Подгруппа мышьяка.

Книги по химии / Химия, элементы таблицы Менделеева / Первая группа периодической системы / Подгруппа мышьяка.
Страница 6

Параллельно с ослаблением кислотных и усилением основных свойств гидроксидов Э(ОН)3 по ряду As-Sb-Bi ослабляются также и восстановительные свойства, т. е. уменьшается тенденция элементов к переходу в соединения их высшей валентности. Мышьяковистая кислота, будучи сильным восстановителем в щелочной среде, в кислой окисляется уже значительно труднее. Сурьмянистая кислота типичным восстановителем не является, хотя окисление её в щелочной среде идёт довольно легко. Напротив, гидроксид висмута может быть окислен только в сильнощелочной среде и наиболее сильными окислителями.

Высшие оксиды As и Bi — мышьяковистый ангидрид (As2O5) и сурьмяный ангидрид (Sb2O5) — могут быть получены осторожным нагреванием их гидратов, образующихся при окислении элементарных As и Sb крепкой азотной кислотой. Мышьяковистый ангидрид представляет собой белую стекловидную массу, расплывающуюся на воздухе. Жёлтый порошок сурьмяного ангидрида очень мало растворим в воде.

Теплота образования As2O5 из элементов составляет 928 кДж/моль. Он диссоциирует на As2O3 и O2 выше 400 °С. Отвечающая As2O5 мышьяковаякислота (H3AsO4) может быть получена по реакции:

3 As + 5 HNO3 + 2 H2O = 3 H3AsO4 + 5 NO­.

Для мышьяковой кислоты (К1 = 6·10-3, К2 = 1·10-7, К3 = 3·10-12) очень характерна практически нерастворимая в воде шоколадно-бурая соль серебра. Различием цвета Ag3AsO3 и Ag3AsO4 (ПР = 1·10-20) иногда пользуются для установления валентности находящегося в растворе мышьяка. Ион AsO43- имеет структуру тетраэдра с атомом мышьяка в центре. Арсенаты Са и Pb используются для борьбы с вредителями сельского хозяйства.

Мышьяковая кислота выделяется при обычных условиях из раствора в виде кристаллогидрата состава H3AsO4·1/2H­2O (т. е. As2O5·4H2O). Отвечающие по составу пиро- и мета-формам мышьяковой кислоты гидраты при его обезвоживании не образуются. Напротив, NaH2AsO4 изменяется при нагревании подобно соответствующему фосфату:

90 135 230 °С

NaH2AsO4 ® Na2H2As2O7 ® Na3H2As3O10 ® (NaAsO3)х

Образующийся в конечном счёте метаарсенат плавится при 615 °С. При низких температурах (около -30 °С) может быть выделен кристаллогидрат As2O5·7H2O, отвечающий по составу кислоте H7[AsO6]. От последней, как и от аналогичного соединения фосфора производится ряд гетерополикислот и их солей, многие из которых при обычных условиях вполне устойчивы. Гидрат As(OH)5 не получен, но известен производящийся от него As(OCH3)5.

Для Sb2O5 определённые гидратные формы не характерны, и белый аморфный осадок xSb2O5·yH2O изменяет свой состав в зависимости от условий выделения. Он может быть получен обезвоживанием своего гидрата при 275 °С. Теплота его образования из элементов составляет 1007 кДж/моль. В воде он почти нерастворим. Кислотные свойства (К1 = 4·10-5) сурьмяной кислоты выражены довольно слабо.

Соли мышьяковой кислоты (мышьяковистокислые или арсенаты) производятся главным образом от ортогидрата (Н3AsO4) и похожи по свойствам на соответствующие фосфаты. Соли сурьмяной кислоты (сурьмянокислые, или антимонаты) производятся обычно от гексагидроксосурьмяной кислоты — H[Sb(OH)6], отвечающей гидратированной мета-форме HSbO3·3H2O. Подобно фосфатам, арсенаты и антимонаты, как правило, бесцветны и труднорастворимы в воде. Производные К и Pb применяются в керамической промышленности. Образование труднорастворимого Na[Sb(OH)6] используется в аналитической химии для открытия натрия (при отсутствии лития и аммония).

При действии сильных окислителей (Сl2 и т. п.) на суспензию гидроксида висмута в концентрированном растворе NaOH или КОН образуются нерастворимые производные пятивалентного висмута, окрашенные в цвета от фиолетового до жёлтого. Состав их более или менее близок к формулам NaBiO3 или KBiO3. Эти висмутаты являются чрезвычайно сильными окислителями. Так, в кислой среде двухвалентный марганец легко окисляется ими до семивалентного.

В чистом состоянии висмутаты имеют жёлтую окраску. Кроме них были получены оранжевые соли состава: Э(BiO3)2·4H2O (где Э — Са или Ba) и чёрный AgBiO3. Имеется также указание на получение (спеканием Li2O и Bi2O3 в атмосфере кислорода) Li3BiO4, Li5BiO5 и Li7BiO6. Существование НBiO3 и Bi2O5 как индивидуальных соединений сомнительно.

Сравнительная окислительно-восстановительная активность элементов в характерных для них трёх- и пятивалентном состояниях может быть выражена следующей схемой:

AsIII SbIII BiIII AsV SbV BiV

Усиление восстановительных свойств Усиление окислительных свойств

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Смотрите также

Витамины и их значение для организма
Трудно представить, что такое широко известное слово как «витамин» вошло в наш лексикон только в начале XX века. Теперь известно, что в основе жизненно важных процессов обмена веществ в орг ...

Кальций и его соединения
...

Поиск структурно-химической информации в Internet
1.а)  Дифракционные методы-рентгеноструктурный анализ и нейронография-как важнейшие источники структурно-химической информации.        б) Их основы, возможности и ограничения.    в) ...