Grupa 2 (Metalele alcalino-pamantoase)

Grupa 2 grupa metalelor alcalino-pamantoase, deoarece ox izii reprezentantilorprincipali ai grupei ocupa o pozitie intermediara intre oxi zii metalelor alcaline si oxiziielementelor grupei 13, cu reprezentant tipic Al care intra i n compozitia tuturorargilelor

1

Beriliul MagneziulBeriliul

(grec. beryllos , de la beril)

Pana in 1957 numit Glucinium(din grec. dulce)

Magneziul

(grec. Magnesia = numele unei regiuni din Tessalia)

2

Calciul

(lat. calx, calcis = var)Strontiul

(de la numele satului ScotianStrontian, in care a fostdescoperit in 1787 inminereuri de Pb)

Bariul

grec. barys=greu

Radiul

lat. radius = raza

Stare naturala

Se gasesc in natura de obicei combinate cu alte ele mente, in minerale.

Beriliul - in acvamarine, smaralde etc.

AcvamarinBe3Al 2(SiO3)6

SmaraldBe3Al 2(SiO3)6::Cr 3+ (impuritate)

Magneziul in scoarta terestra sub forma de carbonati, haloge nuri, sulfati;

- in apele unor izvoare minerale amare (MgSO 4 7H2O);- in clorofila

3

DolomitaCaMg(CO3)2

- in clorofila

Clorofila

Calciul unul dintre cele mai raspandite elemente metalice din natura (in scoarta pamantului aprox. 3,5%)

- Se gaseste sub forma de minerale simple sau comple xe (sub forma de carbonati, sulfati, silicati, borati etc) in sol sa u dizolvate in apa

-Este unul dintre cele mai importante elemente care intra in compozitia pamantului, a organismelor vii, a soarelui, a meteo ritilor, a materiei din pamantului, a organismelor vii, a soarelui, a meteo ritilor, a materiei din spatiile interplanetare

- In schelet sub forma de ortofosfat tricalcic, carb onat si fluorura de calciu

-Sarurile de calciu ale acizilor organici au un rol deosebit de important in metabolismul plantelor

4

GipsCaSO4 2 H2O

AragonitCaCO3

Roci sedimentare

Strontiul in diferite minerale din scoarta pamantului

Celestina este cel mai important mineral al Sr, uti lizat ca sursa pentru extragerea Sr si prepararea sarurilor acestuia folo site in pirotehnie, in industria chimica, ceramica si in industria sticlei ; se gaseste rar in natura.

Celestina

SrSO4

Strontianit

SrCO3

Bariul in diferite minerale din scoarta pamantului

5

Baritina

BaSO4

- utilizata in ind. chimica, ind. lacurilor si vopse lelor

Witherit

BaCO3

Radiul se gaseste in cantitati foarte mici in minereurile uraniului

- este radioactiv; izotopul 226Ra are timpul de injumatatire de 1602 ani

Uraninit

Contine UO 2, UO3, Ra, oxizi de Pb, Th, Ln

6

Schema de dezintegrare radioactiva a 226Ra

Caracteristici generale ale metalelor alcalino-pama ntoase

- crestere considerabila a energiei de ionizare fata deelementele din grupa 1, in particular datorita volumului ma i micsi sarcinii nucleare mai mari => in special la Be, Mg

- celalalte elemente (Ca, Sr, Ba) ionizeaza relativ usor

[pm]

M M2+ +2e-

Ene

rgia

de

ioni

zare

(eV

)

Grupe principale

Grupe secundare

Cre

ste

raza

ioni

ca,

resp

ectiv

cea

ato

mic

a

7

Ene

rgia

de

ioni

zare

(eV

)

Z

Cre

ste

raza

ioni

ca,

resp

ectiv

cea

ato

mic

a

Be - nu formeaza compusi ionici

- Ionul Be 2+ nu exista nici macar in BeO sau BeF 2 => legaturi covalente ! -

favorizate de raza mica + energie de ionizare mare

Li Be B - se aseamana cu aluminiulLi Be B

Na Mg Al

Ca

- se aseamana cu aluminiul

reactivitate redusa fata de acizi se acopera cu un strat

subtire de oxid

- solubil in hidroxizi alcalini => berilati: Na 2[Be(OH)4]

- p.t. BeO f. mare (ca si Al 2O3)

Caracter amfoter al Be(OH)2 (ca si Al(OH) 3)

8

Caracter amfoter al Be(OH)2 (ca si Al(OH) 3)

Mg - caracter intermediar

Ca, Sr, Ba - caracter puternic electropozitiv

Obtinere

Be - electroliza BeCl in topitura cu NaCl, pt . scaderea p.t.Be - electroliza BeCl 2 in topitura cu NaCl, pt . scaderea p.t.

- reducere BeF2 + Mg Be + MgF21300oC

2 (MgO, CaO) + FeSi 2Mg + Ca2SiO4 + Fe1150oCp redusa

dolomita

Mg - electroliza MgCl 2 in topitura

- proces silicotermal cu aliaj Fe-Si

9

dolomitacalcinata

Ca, Sr, Ba - electroliza MCl 2 in topitura

- reducere cu Na sau Al a MCl 2

MCl2 (topitura) + 2Na M + 2NaCl

3MCl2 + 2Al 3M + 2AlCl 3 (Sr, Ba in particular)

Proprietati fizice

- relativ usoare- culoare alb-argintie

- Be, Mg isi pastreaza luciul metalic datorita acoperiri cu un strat subtire,transparent, protector de oxid- Ca, Sr, Ba se oxideaza in profunzime si isi pierd luciul

- p.t. si p.f. > decat metalele alcaline- duritate: Be dur, casant

Mg + celalalte sunt moi- conductibilitate electrica: Be mica

celalalte - mare- retele cristaline: Be, Mg hexagonala

Ca, Sr, Ba cubice

10

Element Be Mg Ca Sr Ba Ra p.t. ( C) 1278 649 839 768 710 ~ 700 p.f. ( C) ~2500 1105 1482 1380 1537 ~ 1140 rrrr (g/cm 3) 1,85 1,74 1,54 2,63 3,65 5,50-

Proprietati chimice

- Reactia cu apa si O 2

Be in general nereactiv, mai ales in forma masiva

Be + H2O sau abur NU reactioneaza (nici chiar incalzit la rosu)

Be + aer NU reactioneaza< 600oC

Be (pulbere) + aer BeO + Be 3N2arde

stralucitor

- reactivitatea creste in grupa de sus in jos

- se acopera cu un strat protector de oxid care trebuie indepa rtat pt preparareaMg

11

reactivului Grignard

Mg (activat) + H 2O (abur) Mg(OH) 2 si (MgO) + H 2

ardestralucitorMg + aer MgO + Mg 3N2

Mg

Ca, Sr, Ba - trebuie protejate de H 2O si O2 (sub petrol)

M + 2H2O M(OH)2 + H2rece

M + aer MgO + Mg 3N2

strat poros; formeaza si peroxizi MO 2 cu stabilitate marestrat poros; formeaza si peroxizi MO 2 cu stabilitate mare

Culoarea flacarilor la arderea metalelor

Mg Sr Ba

12

Ba

Ca: portocaliu-rosiatic Ra: rosu-carmin

- Reactia cu alcalii (hidroxizi)

Be + 2NaOH + 2H2OKOH

Na2[Be(OH)4] + H2

- celalate metale din grupa nu reactioneaza

tetrahidroxo berilat de sodiu

- Reactia cu H 2

Be - Nu reactioneaza direct

- indirect BeCl 2 + 2LiH BeH2 + 2LiCl

BeMe2 + LiAlH 4 BeH2 + 2CH4 + Li, Al

BeB H + 2PPh 2Ph PBH + BeH pur !!

13

BeB2H8 + 2PPh3 2Ph3PBH3 + BeH2 pur !!

MgMg + H2 MgH2

570oC200 atm

Ca, Sr, Ba + H2 MH2Ca, Sr, Ba mai stabile

- Reactia cu halogenii

- reactioneaza cu toti halogenii, uneori energic

Be + X2 BeX2600oC

- Mg arde in halogeni, mai ales daca sunt umezi

- Reactia cu sulful- Reactia cu sulful

Be + X ( S, Se, Te) BeXt >600oC

BeS retea covalenta tip blenda

Mg + X MgXcald

Ca, Sr, Ba + X MX (CaS retea ionica tip NaCl)usor

14

- Reactia cu N 2

- la cald, cel mai usor Ba => M 3N2

- Reactia cu C

Be + C Be2C1700oC

si celalate reactioneaza insa mai usor

- Reactia cu NH 3

3Be + 2NH3 Be3N2 + 3H21200oC

NU se dizolva in NH3 lichid

3Mg + 2NH3 Mg3N2 + 3H2t oC

Be, Mg

se dizolva in NH3 lichid => solutii albastre- negre => asemanare cumetalele alcaline

Ca, Sr, Ba

solutie in NH3 lichid M(NH3)6 (s) M(NH3)2 (s) + 4NH3 (g) + H2 (g)evaporare desc. in timp

catalizatori

- Reactia cu acizi

toate reactioneaza => H

15

toate reactioneaza => H 2

Be + HNO3 conc., rece => pasivareBe

+ HCl, HNO3, H2SO4 diluat => H 2 dizolvare

Mg Mg + RX RMgX Reactivi Grignard

Mg + 2MeOH Mg(OMe)2 + H2200oC

Mg + 2EtOH Mg(OEt)2 + H2temp. cam.

Mg(OEt) + H O Mg(OH) + 2EtOH anhidrificare MeOH, EtOHMg(OEt)2 + H2O Mg(OH)2 + 2EtOH anhidrificare MeOH, EtOH

Utilizari

Be - aliaje cu Cu, Ni mareste rezistenta-masini, electronica, instrumente de precizie- reactoare nucleare moderator de neutroni- ferestre pentru raze X

16

Mg - aliaje dure echipament optic, fotografie, anticor oziv

- chimie organica sinteze GRIGNARD

-foarte toxic metal si compusi

- viata plantelor - clorofila

Ca - aliaje

- indepartare de O 2, N2 in industria otelului

- agent reducator (Cr, Th, Zr, U)

- CaH2 sursa de H 2

- viata animalelor - schelet (fosfat)

Aliaje specialeSr, Ba - Aliaje speciale- Ba medicina - bariopasaj

- Ba foarte toxic

Metale din blocul p Gr. 13 Gr. 14 Gr. 15

17

(B)

Al

Ga

In Sn Sb

Tl Pb Bi

ns2 np x

Grupa 13

18

Aluminiu din lat. Aluminiu din lat. alumen = alaun

Galiu - din lat. Gallia, adica Franta de azi

19

Indiu de la linia albastru-indigo din spectrul de flacara

lat. indicum

Taliu - de la linia verde din spectrul sau (lat. thalles = mugur (ramur ) verde)

Stare naturala

Se gasesc in scoarta terestra, sub forma de saruri in diverse minerale

Aluminiul cel mai raspandit metal din scoarta terestra, se g aseste mai ales sub forma de alumino-silicati (urmat de Fe si Ca si precedat de O si Si)

CorindonAl 2O3 pur

Bauxita

20

AlO x(OH)3-2x

Safir

Al 2O3 impurificat cu Co

Galiul, indiul, taliul rar intalnite in minereuriGaliul apare in unele minereuri de Al, Zn, Fe, in sori si meteoriti

Indiul apare in concentratii mici in minereuri de Zn

Taliul apare in in minerale proprii, cat si in alumino-silicati, a laturi demetale alcaline sau in sulfuri. Mineralele proprii sunt rar itati mineralogice

GalitCuGaS2

GermanitCu26Fe4Ge4S32 cu

impuritati de Ga

21Crookesita

(Cu,Tl,Ag) 2Se

LoranditaTlAsS 2

CilindritPb3Sn4FeSb2S14

contine pana la 1% In

ns2 np1Caracterizare generala

- stare de oxidare principala 3+

- exista si compusi in stare de oxidare 2+, continlegaturi M-M

[Cl 3M MCl3]2- M = Ga, In

[Ne]

[Ar]

[Kr]

[Xe][Cl 3M MCl3]2- M = Ga, In

-stabilitatea starii de oxidare 1+ creste pe masura ce cobora m in grupa

Stabilitate E +

Caracter metalic

Al Ga In Tl

[Xe]

22

Stabilitate E 3+

Comproportionare

Disproportionare

m0=

efecte relativiste

m masa de repaus

Consecinte

- contractia radiala si stabilizarea

- aparitia unei stari de oxidare cu doua unitati mai mica decat valenta grupei mai este

denumita si efectul perechii de electroni inerti consecinata a efectelor relativiste

v/c1m

m0

-=

2

20

0

me4

re

=

mo masa de repausc viteza luminiiv- viteza particulei (e -)

ro raza Bohr

- contractia radiala si stabilizarea

energetica a orbitalilor s si p

- expansiunea radiala si destabilizarea

orbitalior d si f exteriori

- efectele cresc odata cu Z 2

- in cazul compusilor covalenti EX (X = halogen), ER , EH exista unele asemanari

23

- in cazul compusilor covalenti EX3 (X = halogen), ER3, EH3 exista unele asemanari

intre metalele din grupa 13 si capul de serie, borul- nemetal

- acesti compusi cu deficit de e- pot functiona ca acizi Lewis si sa accepte

e- de la molecule donoare neutre sau anioni => specii tetraedrice

NaCl + AlCl 3 Na[AlCl 4] Na[BF 4]

similar Li[AlH 4] Na[BH 4]

- Al orbitali d => Na 3[AlF 6]3-]

- capacitatea acceptoare scade de la Al > Ga > In, pozitia Tl fiind incerta

Exista si diferente importante intre B si metale, datorate in principal de:Exista si diferente importante intre B si metale, datorate in principal de:

- capacitatii reduse a metalelor de a forma legaturi multipl e

- abilitatii metalelor de a-si mari N.C. prin utilizarea orb italilor d vacanti

B Al, Ga, In

[Me2AlNMe 2]

Me MeMe2B NMe2

24

legatura dubla interna AlMe

Me

N

N

Al

Me Me

Me

Me

BX3 (X = halogen) monomere

-deficitul de e- este compensat prin legaturi (p-p)

(MX3)2 dimere

BX

X

X

AlCl

Cl

Cl

Cl

AlCl

ClF B FF

F

F

geometrie tetraedrica

(Me3N)2AlH3

bipiramida trigonala

X XF

legaturi mai scurte decat asteptate

BF3 solid raze X (-131 oC) retea tridimensionala

R3N BH3

25

Metode de obtinere

Al -electroliza topiturii Al 2O3 (bauxita) / Na 3AlF 6 (criolita)-Halogenurile de Al sunt covalente iar Al 2O3 pur are p.t. foarte ridicat

Industrial se efectueaza electroliza unei topituri de baux ita deshidratata (Al 2O3) ncriolita (Na 3AlF6), la 940-980oC. Initial se utiliza criolita naturala extrasa din Groenla nda(ca. 30.000 tone/an), dar n prezent se utilizeaza criolita sintetica

Topitura electrolit

Al topit

Captuseala refractara

Anod Blocuri grafit

Al(OH) 3 + 3 NaOH + 6 HF Na3AlF 6 + 6 H2O

Catod grafit

Na+ + F-NaF

NaAlF 4 + 2 NaFNa3AlF 6

3NaAlOFNa AlF + Al O

obtinerea criolitei sintetice

disocierea criolitei

asigura conductibilitatea topiturii

dizolvarea bauxitei in criolit

26

3NaAlOF 2Na3AlF 6 + Al 2O3

la catod (-) : 6 Na+ + 6 e-

6 Na + 2 NaAlF 4 2 Al + 8 NaF

6 Na (n stare nascnda)

la anod (+) : 6 F- - 6 e-

6 F + 3 NaAlOF 2

6 F (n stare nascnda)

3 NaAlF 4 + 3/2 O2

dizolvarea bauxitei in criolit

Pentru a obtine 1t Al se consuma:- 4 t bauxita- 0,4-0,8 t grafit- 4 kg criolit- 15-20 kg AlF 3- 13000-16000 kWh energie electrica (randament de 85 -95%)

27

- 13000-16000 kWh energie electrica (randament de 85 -95%)

Daca se foloseste Al reciclat se reduce consumul la doar 800kWh (6%) !!

Ga - produs secundar rezultat la obtinerea Al, sau prin electroliza Ga(OH) 3- ultrapur => prin topire zonara

In - prin electroliza sarurilor solubile, dupa concen trare si indepartarea Pb, Zn

Tl - prin electroliza Tl 2SO4 (purificat) / H 2SO4 diluat

Tl2SO4 in concentrat + H 2SO4 PbSO4 + alti sulfati insolubili

filtrat+ HCl

TlCl (precipitat)

Proprietati fizice

- usoare, alb-argintii

- Ga p.t. scazut, - Al p.t. ridicat

28

Element Al Ga In Tl

p.t. ( C) 660,37 29,78 156,61 303,5

p.f. ( C) 2330 2403 2070 1453

rrrr (g/cm 3) 2,70 5,91 7,31 11,85

Ene

rgia

de

ioni

zare

(eV

)

Grupe principale

- Energie de ionizare mare in treapta a II si a III (2500-3600 kJ/mol)

Ene

rgia

de

ioni

zare

(eV

)Grupe secundare

29

Proprietati chimice

Al - se combina cu majoritatea nemetalelor la incalzi re

- Reactia cu O 2

- exoterma, pulberea arde in aer cu degajare mare de caldura s i lumina

- sarma de Al nu arde in O => conductibilitate termica f. buna- sarma de Al nu arde in O 2 => conductibilitate termica f. buna

- afinitate mare pentru O 2 => aluminotermie (se aplica pentru oxizii care lareducerea cu carbune formeaza carburi)

reactia termitului

30

reactia termitului (t pana la 3000 oC)

- desi cu potential de oxidare mare (apropiat de cel al Na) Al es te f. rezistent la

coroziune => strat protector de oxid f. subtire

- in HNO3 conc. se pasiveaza => se poate transporta in cisterne de Al

- Reactia cu acizi

- Solubil in solutii diluate de acizi (HCl, H 2SO4) => saruri si se degaja H 2

- Reactia cu apa

- daca stratul de oxid (Al 2O3) este indepartat prin amalgamare reactioneaza rapi d =>H2

- Reactia cu alcalii

Al + NaOH + 3H2O Na[Al(OH) 4] + 3/2 H2

tetrahidroxo aluminat de sodiu

- Reactia cu halogeni

- cu Cl si Br reactioneaza la temperatura camerei

31

- cu Cl 2 si Br 2 reactioneaza la temperatura camerei

- cu I 2 reactioneaza la temperatura ridicata

alchilare

acilare

32

- Reactia cu sulf

Al 2S3 + H2O Al(OH) 3 + H2S

Al (topit) + S (vapori) Al 2S3 (stabila doar in stare anhidra)

hiroliza

- Reactia cu N 2, P

- la incalzire la rosu => AlN (retea tip wurtzita)

- cu P => AlPcompusi covalenti

foarte stabili

- Reactia cu acizi organici

- in general nu reactioneaza- cu acidul acetic rectioneaza la cald

33

- Al + NaCl - reactioneaza => nu se poate folosi Al la vase maritime

Ga, In - f. asemanatori cu Al

- se dizolva in acizi

- Indiu (In) spre deosebire de Al nu se dizolva in a lcalii

- cu X2, sulf reactioneaza la temp. camerei sau la incalzi re

Ga + S GaS (similar cu Se, Te)

Exista legaturi Ga-Ga in structura cristalina

Ga2O3 + H2S Ga2S3 + H2O

In + Cl 2 InCl 3

GaCl3 GaCl2temp

- halogenuri de Ga si In

34

In + HCl (gaz) InCl 2

instabila In faza apoasa disproportioneaza

InCl + InCl 4 In + InCl 3temp in sol.

In + InCl 2 InCltemp

Tl - starea de oxidare cea mai stabila Tl 1+

-comportament chimic asemanator cu cel al metalelor alcaline-nu se dizolva in alcalii

-se dizolva in acizi minerali

- cu HNO3 usor

-- HCl, H SO mai lent, datorita solubilitatii scazute in apa a s arurilor rezultate-- HCl, H2SO4 mai lent, datorita solubilitatii scazute in apa a s arurilor rezultate

2Tl + H2SO4 Tl2SO4 + H2

- reactioneaza cu alcooli !!

4Tl + 4EtOH Tl(OEt) 4 + 2H2

35

- Tl3+ are caracter puternic oxidant (se reduce usor)

TlCl 3 TlCl + Cl 2

TlBr 3 TlBr + Br 2(TlBr 2)2

De fapt Tl (I)[Tl (III)Br4]

40oC

< 40oC

Utilizari

- ambalaje, folii- vase casnice si industriale- obiecte casnice, mobilier

-Aliaje :-Duraluminiul: 3 -5% Cu, 1% Mg, 0,5 -0,8% Mn => rezistenta mecanica, usoare

Al

-Duraluminiul: 3 -5% Cu, 1% Mg, 0,5 -0,8% Mn => rezistenta mecanica, usoare => avioane, pistoane-Magnaliu: 3-20% Mg => dur, se prelucreaza bine la strung- silumin 12-14% Si => piese turnate

Ga - semiconductori, GaAs izoelectronic cu Ge => diode- termometre temp. ridicata

In - aliaje cu p.t. scazut (Bi, Cd, Pb, Sn)

36

In - aliaje cu p.t. scazut (Bi, Cd, Pb, Sn)- tranzistori in ind. Electronica (InAs, InSb)- reactoare nucleare pentru captura de neutroni

Tl- elementul si combinatii f. toxice (Tl 2SO4 era folosit ca otrava pt. sobolani)- ferestre transparente la IR (TlBr, TlI)

Metale din blocul p

Gr. 13 Gr. 14 Gr. 15

(B)

Al

Ga

ns2 np x

Grupa 14 : Sn, PbGa

In Sn Sb

Tl Pb Bins2 np2

Caracterizare generala- stare de oxidare: 2+, 4+

- diferente mari in caracterul chimic al elementelor din grup a 14:

C, Si nemetale

Ge metaloid

37

Sn, Pb -metale

Diferentele in caracterul chimic sunt reflectate in p.t.

Element C Si Ge Sn Pb

p.t. ( C) > 3500 (4100)

1420 945 232 327

- Prezinta tendinta de concatenare

- Sn, Pb legaturi M-M apar doar in compusi organome talici (R 3M MR 3)

Me2SnCl 2Na / NH3 [SnMe 2]n, n = 12-20

liniari Ciclici

[SnMe 2]6Sn Sn

Sn

Sn Sn

Sn

Sn

38

Sn

- tendinta de concatenare scade in grupa de sus in j os:

C >> Si > Ge > @@@@Sn >> Pb

Acest lucru poate fi explicat prin scaderea tariei legaturii M-M

-Efectul perechii de electroni inerte

R2C: - carbene instabile

R2M: R voluminos

:MX2 capacitate donoare

Sn, Pb starea de oxidarea 2+ - cea mai stabila

Obtinere

Stare naturala: SnO 2 casiterita

PbS galena utilizata pentru obtinerea Pb

PbCO3 - cerusita

SnO2 + C Sn + CO2

PbS+ 3/ O PbO + SO

39

PbS+ 3/2O2 PbO + SO2

PbO + C Pb(l) + COPbO + CO Pb(l) + CO2

2PbO + PbSproaspata 3Pb(l) + SO2(g)Purificare finala (dupa indepartarea altor metale) prin electroliza cu anozi de Pb

Proprietati fizice

Sn - metal alb, lucios, densitate mica

- rezistenta mecanica slaba

- foarte ductil

- prezinta 3 forme polimorfe ( , , )

Staniul alb -Sn tetragonal

- se obtine prin solidificarea topiturii sau electro liza

- d = 7,265 g/cm 3 (cu 26% mai mare decat -Sn )

- semiconductor

Staniul cenusiu -Sn structura cubica de diamant

Temp. joase

13,2 C

40

Staniul cenusiu -Sn structura cubica de diamant

- pulbere fina cu aspect metalic

- d = 5,769 g/cm 3

- casant => ciuma staniului (odata instalata progreseaza in toata masa metalului)

Pb - in taietura proaspata are luciu metalic cenusiu al bastrui, care dispare repede in aer datorita oxidarii- moale, foarte ductil, maleabil- deformare plastica la temperatura camerei- densitate mare (11,3 g/cm 3)- conductibilitate electrica (7,8% fata de Ag) si ter mica (8,5% fata de Ag) relativ mici

Proprietati chimice

Sn

- Stabil fata de aer si apa la temperatura camerei

Sn + O2(aer ) SnO2D

Reactia cu oxigenul din aer si cu apa

41

Sn + H2O(vapori) SnO2 + H2D

Sn + O2(aer ) SnO2D

Reactia cu halogenii

Sn + 2X2 SnX4 X = Cl, Br la rece

X = F, I la cald

Reactia cu sulful, seleniul, telurul

Sn + Te SnTeDDDD

Sn + E SnE

Sn + 2E SnE2

DDDD

E = S, Se

Reactia cu acizii

Sn + HNO3dil Sn(NO3)2 + NO

Reactia cu acizii

- cu acizii slabi - nu reactioneaza

- cu HCl, H 2SO4 diluati - nu reactioneaza

- HNO3 diluat

- HCl conc., fierbinte: Sn + HCl SnCl2 + H2

- H SO conc., fierbinte: Sn + H SO SnSO + SO

42

- H2SO4 conc., fierbinte: Sn + H2SO4 SnSO4 + SO2

Reactia cu hidroxizii alcalini

Sn + 2NaOH + 4H2O Na2[Sn(OH)6] + 2H2DDDD

Reactia cu metalele alcaline

Pb

Reactia cu aerul

2Sn + N a N a2SnN H 3 l ich id

- strat de oxid protector, la temperatura camerei

Reactia cu aerul

Pb + H2O PbO + H2+ O2

Pb(OH)2

+CO2+ SO2

PbCO3PbSO3

43

PbSO3

- fin divizat - piroforic

Pbtopit + O2(aer) PbO

Reactia cu halogenii

Pb + F2 PbF2t.c.

Pb + Cl2 PbCl2DDDD

Reactia cu calcogenii

E = S, Se, TePb + E PbEReactia cu acizii

3Pb + 8H+ + 8NO3 3Pb2+ + 6NO3 + 2NO + 4H2Omediu umed

Pb + CH3COOH Pb(OCOCH3)2 + H2

Reactia cu metalele alcaline

Pb + Na Na PbNH3lichid

44

Pb + Na Na4Pb9NH3lichid

Utilizari

Sn - tabla alba (Fe acoperit cu staniu protectie antic oroziva); cutii de conserve

- aliaje: bronz (Sn/Cu); Sn/Pb (aprox. 40%Sn) pentru lipit

-Compusi organometalici:

-stabilizatori pentru poliolefine (Bu 2SnX2 laurat OCOC 11H23)

-pesticide: Ph 3SnOAc (BRESTAN), Ph 3SnOH (DU-TER), Cy3SnOH (CYHEXATIN)

- Sticle speciale

- Nb3Sn magneti superconductori- Nb3Sn magneti superconductori

Pb - Tabla captusiri anticorozive in ind. chimica

- Aliaje: Sb litere de tipar plumb tare

Sb, Sn; Ca, Na lagare pentru masini

-Acumulatoare

-Oxizi pigmenti sticle, emailuri

Activitate biologica

45

Activitate biologica

Sn - netoxic

- compusi: insecticide, acaricide, fungicide

Pb - foarte toxic poate provoa saturnism, intoxicati i cronice

- greu de eliminat din organism

Metale din blocul p

Gr. 13 Gr. 14 Gr. 15

(B)

Al

Ga

ns2 np x

Grupa 15 : Sb, BiGa

In Sn Sb

Tl Pb Bins2 np3

Caracterizare generala

N, P compusi covalenti

(As), Sb, Bi creste capacitatea de ionizare

Ioni 5+ nu exista

46

Ioni 5+ nu exista

Ioni 3+ - Sb, Bi

- BiF 3 predominant ionica

- Sb2(SO4)3, Bi(NO3)3 5H2O

Oxospecii: SbO + (antimonil sau stibil), BiO + (bismutil)

Stari de oxidare: 3+, 5+

Stabilitatea starii de oxidare 3+ creste in grupa d e sus in jos

Bi 2O5 putin stabil, greu de preparat

F F

F

Cresterea numarului de coordinare orbitali d

[SbF 5]2- - izoelectronic cu BiF 5

SbF

F F

F

..- pereche de electroni stereochimic activa

Obtinere

- Din minereuri: Sb 2S3 stibnita cel mai important (China, Mexic, Bolivia, Chile, Africa de Sud);

- minereuri complexe (Pb, Cu, Ag etc)

Sb

47

- minereuri complexe (Pb, Cu, Ag etc)

Sb2S3 + 9/2O2 Sb2O3 + 3SO2

Sb2O3 + 3/2C 2Sb + 3/2CO2

Sb2S3 + 3Fe 2Sb + 3FeS

Electroliza Na 3SbS4 (tioantimonat de sodiu)

Bi Bi 2S3 bismutina rara

Bi nativ (Pb, Ag, Cu) - rar

- Produs secundar la producerea Pb, Zn, Cu

Bi2S3 + O2 Bi2O3 + SO2C Fe

Bi Bi

Proprietati fizice

Sb - Doi izotopi in abundenta aproximativ egala: 121Sb 57%, 123Sb 43%

- 6 forme alotropice: forma aaaa - cea mai stabila la temperatura camerei

- plane de atomi legati covalent

48

- plane de atomi legati covalent

Sb galben instabila peste -90 C

Sb negru se obtine prin racirea Sb gazos

o forma (impura), exploziva, obtinuta electrochimic

alte doua forme obtinute prin tehnici de inalta pre siune

Bi - Mai multe forme polimorfe, cea mai importanta fiin d forma aaaa

Sb si Bi prezinta puncte de topire mai scazute deca t As

Element As Sb Bi

p.t. ( C) 817 (28 atm),613 sublima

As 4 358 (desc.)

630,7 271,4

Ambele sunt sfaramicioase, formeaza cristale:

Sb alb-albastrui

Bi alb, cu tenta roz

Rezistivitate electrica mare

Element Ag Cu Al Sn Pb Sb Bi

49

Rezistivitate electrica

( ohm / cm)

1,59 1,72 2,82 11,5 22 41,7 120

Intra in compozitia aliajului NICROM 100

Bi isi mareste volumul la solidificare din topitura (ca si Ga, Ge)

Proprietati chimice

- Mai putin reactiv decat As

- Stabil la aer si umezeala la temperatura camerei

- Cu O2, la incalzire, in functie de conditii formeaza oxi zii: Sb 2O3, Sb2O4, Sb2O5

Sb

Reactia cu halogeniiReactia cu halogenii

2Sb + 3X2 2SbX3 X = Cl (viguros), Br, I (mai putin violent)

Reactia cu sulful

2Sb + 3S Sb2S3DDDD

Reactia cu acizii

- Diluati nu reactioneaza

concentrati reactioneaza cu HNO , H SO , apa regala:

50

- concentrati reactioneaza cu HNO 3, H2SO4, apa regala:

Sb + H2SO4 Sb2(SO4)3 + H2DDDD

Bi - Mai electropozitiv decat SbReactia cu oxigenul, sulful

2Bi + 3/2O2 Bi2O3

2Bi + 3/2S Bi2S3

- are loc la temperaturi ridicate

Reactia cu halogenii

2Bi + 3X2 2BiX3 X = F, Cl, Br, I

Reactia cu oxoacizii

- Are loc usor

Bi + 3HNO3 Bi(NO3)3 + 3/2H2Bi + 3HNO3 Bi(NO3)3 + 3/2H2

Bi 5+ - nu se obtine direct, ci doar din Bi 3+

- mai putin stabil decat Sb 5+

Utilizari

- electronica: AlSb, GaSb, InSb

-- aliaje - baterii Sb/Pb

Sb

51

-- aliaje - baterii Sb/Pb

- tipar

Bi - aliaje usor fuzibile

- produse farmaceutice (peptobismol, sub forma de s ubsalicilat, citrat, nitrat- in tratarea ulcerului )

-Bi 2O3 in creme pentru hemoroizi