Подгруппа мышьяка.

Книги по химии / Химия, элементы таблицы Менделеева / Первая группа периодической системы / Подгруппа мышьяка.
Страница 6

Параллельно с ослаблением кислотных и усилением основных свойств гидроксидов Э(ОН)3 по ряду As-Sb-Bi ослабляются также и восстановительные свойства, т. е. уменьшается тенденция элементов к переходу в соединения их высшей валентности. Мышьяковистая кислота, будучи сильным восстановителем в щелочной среде, в кислой окисляется уже значительно труднее. Сурьмянистая кислота типичным восстановителем не является, хотя окисление её в щелочной среде идёт довольно легко. Напротив, гидроксид висмута может быть окислен только в сильнощелочной среде и наиболее сильными окислителями.

Высшие оксиды As и Bi — мышьяковистый ангидрид (As2O5) и сурьмяный ангидрид (Sb2O5) — могут быть получены осторожным нагреванием их гидратов, образующихся при окислении элементарных As и Sb крепкой азотной кислотой. Мышьяковистый ангидрид представляет собой белую стекловидную массу, расплывающуюся на воздухе. Жёлтый порошок сурьмяного ангидрида очень мало растворим в воде.

Теплота образования As2O5 из элементов составляет 928 кДж/моль. Он диссоциирует на As2O3 и O2 выше 400 °С. Отвечающая As2O5 мышьяковаякислота (H3AsO4) может быть получена по реакции:

3 As + 5 HNO3 + 2 H2O = 3 H3AsO4 + 5 NO­.

Для мышьяковой кислоты (К1 = 6·10-3, К2 = 1·10-7, К3 = 3·10-12) очень характерна практически нерастворимая в воде шоколадно-бурая соль серебра. Различием цвета Ag3AsO3 и Ag3AsO4 (ПР = 1·10-20) иногда пользуются для установления валентности находящегося в растворе мышьяка. Ион AsO43- имеет структуру тетраэдра с атомом мышьяка в центре. Арсенаты Са и Pb используются для борьбы с вредителями сельского хозяйства.

Мышьяковая кислота выделяется при обычных условиях из раствора в виде кристаллогидрата состава H3AsO4·1/2H­2O (т. е. As2O5·4H2O). Отвечающие по составу пиро- и мета-формам мышьяковой кислоты гидраты при его обезвоживании не образуются. Напротив, NaH2AsO4 изменяется при нагревании подобно соответствующему фосфату:

90 135 230 °С

NaH2AsO4 ® Na2H2As2O7 ® Na3H2As3O10 ® (NaAsO3)х

Образующийся в конечном счёте метаарсенат плавится при 615 °С. При низких температурах (около -30 °С) может быть выделен кристаллогидрат As2O5·7H2O, отвечающий по составу кислоте H7[AsO6]. От последней, как и от аналогичного соединения фосфора производится ряд гетерополикислот и их солей, многие из которых при обычных условиях вполне устойчивы. Гидрат As(OH)5 не получен, но известен производящийся от него As(OCH3)5.

Для Sb2O5 определённые гидратные формы не характерны, и белый аморфный осадок xSb2O5·yH2O изменяет свой состав в зависимости от условий выделения. Он может быть получен обезвоживанием своего гидрата при 275 °С. Теплота его образования из элементов составляет 1007 кДж/моль. В воде он почти нерастворим. Кислотные свойства (К1 = 4·10-5) сурьмяной кислоты выражены довольно слабо.

Соли мышьяковой кислоты (мышьяковистокислые или арсенаты) производятся главным образом от ортогидрата (Н3AsO4) и похожи по свойствам на соответствующие фосфаты. Соли сурьмяной кислоты (сурьмянокислые, или антимонаты) производятся обычно от гексагидроксосурьмяной кислоты — H[Sb(OH)6], отвечающей гидратированной мета-форме HSbO3·3H2O. Подобно фосфатам, арсенаты и антимонаты, как правило, бесцветны и труднорастворимы в воде. Производные К и Pb применяются в керамической промышленности. Образование труднорастворимого Na[Sb(OH)6] используется в аналитической химии для открытия натрия (при отсутствии лития и аммония).

При действии сильных окислителей (Сl2 и т. п.) на суспензию гидроксида висмута в концентрированном растворе NaOH или КОН образуются нерастворимые производные пятивалентного висмута, окрашенные в цвета от фиолетового до жёлтого. Состав их более или менее близок к формулам NaBiO3 или KBiO3. Эти висмутаты являются чрезвычайно сильными окислителями. Так, в кислой среде двухвалентный марганец легко окисляется ими до семивалентного.

В чистом состоянии висмутаты имеют жёлтую окраску. Кроме них были получены оранжевые соли состава: Э(BiO3)2·4H2O (где Э — Са или Ba) и чёрный AgBiO3. Имеется также указание на получение (спеканием Li2O и Bi2O3 в атмосфере кислорода) Li3BiO4, Li5BiO5 и Li7BiO6. Существование НBiO3 и Bi2O5 как индивидуальных соединений сомнительно.

Сравнительная окислительно-восстановительная активность элементов в характерных для них трёх- и пятивалентном состояниях может быть выражена следующей схемой:

AsIII SbIII BiIII AsV SbV BiV

Усиление восстановительных свойств Усиление окислительных свойств

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Смотрите также

Химия никеля
Основой  современной  техники  являются  металлы  и  металлические  сплавы. Разнообразные требования к металлическим   материалам   возрастают по мере развития новых отраслей техники.    ...

Синтех азотной кислоты
Азотная кислота по объему производства занимает среди других кислот второе место после серной кислоты. Все возрастающий объем производства HNO3 объясняется огромным значением азотной кислот ...

Металловедение
Металловедение – наука,. Изучающая строение и свойства металлов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами. В данном реферате приведены общие и теоретические сведе ...