[Química] Las propiedades físicas y químicas de los ocho grupos de elementos.

2 10 18 36 54 86

Helio, neón, argón, criptón, xenón y radón

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

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Descripción general de cada elemento

Número de serie del componente: 2

Símbolo del elemento: Ho

Nombre del elemento: Helio

Peso atómico del elemento: 4.003

Tipo de elemento: No metal

Descubridor: Yang Sen

Año de descubrimiento: 1868

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

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

Fuente del elemento: El helio es el producto de la división de elementos radiactivos, y las partículas alfa son los núcleos del helio. Se puede extraer industrialmente del gas natural con una reducción de helio del 7%. También se puede preparar mediante destilación fraccionada a partir de una mezcla de gases He-Ne en aire líquido.

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

Datos auxiliares del elemento: El 18 de agosto de 1868, el astrónomo francés Johnson viajó a la India para observar el eclipse solar total y observó las prominencias solares con un espectroscopio. En las llamas rojas en la parte posterior del disco lunar negro, vio rayas de color, el calor característico del sol. Encontró una línea amarilla que estaba cerca de las líneas D1 y D2 totales del espectro del sodio. Después del eclipse solar, también observó esta línea amarilla en el espectro solar, llamada línea D3. 1868 10 El 20 de octubre, el astrónomo británico Lockyer también descubrió dicha línea amarilla.

Después de seguir investigando, se dio cuenta de que se trataba de una nueva línea que no pertenecía a ningún elemento conocido y que estaba producida por un elemento nuevo. El nuevo elemento recibió el nombre de helio, derivado del griego helios (sol) y su símbolo él. Fue el primer elemento descubierto en el universo más allá de la Tierra. Para conmemorar este acontecimiento se acuñó una placa conmemorativa de oro, en la que se grabó la legendaria imagen del dios sol Apolo conduciendo un carro de cuatro caballos por un lado, y las cabezas de Jason y Lockyer por el otro, con las siguientes palabras: Análisis de Agosto de 1868 +Amanecer del día 08.

Más de 20 años después, Ramza descubrió un gas misterioso mientras estudiaba el mineral de itrio y uranio. Mientras estudiaba el espectro de este gas, descubrió que podría ser la línea amarilla D3 descubierta por Jensen y Lockyer. Pero como no tenía instrumentos para determinar la posición de las líneas en el espectro, tuvo que recurrir al físico londinense Crooks, uno de los mejores espectroscopistas de la época. Crookes demostró que el gas era helio. Entonces el helio también se encuentra en la Tierra.

Número de serie del componente: 10

Símbolo del elemento: Ne

Nombre del elemento: Neón

Peso atómico del elemento: 20,18

Tipo de elemento: no metal

Descubrido por: Ramsa, Travis.

Año del descubrimiento: 1898

Proceso de descubrimiento: En 1898, cuando Ramsar y Travis en el Reino Unido evaporaron hidrógeno líquido, se descubrió el neón en el primer espectro de gases.

Descripción del elemento: uno de los elementos gaseosos raros, incoloro, inodoro e insípido, densidad del gas 0,9092 g/l, densidad del líquido 1,204 g/cm3, punto de fusión -248,67 ℃, punto de ebullición -245,9 ℃, químico propiedades Extremadamente inactivo, energía de ionización 21,564 eV, no inflamable. Otra propiedad especial del neón es la relación volumétrica entre gas y líquido. La mayoría de los gases líquidos criogénicos producen entre 500 y 800 volúmenes de gas a temperatura ambiente, mientras que el neón produce más de 1.400 volúmenes de gas. Esto aporta comodidad a su almacenamiento y transporte. 100 litros de aire contienen aproximadamente 1.818 ml de neón.

Fuente del elemento: mientras se produce oxígeno y nitrógeno, el gas mixto de neón y helio se puede extraer de la torre de separación de aire, y el neón se puede obtener mediante condensación de hidrógeno líquido o adsorción de gel de sílice con carbón activado.

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

Información que respalda los elementos: Tras descubrir el argón y el helio, Lamsa estudió sus propiedades y determinó sus pesos atómicos. Luego consideró su lugar en la tabla periódica de elementos. Dado que las propiedades del helio y el argón no eran similares a las de otros elementos descubiertos, propuso agregar un nuevo grupo de elementos químicos a la tabla periódica de elementos químicos, convirtiendo temporalmente al helio y al argón en miembros de este grupo. Según la hipótesis de Mendeleev sobre la clasificación periódica de los elementos, especuló que también debería haber un elemento con un peso atómico de 20 en esta familia.

Durante 1896 ~ 1897, Ramza, con la ayuda de Travis, intentó utilizar el método que descubrió para calentar minerales metálicos raros para obtener el elemento que predijo. Probaron muchos minerales pero no encontraron ninguno. Finalmente, se les ocurrió la idea de aislar el gas del aire. Pero es muy difícil eliminar el argón del aire y los métodos químicos son básicamente imposibles. Sólo pasando primero el aire a estado líquido, y luego aprovechando las diferencias de puntos de ebullición de sus componentes, se puede convertir cada uno de ellos en gases y separarlos uno a uno. Se necesita mucha presión y mucha temperatura para convertir el aire en líquido. Fue a finales de 1919 cuando el alemán Linde y el inglés Hampson crearon simultáneamente el frigorífico y obtuvieron aire líquido. El 24 de mayo de 1898, Lamsa obtuvo de Hampson una pequeña cantidad de aire líquido. Ramza y Travis separaron por primera vez el criptón del aire líquido. Luego licuaron y volatilizaron repetidamente el gas argón separado para recolectar componentes volátiles. En junio de 1898, finalmente encontraron el neón, el símbolo del elemento ne, del griego neos (nuevo).

Número de serie del componente: 18

Símbolo del elemento: Ar

Nombre del elemento: Argón

Peso atómico del elemento: 39,95

Tipo de elemento: no metal

Descubierto por: Riley

Año de descubrimiento: 1894

Proceso de descubrimiento: 1894, Rayleigh, Inglaterra, eliminado del aire Después del oxígeno y el nitrógeno, se descubrió argón durante el análisis espectroscópico de una pequeña cantidad del gas.

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

Fuente del elemento: la fracción que contiene argón se puede extraer de la torre de fraccionamiento de aire, convertirse en argón crudo a través de la torre de argón y luego el argón puro se puede separar mediante reacción química y adsorción física.

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

Datos auxiliares del elemento: A finales del siglo XIX, el físico británico Lord Rayleigh descubrió que la densidad del nitrógeno producido por la eliminación de impurezas del aire y la producida por el amoníaco diferían en aproximadamente una milésima. Publicó sus hallazgos en Nature, una prestigiosa revista británica de la época, y pidió a todos que le ayudaran a analizar los motivos. Ramsa, profesor de química de la Universidad de Londres, concluyó que el nitrógeno en el aire puede contener un gas desconocido más pesado. Los dos realizaron muchos experimentos respectivamente y finalmente descubrieron que había un gas desconocido en el aire con una densidad casi una vez y media mayor que la del nitrógeno.

El 3 de agosto de 1894, la Asociación Británica de Ciencias celebró una reunión en Oxford y Rayleigh hizo un informe. Por sugerencia del presidente Martin, el nuevo gas se llamó argón (en griego significa "no trabajador" y "perezoso"). El símbolo del elemento Ar.

Por supuesto, el gas argón descubierto en aquel momento era en realidad una mezcla de argón y otros gases inertes. Precisamente porque el contenido de gases inertes en el aire es absolutamente dominante, se descubrió que el argón es un representante de los gases inertes.

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

Número de serie del componente: 36

Símbolo del elemento: Kr

Nombre del elemento: Krypton

Peso atómico del elemento: 83,80

Tipo de elemento: no metal

Descubierto por: Ramsa, Travis.

Año de descubrimiento: 1898

Proceso de descubrimiento: En 1898, Lamsa y Travis en el Reino Unido descubrieron el criptón cuando utilizaron espectroscopia para analizar el gas residual que quedaba tras la evaporación del aire líquido.

Descripción: Incoloro, inodoro e insípido. La densidad es 3,736 g/L (gas), 2,155 g/cm3 (líquido, -156,9°C). Punto de fusión -156,6 ℃, punto de ebullición -152,30 ± 0,10 ℃. La primera energía de ionización es 13,999 eV. La capa de un átomo de criptón es una estructura estable llena de electrones. Por lo tanto, sus propiedades químicas son extremadamente inactivas, no puede arder y no puede soportar la combustión. Tiene la propiedad de absorber rayos X.

Fuente del elemento: 100 litros de aire contienen aproximadamente 0,114 ml de criptón, que se puede separar de la fracción extraída durante la producción de oxígeno o nitrógeno en una gran torre de separación por licuefacción de aire.

Uso de componentes: Se utiliza principalmente para llenar lámparas eléctricas y diversos dispositivos electrónicos. También se puede utilizar como material de protección contra la luz para trabajos de rayos X. Su mezcla con argón se utiliza mucho para rellenar lámparas fluorescentes.

Información que respalda los elementos: Tras descubrir el argón y el helio, Lamsa estudió sus propiedades y determinó sus pesos atómicos. Luego consideró su lugar en la tabla periódica de elementos. Dado que las propiedades del helio y el argón no eran similares a las de otros elementos descubiertos, propuso agregar un nuevo grupo de elementos químicos a la tabla periódica de elementos químicos, convirtiendo temporalmente al helio y al argón en miembros de este grupo. Según la hipótesis de Mendeleev sobre la clasificación periódica de los elementos, especuló que debería haber otros elementos con pesos atómicos de 20, 82 y 129.

Durante 1896 ~ 1897, Ramza, con la ayuda de Travis, intentó utilizar el método que descubrió para calentar minerales metálicos raros para obtener el elemento que predijo. Probaron muchos minerales pero no encontraron ninguno. Finalmente, se les ocurrió la idea de aislar el gas del aire. Pero es muy difícil eliminar el argón del aire y los métodos químicos son básicamente imposibles. Sólo pasando primero el aire a estado líquido, y luego aprovechando las diferencias de puntos de ebullición de sus componentes, se puede convertir cada uno de ellos en gases y separarlos uno a uno. Se necesita mucha presión y mucha temperatura para convertir el aire en líquido. Fue a finales de 1919 cuando el alemán Linde y el inglés Hampson crearon simultáneamente el frigorífico y obtuvieron aire líquido. El 24 de mayo de 1898, Lamsa obtuvo de Hampson una pequeña cantidad de aire líquido. Ramsa y Travis lograron aislar un nuevo gas del aire líquido. Lamsa decidió llamarlo Kr, que proviene del griego krptos (oculto).

Número de serie del componente: 54

Símbolo del elemento: Xe

Nombre del elemento: Xenón

Peso atómico del elemento: 131,3.

Tipo de elemento: no metal

Descubrido por: Ramsa, Travis.

Año de descubrimiento: 1898

Proceso de descubrimiento: En 1898, se descubrió xenón en Ramsar y Travis, Inglaterra, cuando se fraccionó criptón líquido.

Descripción: Incoloro, inodoro e insípido. Es un gas inerte. La densidad es 5,887±0,009 g/L, 3,52 g/cm3 (líquido) y 2,7 ​​g/cm3 (sólido). Punto de fusión -111,9 ℃, punto de ebullición -107,1,3 ℃. La energía de ionización es 12.130 eV. Es el único elemento de los gases nobles no radiactivos que puede formar compuestos estables a temperatura ambiente y que pueden absorber rayos X. A altas temperaturas o luz, puede formar una serie de fluoruros como XeF2, XeF4 y XeF6 con flúor.

El xenón también puede formar inclusiones de enlaces débiles con agua, hidroquinona y fenol.

Fuente del elemento: En una gran torre de separación por licuación del aire, se separa este de la fracción extraída produciendo oxígeno o nitrógeno.

Uso del elemento: Debido a su altísima intensidad luminosa, se utiliza en luminotecnia para rellenar fotocélulas, lámparas de flash y lámparas de xenón de alta presión. Las lámparas de xenón de alta presión emiten una elevada radiación ultravioleta y se utilizan en la tecnología médica.

Información que respalda los elementos: Tras descubrir el argón y el helio, Lamsa estudió sus propiedades y determinó sus pesos atómicos. Luego consideró su lugar en la tabla periódica de elementos. Dado que las propiedades del helio y el argón no eran similares a las de otros elementos descubiertos, propuso agregar un nuevo grupo de elementos químicos a la tabla periódica de elementos químicos, convirtiendo temporalmente al helio y al argón en miembros de este grupo. Según la hipótesis de Mendeleev sobre la clasificación periódica de los elementos, especuló que debería haber otros elementos con pesos atómicos de 20, 82 y 129.

En 1898, Ramsa descubrió el criptón y el neón con la ayuda de Travis. Posteriormente, con la ayuda de nuevos equipos de licuefacción de aire, prepararon una gran cantidad de criptón y neón, que fueron licuados y volatilizados muchas veces. El 12 de julio del mismo año se aisló un gas inerte, el xenón (Xe), derivado del griego xenos.

Número de serie del componente: 86

Símbolo del elemento: Rn

Nombre del elemento: Radón

Peso atómico del elemento: [222]

Tipo de elemento: no metal

Descubierto por: F.E. Donne

Año de descubrimiento: 1900.

Proceso de descubrimiento: En 1900, el alemán F.E. Dorn descubrió productos de uranio.

Descripción del elemento: La primera energía de ionización es de 10.748 eV. Gas incoloro. La densidad es 9,73 g/L. Punto de fusión -765438 ± 0 ℃, punto de ebullición -665438 ± 0,8 ℃. Se adsorbe fácilmente en adsorbentes como el carbón activado y el gel de sílice, por lo que se puede separar de las impurezas del gas y se puede desorber del carbón activado cuando se calienta a aproximadamente 350 °C. Soluble en agua.

Elemento fuente: derivado de la conversión de elementos radiactivos como el radio y el torio.

Usos del elemento: El radón es radiactivo y se descompone en polonio radiactivo y partículas alfa, por lo que puede utilizarse en medicina. Se utiliza para la radioterapia del cáncer; se insertan agujas de oro llenas de gas radón en el tejido enfermo para matar las células cancerosas.

Datos auxiliares de los elementos: cuando los físicos y químicos estudiaron la radiactividad de las sustancias, descubrieron que el aire alrededor de los materiales radiactivos también se vuelve radiactivo.

A finales del año 19, los científicos descubrieron que el torio libera continuamente una sustancia radiactiva gaseosa, confirmando que es químicamente inerte y tiene un gran peso atómico. Debido a que proviene del torio, se le llama ionizador de torio con sus símbolos. En 1918, el químico alemán Schmidt lo llamó gas torón en honor a gases inertes como el argón y el neón. El símbolo del elemento es Tn, y fue reconocido oficialmente como elemento. En 1900, el físico alemán Donne también descubrió la emisión radiactiva de gas láser, símbolo RaEM. En 1918, Schmidt le cambió el nombre a radón y definió el símbolo del elemento como Rn. También, en 1903, actinio, AcEm y neutrones de gases nobles. Posteriormente se descubrió que el gas torón es radón 220, el gas actínido es radón 219 y el nitón es radón 222.

El radón es el producto de transformación del uranio, radio y torio radiactivos en la corteza terrestre. Es un gas inerte. Por lo tanto, las rocas que contienen elementos radiactivos en la corteza terrestre siempre difunden radón al entorno, lo que hace que el aire y el agua subterránea contengan más o menos radón. Antes de terremotos fuertes, las actividades de tensión del suelo se intensifican y el contenido de radón no sólo aumenta sino que también cambia anormalmente. Si el acuífero subterráneo se deforma bajo la acción del estrés in situ, acelerará el movimiento del agua subterránea, mejorará la difusión del radón y aumentará el contenido de radón. Por lo tanto, medir los niveles de radón en las aguas subterráneas puede servir como precursor de terremotos.

Debido a que el radón es un elemento radiactivo, la inhalación prolongada de altas concentraciones de radón puede causar daños al tracto respiratorio superior y a los pulmones, e incluso causar cáncer de pulmón. El radón es uno de los 19 carcinógenos.

Elementos del grupo oxígeno

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

Esta familia contiene cinco elementos: oxígeno (O), azufre (S), selenio (Se), telurio (Te) y polonio (Po), de los cuales el polonio es un metal, el telurio es un metaloide, y el oxígeno, el azufre y el selenio son elementos no metálicos típicos. En condiciones estándar, todos los elementos excepto el oxígeno son sólidos.

Cuando se combinan con elementos metálicos, el oxígeno, el azufre, el selenio y el teluro suelen presentar un estado de oxidación de -2 pero cuando el azufre, el selenio y el teluro están en sus radicales ácidos, pueden alcanzar el estado de oxidación más alto; +6.

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

1. Similitudes y diferencias en las estructuras atómicas.

1. Similitud en las estructuras atómicas. (1) Hay 6 electrones en la capa más externa de un átomo.

(2) En la reacción se obtienen fácilmente dos electrones.

(3) Muestra oxidación.

2. Diferencias en la estructura atómica.

(1) La carga eléctrica de la energía nuclear aumenta secuencialmente.

(2)El número de capas de electrones aumenta secuencialmente.

(3) A medida que aumenta el radio atómico, disminuye la capacidad de obtener electrones y disminuye la oxidación.

2. Propiedades químicas de sustancias simples

1. Similares

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

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

(3)Ambos pueden arder en oxígeno.

(4) El hidrato correspondiente al óxido es ácido.

(5)Todos ellos no son metálicos.

2. Degeneración (a partir de oxígeno -> telurio)

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

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

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

(4) La acidez del hidrato correspondiente al óxido de mayor valencia se debilita gradualmente.

(5) Las propiedades no metálicas se debilitan gradualmente.

Oxígeno, azufre, selenio y telurio

Coste de energía nuclear 8 16 34 52

Gas incoloro amarillo claro sólido gris sólido plateado blanco sólido a temperatura ambiente

Punto de fusión, punto de ebullición → aumentan secuencialmente.

Valencias -2 -2, +4, +6 -2, +4, +6 -2, +4 y +6.

Reacciona con H2, explota, calienta y calienta.

El H2R es estable a 1000 ℃ y se descompone fácilmente cuando se calienta a 300 ℃.

El precio más alto es el hidrato/H2SO4 H2SO4 H2teo4

Elementos del grupo del carbono

El grupo ⅳ a en la tabla periódica incluye carbono c, silicio si, germanio ge, Cinco elementos: estaño Sn y plomo Pb. La configuración de la capa de electrones de valencia es ns2np2, con cuatro electrones de valencia. El carbono y el silicio son no metales, el estaño y el plomo son metales y el germanio es un semimetal. Debido a su estructura especial, su capacidad para ganar electrones es casi igual a su capacidad para perder electrones. Por lo general, logra una estructura estable mediante el uso de electrones. Cuando se combinan con átomos de otros elementos, forman principalmente * * * compuestos valerosos.

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

El carbono libre existe en forma de diamante y grafito, el silicio existe en forma de compuestos de sílice y silicatos, el germanio y el estaño existen principalmente en forma de óxidos (germano GeO2, casiterita SnO2), el plomo existe principalmente en forma de sulfuro. El plomo elemental es un cristal metálico y los elementos de los otros cuatro elementos son todos cristales atómicos (el grafito es un cristal en capas y el estaño blanco es un cristal metálico). El dióxido de carbono del aire, diversos carbonatos de la corteza terrestre, el carbón y el petróleo contienen grandes cantidades de carbono. La materia orgánica como la grasa, el azúcar y las proteínas son todos compuestos que contienen carbono. Tanto el carbono como el estaño tienen alótropos (diamante, grafito y carbono-60, estaño gris y estaño blanco, etc.).

A medida que aumenta el número atómico, el número de capas electrónicas de los elementos de este grupo aumenta gradualmente. aumenta , la atracción del núcleo atómico hacia los electrones externos se debilita gradualmente, el no metal se debilita gradualmente (la capacidad de obtener electrones se debilita) y la metalicidad se fortalece gradualmente (aumenta la capacidad de perder electrones). Las propiedades químicas varían ampliamente.

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

2. El silicio y el estaño reaccionan con soluciones alcalinas como el SiO3,2- para liberar hidrógeno, lo que indica que el estaño no es completamente metálico.

3. Al calentarse, pueden reaccionar con el oxígeno y oxidarse formando CO2, SiO2 y PbO.

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

5. El carbono y el silicio reaccionan con los metales para formar carburos y siliciuros, y el estaño y el plomo forman aleaciones con los metales. No se puede combinar directamente con hidrogenación y su hidruro se prepara indirectamente.

Elementos del grupo del platino

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En la clasificación de minerales, los minerales del grupo del platino pertenecen al platino natural Subgrupo que incluye cuatro elementos minerales naturales: iridio, rodio, paladio y platino. Existe una amplia gama de fenómenos de sustitución isomorfa entre ellos, formándose así una serie de cristales mixtos isomorfos. Al mismo tiempo, sus ingredientes suelen contener mezclas homogéneas de hierro, cobre, níquel y plata. Cuando su contenido es elevado, forman las especies correspondientes. Los elementos del grupo del platino son todos cristales equiaxiales, con pocos cristales individuales y ocasionalmente cristales finos cúbicos u octaédricos. Generalmente en forma de gránulos irregulares, dendritas, uvas o bloques. El color y las rayas son de blanco plateado a gris acero, con brillo metálico, opaco, sin hendiduras, fracturas irregulares, ductilidad y buen conductor de electricidad y calor. Los metales fundidos a partir de minerales del grupo del platino incluyen paladio, iridio, platino, rodio y oro.

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

2. Rodio: Extraído principalmente del rodio natural, es un metal precioso poco común. El color es blanco plateado, metálico, opaco. Dureza 4 ~ 4,5, densidad relativa 12,5. Alto punto de fusión, 1955 ℃. La química premia la estabilidad. El rodio se utiliza principalmente en la industria de la galvanoplastia debido a su resistencia a la corrosión y buen brillo. Al galvanizar otras superficies metálicas, el recubrimiento tiene un color sólido, no es fácil de usar y tiene buenos efectos reflectantes.

3. Iridio: extraído principalmente del iridio natural o mineral de iridio. El color es blanco plateado, con fuerte brillo metálico y dureza 7. La densidad relativa es 22,40 y es relativamente frágil, pero se puede prensar para formar láminas o formar filamentos a altas temperaturas, con un punto de fusión de hasta 2454 °C. Las propiedades químicas son muy estables. Se utiliza principalmente en la fabricación de instrumentos científicos, termopares, sarga de resistencias, etc. Las aleaciones de hierro-iridio e iridio-platino de alta dureza se utilizan a menudo para fabricar puntas de bolígrafos y joyas de platino.

4. Platino: Elaborado a partir de platino natural, mineral de platino crudo y otros minerales. Debido a que "platino" es una combinación de "oro" y "blanco", y el color es blanco plateado, también se le llama "platino". El color es blanco plateado, brillo metálico, dureza 4 ~ 4,5, densidad relativa 21,45. Alto punto de fusión, 1773 ℃. Es muy dúctil y puede estirarse en alambres de platino extremadamente finos y enrollarse en láminas de platino extremadamente delgadas. Las propiedades químicas son extremadamente estables, insolubles en ácidos fuertes y selladores fuertes, y no se oxidan en el aire. Se utiliza ampliamente en la industria de la joyería y la industria química para fabricar recipientes químicos avanzados, crisoles de platino y catalizadores que aceleran reacciones químicas.

Capítulo 16 Grupo del Boro

Resumen de este Capítulo

1. Similitud entre el boro y el silicio, el borano y los compuestos oxigenados del boro.

2. Dos sales de aluminio diferentes de al2o 3.

3. Sal de óxido e hidróxido de galio, indio y talio Tl(III)

0. Descripción general

El grupo boro se encuentra en el grupo ⅲA, y su valencia. La configuración electrónica es ns2np1.

El boro B existe en forma de minerales borato.

El Al-Al existe en forma de enlace Al-O, y la bauxita (Al2O3) es el mineral más común, ocupando el tercer lugar.

Galio es simbiótico con zinc, hierro, aluminio, cromo y otros minerales.

Indio y forma de esfalerita

Talio Tl y forma de esfalerita

El galio, el indio y el talio son elementos raros y no tienen depósitos separados.

1. Boro

1. Elemento sólido de color amarillo-marrón, alta dureza, alto punto de ebullición, cristal atómico, unidad estructural B12 icosaedro.

1. Preparación: Utilice magnesio o aluminio para reducir B2O3

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

Utilice H2 para reducir el boro tribromuro:

2BBR3+3H2 = = 2B+6HBR (alambre de tungsteno, alta temperatura)

2. Reacción de boro

Inactivo a temperatura ambiente, activo a alta temperatura temperatura .

4B + 3O2 === 2B2O3

2B + 3Cl2 === 2BCl3

2B+N2 = = = 2 mil millones

Reacciona con ácidos oxidantes y es más activo que el silicio.

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

Reacciona con álcali fuerte

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

Diborano

Aunque no existen muchos tipos de hidrocarburos, los borohidruros son mucho más que silanos y sus estructuras son más complejas que las de los alcanos y los silanos.

Estructura

El borano más simple con fórmula molecular B2H6 tiene los siguientes enlaces químicos:

Se forma un enlace σ entre H y B en el grupo final ( sp3-s). Las cuatro H terminales y las dos B forman un plano molecular, y las dos H del medio no están en el plano molecular. Su conexión es perpendicular al plano molecular, una hacia arriba y otra hacia abajo, formando un enlace con las H superiores.

* * * 44 electrones de valencia.

Preparación de diborano

Método de sustitución de protones:

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

Método de reducción:

4 bcl 3+lia LH 4 ​​= = = 2 B2 h6+3 LiCl+3 ALCL 3

Propiedades del diborano

1Estabilidad

B2H6 === 2B +3 H2

B H 6 debe almacenarse por debajo de 100 ℃ y su estabilidad no es tan buena como la del silano.

2 Reducibilidad

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

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

3 grados de hidrolización

B2h6+6H2O = = 2b (OH)3+6H2 (gas)

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

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

Compuestos oxigenados de boro

Trióxido de boro

B2O3, cristal incoloro, se obtiene quemando boro o deshidratando ácido bórico.

B2O3+3H2O ===2H3BO3 anhídrido bórico

B2O3 reacciona con el vapor de agua para generar ácido metabórico volátil;

B2O3 + HH2O === 2HBO2 p>

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

COO+B2O3 = = Co (Bo2) 2 azul oscuro

Verde perla de boro de Cr2O3 y azul perla de boro de CuO.

El violeta perla de boro de MnO y el verde perla de boro de NiO.

Óxido de hierro boro perla amarilla

2. Ácido bórico H3BO3

2 Acidez débil

Por falta de estructura electrónica:

Agregar glicerol (glicerol) al H3BO3 puede mejorar la acidez porque el mecanismo para mostrar la acidez cambia:

El H3BO3 puede ser alcalino cuando se encuentra con un ácido más fuerte:

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

Reacción de identificación del ácido bórico 3

Al encenderse: el borato de trietilo arde con llama verde.

3. Bórax

El bórax es la principal sal oxigenada del boro, de color blanco y vítreo.

Por tanto, el bórax reacciona con óxidos de metales de transición, como Cr2O3, CuO, MnO, NiO, Fe2O3, etc. , pero la reacción real de las perlas de boro se realiza con bórax.

2 Hidrólisis del bórax

Generar una determinada cantidad de ácido bórico y borato para formar una solución tampón. El valor de pH de la solución de bórax 0,05438+0 es 9,24.

Similitudes entre el tetraboro y el silicio

Similar

Excepto que el boro es diferente del óxido de silicio y de los ácidos que contienen oxígeno, la preparación de boro y silicio es similar a Ácidos y bases. Función, preparación y propiedades de los hidruros.

La hidrolización halógena del boro y del silicio también es similar:

SiCl4 + 4H2O === H4SiO4 + 4HCl

BCl3 + 2H2O === HBO2 + 3HCl

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

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

Regla diagonal

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La metalicidad se fortalece hacia abajo, la no metálica a la derecha se fortalece y la no metálica a la derecha es similar. La esencia es causada por la fuerza del campo eléctrico de los átomos o iones. La fuerza del campo eléctrico es similar y tiene una fuerza de unión similar en los electrones externos.

Así que las propiedades del litio magnesio, el berilio aluminio y el borosilicato son similares.

2. Aluminio metálico

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

1.Dos variantes de alúmina

γ-Al2O3: producida por deshidratación de Al(OH)3, soluble tanto en ácidos como en álcalis.

-Al2O3: Si el -Al2O3 se quema a alta temperatura, se convertirá en -Al2O3. -Al2O3 no es soluble en ácido ni en álcali. Éste y KHSO4*** son en realidad equivalentes a la fusión de K2S2O7 y se volverán solubles.

Sal de dialuminio

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

Agregue la lata de Na2S. También precipita Al(OH)3, pero no se puede obtener Al2S3.

La sal de AlCl3 anhidro no puede cristalizar en una solución acuosa, por lo que el AlCl3 anhidro debe prepararse por método seco.

2Al+3Cl2=== 2AlCl3 o

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

Además de ser iones, los fluoruro de aluminio Fuera de los cristales, otros haluros tienen una valencia fuerte, por lo que sus puntos de fusión y de ebullición son relativamente bajos.

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

3. Galio, Indio y Talio

Sustancia elemental

1. Propiedades físicas

Ga, In y TL son todos plata. -Metales blandos de color blanco, mucho más blandos que el plomo. El punto de fusión del galio es 29,78°C, mientras que el punto de ebullición es 2403°C, siendo el mayor rango de temperatura de la fase líquida. El rango de temperatura del mercurio en líquido: -38 ~ 356 ℃.

2. Propiedades químicas

Y reaccionan con ácidos no oxidantes.

2Ga+3H2SO4 === Ga2(SO4)3+3H2+3H2 (gas) III valencia (en la misma reacción).

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

Y ácido oxidante.

Ga+6 HNO 3 = = Ga(NO3)3+3no 2+3H2O (la misma reacción ocurre en in).

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

Reacciona con álcali

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

Dióxidos e hidróxidos

* Ga2O3 y Ga(OH)3 son ácidos anfóteros;

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

*En _2O_3 y en (OH)_3 casi no tienen expresión bisexual. El óxido de indio es soluble en ácido pero insoluble en álcali.

En el orden ga(oh)3, en (oh)3, TL(oh)3, es más fácil deshidratarse para formar óxidos:

2m(OH)3 = = M2O3 +3H2O (In2O3 amarillo)

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

*El Tl2O3 es fácil de descomponer:

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

*El Tl2O se disuelve en agua para formar TlOH También soluble en agua;

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

*En los hidróxidos, el TlOH es una base fuerte (no tan buena como el KOH); Ga(OH)3 es el más ácido.

Oxidación de la sal triple Tl(III)

El Tl contiene sales y compuestos de (ⅲ) y (ⅰ), mientras que Ga(ⅰ) e In(ⅰ) son difíciles de generar. , y Al (i) no existe. MF3 es un compuesto iónico, otros haluros tienen valencia * * *, B.P. es bajo y Tl(III) tiene fuertes propiedades oxidantes debido al efecto de pares de electrones inertes.

TlX es similar a AgX, insoluble en agua y puede descomponerse con la luz. Cuando el Tl(I) forma una sal con un anión con baja deformabilidad, es similar al K+ y al r b+. Por ejemplo, el Tl2SO4 se disuelve fácilmente en agua y se convierte en alumbre.