文档介绍：第17章铝族锗分族
概述
铝族元素
作业
本章要求
锗分族
概述
在铝族元素的化合物中,Al、Ga、In、Tl的最高氧化态为+III。最低氧化态为+I,从Al到Tl,低氧化态趋向稳定。
锗分族元素的最高氧化态为+IV,低氧化态为+II,从Ge到Pb,也是低氧化态趋向稳定。
铝族元素
Al、Ga、In、Tl均为银白色,质软、轻而富有延展性的金属。它们相当活泼,一般用电解法制取。
一、单质
与非金属反应,易形成氧化物、硫化物、卤化物,并易溶于稀酸和碱溶液中。
2M(s)+2OH-(aq)+6H2O(l)==2M(OH)4-(aq)+3H2(g)
M=Al,Ga(为什么In、Tl不能)
Tl+HNO3(稀)====TlNO3+NO+H2O Tl3+不稳定,是强氧化剂,而Tl+则稳定。
铝族元素的固态化合物,只有少数为离子型的,大部分属共价型的。
从铝到铊,其化合物的共价性逐渐减弱,离子性逐渐增强。铝和镓化合物的共价性比较显著,而铟和铊化合物的离子性则比较显著。
在水溶液中,处于+III氧化态的电荷高、半径小,故它们的水合焓较大,它们易发生水解。
铝族元素
铝族元素
Tl+离子的大小和性质与碱金属离子和Ag+离子相似。如TlOH的水溶液呈强碱性,能吸收CO2;TlX和AgX(X为卤素)都难溶于水;TlCl和AgCl都有光敏性等。TlBr和TlI用作红外光纤材料,Tl2S用于制光电管。
Tl及其化合物都有毒,可制杀鼠药和灭虫药,但它们对人体也有毒害,误食少量钠盐可使毛发脱落,工业废水中不容许含铊。
铝族元素
二、氧化物和氢氧化物
除低价态的Tl2O和TlOH是碱性、易溶于水外,其它都是难溶于水的化合物。
氧化性————→增强
Al2O3白色 Ga2O3白色 In2O3黄色 Tl2O3棕色
Al(OH)3白色 Ga(OH)3白色 In(OH)3白色 Tl(OH)3红褐色
两性两性偏酸两性弱碱性
碱性————→增强
Ga3+的半径为62pm、Al3+的半径为51pm增加不多,而核电荷却增加了18,Ga3+对电子的吸引力加强,对氧原子引力大,所以导致Ga(OH)3酸性比Al(OH)3的酸性强。由于惰性电子对效应Tl(III)的氧化性强、不稳定。
铝族元素
2、氢氧化铝
氢氧化铝是典型的两性化合物。新鲜制备的氢氧化铝易溶于酸也易溶于碱
例如:Al(OH)3+3HNO3==Al(NO3)3+3H2O
Al(OH)3+KOH==K[Al(OH)4]
因为AlCl3为缺电子分子,Al倾向于接受电子对形成sp3杂化轨道。两个AlCl3分子间发生Cl→Al的电子对授予而配位,形成Al2Cl6分子。
铝族元素
三、卤化物
除Tl(III)价碘化物尚未发现外,其余每一个元素的四种卤化物均都知道。
TlI+I2===TlI3
不是Tl的三价化合物,而是Tl(I)的三碘化物TlI(I3)。
三氯化铝的结构与性质:
三氯化铝溶于有机溶剂或处于熔融状态时都以共价的二聚分子Al2Cl6形式存在。在这种分子中有氯桥键(三中心四电子键),与B2H6的桥式结构形式上相似,但本质不同。
氯化铝中有氯桥键
(三中心四电子键)
当Al2Cl6溶于水中时,它立即解离为Al(H2O)63+和Cl-离子并强烈地水解。AlCl3还容易与电子对给予体形成配离子(如AlCl4-)和加合物(如AlCl3·NH3)。这一性质使它成为有机合成中常用的催化剂。
AlBr3和AlI3往在结构和性质上与AlCl3相似。
铝族元素
铝族元素
工业上用下面方法制取AlCl3。
Al(熔融)+2Cl2====2AlCl3
Al2O3+3Cl2+3C====2AlCl3+3CO
湿法:2Al+6HCl====2AlCl3+H2
用湿法只能制得AlCl3·6H2O。
以铝灰和盐酸(适量)为主要原料,在控制的条件下制得一种碱式氯化铝。它是由介于AlCl3和Al(OH)3之间一系列中间水解产物聚合而成的高分子化合物,且有桥式结构,它有强的吸附能力,用作高效净水剂。
Al+HCl+H2O→[Al2(OH)nCl6-n]m
Tl(III)卤化物除TlF3相对稳定以外,TlCl3、TlBr3不稳定。
TlCl3(TlBr3)====TlCl(TlBr)+Cl2(Br2)