Кислород. Методы получения, физические свойства. Химические свойства кислорода. Соединения (оксиды, пероксиды, надпероксиды). Получение, свойства.

В промышленности кислород получают фракционной перегонкой жидкокго воздуха. Особо чистый кислород получают электролизом воды, в которую для увеличения электропроводности добавляют сульфат натрия, щелочь или серную кислоту. В лабораторной практике кислород получают термическим разложением солей или оксидов: 2KMnO₄=K₂MnO₄+MnO₂+O₂; 2HgO=2Hg+O₂. Молекула О₂ парамагнитна, кратность связи равна двум. Оксидами называются бинарные соединения кислорода, в которых кислород имеет степень окисления -2. Оксиды по химическим свойствам разделяются на солеобразующие и несолеобразующие. Солеобразующие оксиды в зависимости от характера связи делятся на основные, амфотерные и кислотные. В основных оксидах связь преимущественно ионная, в кислотных – ковалентная. В подгруппах s- и p-элементов с возрастванием порядкового номера элемента увеличивается ионность связи, что приводит к усилению основных свойств оксидов. В периоде с возрастанием порядкового номера элемента увеличивается степень ковалентности связи в оксидах и усиливаются их кислотные свойства. С возрастанием степени окисления элемента связь в оксиде становится более ковалентной и, следовательно, должны усиливаться кислотные свойства. d-Элементы в низших степенях окисления образуют основные оксиды, а в высших – кислотные. Пероксиды и надпероксиды получают при сгорании щелочных и щелочноземельных металлов на воздухе:

2Na+O₂=Na₂O₂

K+O₂=KO₂.

Водой эти соединения легко разлагаются: Na₂O₂+2H₂O=2NaOH+H₂O₂; 2KO₂+2H₂O=2KOH+H₂O₂+O₂. Пероксиды и надпероксиды проявляют окислительные свойства: KO₂+CrCl₃+4KOH=K₂CrO₄+3KCl+2H₂O, а с сильными окислителями – восстановительные: 5BaO₂+2KMnO₄+8H₂SO₄=2MnSO₄+5O₂+5BaSO₄+K₂SO₄+8H₂O.

Общая характеристика d-элементов группы I (медь, серебро, золото). Степени окисления. Методы получения металлов. Химические свойства металлов.

Атомы d-элементов I группы так же, как и атомы щелочных металлов, имеют один s-электрон на внешнем уровне, но валентными являются и электроны на предвнешнем d-подуровне. Завершение (n-1)d-подуровня происходит за счет проскока внешнего s-электрона на d-подуровень. Но при этом полной стабильности не достигается и при образовании химической связи, участвуют в образовании и 1 или 2 электрона с предвнешнего подуровня. Наиболее устойчивыми степенями окислениями являются: для меди - +2, Для золота +3, для серебра +1.

Химическая активность d-элементов сравнительно невелика и уменьшается с возрастанием порядкого номера элемента. В ряду Cu-Ag-Au химическая активность следовательно уменьшается.

Получение МЕДИ: Основными примесями медных руд являются кварц SiO₂ и силикаты, а также соединения железа, главным образом FeS₂ .

2FeS+3O₂=2FeO+2SO₂

2FeO+ SiO₂ =Fe₂SiO₄

2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+ 2SO₂

2Cu₂O+ Cu₂S=6Cu+ SO₂

Получение СЕРЕБРА: Серебро получают из неочищенных металлов меди, свинца. Для выделения серебра из черного свинца к нему добавляют жидкий цинк который образует с серебром прочные соединения Ag₂Zn₃, Ag₂Zn₅ .Эти соединения растворимы в жидком свинце, и всплывают на поверхность , образуя «серебряную пленку».

Получение ЗОЛОТА: Золото получают промывкой из измельченных золотоносных пород. Этот метод основан на большой разности плотностей Au и SiO₂ .Часто промывку совмещают с амальгамным методом выделения золота. Промываемую породу пропускают через медный лист обработанный ртутью.

Метод Багратиона:

4Au+8NaCN+2H₂O+ O₂ =4Na[Au(CN)₂]+4NaOH

2Na[Au(CN)₂]+Zn=Na₂[Zn(CN)₄]+2Au

Медь взаимодействует с кислородом с образованием Cu₂O и CuO. Медные изделия на воздухе покрываются серо-зеленой пленкой:

2Cu+ O₂+H₂O+CO₂=(CuOH)₂CO₃

золото и серебро взаимодействуют с килородом только в присутствии цианид-ионов или сероводорода:

4Au+O₂ + 8KCN+2H₂O= 4K[Au(CN)₂]+4KOH

4Ag+O₂ +2H₂S=2Ag₂S++2H₂O

Медь и серебро при нагревании реагирует с серой с обраованием Э₂S. С хлором эти металлы образуют CuCl₂ ,AgCl, AuCl_3.

Медь и серебро растворяются в азотной и концентрированной серной кислотах:

Ag+2HNO₃=AgNO₃ +NO₂+H₂O

Ag+2H₂SO =Ag₂SO₄ +SO₂ +2H₂O

2Au+6H₂SeO₄=Au2(SeO₄)₃+3SeO₂ +6H₂O

Au +HNO₃ + 4HCl=H[AuCl₄]+NO +2H₂O

KClO₃+3NaNO₂→KCl+3NaNO₃

Билет 21

Теория кристаллического поля. Объяснение магнитных и оптических свойств комплексных соединений.

Комплексные соед-я - молекулярные соединения, сочетание отдельных компонентов которых приводит к образованию сложных ионов или молекул, способных к самост. существованию, как в кристалле, так и в растворе.

Качественное описание координационной связи можно получить, используя модели: теория кристаллического поля и метод валентных связей.

Основные положения ТКП:

1. Механизм образования связей в корд.соед. объясняется чисто электростатическим взаимодействием между центральным ионом и лигандами.

2. Лиганды независимо от их реальной структуры представляют как точечные заряды

3. Электронная конфигурация центр.иона рассматривается в рамках квантовохимических представлений.

4. ТКП приложима для описания хим.связи корд.соед. исключительно d- и f-элементов.

Рассмотрим магнитные свойства комплексных соединений на примере октаэдрического комплекса. Покажем распределение электронов на примере конфигурации d⁶

Схема заполнения d-орбиталей в слабом и сильном полях.

Реализация высоко- и низкоспиновых состояний определяется расщеплением (∆₀), точнее соотношением между ∆₀ и энергией P, затрачиваемой на размещение на одной орбитали двух электронов. При ∆₀ >P реализуется низкоспиновая конфигурация, наоборот-высокоспиновая.

Высоко- и низкоспиновые конфигурации различаются и магнитнымисвойствами. Выслокоспиновая конфигурация характеризуется и более высокими магнитными моментом.

Можно предполагать, что для лигандов сильного поля реализуется низкоспиновая конфигурация, а для лигандов слабого-высокоспиновая. Это подтверждается эксперементально.

Оксиды углерода. Методы получения, кислотно-основные, окислительно-восстановительные свойства оксидов углерода. Угольная кислота, карбонаты, получение, свойства. Растворимость карбонатов. Сода, ее получение.

Углерод образует ряд оксидов: CO, СО₂, С₃О₂ и другие. СО – оксид углерода (II) образуется при неполном сгорании угля, а также при разложении муравьиной кислоты: НСООН=СО+Н₂О. Оксид углерода (II) проявляет кислотные свойства и со щелочами образует соли муравьиной кислоты – формиаты: CO+NaOH=HCOONa. СО – сильный восстановитель и легко вступает в реакции присоединения с образованием карбонилов неметаллов: CO+Cl₂=COCl₂; CO+S=COS и металлов: 5CO+Fe=Fe(CO)₅; 10CO+2Mn=Mn₂(CO)₁₀.

СО₂ – оксид углерода (IV), углекислый газ, продукт полного сгорания угля и углеводородов.

С₃О₂ – бесцветный газ с удушливым запахом, при нагревании разлагается: C₃O₂=CO₂+C.

Угольная кислота H₂CO₃ – слабая кислота. Молекулы Н₂СО₃ существуют только в растворе. Соли угольной кислоты – карбонаты. Большинство карбонатов малорастворимо в воде. Хорошо растворяются только карбонаты Na, K, Rb, Cs, Ti и карбонат аммония.Для щелочных металлов известны гидрокарбонаты.

Сода Na₂CO₃. 2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂+H₂O. Не растворимые в воде карбонаты получают по обменной реакции солей с содой или с другими растворимыми карбонатами.