Курсовая работа «Химия биогенных элементов»

2.2. p-элементы.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. p-блок в периодической таблице элементов — электронная оболочка атомов, валентные электроны которых с наивысшей энергией занимают p-орбиталь. В p-блок входят последние шесть групп главной подгруппы, исключая гелий (который находится в s-блоке). Данный блок содержит все неметаллы (исключая водород и гелий) и полуметаллы, а также некоторые металлы. p-блок содержит в себе элементы, которые имеют различные свойства, как физические, так и механические. p-неметаллы — это, как правило, высокореакционные вещества, имеющие сильную электроотрицательность, p-металлы — умеренно активные металлы, причём их активность повышается к низу таблицы химических элементов. [10]
БОР. Основной минерал - бура - Na2B4O7. Бор неметалл, типичные степени окисления +3 и -3, получают восстановлением его оксида магнием:
B₂O₃ + 3Mg = 2B + 3MgO
Растворяется в кислотах-окислителях, но солей подобно Al, Ga, In, Tl не образует, а превращается в борную кислоту:
2В + 3H₂SO_4конц. = 2H₃BO₃ + 3SO₂; B + 3HNO_3конц. = H₃BO₃ + 3NO₂
При нагревании бор реагирует с кислородом, галогенами, серой, азотом, образуя соответственно B₂O₃, BCl₃, B₂S₃, BN, а с водородом - бороводороды В₂Н₆ - диборан, В₄Н₁₀ - тетраборан.
АЛЮМИНИЙ. Распространенность в земной коре - 9%. Единственный природный изотоп - ²⁷Al₁₃. Почти весь алюминий сосредоточен в алюмосиликатах. Алюминий - серебристо-белый металл, легко проводит электрический ток, образует сплавы с другими металлами. Характерная степень окисления +3. Довольно активный металл и вступает во множество реакций. Однако, на воздухе покрыт прочной оксидной пленкой (Al₂O₃), которая не удаляется при механической обработке и нагревании, что придает стойкость изделиям из алюминия к внешним воздействиям.
Химические свойства алюминия:
1. Взаимодействие с кислородом. Защитная пленка препятствует окислению на воздухе. Но при тонком измельчении и устранении оксидной пленки (погружением в горячую щелочь) алюминий сгорает с ослепительным блеском (∆H = -1676 кДж/моль), с образованием оксида алюминия, а в присутствии воды - гидроксида алюминия:
4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃; 4Al + 3O₂ + 6H₂O = 4Al(OH)₃
2. Элемент активно реагирует с неметаллами, сгорая в атмосфере фтора и хлора, соединяясь с бромом, йодом, серой, азотом, фосфором, углеродом при нагревании. С водородом прямо не взаимодействует и гидриды типа (AlH₃)_n получают косвенным путем.
3. При нагревании алюминий (лишенный оксидной пленки) образует с водой оксид алюминия, а без нагревания - гидроксид алюминия:
2Al + 3H₂O = Al₂O₃ + 3H₂ (реакция идёт при нагревании);
2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂
5. Алюминий вытесняет из растворов солей менее активные металлы:
Al + 3CuCl₂ = 3Cu + 2AlCl₃
6. Алюминий растворяется в кислотах-неокислителях с выделением водорода (в фосфорной и уксусной кислоте растворяется при нагревании).
2Al + 3H₂SO_4разб. = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂
7. Алюминий пассивируется концентрированными H₂SO₄ и HNO₃, поэтому эти кислоты можно хранить в алюминиевой таре, но реагирует с разбавленной азотной кислотой.
8. Алюминий растворяется в щелочах с выделением водорода.
2Al + 2KOH + 6H2O = 2K[Al(OH)₄] + 3H₂;
9. Алюминий растворяется в растворах окислителей и сплавляется с окислителями:
10Al + 6KMnO₄ + 24H₂SO₄ = 5Al₂(SO₄)₃ + 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 24H₂O