Arzén oxidjai. Arzén, antimon és bizmut oxidjai. Arzén oxidjai. Antimon oxidjai. Antimon oxidjai amfoter oxid. Bizmut oxidjai.

Átírás

1 Arzén, antimon és bizmut oxidjai E 2 3 és E 2 5 E 2 5 : As(V) közees oxidálószer, Sb(V) erős oxidálószer, Bi(V) oxidálja a vizet E 2 3 : mindhárom elemre jellemző Arzén oxidjai As 2 3 arzénessav savanhidridje As H 2 = 4 H 3 As 3 Gyenge, háromértékű sav, sói: arzenitek H + H H 3 As 3 As 2 3 As 3 3 AsCl NaH = Na 3 As NaCl + H 2 AsCl 3 + HCl [AsCl 4 ] + H + oxidálható: As I 2 + H 2 As I + 2 H + (H-függő) redukálható: (Bettendorf-róba) SnCl H 3 As HCl= 2 As + 3 SnCl H 2 2 Arzén oxidjai As 2 5 arzénsav savanhidridje As H 2 = 4 H 3 As 4 Gyenge, háromértékű sav, gyengébb mint a H 3 P 4 sói: arzenátok H + H H 3 As 4 As 2 5 As 3 4 könnyen redukálható: Bettendorf-róba SnCl 2 + 2H 3 As HCl= 2 As + 5 SnCl 4 + 8H 2 Sb 2 3 amfoter oxid Antimon oxidjai H 2 Sb 2 3 HSb 2 vagy Sb(H) Vizes oldatban: H H Sb + + H 2 HSb 2 Sb 2 + H 2 H + H + antimonil(iii)-kation metaantimonossav antimonit-anion Arzén-oxidok: rendkívül erős mérgek, különösen az As 2 3 0,-0,2 g halálos) 3 4 Antimon oxidjai Sb 2 5 amfoter oxid H + H - Sb 2 + Sb 2 5 [Sb(H) 6 ] Vizes oldatban: H H Sb 2+ + H 2 H[Sb(H) 6 ] [Sb(H) 6 ] + H 2 H + H + antimonil(v)-kation hexahidroxo-antimonát-anion Na[Sb(H) 6 ] - vízben rosszul oldódó Na + -só erélyes oxidálószer: Sb S 2 =Sb S 3 5 Bizmut oxidjai Bi 2 3 bázikus oxid 4H + Bi H + 2Bi + + H 2 2 Bi H 2 hidrolizál Bi 6 4 (H) Bi 3+ oktaéder, 8 a laok fölött Bi(H) Bi 2 5 enyhén savas, de nem stabil Bizmutátok formájában létezhet: NaBi Mn Bi H + = 2 Mn Bi H 2 6

2 Nitridek, foszfidok Nitridek, foszfidok Nitridek: N: 3 oxidációs szám, a kisebb EN-ú elemekkel kéződnek -sószerű : alkáli és alkáliföldfémek: erősen oláris, hidrolitikusan nem stabil vegyületek Mg 2 N HCl= 3 MgCl NH 4 Cl - kovalens: molekularácsos az NH 3 kivételével hidrolítikus és termikus stabilitásuk kicsi, l. S 4 N 4 - intersticiális átmeneti fémekkel gyakran nem sztöchiometrikus kémiailag inertek ºC fém + NH 3 fém-nitrid Növeli a fémek keménységét, o.ját, ellenállóak Foszfidok: léteznek analóg foszfidok P: 3 oxidációs szám l. Fe 3 P H + = 2 PH Fe csoort: C-csoort A Ge kivételével régóta ismertek noha l. a szén elemi jellege 750 után vált ismertté. ( C) F. ( C) EN (Pauling) EN (Allred- Rochov) ox.áll C ,5 2,5 +4 (+3, ), 4 Si ?,8,74 +4 Se ,8 2,02 +4 Sn ,8, Pb ,8,55 +2, csoort: C-csoort Nem monoton a változás - rácsszerkezet váltás C 3 allotró módosulat Si, Se félfém Sn fém, allotróia Pb-fém ns 2 n 2 elvileg 2 árosítatlan elektron, de s és elkülönülése nem teljes (C-Ge) Kovalens kötések a jellemzőek, sem a X 4 sem X 4+ nem kedvező, 4 kovalens kötéssel se elektronhiány, se felesleg nincs csoort: C-csoort C különleges szerves kémia C C kötéssel láncok és gyűrűk, N, S, halogének is kacsolódhatnak a szénhez a gyűrűben ill. a láncba is bekerülhetnek (,N,S) σ és π kötések jöhetnek létre -C C 54 m -C=C- 34 m -C C- 2 m 4. csoort: C-csoort A többi elemnél ez nem igazán jellemző -C >>>Si >Ge ~ Sn ~ Pb (lánc, gyűrű) heterolánc Si--Si nagyon stabil a szilikátokban kettős kötés nem jellemző R H -H 2 R C monomer C R 2 H R 2 R H R -H 2 n Si Si olimer R 2 H n R 2 2

3 4. csoort: C-csoort Eltérés oka: a C kis mérete a méret növekedése csökkenti a kovalens jelleget és az EN-t (Allred-Rochow) Si-tólkezdődően d-álya 6 kovalens kötés létesíthető az s- és -álya növekvő elkülönülése a 4 oxidációs állaot stabilitása csökken 3 Szén Izotóok: 2 C 98,9% 96 óta az atomtömeg skála alaja 3 C,% I= ½ NMR 4 C 0 0 % (2 g-ban db) 2 C C 3 C C K ~,0 azaz 3 C dúsul kissé a C 2 -ban C β N t ½ = 5570 év de kéződik is 7 N + 0n = 6C + H az élő szervezetekben állandó a 4 C aránya, de usztulásuk után lebomblik, csökken a β intenzitásuk 4 Szén Izotóok: Libby, 4 C óra (Nobel díj, 960) 5,3 beütés (erc/g élő szervezet) Időskála: 5 t ½ ~ 25 ezer év ~3 % (archeológia) 0 t ½ ~ 50 ezer év (0,2% marad) ~ háttérsugárzás (Torinói leel fiatalabb!?) Allotró módosulatok Szén gyémánt grafit fullerén rácsszerkezet atomrács rétegrács molekularács kötéstávolság 54 m 4,5 m 335,4 m sűrűség (g/cm 3 ) 3,5 2,25,72 keménység 0 0,5- vezetőkéesség szigetelő vezető szigetelő 5 6 Allotró módosulatok Grahite 7 8

4 Fullerének 985, Kroto, Smalley (996 Nobel-díj) 9 20 C hatszög, 2 ötszög Krätschmer, Tucson 988 Buckminster Fuller, 967, Montreal 2 22 Fullerének Szén: hibridizáció Sztereokémia : s 2 x y s x y z h h 2 h 3 h romoció s σ-kötés, tetraéderes geometria, l. telített szénhidrogének s 2 x y s x y s z h h 2 h 3 romoció 2 z 3 σ-és π kötés, síkháromszöges geometria, l. alkének s 2 x y s x y z h h 2 y romoció s z 2 σ-és 2 π kötés, lineáris geometria, l. alkinek, C 2 Vékony filmben mustársárga (C 60 ), vörösesbarna (C 70 ) nagyobb tömegben sötétbarna (C 60 ), zöldesfekete (C 70 ) Sziliciumtól kezdve: s 3, s 3 d 2 Aromás szénhidrogénekben oldva bíborvörös 23 24

5 Szén: hibridizáció Szén Kémiai tulajdonságok: szobahőmérsékleten inert, csak F 2 -ral reagál magasabb hőmérsékleten reaktívabb C+ 2 Cl 2 = CCl 4 C+ ½ 2 = C városi gáz C+ ½ 2 C 2 C + H 2 C + H 2 vízgáz Fe C = 3 C + 2 Fe kohászat Szén Előfordulás 80 m (7. hely) elemi állaotban: gyémánt: Dél-Afrika, roszország ásványi szenek: szén < tőzeg < lignit < barna < fekete< antracit vegyületekben: karbonátok, C 2, kőolaj, földgáz Szén Előállítás Iari gyémánt: grafitból kiindulva (2000 ºC, 05 bar), Cr-Fe-Ni oldvadék belsejében Grafit:Acheson (svéd) 896 Si 2 +3 C 2500 o C [SiC] + 2 C SiC 2500 o C Si (a) +C (grafit) Kokszfeketeszén leárlásával Szén gyémánt: ékszeriar fúró- és géiari berendezések grafit: reaktor, reaktorbélés elektródák, elektrotechnikai berendezések ceruzabél ásványi és mesterséges szenek tüzelőanyag koksz, faszén: redukálószer aktív szén Szén C-körforgás A földkéregben: elemi forma, karbonátok C 2 : atmoszféra fotoszintézis légzés, fosszilis tüzelőanyagok elégetése Környezetvédelem Üvegházhatás globális felmelegedés Savasodás tengervizek élővilága 29 30

6 A szén körforgása Szilicium, germánium 3 Fizikai tulajdonságok: atomrács, kevés szennyeződés hatására félvezető magas o, f (kisebb, mint a gyémánté) Kémiai tulajdonságok: szobahőmérsékleten nem reakciókées magasabb hőmérsékleten reakcióba lé nemfémes elemekkel (halogének, hidrogén, oxigén) Si + 2 = Si 2 lúgoldatokban oldódik Si + 2 NaH + 2 H 2 = Na 2 [Si 2 (H) 2 ]+ 2 H 2 savakban nem oldódik, de a HN 3 és HF megtámadja 32 Szilicium, germánium Előfordulás: A 2. leggyakoribb elem a földkéregben: 27,2% Si tartalmú vegyületek, Si 2, szilikátok, homok, agyag Előállítás: redukcióval: 3 Si Al = 3 Si + 2 Al 2 3 Si 2 + CaC 2 = Si + Ca + 2 C félvezető tisztaság (elektrotechnika): Si + Cl 2 = SiCl 4 SiCl H 2 = Si + 4 HCl SiH 4, SiI 4 hőbontása Na 2 SiF Na = Si + 6 NaF 33 Si 34 ötvözőanyag elektrotechnika Szilicium, germánium Si-előállítás A megawattos PS0 naerőmű 624 nagy mozgatható tükör (heliostats) által termeli az áramot 35 36

7 Ón, ólom Fizikai tulajdonságok: fémes rács, alacsony o, f. ón: allotró módosulatok: β-módosulat, α-módosulat 3 ºC alatt ónestis, γ-módosulat 6 ºC felett Kémiai tulajdonságok: Sn: +2, +4 oxidációs szám, Pb: +4 oxidációs állaot oxidál, Pb 2 szobahőmérsékleten nem reakciókées ón: amfoter: Sn + 2 HCl = SnCl 2 + H 2 Sn + NaH + 2 H 2 = Na[Sn(H) 3 ]+ H 2 salétromsavban nem oldódik: Sn 2 béta-metaónsav ólom: vízben nem oldódik: Pb 2 (H) 2 C 3 kéződése miatt 37 Ón, ólom Előfordulás: nem gyakori, de régen ismert fémek Sn Sn 2 ónkő, Pb PbS galenit Előállítás: szenes redukcióval: 2 PbS = 2 Pb + 2 S 2 Pb + C = Pb + C ötvözetek: Sn + Pb: lágyforrasz, Cu + Sn: bronz, Pb + Sb: betűfém, Pb + As: ólomsörét ólomakkumulátor festékek 38 A 4. oszlo oxidjai A 4. oszlo oxidjai E és E 2 Pb 3 4, Pb 2 oxidálószer, Sn, Ge nem jelentős C, Si, Ge: savas oxid Sn, Sn 2, Pb, Pb 2 amfoter oxid C szén-monoxid molekulaszerkezet: izoelektronos a N 2 -nel, lc l (molekulaályamódszer ált. kémia) Fizikai tulajdonságok: színtelen, szagtalan gáz, rendkívül mérgező gáz f. 92 o C, nehezen csefolyósítható vízben nem oldódik 39 C szén-monoxid Kémiai tulajdonságok: formálisan a hangyasav savanhidridja C + NaH 00 o C HCNa 0 bar HCH cc. H 2S 4 C + H 2 laboratóriumi előállítás 40 A 4. oszlo oxidjai A 4. oszlo oxidjai Kevéssé reakciókées közbenső oxidációs állaot: oxidálható 2 C + 2 2C 2 (exoterm, 000 o C felett az alsó nyíl irányába tolódik) Redukálószer Fe C = 3C 2 + 2Fe kohászat nemkötő elektronár: komlexkéző Karbonilok: Ni(C) 4, Fe(C) 5 Hemoglobin: oxigénnél stabilisabb kötődés a vas(ii)-ionhoz 4 C szén-monoxid Előállítás: laboratóriumi: nátrium-formiátból iari: C + H 2 = C + H 2 CH 4 + ½ 2 = C + 2 H 2 (endoterm) C+ ½ 2 = C vegyiari alaanyag, szintézisgáz éghető városi gáz alkotórésze 42

8 A szén-dioxid (C 2 ) Molekulaszerkezet, rácsszerkezet: =C=, aoláris molekula, molekularács s hibridizációjú szénatom Fizikai tulajdonságok: színtelen, savanykás szagú gáz légköri nyomáson nem csefolyósítható, szublimál 78,4 o C-nál Kísérletek: szén-dioxid bevezetésére a mérleg kibillen sűrűsége nagyobb a levegőénél égő gyertya elalszik égést nem tálálja égő magnézium továbbég: 2 Mg + C 2 = 2 Mg + C 43 A szén-dioxid (C 2 ) Kémiai tulajdonságok: vízben oldódik: C 2 +H 2 C 2 H 2 H 2 C 3 vizes oldata: kétértékű gyenge sav, K s ~0 7, K s2 ~0 oldódás: lassú, k = 3 0 2, katalizátor enzim: szénsavanhidráz (Zn(II)-tartalmú): C 2 +H 2 HC 3 k = valódi savanhidrid lúgokban jól oldódik: Ca(H) 2 + C 2 = CaC 3 + H 2 44 A szén-dioxid (C 2 ) Előállítás: laboratóriumi: CaC HCl = CaCl 2 + C 2 + H 2 iari: CaC 3 Ca + C 2 hűtőanyag, szódavíz, (Magyarországon: Récelak) szárazjég: arítás (l. hamburger hús!) üdítők (25 %) (USA: 440 üveg/fő/év) karbamid előállítás Biológiai szere: mérgező (> 5 %), l. mustgáz : C 6 H C 2 H 5 H + 2 C

9 49 50 A szénsav sói Szénsav: két elváló lécsőben disszociál: szabályos sók: karbonátok (C 3 2 ) savanyú sók: hidrogénkarbonátok (HC 3 ) 5 52 Karbonátok: KR =,33 Na 2 C 3 - szóda : lúgos: C C H 2 HC 3 + H megolvasztható CaC 3 mészkő, Mg(Ca)C 3 - dolomit hevítésre bomlik, 900 C (mészégetés, égetett mész) CaC 3 BaC 3 bomlási hőmérséklet nő MnC 3 Úrkút (Dunántúl) 2- A szénsav sói Hidrogénkarbonátok: ezek is kinyerhetők bomlékonyabbak, mint a karbonátok l. 2 NaHC 3 Na 2 C 3 + C 2 + H 2 (fontos a szóda előállítása során) Egyéb származékok: Peroxo-karbonát: mosóorokban [C 2 ( 2 )] 2 Karbamid, karbamidsav, karbamátok H 2 N H 2 N A szénsav sói, származékai C vegyiari alaanyag, műtrágya H H 2 N C 53 Foszgén: C + Cl 2 CCl 2 erős méreg, kloroformból is kéződhet fontos intermedier Cl Cl C 54

10 Szilicium oxidjai és származékai Rácsszerkezet: nem analóg a C 2 -dal, atomrács, s 3 hibridállaotú Si Si Fizikai tulajdonságok: rendkívül kemény, magas o-ú, szilárd anyag Szilicium oxidjai és származékai Kémiai tulajdonságok: csak a HF oldja: SiF 4, H 2 SiF 6 NaH megtámadja: Si NaH = Na 2 [Si 2 (H) 2 ] savanhidrid: 2 H 4 Si 4 H 2 H 6 Si 2 7 H 2 Si 2 ortokovasav di-ortokovasav Na 2 [Si 2 (H) 2 ] + HCl Si 2 xh 2 + NaCl Ca + Si 2 = CaSi 3 (olvadék) Szilicium oxidjai és származékai Szilikátok: Si 4 tetraéderek: csúcs-csúcs, él-él, la-la kacsolódása Fizikailag oldhatatlanok Lúgos ömlesztéssel tárhatók fel Al 2 Si Na 2 C 3 = 2 Na 2 Si NaAl C 2 Al-diorto-szilikát oldás + HCl Si 2 xh 2 + Al 3+ (aq) Szilicium oxidjai és származékai Szilikátok: (Si 4 ) 4 tetraéderek szigetszilikátok: gránát, cirkon, olivin csoortszilikátok: l. rankinit (Ca 3 Si 2 7 ) láncszilikátok: (wollastonit) rétegszilikátok: agyagásványok, csillámok állványszilikátok: földátok, zeolitok Silicates Silicates 59 60

11 Szilicium oxidjai és származékai Iari üvegek: túlhűtött folyadékok Hálózatalkotók: Si 2, B 2 3 Hálózatmódosító Na 2, K 2, Ca, Al 2 3, Pb stb. Lágyulásont, szilárdság, törésmutató, kémiai ellenállókéesség eltérő Ablaküveg: szóda, mészkő, homok Fe, ill. Mn-szennyeződés: zöld, barnüveg, laboratóriumi üveg (kvarc) B 2 3 és Si 2 együtt Szinezés CdSe, CdS vörös üveg Kísérlet: a közönséges üveg és a kvarcüveg összehasonlítása: melegítés, majd hirtelen lehűtés közönséges üveg eltörik, a kvarcüveg nem 6 Szilicium oxidjai és származékai Agyag: Al 2 (H) 2 Si 2 5 hőkezelés, adalékanyagok Cement: 70% Ca, 50% Al 2 3,20% Si 2 Azbeszt: szigetelés - (rákkeltő) Tégla, cseré, orcelán 62 Szilicium oxidjai és származékai Szilikonok: > orgono-szilicium vegyület ismert Si--Si nagyon stabil Hidrofób lesz, de megtartja nagy termikus és hidrolítikus (kémiai) stabilitását Si + 2CH 3 Cl Cu/300 o C CH 3 SiHCl 2 + H 2 + C 2 Me 3 SiCl Me 3 Si--SiMe 3 terminális n Me 2 SiCl 2 CH 3 Si CH 3 CH 3 Si CH 3 lánckéző CH 3 SiCl 3 Szilicium oxidjai és származékai CH 3 Si CH 3 Si elágazás, térhálósodás Szilikonolaj, szilikonzsír Szilikongumi Szilikongyanta M= , t/év (982) Inlants Az ón és ólom oxidjai A breast imlant is a rosthesis used to enlarge the size of a woman's breasts (known Sn, Sn 2, Pb, Pb 2, Pb 3 4 as breast augmentation, breast enlargement, mammolasty enlargement, augmentation Amfoter oxidok mammolasty or the common slang term boob [Sn(H) 3 ] - H2 2 H 2 H Sn Sn 2+ + H 2 job) for cosmetic reasons; to reconstruct the breast (e.g. after a mastectomy; or to correct Sn 2 : mázak, zománcok, üveggyártás genetic deformities), or as an asect of maleto-female sex reassignment surgery. Pectoral 2 Pb : erős oxidálószer, l. Mn 2+ kimutatás imlants are a related device used in cosmetic and reconstructive rocedures of the male 5 Pb H Mn 2+ = 2 Mn Pb H 2 chest wall. According to the American Society of Plastic Surgeons, breast augmentation is the most commonly erformed cosmetic surgical rocedure in the United States. In nem HCl! 2007, 347,254 breast augmentation rocedures were erformed in the U.S according to statistics collected by the American Society of Plastic Surgery 65 66

12 A 4. csoort szulfidjai ES PbS, SnS ES 2 CS 2, SiS 2, GeS 2, SnS 2 CS 2 C 2 analóg, C+ 2 = C 2 4 C + S 8 = 4 CS 2 Δ k H > 0 (endoterm a kéződés) igen mérgező, színtelen, rendkívül kellemetlen szagú folyadék 46 o C-on forr levegővel robbanó elegyet alkot, 30 o C-on lobban A szén szulfidjai o 600 C, Si2 előállítás: CH S CS H 2 S tiosavanhidrid: CS NaH etanol Na 2 CS 3 + H 2 CS 2 + Na 2 S = Na 2 CS 3 - nátrium-tiokarbonát cellulózzal is reagál sav műszál Kísérlet: CS 2 + meleg üvegbot meggyullad A szén nitrogénvegyületei (CN) 2 - dicián N C C N mérgező, keserűmandulaszagú, könnyen csefolyósítható gáz szeudo- halogén (CN) 2 + 2KH = KCN + KCN + H 2 (endoterm) kálium-cianid kálium-cianát A szén nitrogénvegyületei HCN: hidrogén-cianid, kéksav, mérgező! H C N: H N C izo-cianid gyenge Brönsted sav: HCN + H 2 H CN K s = 0-9 KCN + C 2 + H 2 = KHC 3 + HCN sói lúgos kémhatásúak: CN + H 2 HCN + H vizes oldatban lassan hidrolizál HCN + 2 H 2 = HCNH 4 ammónium-formiát 2 Cu CN = 2 [Cu(CN) 3 ] 2 + (CN) 2 2 Cu I = 2 CuI + I 2 (analóg) A szén nitrogénvegyületei olimerizációra kées H C N N 3 HCN = triazin HC CH N számos fémionnal komlexet kéez mérgező hatás [Cu(CN) 3 ] 2, [Ag(CN) 2 ] 2, [Fe(CN) 6 ] 3, [Fe(CN) 6 ] 4 A szén nitrogénvegyületei Iari előállítás: > millió t/év Pt CH 4 + NH 3 HCN + 3 H o C metil-metakrilát műanyag nylon CH 3 CN - acetonitril: oldószer Au, Ag-lúgozás (~880 óta), Nagybánya, 2000 február tiszai ciánszennyezés 7 72

13 A szén nitrogénvegyületei Karbidok H 2 N CN: ciánamid gyenge kétértékű sav sója: CaCN C CaC 2 + N 2 CaCN 2 + C vízzel karbamiddá hidrolizál: CaCN H 2 = Ca(H) 2 + C(NH 2 ) 2 Ciánsav izociánsav: H C Nl H N=C= Tiociánsav izotiociánsav: H S C Nl H N=C=S Sói: tiocianátok (rodanidok): KCN + S = KSCN Fe(SCN) 3 - reagens 73 Kovalens karbidok: közeli méretű, közeli EN-ú elemek: SiC, B 4 C (B 2 ikozaédérek, C 3 -láncok) Sószerű karbidok: C 4 egységek: Al 4 C 3, Be 2 C C 2 2 (acetilid) egységek: CaC 2 vízzel hidrolizálnak: Al 4 C H 2 = 4 Al(H) CH 4 CaC H 2 = Ca(H) 2 + C 2 H 2 74 Karbidok A 3. csoort (III. oszlo) Intersticiális karbidok: r > 0,3 nm a szén beéül a rácsba (l. V, Ti) o., keménység nő r < 0,3 nm a szén nem fér a rácsba (l. Fe) rideg, törékeny, o. nő Földfémek (valójában csak az Al gyakori) ns 2 n : csak árosítatlan elektron, elektronhiányos Lewis savak oxidációs szám: +3: B, Al, Ga, In, Tl, +: (Al, Ga) In, Tl Szilicidek Kísérlet: Magnézium-szilicidet sósavoldatba szórunk. Taasztalat: gázfejlődés, a gáz meggyullad Magyarázat: Mg 2 Si + 4 HCl = 2 MgCl 2 + SiH A 3. csoort (III. oszlo). ( C) F. ( C) EN (Pauling) EN (Allred-Rochov) B ,0 2,0 Al ,5,47 Ga 29,8 2237,6,82 In ,7,49 Tl ,8,44 B: C-hez, Si-hoz hasonlit nemfémes (félvezető) Al Tl: fémes Al, Ga: amfoter Nem monoton változó fizikai araméterek jellemzőek Ga csaknem folyadék, o C folyadék, fagyáskor kiterjed 77 Bór Nem gyakori: a bórax régen ismert Két izotó: B, 0 B (arányuk változhat) Kemény szürke, fémes színű elem: gyémánthoz hasonló, B-B σ és π kötések is, B 2 ikozaéder Nem reakciókées, magas hőmérsékleten reaktívabb oxigénnel: B 2 3 nitrogénnel: BN fémekkel boridok 78

14 Bór res: Kernite - Na 2 B 4 7 4H 2 and Tincal - Na 2 B 4 7 0H 2 Előfordulás: bórax: Na 2 B 4 7 0H 2 = Na 2 [B 4 5 (H) 4 ] 8H Előállítás: B Mg = 3 Mg + 2 B (szénnel nem) 2BX 3 2B + 3X 2 üvegiar detergensek, tisztitószerek (eroxoborát) fehérítő adalék orcelán műtrágya nukleáris iar Alumínium Az 855-ös árizsi világkiállítás szenzációja (III.Naóleon, Alétkészlet) Fizikai tulajdonságok: szürkésfehér színű, jól megmunkálható, kis sűrűségű fémes jó hő- és elektromosvezető Kémiai tulajdonságok: εº =,67 V: bontja a vizet, ha nem védi oxidréteg Al 2 3 jól taad, de HgCl 2 eltávolítja 3HgCl 2 + 2Al= 3Hg+ 2AlCl 3 Al + 3 H 2 = Al(H) 3 +,5 H 2 -tiszta Al-ona H 2 leválás gátolt 8 Alumínium Kémiai tulajdonságok: Amfoter: Al + 3 HCl = Al Cl +,5 H 2 Al + NaH + 3 H 2 = Na[Al(H) 4 ]+,5 H 2 2Al+,5 2 = Al 2 3 aluminotermia Kísérlet:(termit reakció): Mn Al-or + magnézium-or, KMn 4 + magnéziumszál Magyarázat: az alumínium redukálja az oxidot 4 Al + Mn 3 4 = 3 Mn + 2 Al Alumínium Alumínium Előfordulás: 3. leggyakoribb elem agyagásványokban (Al-szilikát) Al 2 3 rendkívül kemény: korund, rubin (Cr), zafir (Co) Na 3 AlF 6 -kriolit bauxit: Al(H) - böhmit, diaszor Al(H) 3 hidrargillit 83 Előállítás: Bayer eljárás: Al 2 3 timföldgyártás Hérault-Hall: kriolitban elektrolizál Feltárás: 60 oc, Al(H) + NaH + H 2 nyomás Na[Al(H) 4 ] Üleítés: Fe 2 3, vörösisza (környezeti robléma), szilikát (sajnos egy része oldódhat, ami NaH veszteséggel jár) Higitás: kikeverés : Na[Al(H) 4 ] + H 2 = Al(H) 3 + NaH NaH visszaforgatható Kalcinális (kihevítés): 2 Al(H) 3 =Al H 2 timföld 84

15 Alumínium Gallium, indium, tallium Előállítás: timföldelektrolízis: igen drága, kg, 5 kwh Al 2 3 o º C kriolit olvadásontcsökkentő: 950 º C anód (grafit: C) 2 = ½ e, C + ½ 2 = C katód (grafit) Al e = Al (f) könnyűfém: ρ = 2,7 g/cm 3 5 mt/év: éítőiar gégyártás (autó, reülő, hajók) csomagolás (dobozok, fólia) Előfordulás: Ga: a bauxit feltárása során a lúgban dúsul In, Tl: orleválasztókban Ga, In: félvezetők In: vakuum tömítés Ga, In, Tl : száraz elemek Tl: méreg, nem használatosak ma már A bór vegyületei A bór vegyületei Elektronszerkezete elektronhiányos, Lewis sav s 3, s 2, s hibrid állaotú bór: egyes, többszörös kötések BX 3 + :NH 3 = X 3 B:NH 3 Kötésviszonyok: síktrigonális monomer molekulák X X: nemkötő elektronárt tartalmaz átfedésbe kerül a bór z ályáival B X X delokalizáció (halogén, -H, -NH 2 -csoort) 87 Kötésviszonyok: kettőskötésű monomer molekulák N: nemkötő elektronárt tartalmaz R: nem tartalmaz nemkötő elektronárt donor-akcetor kötésű dimerek: N, R: nemkötő elektronárt tartalmaz delokalizáció, kettős kötés nem alakul ki R 2 X N X B B X N X R 2 R R B N R R 88 A bór vegyületei A bór vegyületei Kötésviszonyok: többcentrumos kötésű vegyületek: Hidrogénvegyületek: diborán: B 2 H 6 reakciókées, kellemetlen szagú, mérgező gáz: B 2 H = B H 2 B 2 H H 2 = 2 H 3 B H 2 komlexvegyületeket kéez: 2 NaH + B 2 H 6 = 2 Na[BH 4 ] szelektív hidrogénező nátrium-tetrahidrido-borát H H B H H B H H 89 xigénvegyületek: dibór-trioxid B 2 3 : B 3 -egységek éítik fel, üvegszerű, kemény, atomrácsos vegyület savanhidrid: B H 2 = 2 H 3 B 3 bórsav: H 3 B 3 gyenge egyértékű sav: B(H) H 2 [B(H) 4 ] + H 3 + K s ~0 9 izoolisav-kézésre hajlamos 90

16 A bór vegyületei xigénvegyületek: Bórax: Na 2 B 4 7 0H 2 = Na 2 [B 4 5 (H) 4 ] 8H 2 Na 2 H B H B B H B H 8H 2 9 Az alumínium vegyületei Kötésviszonyok: Cl Cl Cl donor-akcetor kötésű dimerek: Al Al Cl Cl Cl többcentrumos kötésű vegyületek: H 3 C H 3 C CH 3 Al Al Hidrogénvegyületek: allán: (AlH 3 ) n a diboránhoz hasonló komlexvegyületeket kéez: H 3 C C H 3 CH 3 LiH + AlH 3 = Li[AlH 4 ] hidrogénező lítium-tetrahidrido-aluminát 92 Az alumínium vegyületei Halogénvegyületek: Lewis-savak: EX 3 + S: X 3 E:S alumínium-klorid AlCl 3 : molekularácsos vegyület, víz hatására hidrolizál [Al(H 2 ) 6 ] 3+, vizes oldata savas kémhatású [Al(H 2 ) 6 ] 3+ + H 2 [Al(H 2 ) 5 (H)] 2+ + H 3 + alumínium-fluorid AlF 3 : oktaéderes geometriára törekszik AlF NaF = Na 3 [AlF 6 ] Az alumínium vegyületei xigénvegyületek: alumínium-oxid - Al 2 3 amfoter oxid: Al H + = 2 Al H 2 Al H + 3 H 2 = 2 [Al(H) 4 ] alumínium-hidroxid - Al(H) 3 gyenge háromértékű bázis amfoter: Al(H) H + = Al 3+ + H 2 Al(H) 3 + H = [Al(H) 4 ] Dissolution of Al(H) 3 Nature 338, (09 March 989); 4 Acute toxicity of aluminium to fish eliminated in 2 silicon-rich acid waters J. D. Birchall*, C. Exley, J. S. Chaell* & M. J. Phillis 0 *ICI lc, P Box, Runcorn, Cheshire WA7 4QE, UK 3 mm PMG 2 mm PMG Institute of Aquaculture, University of Stirling, Stirling FK9-2 mm PMG 4LA, UK 0.5 mm PMG mm PMG 0 mm PMG An increased level of aluminium in acidified natural -6 waters is a rimary cause of fish death from damage to -8 gill eithelia and loss of osmoregulatory caacity 4. Aluminium toxicity deends on the secies of aluminium resent Here we show that, with an excess of Si over H Al(H) 3 (s) + H 3 L AlH 2 L H 2 Al and with the formation of hydroxy-aluminosilicate Al(H) Al(H) 3 (s) + 3H + Al H 2 3 (s) + 2H 3 L + AlH 3 L 2 + 3H 2 secies, the bioavailability of aluminium at H 5 is Al(H) 3 (s) + H - Al(H) - Al(H) 3 (s) + 2H 3 L AlH 2 L H 2 + H + reduced and acute toxicity is eliminated. 4 Al(H) 3 (s) + 2H 3 L AlHL H H + 96 Log S (Al)