Олово. Свинец

Олово и свинец - металлы IV А подгруппы периодической системы Д.И.Менделеева. Электронные формулы валентных электронов этих металлов:

Sn... 5s²5p²

Pb... 6s²6p²

Степень окисления элементов в нормальном состоянии +2, при возбуждении +4, поэтому известны два ряда производных олова и свинца.

Отношение Sn и Pb к кислотам различно. Олово растворяется в соляной кислоте (в разбавленной медленно, а в концентрированной и при нагревании - быстро):

Sn + 2HCl = SnCl₂ + H₂­

Свинец при взаимодействии с HCl покрывается слоем PbCl₂, препятствующим дальнейшему взаимодействию Pb с кислотой.

Аналогично происходит взаимодействие свинца с разбавленной серной кислотой, но при концентрации кислоты выше 80% на поверхности металла образуется растворимая кислая соль Pb(HSO₄)₂. Разбавленная серная кислота на олово не действует. Горячая концентрированная серная кислота растворяет оба элемента по схеме

Э + 4H₂SO₄ = Э(SO₄)₂ + 2SO₂ + 4H₂O

В сильно разбавленной азотной кислоте олово медленно растворяется с образованием Sn(NO₃)₂. Концентрированная азотная кислота действует на Sn по схеме

Sn + 4HNO₃ = SnO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

При действии HNO₃ на свинец реакция протекает по схеме

3Pb + 8HNO₃ = 3Pb(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Образующаяся соль Pb(NO₃)₂ нерастворима в концентрированной азотной кислоте и, наоборот, хорошо растворима в воде, поэтому Pb хорошо растворяется в разбавленной азотной кислоте.

Олово и свинец растворяются в щелочах с выделением водорода и образованием комплексных солей:

Pb + 4KOH + 2H₂O ® K₄[Pb(OH)₆] + H₂­

Для олова и свинца известны оксиды типов ЭО и ЭО₂. В воде они почти нерастворимы, поэтому отвечающие им гидроксиды получают действием щелочей на растворы соответствующих солей:

SnCl₄ + 4NaOH = 4NaCl + Sn(OH)₄¯

Pb(NO₃)₂ + 2NaOH = 2NaNO₃ + Pb(OH)₂¯

По химическим свойствам все эти гидроксиды - амфотерные соединения.

Изменения кислотных и основных свойств можно представить схемой:

Усиление основных свойств

Sn(OH)₂ Sn(OH)₄

Pb(OH)₂ Pb(OH)₄

Гидроксиды H₂SnO₂ и H₂PbO₂ называют оловянистой и свинцовистой кислотами, а их соли - станнитами и плюмбитами. Гидроксиды H₂SnO₃ (H₄SnO₄) и H₂PbO₃ (H₄PbO₄) называют оловянной и свинцовой кислотами, а их соли - станнатами и плюмбатами.

Ввиду слабости основных свойств гидроксидов - Э(ОН)₄ их соли подвергаются в растворах сильному гидролизу.

Наибольшее значение из соединений этих элементов имеют галиды ЭГ₄. Самое характерное свойство для них - склонность к реакции присоединения. Например, SnCl₄ образует комплексы с HCl, H₂O.

Галиды ЭГ₂ имеют ярко выраженный характер солей, гидролизуются значительно меньше, чем ЭГ₄.

Диаграммы Латимера:

а) для олова;

-0, 118

SnO₂

+0, 154 -0, 141

Sn⁴⁺ Sn²⁺ Sn⁰

-0, 96 -0, 79

[Sn(OH)₆]^2- [Sn(OH)₆]^4-

б) для свинца: -0, 956

PbS

1, 685 -0, 356

PbSO₄

1, 456 - 0, 126

PbO₂ Pb²⁺ Pb⁰

0, 305 -0, 538

[Pb(ОН)₆]^2- [Pb(OH)₄]^2-

Для Sn известны сульфиды SnS и SnS₂, которые отличаются по своему отношению к сернистому аммонию. В то время как сульфид олова(II) с ним не взаимодействует, сульфид олова(IV) в растворе сульфида аммония образует аммонийную соль тиооловянной кислоты: (NH₄)₂S + SnS₂ = (NH₄)SnS₃

Для характеристики окислительно – восстановительных свойств используют диаграммы Латимера.

Соединения олова и свинца характеризуются различными окислительно-восстановительными свойствами (см. диаграмму Латимера). Для олова более устойчивой является степень окисления (+4), соединения Sn⁺² - восстановители, легко окисляются кислородом воздуха и другими окислителями; для свинца - более устойчива степень окисления (+2), соединения свинца (+4) - чрезвычайно сильные окислители.

Например, возможно окисление диоксидом свинца соединений марганца (II) до перманганат-иона:

5PbO₂ + 2Mn(NO₃)₂ + 6HNO₃ = 5Pb(NO₃)₂ + 2HMnO₄ + 2H₂O

Вопросы для подготовки к занятию

1. Электронные конфигурации атомов, валентные электроны, степени окисления.

2. Свойства простых веществ – металлов:

- активность металлов, положение в «ряду стандартных окислительно-восстановительных (электродных) потенциалов металлов»;

- взаимодействие с кислородом, галогенами, серой, азотом и другими неметаллами;

- взаимодействие с водой, водными растворами щелочей, водными растворами кислот, окисляющими H⁺ (HF, HCl, HBr, HI, разбавленной H₂SO₄, H₃PO₄, RCOOH и другими);

- взаимодействие с концентрированной H₂SO₄, разбавленной и концентрированной HNO₃.

3. Свойства оксидов и гидроксидов металлов IVA подгруппы:

- растворимость, взаимодействие с водой, диссоциация в водном растворе;

- взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами;

- взаимодействие соединений Be с основаниями при сплавлении и растворами щелочей.

4. Свойства солей металлов IVA подгруппы:

- растворимость в воде, гидролиз;

- растворимость в кислотах, в щелочах.

5. Комплексные соединения металлов IVA подгруппы.

6. Окислительно-восстановительные свойства соединений металлов IVA подгруппы.

7. Нахождение в природе и получение простых веществ – металлов.

8. Получение и применение соединений металлов IVA подгруппы.