57. Германий, олово, свинец, химические свойства.

Ответ. Германий (от лат. germanium) – элемент IVА группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева; порядковый номер элемента 32, атомная масса составляет 72,59. Электронная структура атома: 1s 22s22p63s23p63d104s24p2. На внешней электронной оболочке атом германия имеет четыре валентных электрона. В невозбуждённом состоянии два неспаренных электрона, в возбуждённом состоянии – четыре неспаренных электрона. Степени окисления в соединениях: –4, 0, +2, +4, валентности в соединениях: II, IV. По химическим свойствам Ge напоминает кремний. При обычных условиях он устойчив к кислороду, парам воды, разбавленным кислотам. Во влажном воздухе покрывается оксидной плёнкой. Имеет стандартный электродный потенциал Е0 > 0. Германий восстанавливает неметаллы при определённых условиях: Ge + O2 = GeO2 (700 °C), Ge + 2S = GeS2 (600–860 °C), Ge + 2F2 = GeF4 (100 °C). Не восстанавливает ионы водорода из воды. Не восстанавливает ионы водорода из растворов кислот. Восстанавливает центральные атомы кислот окислителей: Ge + 4H2SO4(конц.) = Ge(SO4)2 + 2SO 2 + 4H2O, Ge + 4HNO3(конц.) = H2GeO3 + 4NO2 + H 2O, 3Ge + 4HNO3(разб.) + H2O = 3H2GeO3 + 4NO. Не восстанавливает ионы водорода из растворов щелочей, реагирует в присутствии окислителей: Ge + 2NaOH + 2H2O2 = Na2[Ge(OH)6]. Олово (латинское stannum) – элемент с атомным номером 50 и атомной массой 118,69. Является элементом IVA группы пятого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Электронное строение атома олова: 1s 22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p2. Степени окисления в соединениях: –4, 0, +2, +4 (более устойчива); валентности: II и IV. Восстанавливает многие неметаллы при нагревании: Sn + O2 = SnO2, Sn + 2Cl2 = SnCl4, Sn + 2F2 = SnF4. При обычных условиях устойчиво по отношению к воде, при длительном нагревании восстанавливает ионы водорода из паров воды: Sn + 2H2O(г) = SnO2 + 2H2. Восстанавливает H+ из растворов кислот: Sn + 4HCl = SnCl4 + 2H2, Sn + 3HCl(конц.) = HSnCl3 + H2. Восстанавливает центральные атомы кислот окислителей: Sn + 4HNO3(конц.) = H2SnO3 + 4NO2 + H 2O, 3Sn + 8HNO3(разб.) = 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H 2O, Sn + 2H2SO4(конц.) = H2SnO3 + 2SO 2 + H 2O. При нагревании растворяется в щелочах: Sn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Sn(OH)4] + H2 (в растворе), Sn + 2NaOH = Na2SnO2 + H2 (в расплаве). Свинец (Pb) – элемент с атомным номером 82 и атомной массой 207,2. Является элементом IVА группы шестого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Электронное строение атома свинца: 1s 22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p64f145d106s26p2. Степени окисления в соединениях: –4, 0, +2, +4; валентности: II и IV. Для свинца более устойчивой степенью окисления является +2. Это связано с тем, что 6s2 электронная пара попадает под «экран» 4f 145d10 электронов, что делает её относительно инертной для образования химических связей. Химически свинец сравнительно малоактивен. В электрохимическом ряду напряжений этот металл стоит непосредственно перед водородом. На воздухе быстро окисляется, покрываясь тонкой плёнкой оксида PbO, препятствующей дальнейшему разрушению металла. Восстанавливает неметаллы при определённых условиях: 2Pb + O2 = 2PbO, Pb + S = PbS, Pb + Cl2 = PbCl2. Вода не взаимодействует со свинцом, но в присутствии кислорода металл постепенно разрушается водой с образованием амфотерного гидроксида свинца (II): 2Pb + O2 + 2H2O = 2Pb(OH)2. При соприкосновении с жёсткой водой свинец покрывается защитной плёнкой нерастворимых солей (как правило, сульфата и основного карбоната), что препятствует дальнейшему действию воды и образованию гидроксида. Восстанавливает ионы водорода из растворов кислот: Pb + 2СH3COOH = Pb(CH3COO)2 + H2. Разбавленные соляная и серная кислоты почти не действуют на свинец. Это связано со значительным перенапряжением выделения водорода на свинцовой поверхности, а также с образованием защитных плёнок труднорастворимых хлорида РbCl 2 и сульфата PbSO4 свинца, закрывающих поверхность растворяющегося металла. Концентрированные серная и соляная кислоты, особенно при нагревании, действуют на свинец, причём получаются растворимые соединения состава Pb(HSO4)2 и Н2[РbCl4]. Восстанавливает центральные атомы кислот окислителей: Pb + 4HNO3(конц.) = Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H 2O, 3Pb + 8HNO3(разб.) = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H 2O, Pb + 2H2SO4(конц.) = PbSO4 + SO2 + 2H2O. В щелочах свинец также растворяется, хотя и с небольшой скоростью: Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2.