Post on 21-Nov-2015
description
1Grupa 2 (Metalele alcalino-pamantoase)Grupa 2 grupa metalelor alcalino-pamantoase, deoarece oxizii reprezentantilorprincipali ai grupei ocupa o pozitie intermediara intre oxizii metalelor alcaline si oxiziielementelor grupei 13, cu reprezentant tipic Al care intra in compozitia tuturorargilelor
2Beriliul
(grec. beryllos, de la beril)
Pana in 1957 numit Glucinium(din grec. dulce)
Magneziul
(grec. Magnesia = numele unei regiunidin Tessalia)
Calciul
(lat. calx, calcis = var)Strontiul
(de la numele satului ScotianStrontian, in care a fostdescoperit in 1787 in minereuri de Pb)
Bariul
grec. barys=greu
Radiul
lat. radius = raza
3Stare naturala
Se gasesc in natura de obicei combinate cu alte elemente, in minerale.
Beriliul - in acvamarine, smaralde etc.
AcvamarinBe3Al2(SiO3)6
SmaraldBe3Al2(SiO3)6::Cr3+ (impuritate)
Magneziul in scoarta terestra sub forma de carbonati, halogenuri, sulfati;
DolomitaCaMg(CO3)2
- in apele unor izvoare minerale amare (MgSO4 7H2O);- in clorofila
Clorofila
4Calciul unul dintre cele mai raspandite elemente metalice din natura (in scoarta pamantului aprox. 3,5%)
- Se gaseste sub forma de minerale simple sau complexe (sub forma de carbonati, sulfati, silicati, borati etc) in sol sau dizolvate in apa
-Este unul dintre cele mai importante elemente care intra in compozitiapamantului, a organismelor vii, a soarelui, a meteoritilor, a materiilor din spatiile interplanetare
- In schelet sub forma de ortofosfat tricalcic, carbonat si fluorura de calciu
-Sarurile de calciu ale acizilor organici au un rol deosebit de important in metabolismul plantelor
GipsCaSO4 2 H2O
AragonitCaCO3
Roci sedimentare
5Strontiul in diferite minerale din scoarta pamantului
Celestina este cel mai important mineral al Sr, utilizat ca sursa pentruextragerea Sr si prepararea sarurilor acestuia folosite in pirotehnie, in industria chimica, ceramica si in industria sticlei; se gaseste rar in natura.
CelestinaSrSO4
StrontianitSrCO3
Bariul in diferite minerale din scoarta pamantului
BaritinaBaSO4
- utilizata in ind. chimica, ind. lacurilor si vopselelor
WitheritBaCO3
6Radiul se gaseste in cantitati foarte mici in minereurile uraniului
- este radioactiv; izotopul 226Ra are timpul de injumatatire de 1602 ani
Uraninit
Contine UO2, UO3, Ra, oxizi de Pb, Th, Ln
Schema de dezintegrare radioactiva a 226Ra
7Caracteristici generale ale metalelor alcalino-pamantoase
- crestere considerabila a energiei de ionizare fata de elementele din grupa 1, in particular datorita volumului mai micsi sarcinii nucleare mai mari => in special la Be, Mg
- celalalte elemente (Ca, Sr, Ba) ionizeaza relativ usor
M M2+ +2e-
E
n
e
r
g
i
a
d
e
i
o
n
i
z
a
r
e
(
e
V
)
Grupe principaleGrupe secundare
Z
C
r
e
s
t
e
r
a
z
a
i
o
n
i
c
a
,
r
e
s
p
e
c
t
i
v
c
e
a
a
t
o
m
i
c
a
[pm]
8Be - nu formeaza compusi ionici- Ionul Be2+ nu exista nici macar in BeO sau BeF2 => legaturi covalente ! -favorizate de raza mica + potential de ionizare mare
CaAlMgNaBBeLi - se aseamana cu aluminiul
reactivitate redusa fata de acizi se acopera cu un strat
subtire de oxid
- solubil in hidroxizi alcalini => berilati: Na2[Be(OH)4]
- p.t. BeO f. mare (ca si Al2O3)
Caracter amfoter al Be(OH)2 (ca si Al(OH)3)
9Mg - caracter intermediar
Ca, Sr, Ba - caracter puternic electropozitiv
Obtinere
Be - electroliza BeCl2 in topitura cu NaCl, pt. scaderea p.t.
- reducere BeF2 + Mg Be + MgF21300oC
2 (MgO, CaO) + FeSi 2Mg + Ca2SiO4 + Fe1150oCp redusa
dolomitacalcinata
Mg - electroliza MgCl2 in topitura
- proces silicotermal cu aliaj Fe-Si
Ca, Sr, Ba - electroliza MCl2 in topitura
- reducere cu Na sau Al a MCl2
MCl2 (topitura) + 2Na M + 2NaCl
3MCl2 + 2Al 3M + 2AlCl3 (Sr, Ba in particular)
10
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
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 (g/cm3) 1,85 1,74 1,54 2,63 3,65 5,50-
11
Proprietati chimice
- Reactia cu apa si O2
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 + Be3N2arde
stralucitor
- reactivitatea creste in grupa de sus in jos
- se acopera cu un strat protector de oxid care trebuie indepartat pt preparareareactivului Grignard
Mg (activat) + H2O (abur) Mg(OH)2 si (MgO) + H2
ardestralucitorMg + aer MgO + Mg3N2
Mg
12
Ca, Sr, Ba - trebuie protejate de H2O si O2 (sub petrol)
M + 2H2O M(OH)2 + H2rece
M + aer MgO + Mg3N2
strat poros; formeaza si peroxizi MO2 cu stabilitate mare
Culoarea flacarilor la arderea metalelor
Mg Sr Ba
Ca: portocaliu-rosiatic Ra: rosu-carmin
13
- Reactia cu alcalii (hidroxizi)
Be + 2NaOH + 2H2OKOH
Na2[Be(OH)4] + H2
- celalate metale din grupa nu reactioneaza
- Reactia cu H2
Be - Nu reactioneaza direct
- indirect BeCl2 + 2LiH BeH2 + 2LiCl
BeMe2 + LiAlH4 BeH2 + 2CH4 + Li, Al
tetrahidroxo berilat de sodiu
BeB2H8 + 2PPh3 2Ph3PBH3 + BeH2 pur !!
MgMg + H2 MgH2
570oC200 atm
Ca, Sr, Ba + H2 MH2Ca, Sr, Ba mai stabile
14
- Reactia cu halogenii
- reactioneaza cu toti halogenii, uneori energic
Be + X2 BeX2600oC
- Mg arde in halogeni, mai ales daca sunt umezi
- 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
- Reactia cu N2
- la cald, cel mai usor Ba => M3N2
- Reactia cu C
Be + C Be2C1700oC si celalate reactioneaza insa mai usor
15
se dizolva in NH3 lichid => solutii albastre- negre => asemanare cu metalele alcaline
- Reactia cu NH3
3Be + 2NH3 Be3N2 + 3H21200oC
NU se dizolva in NH3 lichid
3Mg + 2NH3 Mg3N2 + 3H2t oC
Ca, Sr, Ba
Be, Mg
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 => H2
Be + HNO3 conc., rece => pasivareBe
+ HCl, HNO3, H2SO4 diluat => H2 dizolvare
16
Mg Mg + RX RMgX Reactivi Grignard
Mg + 2MeOH Mg(OMe)2 + H2200oC
Mg + 2EtOH Mg(OEt)2 + H2temp. cam.
Mg(OEt)2 + H2O Mg(OH)2 + 2EtOH anhidrificare MeOH, EtOH
Utilizari
Be
Mg
- aliaje cu Cu, Ni mareste rezistenta-masini, electronica, instrumente de precizie- reactoare nucleare moderator de neutroni- ferestre pentru raze X
- aliaje dure echipament optic, fotografie, anticoroziv- chimie organica sinteze GRIGNARD
-foarte toxic metal si compusi
- viata plantelor - clorofila
17
Ca - aliaje- indepartare de O2, N2 in industria otelului- agent reducator (Cr, Th, Zr, U)- CaH2 sursa de H2
- viata animalelor - schelet (fosfat)
Sr, Ba - Aliaje speciale- Ba medicina - bariopasaj
- Ba foarte toxic
Metale din blocul p Gr. 15Gr. 14Gr. 13
BiPbTlSbSnIn
GaAl(B)
ns2 npx
18
Grupa 13
19
Aluminiu din lat. alumen = alaun
Galiu - din lat. Gallia, adica Franta de azi
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)
20
Stare naturala
Se gasesc in scoarta terestra, sub forma de saruri in diverse minerale
Aluminiul cel mai raspandit metal din scoarta terestra, se gaseste mai ales sub forma de alumino-silicati (urmat de Fe si Ca si precedat de O si Si)
CorindonAl2O3 pur
BauxitaAlOx(OH)3-2x
SafirAl2O3 impurificat cu Co
21
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, alaturi de metale alcaline sau in sulfuri. Mineralele proprii sunt raritati mineralogice
Crookesita(Cu,Tl,Ag)2Se
LoranditaTlAsS2
CilindritPb3Sn4FeSb2S14
contine pana la 1% In
GalitCuGaS2
GermanitCu26Fe4Ge4S32 cu
impuritati de Ga
22
ns2 np1Caracterizare generala
- stare de oxidare principala 3+
- exista si compusi in stare de oxidare 2+, continlegaturi M-M
[Cl3MMCl3]2- M = Ga, In
-stabilitatea starii de oxidare 1+ creste pe masura ce coboram in grupa
Stabilitate E+
Stabilitate E3+
Caracter metalic
Al Ga In Tl
[Ne]
[Ar]
[Kr]
[Xe]
ComproportionareDisproportionare
23
v/c1mm 0
2
20
0
me4r
efecte relativiste
mo masa de repausc viteza luminiiv- viteza particulei (e-)
ro raza Bohr
Consecinte
- contractia radiala si stabilizarea
energetica a orbitalilor s si p
- expansiunea radiala si destabilizarea
orbitalior d si f exteriori
- efectele cresc odata cu Z2
- aparitia unei stari de oxidare cu doua unitati mai mica decat valenta grupei mai estedenumita si efectul perechii de electroni inerti consecinata a efectelor relativiste
- in cazul compusilor covalenti EX3 (X = halogen), ER3, EH3 exista unele asemanariintre metalele din grupa 13 si capul de serie, borul- nemetal
- acesti compusi cu deficit de e- pot functiona ca acizi Lewis si sa acceptee- de la molecule donoare neutre sau anioni => specii tetraedrice
NaCl + AlCl3 Na[AlCl4] Na[BF4]
24
similar Li[AlH4] Na[BH4]
- Al orbitali d => Na3[AlF6]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:- capacitatii reduse a metalelor de a forma legaturi multiple- abilitatii metalelor de a-si mari N.C. prin utilizarea orbitalilor d vacanti
[Me2AlNMe2]
legatura dubla interna
Al, Ga, InB
AlMeMe
NMe Me
N
Al
Me Me
Me
Me
Me2B NMe2
25
(Me3N)2AlH3
bipiramida trigonalageometrie tetraedrica
(MX3)2 dimereBX3 (X = halogen) monomere-deficitul de e- este compensat prin legaturi (p-p)
BX
X
X
AlClCl
Cl
Cl
AlCl
ClF B FF
F
F
legaturi mai scurtedecat asteptate
BF3 solid raze X (-131oC) retea tridimensionala
R3N BH3
Metode de obtinere
Al -electroliza topiturii Al2O3 (bauxita) / Na3AlF6 (criolita)-Halogenurile de Al sunt covalente iar Al2O3 pur are p.t. foarte ridicat
Industrial se efectueaza electroliza unei topituri de bauxita deshidratata (Al2O3) ncriolita (Na3AlF6), la 940-980oC. Initial se utiliza criolita naturala extrasa din Groenlanda(ca. 30.000 tone/an), dar n prezent se utilizeaza criolita sintetica
26
Al(OH)3 + 3 NaOH + 6 HF Na3AlF6 + 6 H2O
Topitura electrolit
Al topit
Captuseala refractara
Catod grafit
AnodBlocuri grafit
Na+ + F-NaF
NaAlF4 + 2 NaFNa3AlF6
3NaAlOF2Na3AlF6 + Al2O3
la catod (-): 6 Na+ + 6 e-
6 Na + 2 NaAlF4 2 Al + 8 NaF
6 Na (n stare nascnda)
la anod (+): 6 F- - 6 e-
6 F + 3 NaAlOF2
6 F (n stare nascnda)
3 NaAlF4 + 3/2 O2
obtinerea criolitei sintetice
disocierea criolitei
asigura conductibilitatea topiturii
dizolvarea bauxitei in criolit
27
Pentru a obtine 1t Al se consuma:- 4 t bauxita- 0,4-0,8 t grafit- 4 kg criolit- 15-20 kg AlF3- 13000-16000 kWh energie electrica (randament de 85-95%)
Daca se foloseste Al reciclat se reduce consumul la doar 800kWh (6%) !!
28
Ga - produs secundar rezultat la obtinerea Al, sau prin electroliza Ga(OH)3- ultrapur => prin topire zonara
In - prin electroliza sarurilor solubile, dupa concentrare si indepartarea Pb, Zn
Tl - prin electroliza Tl2SO4 (purificat) / H2SO4 diluat
Tl2SO4 in concentrat + H2SO4 PbSO4 + alti sulfati insolubili
filtrat+ HCl
TlCl (precipitat)
Proprietati fizice
- usoare, alb-argintii
- Ga p.t. scazut, - Al p.t. ridicat
11,857,315,912,70 (g/cm3)1453207024032330p.f. (C)303,5156,6129,78660,37p.t. (C)
TlInGaAlElement
29
E
n
e
r
g
i
a
d
e
i
o
n
i
z
a
r
e
(
e
V
)
Grupe principaleGrupe secundare
- Energie de ionizare mare in treapta a II si a III (2500-3600 kJ/mol)
30
Proprietati chimice
Al - se combina cu majoritatea nemetalelor la incalzire
- Reactia cu O2
- exoterma, pulberea arde in aer cu degajare mare de caldura si lumina
- sarma de Al nu arde in O2 => conductibilitate termica f. buna
- afinitate mare pentru O2 => aluminotermie (se aplica pentru oxizii care la reducerea cu carbune formeaza carburi)
reactia termitului(t pana la 3000oC)
- desi cu potential de oxidare mare (apropiat de cel al Na) Al este 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
31
- Solubil in solutii diluate de acizi (HCl, H2SO4) => saruri si se degaja H2
- Reactia cu apa
- daca stratul de oxid (Al2O3) este indepartat prin amalgamare reactioneaza rapid =>H2
- Reactia cu alcalii
Al + NaOH + 3H2O Na[Al(OH)4] + 3/2 H2tetrahidroxo aluminat de sodiu
- Reactia cu halogeni
- cu Cl2 si Br2 reactioneaza la temperatura camerei
- cu I2 reactioneaza la temperatura ridicata
32
alchilare
acilare
33
- Reactia cu sulf
Al2S3 + H2O Al(OH)3 + H2S
Al (topit) + S (vapori) Al2S3 (stabila doar in stare anhidra)
hiroliza
- Reactia cu N2, 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
- 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 alcalii
34
- cu X2, sulf reactioneaza la temp. camerei sau la incalzire
Ga + S GaS (similar cu Se, Te)Exista legaturi Ga-Ga in structura cristalina
Ga2O3 + H2S Ga2S3 + H2O
In + Cl2 InCl3
GaCl3 GaCl2temp
In + HCl (gaz) InCl2
instabila In faza apoasa disproportioneaza
InCl + InCl4 In + InCl3temp in sol.
- halogenuri de Ga si In
In + InCl2 InCltemp
35
Tl - starea de oxidare cea mai stabila Tl1+
-comportament chimic asemanator cu cel al metalelor alcaline-nu se dizolva in alcalii
-se dizolva in acizi minerali- cu HNO3 usor-- HCl, H2SO4 mai lent, datorita solubilitatii scazute in apa a sarurilor rezultate
2Tl + H2SO4 Tl2SO4 + H2
- reactioneaza cu alcooli !!
4Tl + 4EtOH Tl(OEt)4 + 2H2
- Tl3+ are caracter puternic oxidant (se reduce usor)
TlCl3 TlCl + Cl2
TlBr3 TlBr + Br2(TlBr2)2
De fapt Tl(I)[Tl(III)Br4]
40oC
< 40oC
36
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=> avioane, pistoane-Magnaliu: 3-20% Mg => dur, se prelucreaza bine la strung- silumin 12-14% Si => piese turnate
Al
Ga - semiconductori, GaAs izoelectronic cu Ge => diode- termometre temp. ridicata
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 (Tl2SO4 era folosit ca otrava pt. sobolani)- ferestre transparente la IR (TlBr, TlI)
37
Metale din blocul p
Gr. 15Gr. 14Gr. 13
BiPbTlSbSnIn
GaAl(B)
ns2 npx
Grupa 14 : Sn, Pb
ns2 np2
Caracterizare generala- stare de oxidare: 2+, 4+- diferente mari in caracterul chimic al elementelor din grupa 14:
C, Si nemetale
Ge metaloid
Sn, Pb -metaleDiferentele in caracterul chimic sunt reflectate in p.t.
p.t. (C)Element
3272329451420> 3500 (4100)
PbSnGeSiC
38
- Prezinta tendinta de concatenare
- Sn, Pb legaturi M-M apar doar in compusi organometalici (R3M MR3)
Me2SnCl2Na / NH3 [SnMe2]n, n = 12-20
liniari Ciclici
[SnMe2]6Sn Sn
Sn
SnSn
Sn
SnSn
- tendinta de concatenare scade in grupa de sus in jos:
C >> Si > Ge > Sn >> Pb
Acest lucru poate fi explicat prin scaderea tariei legaturii M-M
39
-Efectul perechii de electroni inerte
R2C: - carbene instabile
R2M: R voluminos
:MX2 capacitate donoare
Sn, Pb starea de oxidarea 2+ - cea mai stabila
ObtinereStare naturala: SnO2 casiterita
PbS galena utilizata pentru obtinerea Pb
PbCO3 - cerusita
SnO2 + C Sn + CO2PbS + 3/2O2 PbO + SO2
PbO + C Pb(l) + COPbO + CO Pb(l) + CO2
2PbO + PbSproaspata 3Pb(l) + SO2(g)Purificare finala (dupa indepartarea altormetale) prin electroliza cu anozi de Pb
40
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 electroliza
- d = 7,265 g/cm3 (cu 26% mai mare)
- semiconductor
Staniul cenusiu -Sn structura cubica de diamant
- pulbere fina cu aspect metalic
- d = 5,769 g/cm3
- casant => ciuma staniului (odata instalata progreseazain toata masa metalului)
Temp. joase
13,2C
41
Pb - in taietura proaspata are luciu metalic cenusiu albastrui, care disparerepede in aer datorita oxidarii- moale, foarte ductil, maleabil- deformare plastica la temperatura camerei- densitate mare (11,3 g/cm3)- conductibilitate electrica (7,8% fata de Ag) si termica (8,5% fata de Ag) relativ mici
Proprietati chimice
Sn
- Stabil fata de aer si apa la temperatura camerei
Sn + H2O(vapori) SnO2 + H2Sn + O2(aer) SnO2
Reactia cu oxigenul din aer si cu apa
Reactia cu halogenii
Sn + 2X2 SnX4 X = Cl, Br la receX = F, I la cald
42
Reactia cu sulful, seleniul, telurul
Sn + HNO3dil Sn(NO3)2 + NO
Sn + Te SnTe
Sn + E SnE
Sn + 2E SnE2
E = S, Se
Reactia cu acizii
- cu acizii slabi - nu reactioneaza
- cu HCl, H2SO4 diluati - nu reactioneaza
- HNO3 diluat
- HCl conc., fierbinte: Sn + HCl SnCl2 + H2- H2SO4 conc., fierbinte: Sn + H2SO4 SnSO4 + SO2
Reactia cu hidroxizii alcalini
Sn + 2NaOH + 4H2O Na2[Sn(OH)6] + 2H2
43
Reactia cu metalele alcaline
- strat de oxid protector, la temperatura camerei
Pb
Reactia cu aerul
Pb + H2O PbO + H2+ O2
Pb(OH)2
+CO2+ SO2
PbCO3PbSO3
- fin divizat - piroforic
Pbtopit + O2(aer) PbO
2Sn + N a N a2SnN H 3lichid
44
Reactia cu halogenii
Pb + F2 PbF2t.c.
Pb + Cl2 PbCl2Reactia cu calcogenii
E = S, Se, TePb + E PbEReactia cu acizii
3Pb + 8H+ + 8NO3 3Pb2+ + 6NO3 + 2NO + 4H2Omediuumed
Pb + CH3COOH Pb(OCOCH3)2 + H2
Reactia cu metalele alcaline
Pb + Na Na4Pb9NH3lichid
UtilizariSn - tabla alba (Fe acoperit cu staniu protectie anticoroziva); cutii de
conserve- aliaje: bronz (Sn/Cu); Sn/Pb (aprox. 40%Sn) pentru lipit
45
-Compusi organometalici:
-stabilizatori pentru poliolefine (Bu2SnX2 laurat OCOC11H23)
-pesticide: Ph3SnOAc (BRESTAN), Ph3SnOH (DU-TER), Cy3SnOH (CYHEXATIN)
- Sticle speciale
- 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 biologicaSn - netoxic
- compusi: insecticide, acaricide, fungicide
Pb - foarte toxic poate provoa saturnism, intoxicatii cronice
- greu de eliminat din organism
46
Metale din blocul p
Gr. 15Gr. 14Gr. 13
BiPbTlSbSnIn
GaAl(B)
ns2 npx
Grupa 15 : Sb, Bi
ns2 np3
Caracterizare generalaN, P compusi covalenti
(As), Sb, Bi creste capacitatea de ionizare
Ioni 5+ nu exista
Ioni 3+ - Sb, Bi
- BiF3 predominant ionica
- Sb2(SO4)3, Bi(NO3)3 5H2O
Oxospecii: SbO+ (antimonil sau stibil), BiO+ (bismutil)
Stari de oxidare: 3+, 5+
47
Stabilitatea starii de oxidare 3+ creste in grupa de sus in jos
Bi2O5 putin stabil, greu de preparat
SbF
F F
FF
..
Cresterea numarului de coordinare orbitali d
[SbF5]2- - izoelectronic cu BiF5- pereche de electroni stereochimic activa
Obtinere
- Din minereuri: Sb2S3 stibnita cel mai important (China, Mexic, Bolivia, Chile, Africa de Sud);
- minereuri complexe (Pb, Cu, Ag etc)
Sb
Sb2S3 + 9/2O2 Sb2O3 + 3SO2
Sb2O3 + 3/2C 2Sb + 3/2CO2Sb2S3 + 3Fe 2Sb + 3FeS
Electroliza Na3SbS4 (tioantimonat de sodiu)
48
Bi Bi2S3 bismutina raraBi nativ (Pb, Ag, Cu) - rar
- Produs secundar la producerea Pb, Zn, Cu
Bi2S3 + O2 Bi2O3 + SO2C Fe
Bi Bi
Proprietati fiziceSb - Doi izotopi in abundenta aproximativ egala: 121Sb 57%, 123Sb 43%
- 6 forme alotropice: forma - cea mai stabila la temperatura camerei- plane de atomi legati covalent
Sb galben instabila peste -90CSb negru se obtine prin racirea Sb gazos
o forma (impura), exploziva, obtinuta electrochimic
alte doua forme obtinute prin tehnici de inalta presiune
Bi - Mai multe forme polimorfe, cea mai importanta fiind forma
49
Sb si Bi prezinta puncte de topire mai scazute decat As
p.t. (C)Element
271,4630,7817 (28 atm),613 sublima
As4 358 (desc.)
BiSbAs
Ambele sunt sfaramicioase, formeaza cristale:
Sb alb-albastrui
Bi alb, cu tenta roz
Rezistivitate electrica mare
22
Pb
41,7
Sb
Rezistivitateelectrica
(ohm / cm)
Element
12011,52,821,721,59
BiSnAlCuAg
Intra in compozitia aliajului NICROM 100
Bi isi mareste volumul la solidificare din topitura (ca si Ga, Ge)
50
Proprietati chimice
- Mai putin reactiv decat As
- Stabil la aer si umezeala la temperatura camerei
- Cu O2, la incalzire, in functie de conditii formeaza oxizii: Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5
Sb
Reactia cu halogenii
2Sb + 3X2 2SbX3 X = Cl (viguros), Br, I (mai putin violent)
Reactia cu sulful2Sb + 3S Sb2S3
Reactia cu acizii
- Diluati nu reactioneaza
- concentrati reactioneaza cu HNO3, H2SO4, apa regala:
Sb + H2SO4 Sb2(SO4)3 + H2
Bi - Mai electropozitiv decat SbReactia cu oxigenul, sulful
2Bi + 3/2O2 Bi2O3
2Bi + 3/2S Bi2S3
- are loc la temperaturi ridicate
51
Reactia cu halogenii
2Bi + 3X2 2BiX3 X = F, Cl, Br, I
Reactia cu oxoacizii
- Are loc usor
Bi + 3HNO3 Bi(NO3)3 + 3/2H2
Bi5+ - nu se obtine direct, ci doar din Bi3+
- mai putin stabil decat Sb5+
Utilizari
- electronica: AlSb, GaSb, InSb
-- aliaje - baterii Sb/Pb
- tipar
Sb
Bi - aliaje usor fuzibile- produse farmaceutice (peptobismol, sub forma de subsalicilat, citrat, nitrat- in tratarea ulcerului )
-Bi2O3 in creme pentru hemoroizi