Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Химические свойства






 

1. Мышьяк имеет две модификации (желтый и серый), сурьма тоже две (серая и черная). Характерные степени окисления в соединениях +5, +3, -3. В ряду As--Sb--Bi происходит стабилизация степени окисления +3 и дестабилизация степени окисления +5.

2. Все три элемента активно реагируют с кислородом, серой, галогенами, металлами:

 

4As + 3O2 = As2O3;

2Sb + 3Cl2 = 2SbCl3;

2Bi + 3S = Bi2S3;

2As + 3Mg = Mg3As2

 

3. С разбавленными кислотами не взаимодействуют, концентрированные кислоты - окислители растворяют мышьяк и сурьму:

 

Sb + 5HNO3 (конц) = H3SbO4 + 5NO2 ­ + H2O

 

Висмут концентрированной азотной кислотой пассивируется, а в разбавленной растворяется:

 

Bi + 4HNO3 (разб) = Bi(NO3)3 + NO ­ + 2H2O

 

4. В щелочах висмут не растворяется. Мышьяк и сурьму можно перевести в растворимое состояние окислительным сплавлением:

 

2As + 2NaOH + 5KNO3 = 5KNO2 + 2NaAsO3 + H2O

 

5. С кислородом образуют два ряда оксидов (валентности III и V).

As2O3, Sb2O3, Bi2O3 – порошки, плохо растворимые в воде, получаются при сгорании в кислороде. Оксиды мышьяка и сурьмы проявляют амфотерные свойства:

 

As2O3 + 6NaOH = 2Na3AsO3 + 3H2O

Sb2O3 + 3H2SO4 = Sb2(SO4)3 + 3H2O

 

Оксид висмута – основного характера, растворим только в кислотах:

 

Bi2O3 + 3H2SO4 = Bi2(SO4)3 + 3H2O

 

Гидроксид мышьяка амфотерен, с преобладанием кислотных свойств. В свободном состоянии H3AsO3 не получена, существует только в растворах.

По ряду As(OH)3 -- Sb(OH)3 -- Bi(OH)3 основные свойства усиливаются, возрастает и устойчивость солей.

Соли висмута сильно гидролизуются, сразу по II cтупени:

 

Bi(NO3)3 + 2H2O = Bi(OH)2NO3 + 2HNO3

 

Полученное соединение Bi(OH)2NO3 нестойко и быстро разлагается:

 

Bi(OH)2NO3 = BiONO3 + H2O

 

ион BiO+ – носит название висмутил. То же самое справедливо для сурьмы; ион SbO+ – носит название стибил.

Оксид мышьяка (V) растворим в воде, оксиды сурьмы и висмута - нерастворимые стеклообразные вещества. Все оксиды и гидроксиды (V) обладают выраженными кислотными свойствами. По ряду H3AsO4 -- H3SbO4 -- [HBiO3] кислотные свойства убывают.

Висмутовая кислота не получена. Ее соли (висмутаты) легко получаются при взаимодействии оксидов со щелочами:

 

Bi2O5 + 6NaOH = 2Na3BiO4 + 3H2O

Bi2O5 + 2NaOH = 2NaBiO3 + H2O

 

Арсенаты по свойствам похожи на фосфаты, а мышьяковая кислота даже сильнее фосфорной. Мышьяковую кислоту можно получить взаимодействием As2O5 с водой, а также окислением мышьяка в водной среде:

 

2As + 5Cl2 + 8H2O = 2H3AsO4 + 10HCl

 

Сурмяную кислоту можно получить из антимонатов:

 

NaSbO3 + H2O = NaOH + HSbO3

 

6. Окислительно-восстановительные свойства соединений мышьяка, сурьмы, висмута.

По ряду H3AsO3 -- Sb(OH)3 -- Bi(OH)3 восстановительные свойства убывают. По ряду H3AsO4 -- H3SbO4 -- HBiO3 окислительные свойства возрастают.

Трехвалентные соединения мышьяка и сурьмы легко переходят в пятивалентные под действием практически любого окислителя:

 

Sb(OH)3 + Cl2 + H2O = H3SbO4 + 2HCl

 

Перевод Bi+3 → Bi+5 осуществляется в щелочной среде под действием очень сильных окислителей.

Восстановление As+5 → As+3 и Sb+5 → Sb+3 лучше проводить в кислой среде:

 

H3AsO4 + 2HJ = J2 + H3AsO3 + H2O

H3SbO4 + 5HCl = SbCl3 + Cl2 ↑ + 4H2O

 

Подобные же окислительно-восстановительные реакции идут и с солями мышьяка, сурьмы, висмута:

 

K3AsO4 + KNO2 = K3AsO3 + KNO3

2NaBiO3 + MnSO4 + 3H2SO4 = H2MnO4 +

+ Bi2(SO4)3 + Na2SO4 + 2H2O

 

7.Соединения с водородом получают косвенным путем. В ряду AsH3 -- SbH3 -- BiH3 (арсин -- стибин -- висмутин) устойчивость водородных соединений падает.

Наиболее устойчивое соединение этого ряда – арсин: газ с запахом чеснока. Очень ядовит. Получается из любого соединения мышьяка при кипячении его с цинком и серной кислотой (восстановителем является атомарный водород в момент выделения):

 

As2O3 + 6Zn + 6H2SO4 = 2AsH3 ­ + 6ZnSO4 + 3H2O

 

Если арсин нагреть и пары пропустить через стеклянную трубочку, то выделившийся при разложении арсина мышьяк осаждается на стекле в виде блестящего кольца. Этот процесс обнаружения мышьяка носит название " реакция Марша" и используется в криминалистике. Арсин является сильным восстановителем.

8. Сульфиды получают действием сероводорода на соответствующие соли:

 

2AsCl3 + 3H2S = As2S3 ↓ + 6HCl (черного цвета)

2SbCl5 + 5H2S = Sb2S5 ↓ + 10HCl (оранжевого цвета)

2Bi(NO3)3 + 3H2S = Bi2S3 ↓ + 6HNO3 (желтого цвета)

 

Все сульфиды не растворимы в воде, легко растворимы в концентрированной азотной кислоте:

 

3As2S5 + 40HNO3 + 4H2O = 6H3AsO4 + 15H2SO4 + 40NO

 

При взаимодействии с сульфидами щелочных металлов образуются соли тиокислот:

 

As2S3 + 3Na2S = 2Na3AsS3 (тиоарсенит натрия)

Sb2S3 + 3Na2S = 2Na3SbS3 (тиостибит натрия)

As2S5 + 3Na2S = 2Na3AsS4 (тиоарсенат натрия)

Sb2S5 + 3Na2S = 2Na3SbS4 (тиостибат натрия)

 

Висмут подобных соединений не дает.

Мышьяк используется в полупроводниковой технике, в некоторых сплавах; соединения мышьяка - в стекольной промышленности, при выделке кож. Сурьма - в легкоплавких сплавах, соли сурьмы - для окраски резины в оранжевый цвет. Висмут - в легкоплавких сплавах.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.