Hliník, gálium, indium, tálium




Дата канвертавання20.04.2016
Памер12.83 Kb.
Hliník, gálium, indium, tálium
Táto štvorica prvkov tvorí (spolu s bórom) tretiu hlavnú skupinu periodického systému. Majú mnoho spoločných chemických vlastností. Napriek tomu sú tu niektoré odlišnosti v chemickom chovaní gália, india a tália na jednej strane a hliníka na druhej.

Chemické vlastnosti
Kovový hliník je technicky veľmi významný kov. Jeho mechanické vlastnosti možno výrazne zlepšiť legovaním. Mal by reagovať s vodou a so vzdušnou vlhkosťou, ale vznik vrstvičky oxidu na povrchu hliníku a jeho zliatin bráni priebehu tejto reakcie. Ak sa táto vrstvička oxidu priebežne odstraňuje alebo aspoň narušuje, reakcia hliníka s vodou prebieha.
2 Al + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 2 H2
Naopak, umelým vytvorením hrubšej ochrannej vrstvy oxidu anodickou oxidáciou (eloxovanie) možno protikorózne vlastnosti hliníka výrazne zlepšiť.

Práškový hliník zhorí po zapálení jasným plameňom na oxid. Pomerne dobre reaguje tiež s ostatnými nekovmi, v niektorých prípadoch tieto reakcie prebiehajú až pri vysokých teplotách. Významná je schopnosť elementárneho kyslíka odoberať oxidom kovov ich kyslík a redukovať ich na kovy (aluminotermia).

Hliník sa rozpúšťa v neoxidujúcich kyselinách a hydroxidoch alkalických kovov za vývoja vodíka.
2 Al + 6 HCl + 12 H2O → 2 AlCl3.6H2O + 3 H2
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O → 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
Pri styku kovu s oxidujúcou kyselinou dochádza k jeho pasivácii. Preto sa zliatiny hliníka používajú pre výrobu kontajnerov na dopravu koncentrovanej kyseliny dusičnej.

Gálium, indium a tálium sú ľahko taviteľné kovy. Všetky tri kovy reagujú s kyselinami podobne ako hliník. Gálium a indium pritom prechádzajú do oxidačného stavu III, u tália je to oxidačný stupeň I. Gálium sa rozpúšťa v roztokoch hydroxidov alkalických kovov za vzniku galitanov a vodíka.


2 Ga + 2 NaOH + 10 H2O → 2 Na[Ga(OH)4(H2O)2] + 3 H2
Gálium a indium sú na vzduchu stále. Tálium však reaguje so vzdušnou vlhkosťou za prítomnosti kyslíka a prechádza na veľmi zásaditý TlOH.

Všetky tri kovy skupiny 3B reagujú s nekovmi za vyšších teplôt podobným spôsobom ako hliník.



Zlúčeniny
Oxid a hydroxid hlinitý sú amfotérne látky a aj oxidy a hydroxidy galité a indité majú podobné vlastnosti.

Opačná situácia je u zlúčenín tália. Hydroxid tálny TlOH a oxid tálny Tl2O sú silne bázické zlúčeniny. Tieto a ďalšie tálne zlúčeniny majú iónový charakter, rozpustnosťou sa podobajú strieborným zlúčeninám. Príprava zlúčenín tálitých vyžaduje pôsobenie silných oxidačných činidiel a zlúčeniny tálité vo vodnom roztoku sú silné oxidovadlá.

Hliník sa v oxidačnom stave I bežne nevyskytuje. Zlúčeniny GaI a InI sú vo vodných roztokoch nestále. V tuhom skupenstve môžu byť pripravené len pri dostatočnej ochrane pred stykom so vzdušným kyslíkom a vlhkosťou, napríklad reakciou uskutočňovanou v tavenine.
2 Ga + GaCl3 → 3 GaCl
Veľmi významné, najmä u hliníka, sú organokovové zlúčeniny. Sú to látky so stechiometrickým zložením vyjadreným vzorcom R3Al, R2AlY a RAlY2 (R = alkyl alebo aryl, Y = H, F, Cl, Br, I, CN a i.). Všetky tieto látky sú veľmi reaktívne, mnohé sú na vzduchu samozápalné a majú silné redukčné vlastnosti. Používajú sa v organickej syntéze a raketovej technike.

Keď ide o toxicitu kovov a ich zlúčenín, je potrebné upozorniť na veľkú jedovatosť rozpustných zlúčenín tália. Ostatné kovy, aj vo forme rozpustných zlúčenín, sú málo nebezpečné.



Výroba a použitie technicky významných zlúčenín
Mimoriadne veľký technický význam má hliník. Z jeho zlúčenín sa v najväčšom množstve vyrábajú tie, ktoré slúžia v metalurgii tohto kovu. Sú to predovšetkým Al2O3, Na3[AlF6] a AlF3.

Hlavným surovinovým zdrojom pre výrobu zlúčenín hliníka je bauxit.

Kryolit sa vyrába reakciou vodného roztoku kyseliny fluorovodíkovej s oxidom hlinitým a uhličitanom sodným.
Al2O3 + 3 Na2CO3 + 12 HF →  2 Na3[AlF6] + 3 CO2 + 6 H2O
Kryolit sa okrem metalurgie hliníka používa aj v sklárstve.

Na priemyslovú výrobu fluoridu hlinitého AlF3 sa najčastejšie využíva neutralizačná reakcia.


Al(OH)3 + 3 HF → AlF.3H2O
Vylúčený hydrát sa zahrievaním na 400 až 500 °C prevedie na bezvodú soľ. Tá má použitie vo výrobe kryolitu alebo elektrolytickej výrobe hliníka.

Chlorid hlinitý býva pripravovaný priamym zlučovaním hliníka s chlórom. Možno tiež použiť reakciu s plynným chlorovodíkom.


2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
Objemom výroby nepatrná, ale veľmi dôležitá je výroba veľmi čistých zlúčenín gália a india. Významné sú predovšetkým binárne zlúčeniny oboch kovov s fosforom, arzénom a antimónom. Uplatňujú sa v oblasti polovodičovej techniky a elektroniky. Pri ich syntéze sa vychádza buď z veľmi čistých prvkov, alebo v niektorých prípadoch z ich zlúčenín.
6 GaCl + As4 → 4 GaAs + 2 GaCl3


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка