксенотим YPO4

 

 

коремас,

10

Лопарит (Ce,Na,Ca)(Ti,Nb)O3)

Апатит (Ca,Ln)5(PO4)x(F,OH)y

 

 

 

в земной

1

 

 

 

Содержание

0.1

 

 

57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

 

Порядковый номер Ln

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Разделение лантанидов

Основные этапы:

1.Отделение Ce(IV)

2.Отделение Eu(II)

3.Отделение остальных РЗЭ

Дробная кристаллизация и

осаждение двойных солей

Экстракция

трибутилфосфатом

Ионообменная

хроматография

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

Применение Sc, Y, Ln

 

14%

 

 

9%

 

 

8%

катализ

 

21%

металлургия

, ктн

7%

нефтехимия

6%

керамика и стекла

производство

10

фосфоры

постоянные магниты

35%

прочее

1

 

 

 

Ежегодное

0.1

 

57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

 

 

Порядковый номер Ln

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Применение Sc, Y, Ln

Y-флюорит

Eu-лампа

SrAl2O4:Eu

Мишметалл

Nd-магнит

YAG

La/Ce

 

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943Актиний и актиниды

Символ

Z

Наиболее стабильный

Период его

Год открытия

 

изотоп

полураспада

Ac

89

227Ac

22 года

1899

Th

90

232Th

1010 лет

1828

Pa

91

231Pa

30000 лет

1917

U

92

238U

4.5·109 лет

1789

Np

93

237Np

2·106 лет

1940

Pu

94

244Pu

8·107 лет

1940

Am

95

243Am

7000 лет

1944

Cm

96

247Cm

1.5·107 лет

1944

Bk

97

247Bk

1400 лет

1949

Cf

98

251Cf

890 лет

1950

Es

99

252Es

471 день

1954

Fm

100

257Fm

101 день

1954

Md

101

258Md

56 дней

1955

No

102

259No

58 минут

1958

Lr

103

262Lr

3 минуты

1961

vk.com/club152685050Электронная| vk.com/id446425943 конфигурация An

 

М0 [Rn]

M3+

С.О.

 

М0 [Rn]

M3+

С.О.

 

 

[Rn]

 

 

 

[Rn]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ac

6d17s2

5f0

3

 

 

 

 

Th

6d27s2

5f1

(2),3,4

Bk

5f97s2

5f8

(2),3,4

Pa

5f26d17s2

5f2

3,4,5

Cf

5f107s2

5f9

2,3,(4)

U

5f36d17s2

5f3

3,4,(5),6

Es

5f117s2

5f10

2,3

Np

5f46d17s2

5f4

(3),4,5,6,7

Fm

5f127s2

5f11

2,3

Pu

5f67s2

5f5

3,4,5,6,7

Md

5f137s2

5f12

2,3

Am

5f77s2

5f6

2,3,4,5,6,(7)

No

5f147s2

5f13

2,3

Cm

5f76d17s2

5f7

(2),3,4,(5)

Lr

5f146d17s2

5f14

3

 

 

 

 

 

 

 

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Атомные и ионные радиусы An

R, пм

200

 

180

 

160

An0

140

 

120

An3+

100

 

80

 

Ac Pa

Np Am Bk Es Md Lr

Th U

Pu Cm Cf Fm No

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

 

 

 

 

 

Изменение свойств актинидов

 

 

Т.пл., оС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1600

 

 

 

 

 

плотность, г/см3

 

 

1400

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

1200

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

800

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

600

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ac

Pa

Np

 

Am

Bk

12

 

 

 

 

Th

 

U

Pu

Cm

Cf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ac

Pa

Np

Am

Bk

 

 

 

 

 

 

Th

U

Pu

Cm

Cf

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Обзор актинидов

1.Заполняется f-подуровень 5-го периода

2.Близость 5f и 6d орбиталей обеспечивает легкость перехода электронов между ними

3.Для всех актинидов характерны высокие координационные числа

4.Элементы от Pa до Cm проявляют разнообразие степеней окисления

5.Для тяжелых актинидов характерна устойчивая

степень окисления +3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Различия лантанидов и актинидов

1.Актиниды не имеют стабильных изотопов

2.4f-орбитали не принимают участия в ковалентной связи, 5f- орбитали – принимают

3.Легкие актиниды похожи на d-металлы с тем же числом валентных электронов: образуют устойчивые комплексы и проявляют высокие с.о.

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

 

 

 

 

 

 

 

 

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

 

 

 

 

 

 

 

 

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

(Cm)

 

 

 

 

 

 

 

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Свойства металлов

1.Хорошо изучены свойства металлов от Ас до Cm. Химия Lr почти не исследована.

2.Наиболее подробно изучена химия Th и U

3.Все металлы серебристые, темнеют на воздухе.

4.Для всех металлов известно много полиморфных модификаций.

5.Все металлы относительно плохо проводят электрический ток и тепло.

6.Все металлы устойчивы к действию щелочей.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Свойства металлов

7.Все металлы растворяются в кислотах. Только актиний реагирует с водой

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

8.Pa – наименее активный металл, не реагирует с разбавленными кислотами

4Pa + 5O

= 2Pa O

5

(to)

PaV

 

2

2

 

 

 

2Pa + 5Br2 = 2PaBr5

(to) PaV

PaBr5

2Pa + 3H2 = 2PaH3

 

(to)

PaIII

 

 

9. Максимальная с.о. наиболее устойчива для Np (+7)

3K3[NpVIIO4](OH)2] + K3[Cr(OH)6] = 3K2NpVIO4 + K2CrO4 +

4KOH + 4H2O

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Получение актинидов

1.Только Th и U получают химическими методами

2.Остальные элементы получают в результате ядерного синтеза

Бомбардировка нейтронами:

23892U + 10n = 23993Np + e-

Бомбардировка α-частицами:

25399Es + 42He = 256101Md + 10n

Бомбардировка ядрами углерода:

23892U + 126C = 24698Cf + 410n

Гленн

Сиборг

1912-1999

Георгий

Флёров

1913-1990

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Получение тория

Th распространен также, как и свинец (0.0001 мас.%) Основные минералы:

монацит (Ln,Th)PO4, торит Th(SiO4)2

 

 

монацит

 

(Ln,Th)PO4

H2SO4, H2O

+ Ln2(SO4)3

Th(SO4)2

Th

 

 

NH3 H2O

торит

 

Th(OH)2SO4

 

 

 

 

1) H2C2O4 2) NaOH

Ca

ThCl4

HCl

 

Th(OH)4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Получение урана

U в 2 раза меньше в земной коре, чем Th

Основные минералы карнотит и урановая смолка

 

K2O 2UO3 V2O5 3H2O

 

U3O8

 

 

 

 

 

Na2CO3

+ O2

Na4[UO2(CO3)3]

 

 

 

 

U3O8

 

 

 

 

 

 

 

 

Na

[UO

(CO ) ]

 

1) H2SO4

2) NH3 (NH ) U

O

карнотит

4

2

3

3

 

 

 

 

4

2

2

 

7

(NH4)2U2O7

 

to

 

UO2

HF

UF4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UF + 2Mg = 2MgF + U

(to)

4

2

 

U3O8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Химия тория

1. Реагирует с кислотами

 

Th + 4HCl = ThCl4 + 2H2

 

Th + HNO3 (конц) ≠

 

2. Реагирует с неметаллами

 

Th + O

= ThO

 

ThIV

 

2

 

 

2

 

 

Th + 2Cl

2

= ThCl

4

ThIV

 

 

 

 

 

Th + 2I

= ThI

 

ThIV

 

2

 

 

4

 

 

Th + H

2

= ThH

 

ThII

 

 

 

2

 

 

ThO2

ThH2

ThCl4

ThBr4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Оксид и гидроксид тория

1.

Оксид тугоплавок

 

 

 

 

 

Th(OH)

= ThO

+ 2H O

 

 

Т.пл. = 3220 оС

 

 

 

4

 

 

 

2

2

 

 

 

 

2.

Гидроксид ThIV нерастворим в воде

 

 

 

ThCl

4

+ 4NH

3

·H O = Th(OH) ↓ + 4NH

4

Cl

ПР = 10−42

 

 

 

 

 

2

 

4

 

 

 

Th(OH)4

+ 4HNO3 = Th(NO3)4 + 4H2O

 

 

 

Th(OH)4

+ 2H2SO4 = Th(SO4)2 + 4H2O

 

3.

Соли ThIV устойчивы в растворе, не гидролизуются

 

Th(NO )

 

+ 8H O [Th(H O) ]4+ + 4NO

−

 

 

 

3 4

 

 

2

2

8

 

3

 

Th(OH)4

+ CO2 = ThOCO3 + 2H2O

 

во влажном воздухе

4.

Известны пероксиды

 

 

 

 

4Th(NO3)4 + 6H2O2 + 2H2O = Th4O14 + 16HNO3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Галогениды тория

 

ThF4

 

ThCl4

 

ThBr4

ThI4

Цвет

Бесцв.

 

Бесцв.

 

Бесцв.

Желтый

 

 

 

 

 

 

 

Т.пл., оС

1070

 

770

 

678

566

Т.кип., оС

1680

 

920

 

880

837

fH0298,

−482

 

−285

 

−227

−160

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

К.ч. в

8

 

8

 

8

8

кристалле

 

 

 

 

 

 

Раств. в воде

ПР = 10−25

 

Р

 

Р

Р

 

 

 

 

 

 

ThF4 (тв) + NH4F (р-р) = (NH4)3[ThF7]

аналог Zr

ThF4 (тв) + NH4F (р-р) = (NH4)4[ThF8]

аналог Hf

ThCl4 + 2KCl = K2[ThCl6]

 

 

 

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Комплексы тория

Высокие координационные числа К.ч. = 7

Th(NO3)4 + 3KNO3 = K3[Th(NO3)7]

К.ч. = 8

[Th (PO ) ]–

2

4 3

 

Th(NO3)4 + 4(NH4)2C2O4 = (NH4)4[Th(C2O4)4] + 4NH4NO3 К.ч. = 9

2Th(OH)4 + 2H3PO4 + NaH2PO4 = Na[Th2(PO4)3] + 8H2O

К.ч. = 10

ThOCO3 + 4Na2CO3 + H2O = Na6[Th(CO3)5] + 2NaOH Th(OH)4 + 5Na2CO3 = Na6[Th(CO3)5] 4NaOH

К.ч. = 20

ThCl4 + 4Na(cp) = Th(cp)4 + 4NaCl

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Восстановление тория(IV)

1.

Реакции сопропорционирования

 

 

 

 

 

3ThI4 + Th = 4ThI3

 

 

 

в вакууме, при 700 оС

 

15ThBr

4

+ 9Th = 4Th Br

 

в вакууме, при 850 оС

 

 

 

 

6

15

 

 

 

 

 

 

 

15ThBr4 + 9Th + 4Fe = 4Th6(Fe)Br15

 

 

 

2.

Реакции тория с неметаллами

 

 

 

 

 

2Th + 3S = Th2S3 в атмосфере аргона

 

 

3.

Восстановление солей ThIV

 

 

 

 

 

 

2Th(SO ) + 2HN

3

= Th (SO ) + 3N

2

+ H SO

4

Th6(Fe)Br15

 

 

4 2

 

2

4 3

 

2

 

соли ThIII устойчивы только в сильно кислой среде

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Химия урана

1. Уран – активный металл

 

 

3U + 4O2 = U3O8

 

 

медленно при н.у.

 

U + 2H O = UO + 2H

2

выше 200 оС бурно

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

2U + 3H2 = 2UH3

 

 

(to)

 

UO2(NO3)2

2. Реакции с галогенами

 

 

 

 

 

U + F = UF

 

UVI

 

 

 

2

 

 

6

 

 

 

 

 

 

U + 5/2Cl2 = UCl5

UV

легко разлагается

 

U + 2Br

= UBr

4

UIV

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

UO2Br

U + 3/2I

= UI

 

UIII

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

3. Реакции с кислотами

 

 

 

U + 4HCl = UCl4 + 2H2

 

 

UIV

U + 4HNO

3

= UO (NO ) + 2NO + 2H O

UVI

 

 

 

2

 

3 2

2

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения урана(VI)

1.UF6 – окислитель и фторирующий агент

UF6 + H2O = UOF4 + 2HF

2.Кислородные соединения UVI устойчивы

3U3O8 + 20HNO3 (конц) = 9UO2(NO3)2 + 2NO + 10H2O

3U3O8 + 18HCl + 2HNO3 = 9UO2Cl2 + 2NO + 10H2O

3.Пероксид UVI

UO2(NO3)2 + 2H2O2 = UO2(O2) H2O↓ + 2HNO3

d(U≡O) = 188 пм, d(U−O) = 223 пм

[UO2(H2O)6]2+

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения урана(VI)

4. Оксид и гидроксид UVI

 

 

 

 

UO (NO ) + 2NaOH = UO (OH) ↓ + 2NaNO

3

ПР = 10−22

2

3 2

 

2

2

 

UO (OH)

2

= UO + H O

выше 420 оС

 

 

2

 

3

2

 

 

 

 

Анион U2O72- в Rb2U2O7

Амфотерность

UO3 + H2O = UO2(OH)2 медленно, при н.у.

2UO2(NO3)2 + 6KOH = K2U2O7↓ + 4KNO3 + 3H2O

оранжевый

K2U2O7 + 4HCl = 2UO2Cl2 + 2NH4Cl + H2O

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Комплексы урана(VI)

Комплексы UVI делают уран похожим на d-металлы

Rb2U2O7 + 6Rb2CO3 + 3H2O = 2Rb4[UO2(CO3)3] + 6RbOH UO2(CH3COO)2 + Zn(CH3COO)2 = Zn[UO2(CH3COO)3]2

желтый, растворим

3Zn[UO2(CH3COO)3]2 + 2NaCl + 6H2O = 2NaZn[UO2(CH3COO)3]3 6H2O↓ + ZnCl2

желтый осадок

K2U2O7 + 10KNCS + 3H2O = 2K3[UO2(NCS)5] + 6KOH

[UO2(NCS)5]3–

[UO2(CO3)3]4–

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения урана в низких с.о.

1. Оксиды

 

U3O8 + 2CO = 3UO2 + 2CO2

U3O8 + 2H2 = 3UO2 + 2H2O

UO2 темно-коричневый, т.пл. = 2775 оС

2. Свойства UIV

UO2 + 4HF = UF4 + 2H2O зеленый, ПР = 6 10−22, т.пл.=1309 К

UO2SO4 + Zn + 2H2SO4 = U(SO4)2 + ZnSO4 + 2H2O

U(SO ) + 4KOH = U(OH)

4

+ 2K SO

4

ПР = 10−52

4 2

2

 

U(OH)4 растворим только в кислотах

3.Окисление и восстановление UIV

5U(SO4)2 + 2KMnO4 + 2H2O = 5UO2SO4 + K2SO4 + 2MnSO4

+2H2SO4

2U(SO4)2 + H2O → U2(SO4)3 + ½O2 + H2SO4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

 

 

 

 

 

 

Red/Ox свойства соединений урана

1. Диаграмма Латимера для рН = 0

 

 

 

 

 

UO 2+

+0.33 В

U4+

−0.61 В

 

U3+ −1.80 В

 

U0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

nE

 

 

 

 

Cr

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Mo

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Диаграмма Фроста

-1

 

 

 

 

 

 

W

для рН = 0

-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-5

 

 

 

 

 

U

 

 

 

-6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Химия плутония

1. Pu растворяется в кислотах-неокислителях, но не реагирует с водой и щелочами

2Pu + 6HCl = 2PuCl3 + 3H2

Соли Pu3+ окрашены в зеленый цвет

2. Pu демонстрирует наибольшее разнообразие с.о.

PuCl3

 

Pu + 3K

2

S O + 4H O = K PuO + 2K SO + 4H SO

4

PuVI

 

2

8

2

2

4

2

4

2

 

Pu + O

= PuO

 

(to)

 

 

 

 

 

PuIV

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2Pu + 3Cl2 = 2PuCl3

(to)

 

 

 

 

 

PuIII

Pu + H2 = PuH2

 

(to)

 

 

 

 

 

PuII

3. Наиболее устойчивые степени окисления +3 и +4

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Радиоактивность An

Фукусима (2011)

Чернобыль (1986)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Металлы 12 группы

Подгруппа цинка

Лекция 14

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Металлы 12 группы

 

Zn

Cd

Hg

Ат. №

30

48

80

Ат. Масса

65.39

112.41

200.59

Эл. Конф. 3d104s2

4d105s2

4f145d106s2

R(ат.), пм

133

154

157

I1, эВ

9.39

8.99

10.44

I2, эВ

17.96

16.91

18.76

χ(A-R)

1.66

1.46

1.44

C.O.

2

(1), 2

1, 2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Свойства металлов

 

Zn

Cd

Hg

Т.пл., оС

419

321

–39

Т.кип., оС

906

770

357

vH0, кДж/моль

130.7

112.0

61.3

d, г/см3

7.13

8.65

13.55

σ, См/м (·106)

18.2

14.7

1.1

E0(M2+/M0), В

–0.76

–0.40

+0.84

Zn, Cd – искаженная гексагональная

структура типа Mg;

Hg – очень сложная структура, основанная

на гантелях Hg-Hg, не имеет аналогов

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Особое положение 12 группы в ПС

Металлы 12 группы – промежуточное положение между переходными металлами и p-элементами

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Реакционная способность Zn, Cd, Hg

1.

Zn

Cd

Hg

 

уменьшение химической активности

2.

Zn, Cd реагируют с O2

 

 

 

Zn + ½O = ZnO

 

(200 oC)

 

 

2

 

(350 oC)

 

 

Cd + ½O = CdO

 

 

 

2

 

 

 

3.

Zn, Cd растворяются в кислотах

 

 

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Cd + 2HCl = CdCl2 + H2

4.

Zn растворяется с образованием комплексов

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2 Zn + 4NH3 + 2H2O = [Zn(NH3)4](OH)2 + H2

3Zn + NaNO2 + 5NaOH + 5H2O = 3Na2[Zn(OH)4] + NH3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Реакционная способность Zn, Cd, Hg

5. Zn, Cd, Hg окисляются в кислой среде

 

 

M + 2H2SO4 (конц) = MSO4 + SO2 + 2H2O

(M = Zn, Cd, Hg)

Hg + 4HNO3 (конц) = Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

 

6. Zn, Cd, Hg реагируют с галогенами, халькогенами,

 

не реагируют с азотом, углеродом и водородом.

 

Zn (тв) + Cl2 = ZnCl2 (тв)

1,5

Hg

 

Cd (тв) + S (ж) = CdS (тв)

1,0

 

 

0,5

 

 

Hg (ж) + Br2 (ж) = HgBr2 (ж)

0,0

 

 

nE-0,5

Cd

 

7. Zn, Cd реагируют с фосфором

-1,0

Zn

 

-1,5

 

Zn + P = Zn3P2

Cd + P = CdP2

0

1

2

 

n

 

 

 

 

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Реакционная способность Zn, Cd, Hg

8. Zn реагирует с водяным паром

Zn + H2O (газ) = ZnO + H2

9. Hg образует амальгамы

Na + Hg Na3Hg2 + NaHg + NaHg2 + …

NaHg2 + H2O = NaOH + 2Hg + ½H2 Na3Hg2 NaHg + HCl + NH3 = NH4Hg + NaCl амальгама аммония

NH4Hg

to

Hg + NH3

+ ½H2

 

Na11Hg52 (из электролиза NaOH)

10. Zn, Cd образуют аналоги амальгам:

NaZn13, BaCd11, CaZn5, MgCd3

Mg(NH3)6Hg22

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Получение Zn

1. Zn – распространенный элемент, 3.3·10−3 ат.%

Основные минералы Zn:

ZnS – сфалерит, ZnS – вюртцит, ZnCO3 – смитсонит Основные реакции:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

ZnO + C = Zn + CO

Очистка:

ZnSO4 + H2O Zn + H2SO4 + ½O2

смитсонит

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Получение Cd, Hg

2. Cd не образует значимых собственных минералов

CdS – гринокит, CaCO3 – отавит

Cd получают из отходов производства Zn,

если содержание Cd > 5 %

CdSO4 + Zn = ZnSO4 + Cd

3. Основной минерал Hg: HgS – киноварь

Обжиг: HgS + O2 = Hg + SO2

4HgS + 4CaO = 4Hg + CaSO4 + 3CaS

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

Применение Zn, Cd, Hg

1.

Zn

оцинковка (45%)

2.

Zn

производство латуни (20%)

3.

Zn

производство красок (15%)

4.

Zn

ZnO в парфюмерии, в пластиках

5.Zn, Cd в электронике

6.Zn, Cd, Hg гальванические элементы, лампы, электроды

7.

Zn

катализаторы

8.

Cd

припои, легкоплавкие сплавы

9.

Hg

в химической промышленности

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Оксиды Zn, Cd, Hg (II)

 

 

ZnO

CdO

 

HgO

 

белый, желтеет

коричневый

желтый или

 

при нагревании

 

 

красный

Т.пл., оС

1950

1815

 

400

 

f

G0

–320.7

–229.3

 

–58.4

298

 

 

 

 

 

кДж/моль

 

 

 

 

 

Структура

вюртцит

NaCl

 

цепочечная

 

 

к.ч. = 4

к.ч. = 6

 

к.ч. = 2

 

 

MO + H2SO4 = MSO4 + H2O

M = Zn, Cd, Hg

 

ZnO + 2KOH + H2O = K2[Zn(OH)4]

тетраэдр

HgO + 4KI + H2O = K2[HgI4] + 2KOH

 

 

 

комплексообразование HgO

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Оксиды и гидроксиды Zn, Cd, Hg (II)

1. Кислотно-основные свойства

 

 

 

 

 

 

pKb

 

ZnCl2 + 2KOH (разб) = Zn(OH)2 + 2KCl

 

Zn(OH)2

5.1

HgCl2 + 2KOH = HgO + 2KCl + H2O

Cd(OH)2

3.0

HgO + H2O Hg2+ + 2OH–

 

 

HgO

≈ 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ZnO

CdO

HgO

 

 

 

 

увеличение основности

 

 

 

2. Растворение в аммиаке

 

 

 

[Hg N]+

Zn(OH)2 + 4NH3 (p-p) = [Zn(NH3)4](OH)2

к.ч. = 4

2

 

Cd(OH)2 + 6NH3 (р-р) = [Cd(NH3)6](OH)2

к.ч. = 6

 

2HgO + NH3 (р-р) = [Hg2N](OH)

основание Миллона, к.ч. = 2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Галогениды Zn, Cd, Hg (II)

ZnF2

CdF2

HgF2

Т.пл. 875 0С

Т.пл. 1072 0С

Т.пл. 645 0С

К.ч. = 6

К.ч. = 8

К.ч. = 8

ZnCl2

CdCl2

HgCl2

Т.пл. 326 0С

Т.пл. 568 0С

Т.пл. 280 0С

К.ч. = 4

К.ч. = 6

К.ч. = 2

ZnBr2

CdBr2

HgBr2

Т.пл. 394 0С

Т.пл. 567 0С

Т.пл. 238 0С

К.ч. = 4

К.ч. = 6

К.ч. = 2

ZnI2

CdI2

HgI2

Т.пл. 446 0С

Т.пл. 388 0С

Т.пл. 259 0С

К.ч. = 4

К.ч. = 6

К.ч. = 4 или 6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Галогениды Zn, Cd, Hg (II)

ZnF2

 

CdF2

 

 

HgF2

 

Т.пл. 875

0С

Т.пл. 1072 0С

 

Т.пл. 645 0С

Т.пл. оС

К.ч. = 8

 

 

К.ч. = 8

 

К.ч. = 6

 

 

 

 

1000

CdCl2

 

 

HgCl2

 

ZnCl2

 

 

 

 

 

800

 

 

0

 

 

 

0

 

Т.пл. 568 С

 

Т.пл. 280

С

Т.пл. 326

С

 

К.ч. = 4

 

Cd

 

 

К.ч. = 2

 

 

К.ч. = 6

 

 

 

 

600

CdBr2

 

 

HgBr2

 

ZnBr2

 

 

 

 

 

400

Zn

0

 

 

 

0

 

Т.пл. 567 С

 

Т.пл. 238

С

Т.пл. 394

С

 

 

 

 

Hg

 

 

 

 

 

 

К.ч. = 4

 

К.ч. = 6

 

 

К.ч. = 2

 

ZnI

200

MCl

 

MBr

 

MI2

 

 

 

MF

 

2

 

 

2

2

CdI2

 

HgI

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Т.пл. 446 0С

Т.пл. 388 0С

 

Т.пл. 259 0С

К.ч. = 4

 

К.ч. = 6

 

 

К.ч. = 4 или 6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Zn, Cd, Hg (II)

1.

Получение галогенидов

 

 

Zn(NO3)2 + 2KF = ZnF2↓ + 2KNO3

аналогично CdF2

Остальные галогениды получают прямым синтезом

2.

ZnF2, CdF2, HgI2 нерастворимы, HgF2 гидролизуется

 

HgF2 + H2O = HgO↓ + 2HF

 

3.

Комплексные галогениды

 

 

ZnCl2 + KCl + H2O = K[ZnCl3(H2O)]

 

 

CdCl2 + 4NH4Cl = (NH4)4[CdCl6]

октаэдр

 

CdBr2 + 2NaBr = Na2[CdBr4]

тетраэдр

 

HgI2 + 2KI = K2[HgI4]

lgβ ≈ 30

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Zn, Cd, Hg (II)

4. Азотистые основания ртути

2K2[HgI4] + 3KOH + NH3 = [Hg2N]I·H2O↓ + 7KI + 2H2O

HgCl2 + NH3 (газ) = [Hg(NH3)2]Cl2

плавкий белый преципитат

HgCl2 + 2NH3 (р-р) = [HgNH2]Cl + NH4Cl

[HgNH2]+

 

 

неплавкий белый преципитат

 

6[HgNH

2

]Cl = 3Hg Cl

2

+ 4NH

3

+ N

2

≈250 oC

 

 

 

2

 

 

 

 

 

5. Оксокомплексы ртути

 

 

 

 

 

3HgCl2 + 2H2O = Hg3O2Cl2 + 4HCl

гидролиз, медленно

3HgO + H2O + 2Cl2 = Hg3O2Cl2 + 2HOCl

 

HgCl2 + H2O

to

Hg3OCl4

 

 

 

[O(HgCl)3]Cl

 

 

 

 

 

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Zn, Cd, Hg (II)

6. Циано- и родано-производные

Zn(NO3)2 + 2KCN = Zn(CN)2↓ + 2KNO3

 

Zn(CN)2 + 2KCN = K2[Zn(CN)4]

Co[Hg(SCN)4]

 

тетраэдр

 

 

Hg(NO3)2 + 2KSCN = Hg(SCN)2 + 2KNO3

2Hg(SCN)2

+ 9O2 = 2HgO + 4SO2 + 2N2 + 4CO2

2Hg(SCN)2

= HgS + CS2 + C3N4

 

Co(NO3)2 + Hg(NO3)2 + 4KSCN = Co[Hg(SCN)4] + 4KNO3

эталон в магнетохимии

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Сульфиды Zn, Cd, Hg (II)

ZnS

CdS

HgS

белый

желтый

красный, черный

ПР = 10–24

ПР = 10–28

ПР = 10–52

т.возг. = 1780 оС

т.возг. = 1380 оС

т.пл. = 825 оС

к.ч. = 6

к.ч. = 6

к.ч. = 6 или 2

Получение

 

 

ZnSO4 + Na2S = ZnS↓ + Na2SO4

 

CdSO4 + H2S = CdS↓ + H2SO4

 

Hg(NO3)2 + H2S = HgS↓ + 2HNO3

Hg + S = HgS

HgS

черный красный

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Zn, Cd, Hg (II)

7. Растворение сульфидов

ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S

CdS + 2HCl (конц) = CdCl2 + H2S

CdS + 8HNO3 (конц) = CdSO4 + 8NO2 + 4H2O

3HgS + 8HNO3 + 12HCl = 3H2[HgCl4] + 8NO+ 3H2SO4 + 4H2O

HgS + K2S = K2[HgS2] белый

8. Полиядерные комплексы Zn, Cd

to

4Zn(CH3COO)2 Zn4O(CH3COO)6 + (CH3CO)2O

 

 

[Zn Br ]2–

 

 

 

 

2

6

Zn O(CO ) ]4–

[Zn (OH)(PO ) (H O)]6–

 

2

4 3

2

 

4

3 6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Hg (I)

1. Галогениды Hg(I)

 

 

 

Hg2F2

 

Hg2Cl2

 

Hg2Br2

Hg2I2

желтый

белый

 

белый

оранжевый

т.пл. 570

оС

т.р. 380

оС

т.р. 340 оС

т.пл. 290 оС

гидролиз

 

ПР=10–18

ПР=10–22 ПР=10–29

d=252 нм

 

d=253 нм

d=258 нм

d=269 нм

d(Hg–Hg)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Hg (I)

2. Соли Hg(I) легко гидролизуются. Нитрат растворим

6Hg + 8HNO3 (30%) = 3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O Hg2(NO3)2 + K2SO4 = Hg2SO4↓ + 2KNO3 ПР=10–7

Hg2(NO3)2 + 2H2O [Hg2(H2O)2]2+ + 2NO3–

2Hg2(NO3)2 + H2O Hg4(OH)(NO3)3 + HNO3

гидролиз

Hg4(OH)(NO3)3 + H2O 2Hg2(OH)NO3 + HNO3

 

Hg2(NO3)2

+ K2S = HgS↓ + Hg↓ + 2KNO3

 

Hg2(NO3)2

+ NH3 = [HgNH2]NO3 + Hg↓ + NH4NO3

 

Hg4(OH)(NO3)3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединения Hg (I)

3.

Диспропорционирование Hg 2+

Hg2+

+ Hg0

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

K = 1.14·10–2

 

 

4.

Оксид Hg(I) неустойчив

 

 

 

 

Hg2(NO3)2 + 2KOH = HgO↓ + Hg↓ + 2KNO3 + H2O

5.

Получение и разложение галогенидов

 

 

Hg2(NO3)2 + 2KCl = Hg2Cl2↓ + 2KNO3

Hg2Br2, Hg2I2

 

Hg2I2 + 2HI = H2[HgI4] + Hg

комплексы неустойчивы

 

Hg2(NO3)2 + 2KF = Hg↓ + HgO↓ + 2HF + 2KNO3

6.

Соединения Cd(I)

 

 

 

 

 

CdCl

2

+ Cd + AlCl

3

(ж) to

Cd [AlCl ]

Cd 2+

 

 

 

 

2

4 2

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

Окислительная способность Hg(I,II)

Соединения Hg(I), Hg(II) окислители в кислой среде

2HgCl2 + SO2 + 2H2O = Hg2Cl2↓ + H2SO4 +2HCl

2HgCl2 + SnCl2 + 2HCl = Hg2Cl2↓ + H2[SnCl6]

Hg2Cl2 + SnCl2 + 2HCl = 2Hg + H2[SnCl6]

 

2Hg(NO3)2 + KH2PO2 + 2H2O = 2Hg + KH2PO4 + 4HNO3

 

1.75

 

 

Hg2+

pH = 0

 

1.50

 

 

 

 

 

1.25

Hg

2+

pH = 0

 

1.00

nE

0.75

2

 

 

 

Hg2Cl2

 

0.50

 

 

 

 

Hg

 

pH = 14

 

0.25

 

HgO

 

0.00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Низшие с.о. Hg

Hg + Al + AlCl

3

AlCl3 (ж)

Hg (AlCl )

 

Hg

2+

 

 

 

 

 

3

4 2

 

3

 

4Hg + 3TaF

 

SO2 (ж)

Hg [TaF ] + TaF

3

 

Hg 2+

 

5

 

 

4

6 2

 

 

4

 

 

 

SO2 (ж)

2Hg3[NbF6]

 

1+

слой

4Hg + Hg2[NbF6]2

 

Hg3

 

Hg + Hg

[AsF ]

SO2

Hg

[AsF ]

Hg

1+

 

цепочка

2

6 2

BrF3 (ж)

2.86

6

 

2.86

 

 

Hg3(AlCl4)2

d(Hg-Hg) = 259-262 нм

Hg4(TaF6)2

Hg3(NbF6)

Hg2.86(AsF6)

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Биологическая роль Zn

Zn входит в состав большого числа ферментов: карбоксипептидаза, карбоангидраза, фосфатаза, β- лактамаза, алкоголь-дегидрогеназа

Основная роль: катализ кислотно-основных превращений Основные механизмы:

1) Гидроксидный

 

NH

O

HO ZnL3

 

2) Карбонильный

 

 

NH

 

 

 

 

 

 

 

 

O

ZnL3

 

 

 

 

 

 

 

 

Nu

карбоангидраза

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Тенденции в 12 группе

1.Элементы и их соединения проявляют свойства промежуточные между переходными металлами и p- металлами.

2.Свойства Zn и Cd похожи. Особенности химии Hg следуют из свойств 6s2 электронной пары, аналогично Au, Tl, Pb, Bi.

3.Высшая с.о. наиболее устойчива для Zn, Cd, Hg; она соответствует числу валентных s-электронов. Вниз по группе увеличивается устойчивость с.о. +1.

4.Кислотно-основные свойства изменяются немонотонно, Cd(OH)2 – наиболее сильное основание.

5.Типичные координационные числа изменяются от 4 (Zn) до 6 (Cd) и до 2 (Hg). Вниз по группе увеличивается устойчивость комплексов с донорными лигандами N, S, Br, I.