методичка р-элементы

111

Биологическое значение азота и фосфора чрезвычайно велико. Без этих элементов невозможно существование жизни на Земле. Азот входит в состав аминокислот, являю-

щихся основой белковых молекул; фосфор в виде фосфат-ионов входит в состав скелета,

мозга, нервной ткани, нуклеиновых кислот, аденозинфосфатов — биохимических аккуму-

ляторов и источников энергии у высших животных. Соединения фосфора в других степе-

нях окисления для живых организмов токсичны, причем токсичность тем выше, чем меньше степень окисления фосфора.

Соединения мышьяка и сурьмы также ядовиты. Однако небольшая добавка оксида мышьяка(III) в корм скоту способствует росту животных и их работоспособности.

Соединния р-элементов группы V широко используются в медицине и фармации.

Инертность молекулярного азота позволяет применять его при лечении туберкулеза. Ок-

сид азота(I), N2O, в смеси с 20–25% кислорода применяют для ингаляционного наркоза.

Нитрит натрия, NаNO2, — сосудорасширяющее средство, применяют при отравлении ци-

анидами; однако в больших дозах нитриты очень токсичны. Аммиак в виде 10%-ного вод-

ного раствора (нашатырный спирт) применяют наружно как антисептик и для возбужде-

ния дыхания при обмороках. Аs2O3, белый мышьяк, применяют в стоматологии для некротизации зубного нерва, а гидроарсенат натрия, Nа2HAsO4·7H2O, — при истощении нервной системы.

K(SbO)C4H4O6·6H2O («рвотный камень») возбуждает рвотный рефлекс, применяется при гельминтозе. Нитрат оксидовисмута(III), ВiONO3, — вяжущее и антисептическое средство, используемое при желудочнокишечных заболеваниях.

Кроме того, азот, фосфор и мышьяк входят в состав очень многих органических ле-

карственных препаратов.

3.12.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ

1.С чем связан различный характер продуктов окисления мышьяка и висмута кон-

центрированной азотной кислотой? Написать уравнения реакций.

2. Как меняются кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства в ряду Аs(OH)3, Sb(OH)3, Bi(OH)3?Почему?

112

3. Какой реакцией можно отличить полученные по методу Марша «мышьяковое зер-

кало» от «сурьмяного зеркала»?

4. Как получают сульфиды мышьяка(III), сурьмы(III), висмута(III)? Как меняется ха-

рактер связи в этих сульфидах? Какие из них образуют тиосоли? Приведите уравнения соответствующих реакций.

5.Как меняется термическая устойчивость веществ в ряду АsH3 , SbH3, ВiН3?

6.Как меняется характер связи в ряду АsСl3, SbСl3, BiCl3? Почему гидролиз этих со-

единений протекает неодинаково? Приведите уравнения соответствующих реакций. 7. Закончите уравнения реакций:

а) Аs2S3 + HNO3(конц.) =

б) Вi2S3 + HNO3(конц.) =

в) KВiО3 + HBr =

г) Sb2S5 + NaOH =

д) Вi(NO3)3 + Cl2 + KOH = е) Вi2(SO4)3 + H2O =

ж) SbCl3 + Zn + HCl = и) K3AsO3 + I2 + H2O =

к) Аs2O3 + KСlО + Н2O =

3.13. ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ К КОЛЛОКВИУМУ ПО

p-ЭЛЕМЕНТАМ ГРУПП IV И V

Соединения р-элементов группы V с кислородом. Оксиды, гидроксиды, номенклату-

ра. Изменение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов р-элементов группы V.

Сравнительная характеристика галогенидов р-элементов группы V: природа химиче-

ской связи, гидролиз галогенидов.

Соединения р-элементов группы V с водородом: природа химической связи, получе-

ние, изменение термической устойчивости, восстановительных свойств.

Сульфиды P, As, Sb и Bi. Получение. Кислотно-основные свойства сульфидов. Тио-

соли.

Взаимодействие фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута с кислотами.

113

Фосфор. Гидриды, оксиды, галогениды фосфора. Их свойства.

Азотная кислота. Взаимодействие азотной кислоты с металлами и неметаллами.

Галогениды р-элементов группы V. Характер связи. Взаимодействие с водой. Изме-

нение кислотно-основных свойств этих соединений в ряду азот – висмут. Зависимость кислотно-основных свойств от степени окисления элемента.

Оксиды и гидроксиды р-элементов группы V. Изменение кислотно-основных свойств гидроксидов в ряду азот – висмут, зависимость их от степени окисления.

Гидразин, гидроксиламин, азотоводородная кислота. Получение, окислительно-

восстановительные свойства.

Гидриды элементов группы V, получение, устойчивость. Изменение кислотно-

основных и восстановительных свойств в ряду NH3 , PH3, AsH3, SbH3, BiH3. Химические свойства аммиака.

Фосфорноватистая и фосфористая кислоты, их соли. Получение, окислительно-

восстановительные свойства.

Мышьяк. Соединения с водородом, кислородом, галогенами. Кислоты мышьяка, их

соли.

Сурьма. Соединения с водородом, кислородом. Галогенами. Сульфиды и тиосоли сурьмы.

Висмут. Химические свойства. Оксиды, галогениды и сульфиды висмута. Висмутат натрия, получение, окислительные свойства.

Сравнительная характеристика галогенидов p-элементов группы V: природа химиче-

ской связи, особенности гидролиза галогенидов.

Азотоводородная кислота и азиды. Амиды. Нитриды. Получение, свойства.

Изменения металлических свойств в ряду фосфор – висмут (показать на примере свойств соединений). Определение мышьяка по методу Марша.

Азотистая кислота и нитриты. Химические свойства кислоты и нитритов.

Кремний. Взаимодействие с кислотами и щелочами. Соединения кремния с кислоро-

дом, галогенами.

Соединения р-элементов группы IV с кислородом: оксиды, гидроксиды. Закономер-

ности изменения кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов.

Оксиды, гидроксиды, галогениды, сульфиды Sn(II) и Sn(IV). Сопоставление химиче-

ских свойств.

Соединения Sn(II) и Sn(IV) в окислительно-восстановительных реакциях.

114

Сульфиды р-элементов группы IV. Свойства сульфидов, способность к образованию тиосолей.

Аллотропия углерода. Особенности свойств графита, алмаза, карбина. Гибридные состояния углерода в различных соединениях (примеры).

Гидроксиды р-элементов группы IV. Изменение кислотно-основных свойств гидрок-

сидов. - и -оловянные кислоты. Их свойства.

Оксиды р-элементов группы IV. Получение, закономерности изменения кислотно-

основных свойств оксидов. Свинцовый сурик.

Галогениды р-элементов группы IV. Характер связи, взаимодействие с водой. изме-

нение кислотно-основных свойств галогенидов в ряду германий – свинец, зависимость их от степени окисления элементов.

Карбиды. Классификация, взаимодействие с водой. Соединения углерода с галоге-

нами. Фреоны.

Сероуглерод и тиоугольная кислота, ее соли. Циановодородная кислота. Цианиды.

Тиоцианаты.

Кремний. Общая характеристика. Соединения с кислородом. Кремниевые кислоты.

Силикаты. Растворимость и гидролиз.

Диоксид углерода, угольная кислота. Карбонаты и гидрокарбонаты. Получение,

свойства. Оксид углерода(II), его свойства.

Элементы подгруппы германия. Общая характеристика. Галогениды, поведение в водных растворах.

Германий, олово, свинец. Взаимодействие с кислотами и щелочами.

Закончить следующие уравнения реакций:

118

SnS + Na2S2 →

SnCl2 + KOH(изб.) →

SnCl2 +FeCl3 →

SnS2 + KOH →

SnS2 + K2S →

Na2SnS3 + H2SO4(разб.) →

Na2SnS3 + HCl →

Na2[Sn(OH)4] + H2S + HCl →

Na2[Sn(OH)6] + H2S + HCl →

SnCl2 + H2O →

Pb(NO3)2 + H2O →

Ge + H2SO4(конц.) →

Ge + HNO3(конц.) →

4. р-ЭЛЕМЕНТЫ ГРУППЫ VI

4.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА р-ЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ VI

Электронные формулы р-элементов VI группы:

О 1s22s2p4

S 1s22s2p43s2p4

Se 1s22s2p43s2p6d104s2p4

Те 1s22s2p43s2p6d104s2p6d105s2p4

Ро 1s22s2p43s2p6d104s2p6d10f145s2p6d106s2p4

У атомов р-элементов группы VI валентными электронами являются электроны внешнего уровня ns2 p4. Атомы серы и элементов подгруппы селена в отличие от кислоро-

да имеют в валентном слое свободные d-орбитали и используют их для образования хи-

мических связей.

Кислород и сера — типичные неметаллы.

Молекула кислорода двухатомна, О2. Сера при обычных условиях существует в виде кольцевых молекул (корон) S8 с валентным углом 108°. По-разному располагаясь в кри-

сталлической решетке, молекулы S8 образуют две аллотропные формы: ромбическую се-

ру, устойчивую при температуре ниже 95,6 °С, и моноклинную, устойчивую при более

120

высокой температуре. Молекулы S2 существуют только в парах при температуре около

900 °С. Селен образует модификации неметаллического характера — красный селен, Sе8,

и более устойчивую металлическую модификацию — серый селен, Sе∞.

Свободный теллур известен только в металлической модификации, однако в соеди-

нениях проявляет свойства, характерные для неметаллов.

Полоний в свободном состоянии проявляет только металлические свойства и образу-

ет соединения, характерные для металлов. Наиболее характерные степени окисления по-

лония II и IV. 6s2-Электроны в образовании химических связей участия не принимают. С

кислотами Ро реагирует с образованием солей катионного типа:

Ро + 2НCl = PoCl2 + H2

Ро + 8НNO3 = Ро(NO3)2 + 4NO2 + 4Н2O

Все изотопы полония радиоактивны.

Монотонное увеличение атомных радиусов и, следовательно, снижение энергий ионизации и относительных электроотрицательностей (ОЭО) в подгруппе приводит к уменьшению окислительных и увеличению восстановительных свойств.

Сера занимает второе место после углерода по способности к образованию гомо-

атомных цепей:

S S S

S S

Селен и теллур образуют гомоатомные цепи только в простых веществах, а кислород образует лишь неустойчивую пероксидную цепочку (–О–О–).

Кислород, как элемент второго периода, отличается от других элементов подгруппы отсутствием d-подуровня в атоме. Максимальная ковалентность кислорода — 4. Основной особенностью химии кислорода является его высокая окислительная активность. По элек-

троотрицательности кислород уступает только фтору и в соединениях проявляет преиму-

щественно отрицательные степени окисления (–I; –II), легко образует водородные связи4.

4.2. КИСЛОРОД

4 Положительные степени окисления кислород проявляет в OF2 и O3.