1 Сульфиды 4Э + nS = Э 4 S n Э = P, As Клеточная структура, растворимы в CS 2

2 Сульфиды Э = As, Sb, Bi 2ЭCl 3 + 3H 2 S = Э 2 S 3 + 6HCl (в р-ре HCl) Э = As, Sb (Bi 2 S 5 не существует) 2ЭCl 5 + 5H 2 S = Э 2 S HCl (в р-ре HCl) As 2 S 3, As 2 S 5 – желтые Sb 2 S 3, Sb 2 S 5 – оранжевые Bi 2 S 3 -черный

3 Сульфиды vs. Оксиды Оксид кислоо.P 2 O 5, As 2 O 5, Sb 2 O 5 P 2 O 3, As 2 O 3 Сульфид кислоо.P 2 S 5, As 2 S 5, Sb 2 S 5 As 2 S 3 Оксид амф.Sb 2 O 3 Сульфид амф.Sb 2 S 3 Оксид осн.Bi 2 O 3 Сульфид осн.Bi 2 S 3

4 Тиосоли Взаимодействие кислооых оксидов (сульфидов) As и Sb с основаниями: As 2 O 3 тв. + Na 2 O тв. = 2NaAsO 2 – арсенит As 2 S 3 тв. + Na 2 S р-р = 2NaAsS 2 – тиоарсенит Нет взаимодействия! Bi 2 O 3 тв. + Na 2 O тв. = нет реакции Bi 2 S 3 тв. + Na 2 S р-р = нет реакции

5 Э 3+ (Э = P, As, Sb): NaЭS 2 и Na 3 ЭS 3 мета- орто- Э 5+ (Э = P, As, Sb): NaЭS 3 и Na 3 ЭS 4 мета- орто- Получение сплавлением: 3Na + P + 3S = Na 3 PS 3 3Na + P + 4S = Na 3 PS 4 Тиосоли

6 Получение в растворе (Э = As, Sb): Э 2 S 3 + Na 2 S = 2NaЭS 2 Э 2 S 5 + Na 2 S = 2NaЭS 3 Э 2 S 3 + Na 2 S 2 = 2NaЭS 3 + 2S окислооитель Реакции с кислооотами: NaAsS 2 + HCl = As 2 S 3 + H 2 S + NaCl As 2 S HNO 3 = 2H 3 AsO 4 + 3H 2 SO 4 +28NO 2 +8H 2 O КОНЦ. Тиосоли

7 Побочная подгруппа V группы периодической системы

8 Содержание в земной коре и минералы V – 22 место, рассеян, VS 2. V 2 S 5 (паронит) Добывают из железных руд. Nb – 64 место, рассеян и редкий, M(NbO 3 ) 2 (M = Mn, Fe) – колумбит Ta – 65 место, рассеян и редкий, M(TaO 3 ) 2 (M = Mn, Fe) – танталит

9 Открытие элементов V – 1801 г. мексиканец Дель Рио, затем в 1830 Н. Сефстрёмом - «Ванадис» - древнеисландская богиня красоты Nb – 1801 г. англ. Хатчет в минерале колумбит и название колумбий – Розе от греч. «Ниобея» - дочь Тантала Ta – 1802 г. швед Экеберг, по имени греческого полубога Тантала.

10 Простые вещества Получение сложное, проблема разделения Nb и Ta M 2 O 5 + 5Ca = 5CaO + 2M V – стали, танковая броня Nb, Ta – химическая аппаратура Ta – костная и пластическая хирургия

11 Известный "автомобильный король" Генри Форд сказал: "Если бы не было ванадия" - не было бы автомобиля". Незначительная добавка (0,2%) ванадия к обычной стали сообщает ей целый ряд ценных свойств: увеличивается ее упругость, прочность на истирание и сопротивление разрыву, что особенно важно для таких ответственных частей автомобиля, как рессоры, оси, валы, шестерни. Из ванадиевой стали изготовляют самые важные детали автомобильных моторов, цилиндры высокого давления, тормозные колодки. Если бы не ванадиевая сталь, автомобиль весил бы в два раза больше, в два раза увеличился бы расход горючего, износ покрышек, сократился срок службы дорожного покрытия.

12 Простые вещества Химически инертные 2V + 12HF = 2H[VF 6 ] + 5H 2 V + 6HNO 3 = [VO 2 ]NO 3 + 5NO 2 + 3H 2 O 3V + 5HNO 3 + 3HCl = 3[VO 2 ]Cl + 5NO+ 4H 2 O Nb,Ta + царская водка = нет реакции Nb + 5HNO 3 + 7HF = H 2 [NbF 7 ] +5NO 2 +5H 2 O [TaF 8 ] 3- 4M + 12KOH расплав + 5O 2 = 4K 3 MO 4 + 6H 2 O

13 ВАНАДИЙ 2+ VO основные VSO 4 3+ V 2 O 3 свойства V 2 (SO 4 ) 3 [VO]SO 4 сульфат ванадила 4+ VO 2 K 4 V 4 O 9 ванадит калия [VO 2 ]Cl [VO]Cl 2 + Cl 2 5+ V 2 O 5 KVO 3, K 3 VO 4 ванадаты H 2 SO 4 KOH HCl KOH HCl (к.)

14 Кислородные соединения V 5+ V 2 O 5 + H 2 O = 2HVO 3 (V 2 O 5 *xH 2 O) (равновесие влево) V 2 O 5 + 2NaOH = 2NaVO 3 + H 2 O (медленно в растворе, быстро в расплаве), Na 3 VO 4 2HVO 3 + 2HX конц. = 2[VO 2 ]X + 2H 2 O X = 1/2SO 4 2-, NO 3 - Катализаторы на основе V 2 O 5, заменили платину при производстве серной кислоооты

15 IV группа периодической системы

C, Si, Ge, Sn, Pb

17 Распространенность и минералы C – 11 место, CO 2, CaCO 3 (известняк, кальцит, мрамор), уголь, нефть, при. газ Si – 2 место; SiO 2 (кремнезем, кварц), силикаты, алюмосиликаты Ge – 54 место, Cu 3 GeS 4 (германии) Sn – 27 место, SnO 2 (касситерит) Pb – 60 место, PbS (галенит), PbSO 4, PbCO 3

18 Открытие элементов C –известен с древнейших времен; лат. «карбон» - уголь Si – 1883 г., швед Берцелиус; от лат. «силекс» - кремень Ge - предсказан Менделеевым в 1871 г., открыт нем. Винклером в 1885 г., в честь Германии Sn – известен давно, от лат. «станнум» - стойкий Pb – известен давно, происхождение названия не ясно

19 Аллотропные модификации С Алмаз, d(С-С) = 1,54 Å sp 3 гибридизация Графит, d(С-С) = 1,42 Å sp 2 гибридизация С(графит) = С (алмаз) (T, P, катализатор) r G o = +2,9 к Дж/моль

20 Фуллерены Открыты в 1980 г., Нобелевская премия по химии ПОЛУЧЕНИЕ: Электрическая дуга между угольными электродами, далее сложная очистка Молекулярная структура, растворимы в органических растворителях Сочетание 5-ти и 6-ти членных циклов С 60

21 Фуллерены K 3 C 60 – сверхпроводник при T c = 18K

Углеродные нанотрубки и луковицы Углеродные нанотрубки – однослойные и многослойные; открытые и закрытые; модификация поверхности и интеркалирование. - Графен Нобелевская премия по физике (2010)

23 Карбиды Ионные – щелочные и щелочноземельные металлы и Al. Металлоподобные – d и f металлы, металлический блеск, проводимость, очень твердые. WC – режущие инструменты, аппаратура высокого давления. Fe 3 C – составная часть чугуна и стали. Ковалентные – B 4 C (правильнее B 12 C 3 ) и SiС (карборунд, структура алмаза, хрупкий), очень твердые

24 Карбиды Ионные карбиды – метаниды (Be 2 C, Al 4 C 3 ), ацетилениды (M II C 2, M I 2 C 2 ) 2Al 2 O 3 + 9C = Al 4 C 3 + 6CO (высокая Т) CaO + 3C = CaC 2 + CO (высокая Т) Al 4 C H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4 CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2

25 СО (угарный газ) Получение в промышленности CO 2 + C кокс = 2CO (при Т) С + H 2 O = CO + H 2 (при Т) Получение в лаборатории HCOOH = СO + H 2 O ( в конц. H 2 SO 4 ) H 2 C 2 O 4 = СO + CO 2 + H 2 O ( в конц. H 2 SO 4 )

26 Cвойства СО Солеобразующий оксид: CO+NaOH р-р = HCOONa (120 o C, 5 атм.) Восстановительные свойства: 2CO + O 2 = 2CO 2 СO + PdCl 2 + H 2 O = Pd + CO 2 + 2HCl Комплексы (карбонилы): Ni + CO = Ni(CO) 4 Fe + 5CO = Fe(CO) 5

27 СO2СO2 Получение в промышленности: СaCO 3 = CaO + CO 2 (1000 o C) Получение в лаборатории: CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (в аппарате Киппа) СВОЙСТВА: Окислооитель: Активные металлы (Mg, Na, K) горят в СО 2 2Mg + CO 2 = 2MgO + C

28 Карбонаты и гидрокарбонаты Растворимость в воде: 1V CO 2 в 0,9V H 2 O Кислотные св-ва: СO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 (K a1 = , K a2 = ) 2NaOH изб. + CO 2 = Na 2 CO 3 (техническая сода) NaOH + CO 2 изб. = NaHCO 3 (питьевая сода) Растворимые соли: Na +, K +, NH 4 + Нерастворимые соли MCO 3 (M = Mg, Ca, Cu, Zn, Pb, Ba) Растворимые карбонаты слабых оснований (M= Al, Fe, Cr) гидролизуются полностью: 2M CO H 2 O = 2M(OH) 3 + 3CO 2

29 Галогениды и оксогалогениды CX 4, X = F, Cl, Br, I (газ -- твердое), не реагируют с водой (хотя термодинамически эти реакции разрешены) СCl 4 + 4Na = 4NaCl +C (ВЗРЫВ) СO + Cl 2 = COCl 2 Фосген - газ, сильно ядовит COCl 2 + H 2 O = CO 2 + 2HCl