🗊Презентация Тяжелые р – элементы -полуметаллы

Тяжелые р – элементы -полуметаллы IVA VA VIA Ge Sn Sb Pb Bi Po

Атомные характеристики тяжелых р – элементов s2[__] p2[__]__]__] s2[__] p3[__]__]__] s2[__] p4[__]__]__] IV V VI 937 0,129 Ge 7,90 2,02 (-4,+2,+4) 232 630 0,141 Sn 7,34 0,140 Sb 8,64 1,72 (-2,+2,+4) 1,82 (-3,+3,+5) 327 271 254 0,154 Pb 7,42 0,146 Bi 7,29 0,146 Po 8,43 1,55 (-2,+2,+4) 1,67 (-3,+3,+5) 1,76 (-2,+2,+4)

Прогнозирование свойств тяжелых р - элементов

Вывод: Тяжелые р – элементы, называемые полуметаллами, будут сочетать в себе свойства «металличности» и «неметалличности». В плане химических свойств можно ожидать проявления основности или амфотерности в низших положительных степенях окисления и кислотности – в высших. Отрицательные степени окисления, скорее всего будут нестабильны, так же как и высшие положительные, т.е. первые должны быть хорошими восстановителями, а последние – сильными окислителями именно в силу нестабильности. Можно ожидать сильной склонности к гидролизу катионов полуметаллов, их основания будут нерастворимы в воде, но растворяться в кислотах и скорее всего в щелочах. Возможно образование комплексов и склонность к полимеризации, т.к. молекулярные формы существования для них не будут характерны, а скорее атомные и атомно- металлические решетки. Вряд ли они будут полезны, как конструкционные материалы в силу относительно невысоких температур плавления и низкой твердости, но может быть использована их достаточная химическая инертность. В земной коре скорее всего будут образовываться минералы в глубине и поэтому это будут сульфидные и, возможно, оксидные руды.

Литературные данные 1). Общая химия в формулах, определениях, схемах. Под редакцией В.Ф. Тикавого. Минск. Издательство Университетское, 1987. 2). Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник Изд. 2е, испр. и доп. Изд – во «Химия», 1978 3). Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии, 5 – е издание, перераб. и доп. – М.: «Химия», 1979. 4). Химический энциклопедический словарь. М.: «Советская энциклопедия», 1983 5). Реми Г. Курс неорганической химии в 2х томах. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960 6). Некрасов Б.В. «Основы общей химии в 2х томах. М.: Химия, 1973 7). Клячко Ю.А., Шапиро С.А. Курс химического качественного анализа. М.:Гос. научно-техн. изд-во химической литературы, 1960

Для элементов IVA подгруппы ПСЭ

Для элементов VА подгруппы ПСЭ

Для элементов VIA подгруппы ПСЭ

Экспериментальная часть

Опыт 1. Внешний вид полуметаллов: образцы олова, свинца, висмута, германия, сурьмы. Характеризуем : цвет, блеск, ковкость, электропроводность, плавкость чистых металлов и сплавов:

Германий

Свинец

Олово

Сурьма

Висмут

Опыт 2. Взаимодействие полуметаллов с простыми веществами. Образование прочных оксидных плёнок на металлах при взаимодействии с кислородом воздуха. Выполнение опыта. 2 кусочка сплава Розе, состоящего из Bi, Sn и Pb c температурой плавления = 9 поместили в фарфоровую чашку и нагрели в пламени горелки. Обратим внимание, что расплав принял форму круглой капли, заключённой в оболочку оксидной пленки. Металл растечется по чашке, если эту пленку прорвать кончиком острого предмета..

Опыт 3. Отношение свинца к разбавленным HCl, H2SO4, H3PO4, CH3COOH конц. кислотам.

Отметим наблюдения в таблице. Растворимость свинца в кислотах, окисляющих ионом Н+

Вывод Свинец нерастворим в соляной, серной и фосфорной кислотах вследствие образования на его поверхности малорастворимых пленок солей хлорида, сульфата и фосфата свинца. При нагревании растворимость хлорида и сульфата свинца увеличиваются и на поверхности металла становятся заметны пузырьки водорода.

Опыт 4. Отношение полуметаллов к кислотам, окисляющим анионом кислоты (HNO3 конц, H2CrO4, H2SO4 конц). Исследуемые полуметаллы : Sb, Sn, Pb, Bi. Данные сведем в таблицу. Опыт 4. Отношение полуметаллов к кислотам, окисляющим анионом кислоты (HNO3 конц, H2CrO4, H2SO4 конц). Исследуемые полуметаллы : Sb, Sn, Pb, Bi. Данные сведем в таблицу.

Опыт 4.1 Sn + 2H2SO4 = SnSO4 + SO2 + 2H2O Sn - 2e = Sn+2 ( восстановитель ) S+6 + 2e = S+4 ( окислитель )

Опыт 4.2 8Pb + 19 H2SO4 = 8Pb (HSO4)2 + SO2 + 10H2O + S + H2S ( сера и сероводород – побочные продукты )

Опыт 4.3 21H2SO4

Опыт 4.4 3H2SO4 2B - 6e = 2B 3 + 6e = 3

Опыт 4.5 Sn +2HN + NO+ N 4Sn – 16e =4S 4 4

Опыт 4.6 Pb +8 HN+8 N 2Pb – 4e = Pb – 4e =

Опыт 4.7 2Sb +6HN +6 N 2Sb – 6e =

Опыт 4.8 Bi + 6HN + 3N + Bi – 3e = B 3+ 3e = 3

Опыт 4.9 2Pb + 2HN 2 Pb – 2e = 1 1

Опыт 4.10 4Sb +6HN = 2S + 3N + 3NO + 3 4 Sb – 3e = S 3 3

Опыт 4.11 2Bi + 8HN Bi – 3e =

Опыт 4.12 Sn + H2CrO4

Опыт 4.13

Опыт 5. Склонность солей полуметаллов к гидролизу. Соли: Bi(NO3)3, SnCl2, SbCl3, Pb(NO3)2; лакмус и УИБ. 5а)Выполнение опыта. На часовые стекла поместить по 0,5 микрошпателя сухих солей: Bi(NO3)3, SnCl2, SbCl3, Pb(NO3)2и прибавить к ним 3-4 капли воды, перемешать стеклянным микрошпателем и измерить рН полученных растворов универсальной индикаторной бумажкой.

Перемешали стеклянным микрошпателем и измерили рН полученных растворов универсальной индикаторной бумажкой Перемешали стеклянным микрошпателем и измерили рН полученных растворов универсальной индикаторной бумажкой

Уравнения реакций гидролиза катионов полуметаллов. B +HOH = BiO Кислая среда S +HOH = SbO Кислая среда S +HOH = SnO Кислая среда P +HOH = PbO Кислая среда

Опыт 5.2 Повторяем выполнение опыта, только вместо воды, прибавим другой растворитель- 4-5 капель ацетона, также размешаем стеклянной палочкой и отметим растворение солей в ацетоне. На часовые стекла поместили по 0,5 микрошпателя сухих солей: Bi(NO3)3, SnCl2, SbCl3, и прибавили к ним 4-5 капель ацетона

Перемешали стеклянным микрошпателем и измерили рН полученных растворов универсальной индикаторной бумажкой (отметили растворение солей в ацетоне) Плохо растворяются висмут и свинец, обладающие более металлическими свойствами

Bi(NO3) PH=1

Опыт 6. Исследование окислительно -восстановительных свойств полуметаллов и их соединений.   Выполнение опыта: В пробирку поместили 1-2 см³ ацетонового раствора SbCl ₃ и опустили туда зачищенный и обезжиренный ацетоном железный гвоздь.

Опыт 6.2  Выполнение опыта: В пробирку поместить 1-2 см³ водного раствора CuSO₄ и опустить туда зачищенную пластину из свинца.

Опыт 6.3 Выполнение опыта: Получили в пробирке раствор станнита натрия Na₂SnO₂, для чего в пробирку поместили 2 см³ концентрированной NaOH и добавили о,5 мл хлорида олова. Выпавший вначале осадок растворился Во второй пробирке получим осадок Bi(OH)₃, приливая к 2 мл раствора Bi(NO₃)₃ 1 мл концентрированной NaOH до выпадения осадка. К полученному осадку Bi(OH)₃ приливаем 1 мл полученного в первой пробирке Na₂SnO₂

Восстановление висмута станнитом натрия в щелочной среде:

Опыт 6.4   Выполнение опыта: Поместим в пробирку немного PbO₂ (0,5 микрошпателя), прибавляем 1 см³ концентрированной HNO₃. Полученную смесь перемешиваем стеклянной палочкой и кипятим 1-2 минуты. Затем прибавляем не более 1-2 капель раствора MnSO₄ (или Mn(NO₃)₂) и снова нагреваем смесь до кипения. После охлаждения смеси прибавляем 3-5 капель воды и фильтрат отсасываем вчетверо сложенным бумажным фильтром. Фильтрат окрашивает бумагу в фиолетово – розовый цвет ионом MnO₄⁻  

После фильтрации: Наблюдения: фильтр окрасился в фиолетово - розовый цвет ионами MnO₄⁻. Уравнения реакций: 5P  

Опыт 6.5 Выполнение опыта: В пробирку помещаем 0,5 микрошпателя NaBiO₃, прибавляем 3-4 капли концентрированной HNO₃, 2-3 кристаллика AgNO₃, 2-3 капли раствора соли марганца (MnSO₄ или Mn(NO₃)₂), перемешиваем смесь стеклянной палочкой и даем постоять 1-2 минуты, затем смесь фильтруем через бумажный фильтр . Фильтрат окрашивает фильтр в фиолетово-розовый цвет ионом MnO₄⁻

Опыт 6.6 Выполнение опыта: В пробирку помещаем 2-3 стружки магния, прибавляем 2-3 капли раствора соли сурьмы (III) (SbCl₃), несколько капель концентрированной HCl и смесь нагреваем.

Выполнение опыта. В пробирку поместим 2-3 капли соли висмута и 1 каплю разб. KJ, появится черный осадок BiJ3 К этому осадку приливаем 1см3 10% KJ и наблюдаем его растворение вследствие образования комплекса [BiJ4 ]-

Опыт 7.2 Образование комплекса свинца (II). Выполнение опыта. В пробирку с раствором Pb(NO3)2 вносим 1-2 капли 10% KJ до выделения желтого осадка PbJ2 . К образовавшемуся осадку приливаем 1-2 см3 ацетонового раствора KJ- образуется бесцветный K[PbJ3 ]. Пропитанная ацетоновым раствором KPbJ3 фильтровальная бумага используется для обнаружения воды.

Опыт 7.3) Выполнение опыта . Обазование оксалатного комплекса олова (II) Опыт 7.3) Выполнение опыта . Обазование оксалатного комплекса олова (II) В пробирку поместили 2-3 капли ацетонового раствора SnCl 2 и по каплям прибавили раствор щавелевой кислоты H2C2O4 или оксалата аммония. В нейтральном или слабокислом растворе осаждается белый осадок SnC2O4. К осадку прибавляем избыток насыщенного раствора щавелевой кислоты . Осадок растворяется с образованием комплекса [Sn(C2O4)2] 2- Комплекс довольно прочный, из его раствора H2S не осаждает осадка SnS в отличие от Sb3+

Опыт 7.4 Na2S2O3 осаждает белый осадок из растворов солей свинца ( II ) PbS2O3 , растворимый в избытке раствора тиосульфата натрия с образованием комплексной соли Na4[Pb(S2O3)3]. При нагревании с кислотой (H2SO4 или HCl) комплекс разлагается с выделением PbS.

Качественные реакции для распознавания катионов полуметаллов. Качественные реакции для распознавания катионов полуметаллов. Sb3+. Выполнение опыта. К 2-3 каплям раствора SbCl3 прибавляем 2-3 капли концентрированной HCl , 2-3 кристалла NaNO2 ДЛЯ окисления Sb+3 ---> Sb+5. Избыток азотистой кислоты устраняем прибавлением 2-3 капель насыщенного раствора мочевины, после чего 1 каплю полученного раствора Sb+5 прибавляем к 1 см3 метилового фиолетового (10 мг в 100 см3 воды). В присутствии сурьмы появляется фиолетовое окрашивание.

Выполнение опыта. В 2 пробирки помещаем по 1 см3 растворов солей олова ( II ) и сурьмы ( III ), прибавляем по 1 см3 10%-ого KI , а затем по каплям, при непрерывном перемешивании добавляем по 1 см3 конц H2SO4 . Выполнение опыта. В 2 пробирки помещаем по 1 см3 растворов солей олова ( II ) и сурьмы ( III ), прибавляем по 1 см3 10%-ого KI , а затем по каплям, при непрерывном перемешивании добавляем по 1 см3 конц H2SO4 . В присутствии Sn ( II ) выпадает золотисто-желтый осадок, растворимый в спирте, хлороформе и разб. HCl. Sb3+ выделяет осадок SbI3 –кирпично-красного цвета. S

Sn2+ и Bi3+ Соль висмута в щелочном растворе восстанавливается станнитом натрия до металлического висмута, который выделяется в виде черного осадка. Sn2+ и Bi3+ Соль висмута в щелочном растворе восстанавливается станнитом натрия до металлического висмута, который выделяется в виде черного осадка. Sn2+ К 1-2 каплям раствора FeCl3 прибавляем 1-2 капли раствора K3 Fe(CN)6 и 1 каплю раствора соли олова ( II ); получается синий осадок берлинской лазури: 6[Fe(CN)6]3- + 3Sn2+ +8Fe3+=3 Sn4+ +2Fe4[Fe(CN)6]3 Реакцию можно проводить на фильтровальной бумаге или на часовом стекле.

Выполнение опыта. К 3-5 каплям раствора соли олова ( II ) в фарфоровой чашке приливаем около 3 см3 конц. HCl и прибавляем кусочек металлического цинка. Смесь быстро перемешиваем небольшой пробиркой, заполненной холодной водой со снегом. Затем смоченную реакционной смесью часть пробирки вносим в зону несветящегося пламени горелки. В присутствии Sn2+ на поверхности пробирки появляется синее пламя , которое можно наблюдать также через синее стекло. Выполнение опыта. К 3-5 каплям раствора соли олова ( II ) в фарфоровой чашке приливаем около 3 см3 конц. HCl и прибавляем кусочек металлического цинка. Смесь быстро перемешиваем небольшой пробиркой, заполненной холодной водой со снегом. Затем смоченную реакционной смесью часть пробирки вносим в зону несветящегося пламени горелки. В присутствии Sn2+ на поверхности пробирки появляется синее пламя , которое можно наблюдать также через синее стекло. Zn + 2 HCL = ZnCL2 + 2H SnCL2 + 6H = SnH4 + 2HCL

Исследование реакций осаждения солей полуметаллов .   Опыт 8.1: Образование сульфидов.   Выполнение: На полоске фильтровальной бумаги 4 – 5см шириной и длинной 15см. В середине полоски наметить простым карандашом точки – места нанесения капель солей полуметаллов: SnCl2 , SbCl3 , Bi(NO3)3 , Pb(NO3­­­)2 . Внизу под точками написать символы полуметаллов: Sn2+, Sb3+, Bi3+, Pb2+. На помеченные точки, аккуратно прикасаясь пипеткой с соответствующей солью, нанести 1 – 2 капли растворов солей.

Когда соли впитаются в бумагу, сверху нанести по 1 капли раствора Na2S.

Выполнение опыта 8.2.   На часовые стекла поместим по 1 – 2 капли растворов SnCl2 ,SbCl3 , Bi(NO3)3 , Pb(NO3)2 , и прибавим реактивы: 1. NH4OH (концентрированный) 2. Na2CO3 3. Na2HPO4 4. K2CrO4 5. K2CO7 6. Na2S2O3 (насыщенный)  

Результаты наблюдений

Склонность полуметаллов к полимеризации

Слоистая структура оксигалогенидов висмута