Периодтық жүйеде белгілі 30 p - элементтер бар, олар III-A - VIII-A топтарында орналасқан элементтер. p - элементтері электрондармен толтырылған - сыртқы электрондық деңгейдің p- ішкі деңгейі.

III-А тобы – В, Al, Ga, In, Tl – атомның сыртқы электрон қабатында 3 электронның болуымен сипатталады, ал атомның алдыңғы сыртқы қабатында борда 2 электрон, алюминийде 8 электрон бар. электрондар, Ga, In, Tl - 18 электрон. ІІІ топ – ең интенсивті элемент – оның құрамында 37 элемент бар, оның ішінде лантанидтер мен актинидтер. Бордан басқа барлық элементтер металдар.

Al-дан Ga-ға өткенде атом радиусы азаяды. Бұл Ga-да p - ішкі деңгейдің толтырылуы 3d 10 электронды қабат толтырылғаннан кейін басталатындығына байланысты. 3d 10 – электрондардың әсерінен бүкіл атомның электронды қабаты сығылады және атомның көлемі кішірейеді (d – қысу әсері).

Металлдық қасиеттердің монотонды (тізбекті) өзгерісі байқалмайды. Металлдық қасиеттер бордан алюминийге өткенде күрт артады, галлийде біршама әлсірейді, ал таллийге өткенде қайтадан біртіндеп жоғарылайды. Бұл Ga атомының d-электрондармен қысылуына байланысты (d-қысу эффектісі), In, Tl (B және Al-дан айырмашылығы) соңғы қабатта 18 электроннан тұрады. Сондықтан қасиеттердің (егеуқұйрық, Тм және т.б.) Al-дан Ga-ға дейінгі сызықтық өзгеруі бұзылады.

Қайнау температурасы В-дан Tl-ге дейін жүйелі түрде төмендейді. Кристалл торының құрылымының ерекшеліктеріне байланысты балқу температурасы тұрақты емес.

Ең төмен балқитын металл Ga (Tm = 29,8˚С).

Қоздырмаған күйде сыртқы деңгей конфигурациясы ns 2 np 1, қозған күйде - ns 1 np 2.

Қозбаған күйде 1 жұпталмаған электрон бар, алайда олардың тотығу дәрежесі +1 болатын осы элементтердің көпшілігінің қосылыстары өте тұрақсыз және олар үшін ең тән қозған күйдегі тотығу дәрежесі +3, өйткені электронды s күйінен p күйіне көшіру үшін аздаған энергия қажет.

В – бейметалл, Al – әлі типтік емес металл, Ga, In, Tl – типтік металдар. Қосылыстар: EN 3, E 2 O 3, E (OH) 3.

Элементтердің гидридтері шартты, өйткені элементтердің тотығу дәрежесі оң, ал сутегі теріс.

B 2s 2 2p 1 B 2 H 6

Ga 4s 2 4p 1 (GaH 3) n

5 секундта 2 5p 1 (InH 3) n

Tl 6s 2 6p 1 TlH 3

E 2 O 3 -оксидтердің жалпы формуласы басқа сипатта болады

B 2 O 3қышқыл оксиді

Al 2 O 3амфотерлі оксид

Ga 2 O 3

2 O 3 жылыамфотерлі оксид (негізгі қасиеттері басым)

Tl 2 O(Tl 2 O 3) негіздік оксид

E (OH) 3 -гидроксидтер, қышқылдан амфотерлік арқылы негіздік гидроксидтерге ауысады.

Al (OH) 3амфотерлі гидроксиді

Ga (OH) 3амфотерлі гидроксиді

(OH) 3амфотерлі гидроксиді

TlOHнегізгі гидроксиді

Галогендер EG 3, күкірт E 2 S 3, азот EN бар қосылыстар түзіңіз.

Бор мен кремнийдің оттекті қосылыстарының химиясында ортақ көп нәрсе бар: оксидтер мен гидроксидтердің қышқылдық табиғаты, көптеген полимер құрылымдарын түзу қабілеті және оксидтердің шыны түзілуі.

Бор. Қабылдау. Химиялық қасиеттері

Бор өзінің қасиеттері бойынша IV-A кремний тобындағы элементке ең ұқсас («диагональды ұқсастық»).

Бор – кристалды зат, қара түсті, t = 2300 С-та отқа төзімді.

Бордың ең көп таралған модификациялары аморфты және кристалды болып табылады. Аморфты модификация ең реактивті болып табылады.

Бор өндіру

1. Бор гидридтерінің термиялық ыдырауы:

B 2 H 6 2B + 3H 2

2. Бор оксидінен термиялық магний:

B 2 O 3 + 3Mg 3MgO + 2B

B 2 O 3 + 3Zn 3ZnO + 2B

3. Бор хлоридінен:

2BCl 3 + 3Zn 3ZnCl 2 + 2B

Бор тек фтормен тікелей белсенді әрекеттеседі, бірақ қыздырғанда оттегімен, азотпен және көміртегімен әрекеттеседі.

B + 2F 2 → BF 4

4B + 3O 2 2B 2 O 3

2B + N 2 2BN

4B + 3C B 4 C 3

Бор ыстық концентрлі қышқылдармен H 2 SO 4 және HNO 3 әрекеттеседі

2В + 3Н 2 SO 4 конц. → 2H 3 BO 3 + 3SO 2

B + 3HNO 3 конц. → H 3 BO 3 + 3NO 2

Күшті тотықтырғыштар болғанда ғана сілтілермен әрекеттеседі:

2B + 2NaOH + 3H 2 O 2 → 2NaBO 2 + 4H 2 O

Алайда аморфты бор қайнатқанда сілтілермен әрекеттесе алады:

2В аморфты. + 2NaOH 2NaBO 2 + H 2

3SiO 2 + 4B → 3Si + 2B 2 O 3

Бор галогенидтері

BF 3 BCl 3 BBr 3 BI 3

газ газ сұйық қатты

E қосылымы кДж 644 443 376 284

Төзімділік төмендейді

ВСl 3 қозған күйдегі бор атомының үш электронының әрекеттесуінен түзіледі. Үш байланыс спин-валенттік (алмасу) механизмі арқылы түзіледі.

Ионның тетраэдрлік құрылымы бар

Бор галогенидтері қышқыл және гидролизденеді:

BCl 3 + 3H 2 O → H 3 BO 3 + 3HCl

BF 4 + HF → H(күшті қышқыл)

Галоген қышқылдары негізгі галогенидтермен әрекеттеседі:

ВF 3 + NaF = Na

Бор сутегімен тікелей әрекеттеспейді. Бор гидридтері сутегімен тікелей әрекеттесу арқылы емес, жанама түрде алынады.

Мысалы, тұз қышқылының магний боридіне әсері.

Мg 3 В 2 + 6HCl ® В 2 Н 6 + 3 МgCl 2

Боргидридтердің (борандар) қоспасы алынады. Борандар газ, сұйық және қатты күйде екені белгілі.

B 2 H 6- диборан - газ

B 4 H 10 -тетраборан – сұйық

H 10 H 14- қатты боран.

Олардың жағымсыз иісі бар және өте улы. Олардың көпшілігі өздігінен тұтанып, суда ыдырайды.

2B 4 H 10 + 11 O 2 = 4B 2 O 3 + 10 H 2 O

B 2 H 6 + 6 H 2 O = 2H 3 VO 3 + 6H 2

Борогидридтердің молекулаларында бор атомдары сутегі «көпірлері» арқылы байланысқан.

Борандар қосылыстардың ерекше түрі болып табылады, оларда электронды жетіспейтін байланыс түзіледі. Олардың молекулаларында екі электронды байланыс түзу үшін қажет электрондардан азырақ болады. Бұл «банан байланысы» деп аталатын бор атомдарының екі sp 3 - гибридті орбитальдары мен сутегі атомының бір s-орбиталының қабаттасуы нәтижесінде түзіледі. Әрбір көпір сутегі атомы екі бор атомымен ортақ екі электронды үш центрлік B - H - B байланысын құрайды.

Электрондық жетіспейтін қосылыстар электронды акцепторлар болып табылады. Ортобор қышқылының термиялық ыдырау схемалары:

H 3 BO 3 "HBO 2 + H 2 O

4НВО 2 "2В 2 О 3 + 2Н 2 О

Кәдімгі қышқылдардан айырмашылығы ортобор қышқылы Н+ бөлінбейді, бірақ донор-акцепторлық әрекеттесу нәтижесінде OH- қосылып, судың диссоциациялану тепе-теңдігінің ығысуын тудырады. бір негізді.

B (OH) 3 + H 2 O → B (OH) 4 - + H + Kd = 5,8 · 10 -10

Бордың оттегінің координациялық саны 3-ке тең, сондықтан бор оттегі қосылыстары полимерлі қосылыстар (полибораттар) түзеді.

Барлық қышқылдар ортоборға айналады:

HBO 2 + H 2 O → H 3 BO 3

H 2 B 4 O 7 + 5H 2 O → 4H 3 BO 3

Егер ортобор қышқылы ең тұрақты қышқыл болса, онда оның тұздары мета- және тетрабор қышқылдарының тұздарымен салыстырғанда қалыпты жағдайда болмайды. Сонымен бор қышқылының натрий гидроксиді ерітіндісіне әсер еткенде ортоборат (ерітіндіде жоқ) емес, натрий тетрабораты (NaOH жетіспейтін) немесе метабораты (NaOH артық) алынады:

2NaOH аптасы + 4H 3 BO 3 = Na 2 B 4 O 7 + 7 H 2 O

NaOH g + H 3 BO 3 = NaBO 2 + 2H 2 O

Сілтінің артық мөлшерімен алынған натрий тетрабораты натрий метаборатына айналады:

Na 2 B 4 O 7 + 2NaOH g = 4NaBO 2 + H 2 O

Натрий тетраборатының қышқылдық гидролизі ортобор қышқылының түзілуіне әкеледі:

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

Алюминий

Оның металдық қасиеттері борға қарағанда айқынырақ. Алюминийдің басқа металдармен химиялық байланыстары негізінен коваленттік сипатта болады. Кристалл құрылымының түрі - hcp.

Бордан айырмашылығы, алюминий атомының сыртқы деңгейінде бос d-қосалқы деңгейлері бар. Al 3+ шағын радиусы және жеткілікті жоғары заряды бар, соның арқасында ол координациялық саны 4 немесе 6 болатын комплекс түзуші болып табылады. Al қосылыстары борға қарағанда тұрақты.

Алюминийді қабылдау

Өнеркәсіпте Al криолиттегі (Na 3 AlF 6) Al 2 O 3 балқымасын электролиздеу арқылы алынады.

Al 2 O 3 → Al +3 + AlO 3 -3

K (-) Al +3 + 3e = Al 0

A (+) 2AlO 3 -3 - 6e = Al 2 O 3 + O 2

Ga, In, Tl – микроэлементтер, оксидті және сульфидті кендерде кездеседі. Бұл жағдайда сәйкес қосылыстар концентрленеді және тотықсыздандырғыштармен әрекет етеді.

E 2 O 3 + 3H 2 → 2E + 3H 2 O

E 2 O 3 + 3CO → 2E + 3CO 2

Осы ns 1 np 2 элементтердің негізгі күйінің электрондық конфигурациясы бір жұпталмаған электронның болуымен сипатталады. Қозған күйде олардың құрамында үш жұпталмаған электрондар болады, олар sp 2 -гибридизацияда бола отырып, үш коваленттік байланыстың түзілуіне қатысады. Бұл жағдайда ІІІА тобындағы элементтердің атомдары бір бос орбиталь болып қалады, ал валенттік электрондардың саны энергия бойынша бар орбитальдар санынан аз болып қалады. Сондықтан ІІІА тобындағы элементтердің көптеген ковалентті қосылыстары Льюис қышқылдары – электрон жұбының акцепторлары, оларды алу, олар координация санын төртке дейін арттырып қана қоймай, сонымен бірге қоршаған ортаның геометриясын өзгертеді - жазықтықтардың бірі тетраэдрге айналады (sp 2). -гибридтену жағдайы).

Бор осы топшаның басқа элементтерінен қасиеттері бойынша ерекшеленеді. Бор жалғыз бейметалл, химиялық инертті және B?F, B?N, B?C және т.б. коваленттік байланыстар түзеді, олардың еселігі көбінесе pp?Pp-байланыс есебінен артады. Бордың химиясы кремнийдің химиясына жақын, бұл диагональды ұқсастықты көрсетеді. Алюминий атомдары үшін бос d-орбитальдар пайда болады, атомның радиусы артады, сондықтан координациялық саны алтыға дейін артады. Галий, индий, таллий d-блокты металдардың артында бірден орналасқан; d-қабықтың толтырылуы атомдардың дәйекті қысылуымен жүреді. d-қысу нәтижесінде алюминий мен галлийдің иондық радиустары жақын, ал галлийдің атомдық радиусы одан да кіші. Al-дан Ga-ға өткенде тиімді ядро ​​зарядының ұлғаюы атом радиусының өзгеруіне қарағанда маңыздырақ болып шығады, сондықтан иондану энергиясы артады. Ip-тен Tl-ге өткенде иондану энергиясының артуы d- және f-қысудың нәтижесі болып табылады, бұл валенттік электрондардың атом ядросымен әрекеттесуінің артуына әкеледі. Таллийдің 6s 2 электронының ядромен байланыс энергиясының артуы олардың байланыс түзуге қатысуын қиындатады және олардың қосылыстарының ең жоғары тотығу дәрежесінде тұрақтылығының төмендеуіне әкеледі. Сонымен таллий, қорғасын, висмут және полоний үшін тотығу дәрежесі +1, +2, +3, + болатын қосылыстар тұрақты.

III топтың p-элементтеріне типтік элементтер – бор мен алюминий және галий топшасының элементтері – галлий, индий, таллий жатады. Бұл элементтердің барлығы, бордан басқа, металдар. Жер қыртысының массасының 8,8% құрайтын алюминийден басқа барлық элементтер сирек кездеседі. Сыртқы электрондық деңгейде олардың үш электроны бар, ns 2 np 1, ал қозған күйде ns 1 np 2 электрон. Бор топшасының элементтерінің ең жоғары тотығу дәрежесі +3. Ga, In, T1 атомдарындағы соңғы деңгей 18 электроннан тұратындықтан, кейбір қасиеттердегі тұрақты айырмашылықтар A1-ден Ga-ға өткенде бұзылады. IIIA топша элементтерінің кейбір физикалық тұрақтылары кестеде келтірілген. 7.

5В 1с 2 2с 2 2п 1

13 Ал 3s 2 3p 1

31 Ga3d 10 4s 2 4p 1

49 ln 4d 10 5s 2 5p 1

81 Tl 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1

Ядро зарядының ұлғаюымен элементтердің көптеген маңызды сипаттамалары монотонды емес, соның ішінде атом радиусы өзгереді. Осыған сәйкес қарапайым заттардың, оксидтердің, гидроксидтердің және осы элементтердің басқа қосылыстарының қасиеттері өзгерудің екіұшты сипатына ие. Кіші топтың бірінші элементі әсіресе күрт ерекшеленеді - бор, ол s 2 p 1 -элементтер арасындағы жалғыз металл емес. Бор IV топтың негізгі топшасының элементімен - кремний Si-мен диагональды ұқсастықты көрсетеді.

Алюминий – топшаның ең маңызды элементі, сонымен қатар оны бір жағынан бордан, екінші жағынан галлий топшасынан ажырататын бірқатар ерекше белгілері бар.

Сипаттамалық байланыстар

Алюминий

13 Ал 3s 2 3p 1

1 тұрақты изотоп 27 Al

Жер қыртысындағы Кларк массасы бойынша 8,8%, ең көп таралған металл. Еркін түрде табылмайды.
Табиғатта болудың негізгі формасы - Al 2 O 3 (әртүрлі силикаттардың, дала шпаттарының және саздардың құрамында). Ол қосарланған тұздар түрінде де кездеседі: KAl (SO 4) 2, Na 3, т.б.

Физикалық қасиеттері

Алюминий қарапайым заты күмістей ақ түсті жеңіл, парамагнитті металл, қалыптауға, құюға және механикалық өңдеуге оңай. Алюминий жоғары жылу және электр өткізгіштікке, бетті одан әрі әрекеттесуден қорғайтын күшті оксидті қабықшалардың тез түзілуіне байланысты коррозияға төзімділікке ие. Алюминий жоғары электр және жылу өткізгіштікке, жоғары шағылыстыруға ие. Электр өткізгіштігі бойынша Cu, Ag, Au-дан кейін 4-ші орынды алады.

Алу әдістері

1. AlCl 3 балқымасының электролизі:

2AlCl 3 = 2Al + 3Cl 2

2. Негізгі өнеркәсіптік әдіс - Al 2 O 3 (глинозем) балқымасын 3NaF AlF 3 криолитте электролиздеу:

2Al 2 O 3 = 4AI + 3O 2

3. Вакуумдық термиялық:

AlCl 3 + ZK = Al + 3KCl

Химиялық қасиеттері

Al өте реактивті металл, бірақ қалыпты жағдайда өзін біршама инертті ұстайды - оның тұтану температурасы жоғары, көптеген заттармен тек жоғары температурада әрекеттеседі; Al қатысатын барлық реакциялар бастапқы кешіктірілген кезеңнен өтеді. Алюминийдің мұндай химиялық әрекеті оның бетінде Al 2 O 3 өте жұқа, берік, газ және су өткізбейтін қабықтың болуымен түсіндіріледі. Бұл пленканың тұтастығы бұзылған кезде, АИ белсенді қалпына келтіретін агент ретінде көптеген заттармен әрекеттеседі:

Al 0 - Ze - → Al 3+

Қосылыстардың басым көпшілігінде алюминий атомдары көрші атомдармен иондық байланыстар арқылы байланысқан.

1. Оттегімен және басқа бейметалдармен (галогендер, күкірт, азот, көміртек) әрекеттесуі. Ұнтақталған Al (алюминий ұнтағы) ең белсенді әрекет етеді.

а) 4Al + 3O 2 = 2Аl 2 О 3

Кәдімгі температурада реакция тек бетінде жүреді. Тұтану температурасына дейін қыздырғаннан кейін ұсақталған Al жоғары экзотермиялық әсермен жанады.

б) 2Al + 3Cl 2 = 2АlСl 3 хлориді

2Al + ЗВr 2 = 2АlВr 3 бромид

2Al + 3I 2 = 2AlI 3 йодид

I 2 реакциясы судың қатысуымен жүреді. F 2 реакциясы жоқ. өйткені бірінші сәтте AlF 3 күшті беткі қабаты пайда болады.

в) 2Al + 3S = Al 2 S 3 сульфиді

2Al + N 2 = 2AlN нитриді

4Al + ЗС = АлС 3 карбиді

г) C H 2 алюминий тікелей қосылмаған.

2. Сілті қатысында сумен әрекеттесу.

Сілтінің рөлі.

1) Al 2 O 3 оксидті қабықшасының еруі;

2) ерімейтін Al (OH) 3 гидроксидінің түзілуін болдырмау.

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

Na - натрий тетрагидроксо-алюминаты

Сілті болмаған жағдайда алюминий келесі жағдайларда судан H 2 ығыстырып шығара алады:

1) оның беті біріктірілген (сынаппен жабылған);

2) металл бетін оксидті қабықшадан алдын ала тазартқаннан кейін вакуумда немесе инертті газ ортасында.

3. «Тотықтырмайтын» қышқылдармен әрекеттесу (HCl, H 2 SO 4 сұйылтылған және т.б.)

2Al + 6Н + → 2Al 3+ + 3H 2

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

2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

4. Өте концентрлі HNO 3 және H 2 SO 4-пен әрекеттесу

Қалыпты T кезінде реакциялар жүрмейді, өйткені Al беті пассивтенеді, оған атомдық немесе молекулалық оттегінің енуімен, сондай-ақ оның Al-мен ерімейтін қосылыстарының түзілуімен байланысты.

Қыздырған кезде реакциялар айтарлықтай белсенді болады:

Al + 6HNO 3 конц. = Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

8Al + 15H 2 SO 4 конц. = 4Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 S + 12H 2 O

5. Сұйылтылған HNO 3-пен әрекеттесу

Реакция қалыпты T кезінде баяу, ал қыздырғанда жылдамырақ жүреді.

Al + 4HNO 3 = Al (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

8Al + 30HNO 3 өте пар = 8Al (NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9 2 O

6. Органикалық қышқылдармен әрекеттесу

Реакциялар қыздырылған кезде сұйылтылған сірке және лимон қышқылдарымен жүреді және NaCl қатысында үдетіледі:

Al + 6CH 3 COOH = 2 (CH 3 COO) 3 Al + 3H 2

7. Металдарды олардың оксидтерінен алу (алюминотермия)

2Al + Cr 2 O 3 = 2Cr + Al 2 O 3

Атомдық массаның ұлғаюымен элементтердің металдық сипаты артады. Бор – металл емес, басқа элементтер (алюминийдің кіші тобы) металдар. Бор басқа элементтерден қасиеттері бойынша айтарлықтай ерекшеленеді және көміртегі мен кремнийге ұқсас. Қалған элементтер - төмен балқитын металдар, In және Tl - өте жұмсақ.

ІІІ топтың негізгі топшасының элементтерінің физикалық қасиеттері

Топтың барлық элементтері үш валентті , бірақ атомдық санның ұлғаюымен валенттілік 1(Tl негізінен бір валентті).

B-Al-Ga-In-Tl қатарында қышқылдық төмендеп, R (OH) 3 гидроксидтерінің негізділігі артады. H 3 VO 3 - қышқыл, Al (OH) 3 және Ga (OH) 3 - амфотерлік негіздер, In (OH) 3 және Tl (OH) 3 - типтік негіздер. ТlON - күшті база.

Тек екі элементтің қасиеттерін қарастырайық: егжей-тегжейлі - тәжірибеде өте кең қолданылатын p-металдардың типтік өкілі ретінде алюминий және схемалық түрде - «жартылай металдардың» өкілі ретінде және барлық элементтермен салыстырғанда аномальды қасиеттерді көрсететін бор. кіші топтың басқа элементтері.

Алюминий – жер бетіндегі ең көп таралған металл (барлық элементтер арасында 3-орын; жер қыртысы құрамының 8% құрайды). Ол табиғатта бос метал ретінде кездеспейді; алюминий тотығы (Al 2 O 3), боксит (Al 2 O 3 xH 2 O) құрамына кіреді. Сонымен қатар, алюминий балшықтар, слюдалар және дала шпаттары сияқты тау жыныстарында силикаттар түрінде кездеседі.

Алюминийдің жалғыз тұрақты изотопы бар, борда екеуі бар: 19,9% және 80,1%.

Қабылдау;

1. AlCl 3 балқымасының электролизі:

2AlCl 3 = 2Al + 3Cl 2

2. Негізгі өнеркәсіптік әдіс - Al 2 O 3 (глинозем) балқымасын 3NaF AlF 3 криолитте электролиздеу:

2Al 2 O 3 = 4AI + 3O 2

3. Вакуумдық термиялық:

AlCl 3 + ZK = Al + 3KCl

Физикалық қасиеттері.

Бос алюминий - жоғары жылу және электр өткізгіштігі бар күмістей ақ металл. Алюминийдің тығыздығы төмен - темір немесе мысқа қарағанда шамамен үш есе аз, сонымен бірге ол күшті металл.

Бор бірнеше аллотроптық модификацияларда болады. Аморфты бор – қара қоңыр ұнтақ. Кристалды бор – сұр-қара, металл жылтырлығы бар. Қаттылығы бойынша кристалдық бор барлық заттардың ішінде екінші орында (алмаздан кейін). Бөлме температурасында бор электр тогын жақсы өткізбейді; кремний сияқты жартылай өткізгіштік қасиетке ие.

Химиялық қасиеттері.

Беткей алюминийәдетте Al 2 O 3 оксидінің күшті қабығымен жабылады, бұл оны қоршаған ортамен әрекеттесуден қорғайды. Егер бұл пленка жойылса, металл сумен қарқынды әрекеттесуі мүмкін:

2Аl + 6Н 2 О = 2Аl (OH) 3 + 3H 2.

Қырыну немесе ұнтақ түрінде ол ауада қатты жанып, көп жылу шығарады:

2Аl + 3 / 2O 2 = Ал 2 О 3 + 1676 кДж.

Бұл жағдай олардың оксидтерінен бірқатар металдарды аломаттермия әдісімен алу үшін қолданылады. Бұл оксидтердің түзілу жылулары Al 2 O 3 түзілу жылуынан аз металдарды ұнтақ алюминиймен тотықсыздандыруды осылай атайды, мысалы:

Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3 + 539 кДж.

Бор, алюминийден айырмашылығы, химиялық инертті (әсіресе кристалды). Осылайша, ол оттегімен өте жоғары температурада (> 700 ° C) бор ангидридінің В 2 О 3 түзілуімен әрекеттеседі:

2В + ЗО 2 = 2В 2 О 3,

бор ешбір жағдайда сумен әрекеттеспейді.Одан да жоғары температурада (> 1200 ° C) ол азотпен әрекеттесіп, бор нитридін береді (отқа төзімді материалдарды өндіру үшін қолданылады):

Бор бөлме температурасында тек фтормен әрекеттеседі,хлор және броммен реакциялар тек күшті қыздырумен жүреді (тиісінше 400 және 600 ° C); Осы жағдайлардың барлығында ол тригалидтер BHal 3 түзеді – ауада түтіндеп, сумен оңай гидролизденетін ұшқыш сұйықтықтар:

2B + 3Hal 2 = 2BHal 3.

Гидролиз нәтижесінде ортобор (бор) қышқылы H 3 BO 3 түзіледі:

ВНал 3 + 3Н 2 О = Н 3 ВО 3 + ЗННал.

Бордан айырмашылығы, алюминийбөлме температурасында ол барлық галогендермен белсенді әрекеттеседі, галогенидтер түзеді. Қыздырған кезде күкіртпен (200°С), азотпен (800°С), фосформен (500°С) және көміртекпен (2000°С) әрекеттеседі:

2Аl + 3S = Аl 2 S 3 (алюминий сульфиді),

2Аl + N 2 = 2АlN (алюминий нитриді),

Al + P = AlP (алюминий фосфиді),

4Аl + 3С = Ал 4 С 3 (алюминий карбиді).

Бұл қосылыстардың барлығы алюминий гидроксиді және сәйкесінше күкіртсутек, аммиак, фосфин және метан түзілуімен толығымен гидролизденеді.

Алюминий кез келген концентрациядағы тұз қышқылында оңай ериді:

2Аl + 6HCl = 2АlСl 3 + 3H 2.

Концентрлі күкірт және азот қышқылдары суықта алюминийге әсер етпейді. Қыздырған кезде алюминий сутегі бөлінбестен осы қышқылдарды тотықсыздандырады:

2Аl + 6Н 2 SO 4 (conc) = Алl 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6Н 2 О,

Al + 6HNO 3 (conc) = Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Сұйылтылған күкірт қышқылында алюминий сутегінің бөлінуімен ериді:

2Аl + 3Н 2 SO 4 = Алl 2 (SO 4) 3 + 3Н 2.

Сұйылтылған азот қышқылында реакция азот оксиді (II) бөлінуімен жүреді:

Al + 4HNO 3 = Al (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Алюминий сілтілер мен сілтілік металдар карбонаттарының ерітінділерінде ериді және тетрагидроксоалюминаттарды түзеді:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na [Al (OH) 4] + 3H 2.

Тотықтырғыштар болып табылмайтын қышқылдар бормен әрекеттеспейді және тек концентрлі HNO 3 оны бор қышқылына дейін тотықтырады:

B + HNO 3 (conc) + H 2 O = H 3 BO 3 + NO

Тотығу дәрежесі +3 қосылыстар. Бордың маңызды қосылыстарына гидридтер, галогенидтер, оксидтер, бор қышқылдары және олардың тұздары жатады.

Бор оксиді- B 2 O 3 - түссіз сынғыш шыны тәрізді масса, қышқыл оксиді, ортобор қышқылын түзу үшін суды қатты қосады:

B 2 O 3 + 3H 2 O = 2H 3 BO 3

H 3 BO 3 өте әлсіз бір негізді қышқыл, оның қышқылдық қасиеттері сутегі катионының жойылуынан емес, гидроксид анионының байланысуынан көрінеді:

H 3 BO 3 + H 2 O H + + -; pK a = 9,0

Қыздырған кезде бор қышқылы суды біртіндеп жоғалтып, алдымен метаболизм қышқылын, содан кейін бор оксидін түзеді:

H 3 BO 3 ¾® HBO 2 ¾® B 2 O 3

Сілтілермен әрекеттескенде ол тетрабораттар – гипотетикалық тетраборон қышқылының тұздары түзеді:

4H 3 BO 3 + 2NaOH = Na 2 B 4 O 7 + 7H 2 O

Тұздардың көпшілігі - бораттар - s-элементті бораттарды қоспағанда, суда ерімейді. Басқаларға қарағанда натрий тетрабораты Na 2 B 4 O 7 қолданылады. Бораттардың көпшілігі полимерлі болып табылады және ерітінділерден кристалды гидраттар түрінде бөлінеді. Полимерлі бор қышқылдарын ерітіндіден оқшаулау мүмкін емес, өйткені олар оңай гидратацияланады. Сондықтан қышқылдар полибораттарға әсер еткенде, әдетте бор қышқылы бөлінеді ( бұл реакция қышқыл өндіру үшін қолданылады):

Na 2 B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O = 4H 3 BO 3 + Na 2 SO 4

Сусыз метаболиттер бор оксидін немесе бор қышқылын металл оксидтерімен біріктіру арқылы алынады:

CaO + B 2 O 3 = Ca (BO 2) 2

Ең маңызды алюминий қосылыстарыалюминий оксиді және алюминий гидроксиді болып табылады.

Алюминий оксиді Al2O3 суда ерімейтін ақ түсті, отқа төзімді кристалды зат. Зертханалық жағдайда алюминий оксиді алюминийді жағу немесе алюминий гидроксидінің термиялық ыдырауы арқылы өндіріледі:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

2Al (OH) 3 → Al2O3 + 3H2O.

Химиялық қасиеттері бойынша алюминий оксиді амфотерлі. Ол қышқылдармен әрекеттесіп, негізгі оксидтердің қасиеттерін көрсетеді:

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O.

Сілтілермен әрекеттеседі, ол қышқылдық оксидтердің қасиеттерін көрсетеді. Сілті ерітінділерінде күрделі қосылыстар түзіледі:

Al2O3 + 2KOH + 3H2O = 2K.

Балқу кезінде мета-алюминий қышқылының тұздары түзіледі, мысалы, калий мета-алюминаты:

Al2O3 + 2KOH → 2KAlO2 + H2O.

Алюминий оксидінің (корунд) табиғи кристалдық модификациясы қолданылады ТҮРЛІғылым мен өндірістің салалары. Мысалы, рубиндер дәл механизмдер үшін жұмыс тастарын жасауға арналған материал болып табылады. Корунд кристалдары лазерлердің жұмыс органдары болып табылады. Зергерлік бұйымдарды безендіру үшін рубин мен сапфир қолданылады. Алюминий оксиді - абразивті материалдың негізгі құрамдас бөлігі. Алюминий оксидінің отқа төзімділігі мен коррозияға төзімділігі оның ыстыққа төзімді химиялық ыдыстарды, шыны пештерін төсеу үшін кірпіштерді өндіруге пайдалануды алдын ала анықтайды.

Алюминий гидроксиді Al (OH) 3 суда ерімейтін ақ түсті кристалды зат. Зертханада алюминий гидроксиді өндіріледісілтілі ерітінділермен әрекеттескенде еритін алюминий тұздарынан, мысалы:

AlCl3 + 3KOH = Al (OH) 3 ↓ + 3KCl.

Алынған алюминий гидроксиді желатинді тұнба түрінде болады.

Алюминий гидроксиді амфотерлік қасиет көрсетеді және қышқылдарда да, сілтілерде де ериді:

Al (OH) 3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

Al (OH) 3 + NaOH → Na.

Алюминий гидроксидін натрий гидроксидімен балқытқанда натрий мета-алюминаты түзіледі:

Al (OH) 3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O.

Алюминий гидроксидінің қышқылдармен әрекеттесу қабілеті терапияда қолданылады. Ол қышқылдықты азайту және күйдіруді азайту үшін қолданылатын дәрілерге кіреді.

Барий хлоридімен әрекеттесуі.Борат иондары сулы ерітінділердегі барий хлоридімен әрекеттесіп, барий метаборатының Ba (BO2) 2 ақ кристалды тұнбасын түзеді.

Al 3+ алюминий катионының аналитикалық реакциялары

1. Сілтілермен әрекеттесу:

A1 3+ + 3 OH → A1 (OH) 3 ↓ (ақ)

2. Кобальт нитратымен әрекеттесу – -тенар көгінің түзілуі.

Тенар көк - алюминий мен кобальт көкінің аралас оксиді.

2 A1 2 (SO 4) 3 + 2 Co (NO 3) 2 -tT-> 2 Co (A1O 2) 2 + 4 NO 2 + 6 SO 3 + O 2.

Бор қоспа микроэлементтеріне жатады, оның адам ағзасындағы массалық үлесі 10 -5 %. Бор негізінен өкпеде (0,34 мг), қалқанша безде (0,30 мг), көкбауырда (0,26 мг), бауырда, мида (0,22 мг), бүйректе, жүрек бұлшықетінде (0,21 мг) ... шоғырланған. Бордың биологиялық әсері әлі толық зерттелмеген. Бордың металл катиондары бар бор қышқылының аз еритін тұздары түрінде болатын тістер мен сүйектердің бөлігі екені белгілі.

Жақсы жұмысыңызды білім қорына жіберу оңай. Төмендегі пішінді пайдаланыңыз

Білім қорын оқу мен жұмыста пайдаланатын студенттер, аспиранттар, жас ғалымдар сізге алғыстары шексіз.

Жарияланды http://www.allbest.ru/

Периодтық кестенің үшінші тобы химиялық элементтердің өте үлкен санын қамтиды, өйткені оған негізгі және қосалқы топшалардың элементтерінен басқа реттік нөмірлері 58--71 (лантанидтер) және реттік нөмірлері 90- бар элементтер кіреді. 103 (актинидтер). Біз лантанидтер мен актинидтерді қосалқы топшаның элементтерімен бірге қарастырамыз. алюминий галий индий

Үшінші топтың негізгі топшасының элементтері – бор, алюминий, галлий, индий және таллий – атомның сыртқы электрондық қабатында үш электронның болуымен сипатталады.

Алюминий - периодтық жүйенің III тобындағы негізгі топшаның металдарының негізгі өкілі. Оның аналогтарының қасиеттері - галлий, индий және таллий - алюминийдікіне ұқсайды, өйткені бұл элементтердің барлығы ns 2 nр 1 сыртқы деңгейдегі бірдей электрондық конфигурацияға ие және +3 тотығу дәрежесін көрсете алады.

Негізгі топша элементтерінің электрондық құрылымыIIIтоп

Топтың барлық элементтері үш валентті, бірақ атомдық санның ұлғаюымен 1 валенттілік сипатқа ие болады (Tl басым бір валентті).

B - Al - Ga - In - Tl қатарында қышқылдық төмендейді және R (OH) 3 гидроксидтерінің негізділігі артады. H 3 VO 3 - қышқыл, Al (OH) 3 және Ga (OH) 3 - амфотерлік негіздер, In (OH) 3 және Tl (OH) 3 - типтік негіздер. ТlON - күшті база.

Әрі қарай элементтердің қасиеттерін қарастырамыз: егжей-тегжейлі - тәжірибеде өте кең қолданылатын p-металдардың типтік өкілі ретінде алюминий, «жартылай металдардың» өкілі ретінде және барлық басқа элементтермен салыстырғанда аномальды қасиеттерді көрсететін бор. кіші топтың.

Алюминий – жер бетіндегі ең көп таралған металл (барлық элементтер арасында 3-орын; жер қыртысы құрамының 8% құрайды). Ол табиғатта бос метал ретінде кездеспейді; алюминий тотығы (Al 2 O 3), боксит (Al 2 O 3 * xH 2 O) құрамына кіреді. Сонымен қатар, алюминий балшықтар, слюдалар және дала шпаттары сияқты тау жыныстарында силикаттар түрінде кездеседі.

Физикалық қасиеттері.

Бос алюминий - жоғары жылу және электр өткізгіштігі бар күмістей ақ металл. Алюминийдің тығыздығы төмен - темір немесе мысқа қарағанда шамамен үш есе аз, сонымен бірге ол күшті металл.

Бор бірнеше аллотроптық модификацияларда болады. Аморфты бор – қара қоңыр ұнтақ. Кристалды бор – сұр-қара, металл жылтырлығы бар. Қаттылығы бойынша кристалдық бор барлық заттардың ішінде екінші орында (алмаздан кейін). Бөлме температурасында бор электр тогын жақсы өткізбейді; кремний сияқты жартылай өткізгіштік қасиетке ие.

Химиялық қасиеттері.

Алюминий беті әдетте Al 2 O 3 оксидінің күшті қабықшасымен жабылады, ол оны қоршаған ортамен әрекеттесуден қорғайды. Егер бұл пленка жойылса, металл сумен қарқынды әрекеттесуі мүмкін:

2Аl + 6Н 2 О = 2Аl (OH) 3 + 3H 2 ^.

Қырыну немесе ұнтақ түрінде ол ауада қатты жанып, көп жылу шығарады:

2Аl + 3 / 2O 2 = Ал 2 О 3 + 1676 кДж.

Бұл жағдай олардың оксидтерінен бірқатар металдарды аломаттермия әдісімен алу үшін қолданылады. Бұл оксидтердің түзілу жылулары Al 2 O 3 түзілу жылуынан аз металдарды ұнтақ алюминиймен тотықсыздандыруды осылай атайды, мысалы:

Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3 + 539 кДж.

Бор, алюминийден айырмашылығы, химиялық инертті (әсіресе кристалды). Осылайша, ол оттегімен өте жоғары температурада (> 700 ° C) бор ангидридінің В 2 О 3 түзілуімен әрекеттеседі:

2В + ЗО 2 = 2В 2 О 3,

бор ешбір жағдайда сумен әрекеттеспейді. Одан да жоғары температурада (> 1200 ° C) ол азотпен әрекеттесіп, бор нитридін береді (отқа төзімді материалдарды өндіру үшін қолданылады):

Бор бөлме температурасында тек фтормен әрекеттеседі, ал хлор және броммен реакциялар тек күшті қыздырумен жүреді (тиісінше 400 және 600 ° C); Осы жағдайлардың барлығында ол тригалидтер BHal 3 түзеді – ауада түтіндеп, сумен оңай гидролизденетін ұшқыш сұйықтықтар:

2B + 3Hal 2 = 2BHal 3.

Гидролиз нәтижесінде ортобор (бор) қышқылы H 3 BO 3 түзіледі:

ВНал 3 + 3Н 2 О = Н 3 ВО 3 + ЗННал.

Бордан айырмашылығы, алюминий бөлме температурасында барлық галогендермен белсенді әрекеттеседі, галогенидтер түзеді. Қыздырған кезде күкіртпен (200°С), азотпен (800°С), фосформен (500°С) және көміртекпен (2000°С) әрекеттеседі:

2Аl + 3S = Аl 2 S 3 (алюминий сульфиді),

2Аl + N 2 = 2АlN (алюминий нитриді),

Al + P = AlP (алюминий фосфиді),

4Аl + 3С = Ал 4 С 3 (алюминий карбиді).

Бұл қосылыстардың барлығы алюминий гидроксиді және сәйкесінше күкіртсутек, аммиак, фосфин және метан түзілуімен толығымен гидролизденеді.

Алюминий кез келген концентрациядағы тұз қышқылында оңай ериді:

2Аl + 6HCl = 2АlСl 3 + ЗН 2 ^.

Концентрлі күкірт және азот қышқылдары суықта алюминийге әсер етпейді. Қыздырған кезде алюминий сутегі бөлінбестен осы қышқылдарды тотықсыздандырады:

2Аl + 6Н 2 SO 4 (conc) = Алl 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6Н 2 О,

Al + 6HNO 3 (conc) = Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Сұйылтылған күкірт қышқылында алюминий сутегінің бөлінуімен ериді:

2Аl + 3Н 2 SO 4 = Алl 2 (SO 4) 3 + 3Н 2.

Сұйылтылған азот қышқылында реакция азот оксиді (II) бөлінуімен жүреді:

Al + 4HNO 3 = Al (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Алюминий сілтілер мен сілтілік металдар карбонаттарының ерітінділерінде ериді және тетрагидроксоалюминаттарды түзеді:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na [Al (OH) 4] + 3H 2 ^.

Тотықтырғыштар болып табылмайтын қышқылдар бормен әрекеттеспейді және тек концентрлі HNO 3 оны бор қышқылына дейін тотықтырады:

B + HNO 3 (conc) + H 2 O = H 3 BO 3 + NO ^.

Галий(лат. Gallium), Ga, Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің III тобының химиялық элементі, реттік нөмірі 31, атомдық массасы 69,72; күміс ақ жұмсақ металл. Массалық сандары 69 (60,5%) және 71 (39,5%) екі тұрақты изотоптан тұрады.

Галийдің («экаалюминий») болуын және оның негізгі қасиеттерін 1870 жылы Д.И.Менделеев болжаған. Элемент 1875 жылы француз химигі П.Э.Лекок де Бусбодранмен Пиреней мырыш қоспасында спектрлік талдау арқылы ашылды; Франция (лат. Gallia) атымен аталған. Галлия қасиеттерінің болжамдылармен дәл сәйкес келуі периодтық кестенің алғашқы жеңісі болды.

Жер қыртысындағы галлийдің орташа мөлшері салыстырмалы түрде жоғары, массасы бойынша 1,5 · 10 -3%, бұл қорғасын мен молибденнің мөлшеріне тең. Галлий - әдеттегі микроэлемент. Жалғыз галлий минералы галлит CuGaS 2 өте сирек кездеседі. Галлийдің геохимиясы алюминийдің геохимиясымен тығыз байланысты, бұл олардың физика-химиялық қасиеттерінің ұқсастығына байланысты. Литосферадағы галлийдің негізгі бөлігі алюминий минералдарынан тұрады. Боксит пен нефелиндегі галий мөлшері 0,002-ден 0,01%-ға дейін. Галлий концентрациясының жоғарылауы сфалериттерде (0,01-0,02%), көмірде (германиймен бірге), сонымен қатар кейбір темір рудаларында да байқалады.

Галлийдің физикалық қасиеттері.Галлийдің a = 4,5197E, b = 7,6601E, c = 4,5257E параметрлері бар ромбтық (псевдотетрагональды) торы бар. Қатты металдың тығыздығы (г / см 3) 5,904 (20 ° C), сұйық - 6,095 (29,8 ° C), яғни қатаю кезінде Галлийдің көлемі артады; балқу температурасы 29,8 ° C, қайнау температурасы 2230 ° C. Галлийдің айрықша ерекшелігі - сұйық күйдің үлкен интервалы (2200 ° C) және 1100-1200 ° C-қа дейінгі температурада төмен бу қысымы. Қатты галийдің меншікті жылуы 376,7 Дж/(кг К), яғни 0-24°С аралығында 0,09 кал/(г градус), сұйық галийдің сәйкесінше 410 Дж/(кг К) құрайды. , яғни 0,098 кал / (г · градус) 29-100 ° C диапазонында. Қатты галлийдің меншікті электр кедергісі (ом см) 53,4 · 10 -6 (0 ° C), сұйық 27,2 · 10 -6 (30 ° C). Тұтқырлық (тұрақтылық = 0,1 нс / м 2): 1,612 (98 ° C), 0,578 (1100 ° C), беттік керілу 0,735 н / м (735 дин / см) (H2 атмосферасында 30 ° C) ... 4360E және 5890E толқын ұзындығы үшін шағылу коэффициенттері сәйкесінше 75,6% және 71,3% құрайды. Жылулық нейтронды ұстау қимасы 2,71 сарай (2,7 · 10 -28 м 2) құрайды.

Галлийдің химиялық қасиеттері.

Галлий ауада қарапайым температурада тұрақты. 260 ° C-тан жоғары құрғақ оттегіде баяу тотығу байқалады (оксидті пленка металды қорғайды). Галий күкірт және тұз қышқылдарында баяу, фторлы қышқылдарда тез ериді, ал суықта галий азот қышқылында тұрақты. Галий ыстық сілті ерітінділерінде баяу ериді. Хлор мен бром суықта галлиймен, қыздырғанда йодпен әрекеттеседі. Балқытылған галий 300 ° C жоғары температурада барлық құрылымдық металдармен және қорытпалармен әрекеттеседі.

Галлийдің ең тұрақты үш валентті қосылыстары, олар қасиеттері жағынан алюминийдің химиялық қосылыстарына көп жағынан ұқсас. Сонымен қатар, моно және екі валентті қосылыстар белгілі. Жоғары оксиді Ga 2 O 3 ақ түсті зат, суда ерімейді. Сәйкес гидроксид галлий тұздарының ерітінділерінен ақ желатинді тұнба түрінде тұнбаға түседі. Оның айқын амфотерлік сипаты бар. Сілтілерде ерігенде галлаттар түзіледі (мысалы, Na), қышқылдарда ерігенде галлий тұздары түзіледі: Ga 2 (SO 4) 3, GaCl 3 және т.б. Галлий гидроксидінің қышқылдық қасиеттеріне қарағанда айқынырақ. алюминий гидроксиді [Al (OH) 3 интервалы рН = 10,6-4,1, ал Ga (OH) 3 рН = 9,7-3,4 диапазонында жатыр].

Al (OH) 3-тен айырмашылығы, галлий гидроксиді күшті сілтілерде ғана емес, аммиак ерітінділерінде де ериді. Қайнаған кезде аммиак ерітіндісінен галий гидроксиді қайтадан тұнбаға түседі.

Галий тұздарының ішінде ең маңыздылары GaCl 3 хлориді (балқу температурасы 78°С, қайнау температурасы 200°С) және Ga 2 (SO 4) 3 сульфаты. Соңғысы сілтілік металмен және аммоний сульфаттарымен алюминий типті қос тұздар түзеді, мысалы (NH 4) Ga (SO 4) 2 12H 2 O. Галлий суда және сұйылтылған қышқылдарда нашар еритін ферроцианид Ga 4 3 түзеді. оны Al және бірқатар басқа элементтерден бөлу үшін пайдалануға болады.

Галлияны алу. Галлийдің негізгі көзі алюминий өндірісі болып табылады. Бокситті Байер әдісімен өңдеу кезінде галлий Al (OH) 3 бөлінгеннен кейін айналымдағы аналық ерітінділерде шоғырланады. Мұндай ерітінділерден галлийді сынап катодында электролиз арқылы бөліп алады. Амальгамды сумен өңдегеннен кейін алынған сілтілі ерітіндіден Ga (OH) 3 тұнбаға түседі, ол сілтіде еріген және галлий электролиз арқылы оқшауланады.

Боксит немесе нефелин кенін өңдеудің сода-әкті әдісінде галлий карбонизация процесінде бөлінетін шөгінділердің соңғы фракцияларында шоғырланған. Қосымша байыту үшін гидроксидті шөгінді әк сүтімен өңдейді. Бұл жағдайда Al көп бөлігі тұнбада қалады, ал галлий ерітіндіге түседі, одан галлий концентраты (6-8% Ga 2 O 3) CO 2 өту арқылы бөлінеді; соңғысы сілтіде ерітілген, ал галлий электролиттік жолмен оқшауланған.

Үш қабатты электролиз әдісін қолданатын Al тазарту процесінің қалдық анодты қорытпасы да галий көзі ретінде қызмет ете алады. Мырыш өндірісінде галлийдің көздері мырыш шлактарын шаймалау қалдықтарын өңдеу кезінде пайда болатын түтіндер (Ваэльз оксидтері) болып табылады.

Сумен және қышқылдармен (HCl, HNO 3) жуылған сілтілі ерітіндінің электролизі нәтижесінде алынған сұйық галийдің құрамында 99,9-99,95% Ga бар. Неғұрлым таза металды вакуумда балқыту, аймақтық балқыту немесе балқымадан монокристалды алу арқылы алады.

Галлийді қолдану.Формадағы галлийдің ең перспективалы қолданылуы химиялық қосылыстаржартылай өткізгіштік қасиеті бар GaAs, GaP, GaSb түрі. Оларды жоғары температурадағы түзеткіштер мен транзисторларда, күн батареяларында және фотоэффект блоктау қабатында қолдануға болатын басқа құрылғыларда, сондай-ақ инфрақызыл қабылдағыштарда қолдануға болады. Галлийді жоғары шағылыстыратын оптикалық айналар жасау үшін пайдалануға болады. Медицинада қолданылатын ультракүлгін сәулелік лампалардың катоды ретінде сынаптың орнына галлиймен алюминий қорытпасы ұсынылды. Сұйық галлий мен оның қорытпаларын жоғары температуралы термометрлер (600-1300°С) және манометрлер жасау үшін пайдалану ұсынылды. Галлий мен оның қорытпаларын атомдық энергетикалық реакторларда сұйық салқындатқыш ретінде пайдалану қызығушылық тудырады (бұл жұмыс температурасында галлийдің құрылымдық материалдармен белсенді әрекеттесуімен кедергі жасайды; Ga-Zn-Sn эвтектикалық қорытпасының коррозияға әсері тазаға қарағанда төмен. Галий).

Индий(лат. Indium), In, Менделеевтің периодтық жүйесінің III тобының химиялық элементі; атомдық нөмірі 49, атомдық массасы 114,82; ақ жылтыр жұмсақ металл. Элемент екі изотоптың қоспасынан тұрады: 113 In (4,33%) және 115 In (95,67%); соңғы изотоп өте әлсіз β-радиоактивтілікке ие (жартылай ыдырау периоды T Ѕ = 6 · 10 14 жыл).

1863 жылы неміс ғалымдары Ф.Рейх ​​пен Т.Рихтер мырыш қоспасын спектроскопиялық тұрғыдан зерттей отырып, спектрде белгісіз элементке жататын жаңа сызықтарды ашты. Бұл сызықтардың ашық көк (индиго) түсіне байланысты жаңа элемент индиум деп аталды.

Үндістанның табиғатта таралуы. Индий типтік микроэлемент болып табылады, оның литосферадағы орташа мөлшері салмағы бойынша 1,4 · 10 -5% құрайды. Магматикалық процестер кезінде граниттерде және басқа фельсикалық жыныстарда Үндістанның әлсіз жинақталуы байқалады. Үндістанның жер қыртысында шоғырлануының негізгі процестері гидротермальды шөгінділерді түзетін ыстық сулы ерітінділермен байланысты. Индий оларда Zn, Sn, Cd және Pb-мен байланысады. Сфалериттер, халькопириттер және касситериттер Үндістанда орта есеппен 100 есе байытылған (мөлшері шамамен l, 4 · 10 -3%). Үндістанның үш минералы белгілі - табиғи индий, рокезит CuInS 2 және индит In 2 S 4, бірақ олардың барлығы өте сирек кездеседі. Практикалық маңызы бар Үндістанның сфалериттерде жинақталуы (0,1% дейін, кейде 1%). Үндістанды байыту Тынық мұхиты кен белдеуінің кен орындарына тән.

Физикалық қасиеттері Үндістан.

Үндістанның кристалдық торы a = 4,583E және c = 4,936E параметрлері бар тетрагональды бет-орталықта орналасқан. Атом радиусы 1,66E; иондық радиустар In 3+ 0,92E, In + 1,30E; тығыздығы 7,362 г / см 3. Индий төмен балқу температурасы, оның балқу температурасы 156,2°С; t bp 2075 ° C. Сызықтық кеңеюдің температуралық коэффициенті 33 · 10 -6 (20 ° С); меншікті жылу 0-150 ° C 234,461 Дж / (кг К), немесе 0,056 кал / (г ° C); меншікті электр кедергісі 0 ° C 8,2 · 10 -8 Ом · м, немесе 8,2 · 10 -6 Ом · см; серпімділік модулі 11 Н / м 2 немесе 1100 кгс / мм 2; Бринелдің қаттылығы 9 МН / м 2 немесе 0,9 кгс / мм 2.

Үндістанның химиялық қасиеттері.

4d 10 5s 2 5p 1 атомының электрондық конфигурациясына сәйкес қосылыстардағы индий 1, 2 және 3 валенттілігін көрсетеді (көбінесе). Ауада, қатты ықшам күйде, индий тұрақты, бірақ жоғары температурада тотығады, ал 800 ° C жоғары ол күлгін-көк жалынмен жанады, оксид береді In 2 O 3 - сары кристалдар, қышқылдарда оңай ериді. Қыздырған кезде индий галогендермен оңай қосылып, InCl 3, InBr 3, InI 3 еритін галогенидтер түзеді. Үндістанды HCl ағынында қыздыру арқылы хлорид InCl 2 алынады, ал InCl 2 буын қыздырылған In үстінен өткізгенде InCl түзіледі. Күкіртпен индий сульфидтер түзеді In 2 S 3, InS; олар InS · 2 S 3 және 3InS · 2 S 3 қосылыстарын береді. Суда тотықтырғыштардың қатысуымен индий бетінен баяу коррозияға ұшырайды: 4In + 3O 2 + 6H 2 O = 4In (OH) 3. Индий қышқылдарда ериді, оның қалыпты электродтық потенциалы -0,34 В, сілтілерде іс жүзінде ерімейді. Үндістанның тұздары оңай гидролизденеді; гидролиз өнімі - негіздік тұздар немесе гидроксиді In (OH) 3. Соңғысы қышқылдарда жақсы ериді және сілті ерітінділерінде нашар ериді (тұздардың түзілуімен - индат): (OH) 3 + 3KOH = K 3. Үндістанның төменгі тотығу дәрежесіндегі қосылыстары біршама тұрақсыз; InHal галогенидтері мен қара оксиді In 2 O өте күшті тотықсыздандырғыштар.

Үндістанды қабылдау.

Индий мырыш, қорғасын және қалайы өнеркәсібінің қалдықтары мен аралық өнімдерінен алынады. Бұл шикізатта Үндістанның мыңнан оннан бір бөлігіне дейін бар. Үндістанды өндіру үш негізгі кезеңнен тұрады: байытылған өнім – концентрат Үндістан алу; концентратты шикі металға дейін өңдеу; тазарту. Көп жағдайда шикізат күкірт қышқылымен өңделеді және индий ерітіндіге ауыстырылады, одан концентрат гидролитикалық тұндыру арқылы бөлініп алынады. Дөрекі индий негізінен мырыш немесе алюминийде карбюризациялау арқылы оқшауланады. Тазарту химиялық, электрохимиялық, дистилляциялық және кристаллофизикалық әдістермен жүзеге асырылады.

Үндістан қолданбасы.

Жартылай өткізгіш технологияда индий және оның қосылыстары (мысалы, InN нитриді, InP фосфиді, InSb антимониді) кеңінен қолданылады. Индий әртүрлі коррозияға қарсы жабындар үшін қолданылады (соның ішінде мойынтірек жабындары). Индий жабындары өте шағылыстырады, олар айналар мен рефлекторларды жасау үшін қолданылады. Индийдің кейбір қорытпаларының өнеркәсіптік маңызы бар, соның ішінде төмен балқитын қорытпалар, шыныны металға желімдеу үшін дәнекерлеуіштер және т.б.

Талий(лат. Thallium), Tl, Менделеевтің периодтық жүйесі тобының III химиялық элементі, атомдық нөмірі 81, атомдық массасы 204,37; жаңа кесілген, жылтыр сұр металда; сирек микроэлементтерге жатады. Табиғатта элемент екі тұрақты 203 Tl (29,5%) және 205 Tl (70,5%) изотоптарымен және 207 Tl - 210 Tl радиоактивті изотоптармен ұсынылған - радиоактивті қатардың мүшелері. Жасанды жолмен радиоактивті изотоптар 202 Тл (Т = 12,5 тәулік), 204 Тл (Т = 4,26 жыл), 206 Тл (Т = 4,19 мин) және т.б. Таллийді 1861 жылы У.Крукс күкірт қышқылы өндірісінің шламынан спектроскопиялық әдіспен спектрдегі тән жасыл сызық бойынша ашқан (осыдан атауы: грек тілінен thallos – жас, жасыл бұтақ). 1862 жылы француз химигі К.О.Лами алғаш рет таллийді бөліп алып, оның металдық табиғатын анықтады.

Таллийдің табиғатта таралуы. Жер қыртысындағы таллийдің орташа мөлшері (кларк) массасы бойынша 4,5 · 10 -5% құрайды, бірақ экстремалды дисперсияға байланысты оның табиғи процестердегі рөлі аз. Табиғатта негізінен бір валентті және сирек үш валентті таллий қосылыстары бар. Сілтілік металдар сияқты таллий жер қыртысының жоғарғы бөлігінде – гранитті қабатта (орташа мөлшері 1,5 · 10 -4%), негізгі жыныстарда аз (2 · 10 -5%), ал ультра негізді жыныстар тек 1 · 10 -6%. Таллийдің жеті минералы ғана белгілі (мысалы, крооксит, лорандит, врбайт және т.б.), олардың барлығы өте сирек кездеседі. Таллийдің геохимиялық ұқсастығы K, Rb, Cs, сонымен қатар Pb, Ag, Cu, Bi. Таллий биосферада оңай қоныс аударады. Табиғи сулардан көмір, саз, марганец гидроксидтері арқылы сорбцияланады және судың булануы кезінде жиналады (мысалы, Сиваш көлінде 5 · 10 -8 г/л дейін).

Таллийдің физикалық қасиеттері

Таллий – жұмсақ металл, ауада оңай тотығады және тез күңгірттенеді. Таллий қысымы 0,1 MN / м 2 (1 кгс / см 2) және 233 ° C төмен температурада алтыбұрышты тығыз оралған тор бар (a = 3,4496E; c = 5,5137E), 233 ° C жоғары - дене- орталықтандырылған текше (a = 4,841E), жоғары қысымда 3,9 Гн / м 2 (39000 кгс / см 2) - бет центрленген текше; тығыздығы 11,85 г / см 3; атом радиусы 1,71E, иондық радиустар: Tl + 1,49 E, Tl 3+ 1,05 E; Mp 303,6 ° C; Bp 1457 ° C, меншікті жылу 0,130 кДж / (кг К) 20-100 ° C; температура коэффициентісызықтық кеңею 28 · 10 -6 20 ° C және 41,5 · 10 -6 240-280 ° C; жылу өткізгіштік 38,94 Вт / (м -К). 0 ° C кезінде меншікті электр кедергісі (18 · 10 -6 Ом-см); электр кедергісінің температуралық коэффициенті 5,177 · 10 -3 - 3,98 · 10 -3 (0-100 ° C). Асқын өткізгіштік күйге өту температурасы 2,39 К Таллий диамагнитті, оның меншікті магниттік қабылдағыштығы -0,249 · 10 -6 (30 ° C).

Таллийдің химиялық қасиеттері.

Tl атомының сыртқы электрондық қабатының конфигурациясы 6s 2 6p 1; қосылыстарда +1 және +3 тотығу дәрежелеріне ие. Таллий бөлме температурасында оттегімен және галогендермен, қыздырғанда күкіртпен және фосформен әрекеттеседі. Ол азотта жақсы ериді, күкірт қышқылдарында нашар ериді, галоген, құмырсқа, қымыздық және сірке қышқылдарында ерімейді. Сілті ерітінділерімен әрекеттеспейді; Құрамында оттегі жоқ жаңа тазартылған су таллийге әсер етпейді. Оттегімен негізгі қосылыстар: оксид (I) Tl 2 O және оксид (III) Tl 2 O 3. Талий (I) оксиді және Tl (I) нитратының тұздары, сульфат, карбонат ериді; хромат, бихромат, галогенидтер (фторидтен басқа), таллий (III) оксиді суда аз ериді. Tl (III) бейорганикалық және органикалық лигандтармен көптеген комплексті қосылыстар түзеді. Tl (III) галогенидтері суда оңай ериді. Tl (I) қосылыстары ең үлкен практикалық маңыздылыққа ие.

Таллий алу.

Өнеркәсіптік ауқымда техникалық таллий түсті металдар мен темірдің сульфидті кендерін өңдеу кезінде жол бойында алынады. Ол қорғасын, мырыш, мыс өнеркәсібінің жартылай фабрикаттарынан алынады. Шикізатты өңдеу әдісін таңдау оның құрамына байланысты. Мысалы, қорғасын өндірісінің шаңдарынан таллийді және басқа да құнды компоненттерді алу үшін материалды сульфаттандыру 300-350 ° C температурада сұйық қабатта жүргізіледі. Алынған сульфатты массаны сумен шайып, таллийді құрамында йод бар керосиндегі трибутилфосфаттың 50% ерітіндісімен ерітіндіден алады, содан кейін 3% сутегі қосып күкірт қышқылымен (300 г/л) қайтадан экстракциялайды. пероксид. Металл реэкстракттардан мырыш парақтарында цементтеу арқылы оқшауланады. Каустикалық сода қабатының астында қайта балқытқаннан кейін тазалығы 99,99% таллий алынады. Металды тереңірек тазарту үшін электролиттік тазарту және кристалдану әдісі қолданылады. алюминий, галий, индий

Таллийді қолдану.

Таллий техникада негізінен қосылыстар түрінде қолданылады. TlBr - TlI және TlCl - TlBr галогенидтерінің (техникада KRS-5 және KRS-6 ретінде белгілі) қатты ерітінділерінің монокристалдары инфрақызыл құрылғыларда оптикалық бөлшектерді жасау үшін қолданылады; TlCl және TlCl-TlBr- кристалдары Черенков есептегіштерінің радиаторлары ретінде. Tl 2 O кейбір оптикалық көзілдіріктің бөлігі; сульфидтер, оксисульфидтер, селенидтер, теллуридтер – фоторезисторлар, жартылай өткізгішті түзеткіштер, видикондар өндірісінде қолданылатын жартылай өткізгіш материалдардың құрамдас бөліктері. Минералдарды тығыздығы бойынша бөлу үшін таллий құмырсқасы мен малон қышқылының (ауыр Clerici сұйықтығы) қоспасының сулы ерітіндісі кеңінен қолданылады. Төмен температуралы термометрлерде -59°С қататын таллий амальгамасы қолданылады. Металл таллий подшипникті және төмен балқитын қорытпаларды алу үшін, сонымен қатар судағы оттегін анықтау үшін оттегі өлшегіштерде қолданылады. 204 Тл радиоизотопты құрылғыларда β-сәулелену көзі ретінде пайдаланылады.

Бор(лат. Borum), В, Менделеевтің периодтық жүйесінің III тобының химиялық элементі, атомдық нөмірі 5, атомдық массасы 10,811; сұр-қара түсті кристалдар (өте таза бор түссіз). Табиғи бор екі тұрақты изотоптан тұрады: 10 В (19%) және 11 В (81%).

Басқаларға қарағанда ертерек белгілі Бора қосылысы – Бура алхимиктердің еңбектерінде араб атауымен «Бурак» және «бор» атауы осыдан шыққан латын бораксымен аталады. Бос борды (таза емес) алғаш рет 1808 жылы француз химиктері Дж.Гей-Люссак пен Л.Тенард бор ангидриді В 2 O 3 металдық калиймен қыздыру арқылы алды. Жер қыртысындағы бордың жалпы мөлшері салмағы бойынша 3 · 10 -4% құрайды. Бор табиғатта бос күйінде кездеспеді. Көптеген бор қосылыстары кең таралған, әсіресе төмен концентрацияда. Боросиликаттар, бораттар, боралюминосиликаттар түрінде, сонымен қатар басқа минералдардағы изоморфты қоспа ретінде бор көптеген магмалық және шөгінді жыныстардың құрамына кіреді. Бор қосылыстары мұнай суларында, теңіз суы, тұзды көлдер, ыстық бұлақтар, жанартаулық және төбелік балшықтарда, көптеген топырақтарда.

Бордың физикалық қасиеттері.

Бордың бірнеше кристалдық модификациялары белгілі.Олардың екеуі үшін рентгендік дифракциялық талдау кристалдық құрылымды толық анықтауға мүмкіндік берді, ол екі жағдайда да өте күрделі болып шықты. Бор атомдары алмаздағы көміртек атомдары сияқты бұл құрылымдарда үш өлшемді негіз құрайды. Бұл Бордың жоғары қаттылығын түсіндіреді. Дегенмен, Бор құрылымдарындағы раманың құрылымы алмазға қарағанда әлдеқайда күрделі. Бор кристалдарындағы негізгі құрылымдық бірліктер - әрбір төбеде 12 Бор атомы бар жиырма-гедрлер (икосахэдрлер). Икосаэдрлер бір-бірімен тікелей де, ешбір икосаэдрдің құрамына кірмейтін аралық Бор атомдары арқылы да байланысқан. Мұндай құрылыммен кристалдардағы бор атомдары әртүрлі координациялық сандарға ие болады: 4, 5, 6 және 5 + 2 (5 жақын «көрші» және 2 алыс). Бор атомының сыртқы қабығында небәрі 3 электрон болғандықтан (электрондық конфигурациясы 2s 2 2p 1), кристалдық бордағы әрбір байланыс үшін екі электроннан айтарлықтай аз. Сәйкес заманауи идеялар, бор кристалдарында коваленттік байланыстың ерекше түрі жүзеге асады – электрондардың тапшылығы бар көп орталықты байланыс. Иондық типті қосылыстарда бор 3 валентті болып табылады. B 2 O 3-ті натрий немесе калий металлымен тотықсыздандыру арқылы алынған «аморфты» бор деп аталатынның тығыздығы 1,73 г / см 3 құрайды. Таза кристалды бордың тығыздығы 2,3 г / см 3, балқу температурасы 2030 ° C, қайнау температурасы 3860 ° C; Минерологиялық шкала бойынша бордың қаттылығы 9, микроқаттылық 34 Н/м 2 (3400 кгс/мм 2). Кристалды бор – жартылай өткізгіш. Қалыпты жағдайда ол электр тогын нашар өткізеді. 800°С-қа дейін қыздырғанда Бордың электр өткізгіштігі бірнеше ретке артып, өткізгіштік белгісі өзгереді (электрондық – төмен температурада, тесік – жоғары температурада).

Бордың химиялық қасиеттері.

Химиялық жағынан бор қалыпты жағдайда біршама инертті (ол тек фтормен белсенді әрекеттеседі), ал кристалды бор аморфтыға қарағанда белсенді емес. Температура көтерілген сайын бордың белсенділігі артып, ол оттегімен, күкіртпен, галогендермен қосылады. Ауада 700°С-қа дейін қыздырғанда бор қызыл жалынмен жанып, бор ангидриді B 2 O 3 – түссіз шыны тәрізді масса түзеді. 900°С жоғары қыздырғанда бор азотпен бор нитриді BN, көмірмен қыздырғанда бор карбиді B 4 C 3, металдармен боридтер түзеді. Бор сутегімен айтарлықтай әрекеттеспейді; оның гидридтері (борогидридтері) жанама түрде алынады. Қызыл жылу температурасында бор су буымен әрекеттеседі: 2В + 3Н 2 O = B 2 O 3 + 3H 2. Бор қышқылы H 3 BO 3-ке дейін тотықтыратын концентрлі азот қышқылын қоспағанда, қарапайым температурада қышқылдарда ерімейді. Концентрлі сілтілі ерітінділерде баяу ериді, бораттар түзеді.

Фторид BF 3 және басқа галогенидтерде бор галогендермен үш коваленттік байланыс арқылы байланысады. BX 3 галогенидіндегі бор атомында тұрақты 8-электронды қабықшаны аяқтау үшін электрон жұбы болмағандықтан, галогенид молекулалары, әсіресе BF 3, аммиак сияқты бос электрон жұптары бар басқа заттардың молекулаларын бекітеді.

Мұндай күрделі қосылыстарда бор атомы төрт атоммен (немесе атомдар тобымен) қоршалған, бұл оның қосылыстарындағы борға тән координациялық нөмірі 4-ке сәйкес келеді.Бордың маңызды қосылыстары бор гидридтері, мысалы, Na және фторбор немесе фторлы BF 3 және HF-тен түзілген H қышқылы; бұл қышқылдың тұздарының көпшілігі (фторбораттар) суда ериді (K, Rb, Cs тұздарын қоспағанда). Бордың өзіне және оның қосылыстарына ортақ қасиет кремний және оның қосылыстарымен ұқсастығы болып табылады. Сонымен, бор қышқылы кремний қышқылы сияқты әлсіз қышқылдық қасиеттерге ие және HF-де ериді және газ тәрізді BF 3 түзеді (кремний SiF 4 береді). Борогидридтер кремнийге ұқсайды, ал бор карбиді кремний карбидіне және т.б. BN нитридінің графитпен немесе алмаспен модификацияларының ерекше ұқсастығы қызықтырады. Бұл электрондық конфигурациядағы B және N атомдары 2 С атомына бірігіп еліктейтіндігіне байланысты (В-да 3 валенттік электрон бар, N-де 5, ал екі С атомында 4-тен). Бұл ұқсастық құрамында бор мен азот бар басқа қосылыстарға да тән. Сонымен, боразан BH 3 -NH 3 этан CH 3 -CH 3, ал боразин BH 2 = NH 2 және қарапайым боразин BH?NH тиісінше этилен CH 2 = CH 2 және ацетилен CH?CH CH ұқсас. Егер ацетилен C 2 H 2 тримеризациясы бензол C 6 H 6 берсе, онда ұқсас процесс боразин BHNH-дан B 3 N 3 H 6 боразолына әкеледі.

Бор алу.

Элементтік бор табиғи шикізаттан бірнеше сатыда алынады. Бораттардың ыдырауы ыстық сунемесе күкірт қышқылын (ерігіштігіне қарай) бор қышқылын, ал сусыздандыру арқылы бор ангидридін алады. В 2 О 3 металдық магниймен тотықсыздандырылғанда Бор қара қоңыр ұнтақ түрінде болады; ол азот және фторлы қышқылдармен өңдеу арқылы қоспалардан тазартылады. Оның галогенидтерінен жартылай өткізгіштерді өндіруге қажетті өте таза бор алынады: BCl 3 1200°С сутегімен тотықсыздандырылады немесе BBr 3 булары 1500°С-қа дейін қыздырылған тантал сымында ыдырайды. Таза борды боргидридтердің термиялық ыдырауы арқылы да алады.

Бордың қолданылуы. Механикалық қасиеттерін жақсарту үшін болат пен кейбір қорытпаларға аз мөлшерде (пайызбен) бор қосылады; қазірдің өзінде болатқа қосылатын 0,001-0,003% бор оның беріктігін арттырады (әдетте бор болатқа ферробор, яғни 10-20% боры бар темір қорытпасы түрінде енгізіледі). Болат бөлшектерінің бетін бормен қанықтыру (тереңдігі 0,1-0,5 мм дейін) болаттың механикалық қасиеттерін ғана емес, сонымен қатар коррозияға төзімділігін де жақсартады. 10 В изотоптың жылулық нейтрондарды сіңіру қабілетіне байланысты ол ядролық реакторларда бөліну реакциясын тоқтатуға немесе баяулатуға қызмет ететін басқару таяқшаларын жасау үшін қолданылады. Нейтронды есептегіштерде газ тәрізді BF 3 түріндегі бор қолданылады. (10 В ядролар нейтрондармен әрекеттескенде, оңай тіркелетін зарядталған b-бөлшектері пайда болады; b-бөлшектердің саны санауышқа түсетін нейтрондар санына тең: 10 5 В + 1 0 n = 7 3 Ли. + 4 2 б). Бордың өзі және оның қосылыстары - BN нитриді, B 4 C 3 карбиді, BP фосфиді және басқалары - диэлектриктер және жартылай өткізгіш материалдар ретінде қолданылады. Бор қышқылы және оның тұздары (ең алдымен борак), боридтер және т.б. кеңінен қолданылады. BF 3 кейбір органикалық реакциялардың катализаторы болып табылады.

Денедегі бор

. Бор – өсімдіктер мен жануарлардың ұлпаларында өте аз мөлшерде болатын химиялық элементтердің бірі (құрғақ салмақ бойынша мыңнан және он мыңнан бір%). Бор қалыпты өсімдік тіршілігін сақтау үшін қажет. Бор тапшылығының ең маңызды симптомы - негізгі сабақтың өсу нүктесінің, содан кейін қолтық асты бүршіктерінің өлуі. Бұл кезде жапырақшалар мен жапырақтар сынғыш болады, гүлдер пайда болмайды немесе жемістер түзілмейді; сондықтан бор жетіспесе, тұқымның өнімділігі төмендейді. Бордың жетіспеушілігіне байланысты көптеген аурулар белгілі, мысалы, қант қызылшасының жүрек шірігі, қызылшаның қара дақтары, рутабага және гүлді қырыққабат жүрегінің қызаруы, құрғақ зығыр басы, жоңышқа басының сарғаюы, өрік қоңыр дақтары, алманың тығыны. Бордың жетіспеушілігі қанттардың тотығуын, көмірсу алмасу өнімдерінің аминденуін және жасушалық ақуыздардың синтезін баяулатады; дегенмен бор маңызды элемент болып табылатын ферменттер әлі белгісіз. Өсімдіктерде бор жетіспесе, аденозин үшфосфор қышқылының мөлшері азаяды, тотығу фосфорлану процесі бұзылады, нәтижесінде тыныс алу кезінде бөлінетін энергия қажетті заттардың синтезіне жұмсалмайды. Топырақта бор жетіспесе, оған бор тыңайтқыштары енгізіледі. Топырақта бор мөлшері артық биогеохимиялық провинцияларда (мысалы, Солтүстік-Батыс Қазақстанда) морфологиялық өзгерістер мен бордың жиналуынан болатын өсімдіктердің аурулары – гигантизм, карликизм, өсу нүктелерінің бұзылуы және т.б. Интенсивті бор сортаңданған топырақтарда өсімдіктерден айырылған жерлер бар, «тақырлар» - Бора кен орнының іздестіру белгілерінің бірі. Бордың жануарлар организміндегі маңызы әлі нақтыланбаған. Адамдарда және жануарларда (қой, түйе) құрамында бор мөлшері көп (60-600 мг/кг және одан да көп) өсімдіктермен қоректенген кезде зат алмасу бұзылады (атап айтқанда, протеолитикалық ферменттердің белсенділігі) және эндемиялық ауру. асқазан-ішек жолдарының аурулары пайда болады - борлы энтерит ...

Алюминий(лат. Aluminium), Al, Менделеевтің периодтық жүйесінің III тобының химиялық элементі; атомдық нөмірі 13, атомдық салмағы 26,9815; күміс ақ жеңіл металл. Бір тұрақты изотоптан тұрады 27 Al.

Тарихи анықтама. Алюминий атауы лат тілінен шыққан. алюмен - біздің эрамызға дейінгі 500 ж. Н.С. алюминий алюминиі деп аталады, ол маталарды бояуға және былғары илеуге арналған мордант ретінде пайдаланылды. Дат ғалымы Х.К.Оерстед 1825 жылы сусыз AlCl 3-ге калий амальгамымен әсер етіп, содан кейін сынапты айдап, салыстырмалы түрде таза алюминий алды. Алюминийді өндірудің бірінші өнеркәсіптік әдісін 1854 жылы француз химигі А.Е.Сент-Клэр Девилл ұсынған: әдіс қос алюминий хлориді мен натрийді Na 3 AlCl 6 металдық натриймен тотықсыздандырудан тұрды. Түсі күміске ұқсас, алюминий бастапқыда өте қымбат болды. 1855-1890 жылдар аралығында небәрі 200 тонна алюминий өндірілді. Криолит-глиноземді балқыманы электролиздеу арқылы алюминий алудың заманауи әдісін 1886 жылы бір мезгілде және бір-бірінен тәуелсіз АҚШ-та Чарльз Холл және Францияда П.Херо жасаған.

Алюминийдің табиғатта таралуы.Табиғатта таралуы бойынша алюминий оттегі мен кремнийден кейін 3-ші, металдар арасында 1-ші орынды алады. Оның жер қыртысындағы мөлшері салмағы бойынша 8,80% құрайды. Химиялық белсенділігіне байланысты алюминий бос күйінде болмайды. Бірнеше жүздеген алюминий минералдары белгілі, негізінен алюмосиликаттар. Өндірістік маңызы бар боксит, алунит және нефелин. Нефелинді жыныстар алюминий тотығына бокситке қарағанда кедей, бірақ оларды кешенді пайдалану маңызды қосымша өнімдерді: сода, калий, күкірт қышқылын береді. КСРО-да нефелиндерді кешенді қолдану әдісі жасалды. КСРО-дағы нефелин рудалары бокситтерге қарағанда өте үлкен кен орындарын құрайды және алюминий өнеркәсібінің дамуына іс жүзінде шексіз мүмкіндіктер жасайды.

Алюминийдің физикалық қасиеттері.

Алюминий өте құнды қасиеттер жиынтығын біріктіреді: төмен тығыздық, жоғары жылу және электр өткізгіштік, жоғары пластикалық және жақсы коррозияға төзімділік. Ол соғуға, штамптауға, илемдеуге, сызуға оңай беріледі. Алюминий газбен, қарсылықпен және дәнекерлеудің басқа түрлерімен жақсы дәнекерленген. Алюминий торы текше, а = 4,0413 E параметрі бар бет центрленген. Алюминийдің қасиеттері, барлық металдар сияқты, сондықтан дәрежесі оның тазалығына байланысты. Жоғары тазалықтағы алюминийдің қасиеттері (99,996%): тығыздық (20 ° C кезінде) 2698,9 кг / м 3; t pl 660,24 ° C; t десте шамамен 2500 ° С; термиялық кеңею коэффициенті (20°-тан 100°С-қа дейін) 23,86 · 10 -6; жылу өткізгіштік (190 ° C кезінде) 343 Вт / мК, меншікті жылу (100 ° C кезінде) 931,98 Дж / кгК. ; мысға қатысты электр өткізгіштік (20°С кезінде) 65,5%. Алюминийдің беріктігі төмен (соңғы беріктігі 50-60 МН / м 2), қаттылық (Бринелл бойынша 170 МН / м 2) және жоғары пластикалық (50% дейін). Суық илемдеу кезінде Алюминийдің созылу беріктігі 115 МН/м 2 дейін, қаттылығы – 270 МН/м 2 дейін артады, ұзаруы 5%-ға дейін төмендейді (1 МН / м 2 ~ және 0,1 кгс / мм 2). Алюминий жоғары жылтыратылған, анодталған және жоғары шағылыстыру қабілетіне ие, күміске жақын (ол түскен жарық энергиясының 90% дейін көрсетеді). Ауадағы алюминий оттегіге жоғары жақындығы бар жұқа, бірақ өте күшті Al 2 O 3 оксидті қабықпен жабылған, ол металды одан әрі тотығудан қорғайды және оның жоғары коррозияға қарсы қасиеттерін анықтайды. Сынап, натрий, магний, мыс және т.б. қоспалар болған кезде оксид қабықшасының беріктігі және оның қорғаныс әсері қатты төмендейді. Алюминий атмосфералық коррозияға, теңіз және тұщы суға төзімді, концентрлі немесе жоғары сұйылтылған азотпен іс жүзінде әрекеттеспейді. қышқыл, органикалық қышқылдармен, тамақ өнімдері.

Алюминийдің химиялық қасиеттері.

Алюминий атомының сыртқы электрондық қабаты 3 электроннан тұрады және құрылымы 3s 2 3p 1. Қалыпты жағдайда қосылыстардағы алюминий 3 валентті, бірақ жоғары температурада ол бір валентті болуы мүмкін, қосалқы қосылыстар деп аталатындарды құрайды. Тек газ күйінде, вакуумда немесе инертті атмосферада тұрақты алюминий субгалидтері, AlF және AlCl температураның төмендеуімен таза Al және AlF 3 немесе AlCl 3-ке ыдырайды (диспетчер), сондықтан өте таза алюминий алу үшін пайдаланылуы мүмкін. . Қыздырған кезде майда ұнтақталған немесе ұнтақталған алюминий ауада қатты күйіп кетеді. Алюминийді оттегі ағынында жағу арқылы 3000 ° C жоғары температураға жетеді. Алюминийдің оттегімен белсенді әрекеттесу қасиеті металдарды олардың оксидтерінен азайту үшін қолданылады (Алюминотермия). Қою қызыл түсті қыздырғанда фтор алюминиймен қарқынды әрекеттеседі, AlF 3 түзеді. Хлор және сұйық бром бөлме температурасында алюминиймен, қыздырғанда йодпен әрекеттеседі. Жоғары температурада алюминий азотпен, көміртегімен және күкіртпен қосылып, сәйкесінше AlN нитриді, Al 4 C 3 карбиді және Al 2 S 3 сульфиді түзеді. Алюминий сутегімен әрекеттеспейді; Алюминий гидриді (AlH 3) X жанама түрде алынады. Алюминийдің қос гидридтері және құрамы МеН n · n AlH 3, алюминий гидридтері деп аталатын периодтық жүйенің I және II топтарының элементтері үлкен қызығушылық тудырады. Алюминий сілтілерде оңай ериді, сутегін бөліп, алюматтар түзеді. Алюминий тұздарының көпшілігі суда оңай ериді. Алюминий тұздарының ерітінділері гидролизге байланысты қышқылдық реакция көрсетеді.

Алюминийді қабылдау.

Өнеркәсіпте алюминий алюминий оксиді Al 2 O 3 балқытылған криолит NasAlF 6 шамамен 950 ° C температурада ерітілген глинозем электролиз арқылы алынады ток беру және 3) күйдірілген анодтармен электролизерлер. Электролит ваннасы - ішіне жылу және электр оқшаулағыш материал - отқа төзімді кірпішпен қапталған және көмір плиталары мен блоктарымен қапталған темір қаптама. Жұмыс көлемі 6-8% алюминий тотығы мен 94-92% криолиттен тұратын балқытылған электролитпен толтырылады (әдетте AlF 3 және калий мен магний фторидтерінің шамамен 5-6% қоспасы қосылған). Ваннаның түбі катод ретінде қызмет етеді, ал электролитке батырылған көміртекті блоктар немесе өздігінен пісірілетін электродтар анод ретінде қызмет етеді. Ток өткенде төменгі жағында жиналатын катодта балқыған алюминий, ал анодта көміртегі анодымен СО және СО 2 түзетін оттегі бөлінеді. Негізгі тұтынылатын материал алюминий тотығы жоғары тазалық пен бөлшектердің мөлшеріне қойылатын талаптарға ие. Оның құрамында алюминийге қарағанда электропозитивті элементтердің оксидтерінің болуы алюминийдің ластануына әкеледі. Глиноземнің жеткілікті мөлшерімен ванна қалыпты түрде шамамен 4-4,5 В электр кернеуінде жұмыс істейді. Ванналар тұрақты ток көзіне тізбектей қосылған (150-160 ванна сериясымен). Қазіргі электролизерлер 150 кА-ға дейінгі ток күшімен жұмыс істейді. Ванналардан алюминий әдетте вакуумды шөмішпен алынады. Қалыптарға 99,7% таза балқытылған алюминий құйылады. Жоғары тазалықтағы алюминийді (99,9965%) Fe, Si және Cu қоспаларының құрамын төмендететін үш қабатты әдіс деп аталатын әдіспен бастапқы алюминийді электролиттік тазарту арқылы алады. Органикалық электролиттердің көмегімен алюминийді электролиттік тазарту процесін зерттеулер салыстырмалы түрде төмен энергия шығынымен тазалығы 99,999% алюминий алудың іргелі мүмкіндігін көрсетті, бірақ осы уақытқа дейін бұл әдістің өнімділігі төмен. Алюминийді терең тазарту үшін аймақтық балқыту немесе оны субфторид арқылы айдау қолданылады.

Алюминийдің электролиттік өндірісінде электр тогының соғуы, жоғары температура және зиянды газдар жарақаттануы мүмкін. Жазатайым жағдайларды болдырмау үшін ванналар сенімді түрде оқшауланады, жұмысшылар құрғақ киізден жасалған етік пен тиісті жұмыс киімін пайдаланады. Салауатты атмосфера тиімді желдету арқылы сақталады. Металл алюминийінің шаңын және оның оксидін үнемі ингаляциялау кезінде өкпенің алюминозы пайда болуы мүмкін. Алюминий өндірісінде жұмыс істейтін жұмысшыларда жоғарғы тыныс жолдарының катаральды аурулары (ринит, фарингит, ларингит) жиі кездеседі. Металл алюминийінің, оның оксидінің және қорытпаларының ауадағы шаңының ең жоғары рұқсат етілген концентрациясы 2 мг / м 3 құрайды.

Алюминийді қолдану.

Алюминийдің физикалық, механикалық және химиялық қасиеттерінің қосындысы оның технологияның барлық дерлік салаларында, әсіресе басқа металдармен қорытпалары түрінде кеңінен қолданылуын анықтайды. Электротехникада алюминий мысты сәтті ауыстырады, әсіресе массивтік өткізгіштер өндірісінде, мысалы, әуе желілерінде, жоғары вольтты кабельдерде, тарату құрылғыларының автобустарында, трансформаторларда (алюминийдің электр өткізгіштігі мыстың электр өткізгіштігінің 65,5% жетеді және ол мысқа қарағанда үш есе жеңіл, көлденең қимасы бірдей өткізгіштігін қамтамасыз ететін алюминий сымдарының массасы мыс сымдарының жартысына тең). Өте таза алюминий электрлік конденсаторлар мен түзеткіштер өндірісінде қолданылады, оның әрекеті алюминийдің оксидті қабықшасының электр тогын тек бір бағытта өткізу қабілетіне негізделген. Аймақтық балқыту арқылы тазартылған аса таза алюминий жартылай өткізгіш құрылғыларды өндіру үшін қолданылатын A III B V типті жартылай өткізгіш қосылыстарды синтездеу үшін қолданылады. Таза алюминий айна рефлекторларының барлық түрлерін өндіруде қолданылады. Жоғары таза алюминий металл беттерін атмосфералық коррозиядан (қаптау, алюминий бояуы) қорғау үшін қолданылады. Нейтрондарды сіңіру қимасы салыстырмалы түрде төмен болғандықтан, алюминий ядролық реакторларда құрылымдық материал ретінде пайдаланылады.

Сыйымдылығы үлкен алюминий цистерналары сұйық газдарды (метан, оттегі, сутегі және т.б.), азот және сірке қышқылдарын, таза суды, сутегі асқын тотығын және тағамдық майларды сақтайды және тасымалдайды. Алюминий тамақ өнеркәсібінің жабдықтары мен аппараттарында, тамақ өнімдерін орау үшін (фольга түрінде), тұрмыстық бұйымдардың әртүрлі түрлерін өндіру үшін кеңінен қолданылады. Ғимараттарды, сәулет, көлік және спорт нысандарын безендіру үшін алюминийді тұтыну күрт өсті.

Металлургияда алюминий (оның негізіндегі қорытпалардан басқа) Cu, Mg, Ti, Ni, Zn және Fe негізіндегі қорытпалардағы ең көп таралған легірлеуші ​​қоспалардың бірі болып табылады. Алюминий сондай-ақ болатты қалыпқа құймас бұрын тотықсыздандыру үшін, сондай-ақ алюминотермия әдісімен кейбір металдарды алу процестерінде қолданылады. Алюминий негізінде ұнтақты металлургия әдісімен 300°С жоғары температурада ыстыққа төзімділігі жоғары SAP (агломерленген алюминий ұнтағы) жасалды.

Алюминий жарылғыш заттар (аммонал, аломатол) өндірісінде қолданылады. Әртүрлі алюминий қосылыстары кеңінен қолданылады.

Алюминий өндірісі мен тұтынуы үнемі өсуде, өсу қарқыны бойынша болат, мыс, қорғасын, мырыш өндірісінен айтарлықтай асып түседі.

Allbest.ru сайтында жарияланған

Ұқсас құжаттар

III топтың p-элементтерінің жалпы сипаттамасы, олардың негізгі физикалық және Химиялық қасиеттері... Ең көп таралған элементтердің сипаттамасы: бор, алюминий, галлий топшалары. Олардың биологиялық рөлі, қолданылуы және таралуы. Парниктік әсердің себептері.

диссертация, 08.08.2015 қосылды


Галлийдің металдардың ең балқитыны емес, балқу температурасының сипаттамасы. Элементтің ашылу тарихы, оның қолданылу аясы. Галлийді ядролық реакторларда қолдану әрекеттері. Галий патенті. Галлийдің күкірт қышқылымен әрекеттесуі.

аннотация, 19.01.2010 қосылған


Галлий үш галлидтерінің алынуы, құрылысы және физика-химиялық қасиеттері. Органикалық және бейорганикалық лигандтары бар иондық және молекулалық комплекстер. Кешендердің термохимиялық сипаттамалары. Галий хлоридінің 1,2-бис (4-пиридил) этиленмен кешенінің синтезі.

курстық жұмыс, 10/05/2015 қосылды


ІІІ топтың негізгі топшасының элементтерінің физикалық қасиеттері. Алюминийдің, бордың жалпы сипаттамасы. Табиғи бейорганикалық көміртекті қосылыстар. Кремнийдің химиялық қасиеттері. Көміртектің металдармен, бейметалдармен және сумен әрекеттесуі. Оксидтердің қасиеттері.

презентация 09.04.2017 күні қосылды


Химиялық элементтердің ашылу тарихы. Индий мен таллийдің барланған кен орындарының қоры және өндірісі. Элементтердің физикалық және химиялық қасиеттері, олардың алынуы және қолданылуы. Таллиймен (тұздармен) улану қаупі, антидот ретінде прусс көкін қолдану.

презентация 03/11/2014 қосылды


Д.И. периодтық жүйесі. Менделеев. Алюминий химиялық элементінің сипаттамасы, оның химиялық және физикалық қасиеттері. «Саздан жасалған күмістің» табылған кездегі құны. Алюминийді алу әдісі, оның жер қыртысындағы мөлшері, ең маңызды пайдалы қазбалары.

презентация 11/11/2011 қосылды


Висмуттың шығу тегі, алыну әдістері және физика-химиялық қасиеттері – периодтық жүйенің V тобындағы химиялық элемент Д.И. Менделеев. Жер қыртысындағы және судағы мөлшері, өндіру және өндіру. Өнеркәсіпте, машина жасауда және медицинада қолданылуы.

курстық жұмыс, 01.05.2011 қосылған


Алюминийдің қасиеттері: оның алынуы, қолданылуы және химиялық қасиеттері. Алюминат ерітінділеріндегі сілтілердің түрлері. Алюминий оксидтері мен гидроксидтері. Корунд алюминий тотығының ең тұрақты түрі ретінде. Алюминийдің табиғи қосылыстары: боксит, корунд, рубин және сапфир.

аннотация, 27.03.2009 жылы қосылған


Химиялық элементтердің периодтық жүйесінің элементі ретінде алюминийдің жалпы сипаттамасы. Алюминийдің физика-химиялық қасиеттері. Алюминий қасықтың жоғалуымен жасалған химиялық тәжірибе. Алюминий гидроксидінің амфотерлік қасиеттері. Әдеттен тыс орын ауыстыру реакциясы.

зертханалық жұмыс, 09.06.2014 қосылды


Мыс топшасының элементтерінің және олардың қосылыстарының атомдық, физикалық және химиялық қасиеттері. Жер қыртысындағы мыс топшасының элементтерінің мазмұны. Мыс алу үшін пиро- және гидрометаллургиялық процестерді қолдану. Мыс, күміс және алтын қосылыстарының қасиеттері.