Химия элементов VIIIA группы

ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ

Значения I1 слишком велики, чтобы затраты энергии на образование катиона Э+

Энергия возбуждения также велика, но уже сравнима с энергией некоторых ковалентных

В природе инертные газы образуются в результате различных ядерных реакций.
Часть

Способность инертных газов к образованию химических соединений открыта сравнительно недавно.
В настоящее

Соединения ксенона
Ксенон – первый разрушил миф о химической инертности благородных газов.
Первые

Изучая реакцию
O2 + PtF6
Бартлетт установил, что в ней образуется

Далее он обратил внимание на то, что потенциал ионизации дикислорода и

Позднее были уточнены строение и состав этой соли. На самом деле

Аналогичные соединения получены для целого ряда переходных металлов и элементов главных

Фториды ксенона
На сегодняшний день известны:

Химические свойства фторидов ксенона
Окислительные свойства: сильные окислители
XeF2(aq) + 2H+ + 2e

Соединения других благородных газов

Соединения криптона
Соединения криптона менее устойчивы, чем ксенона. Например:
XeF2 – термод. стабилен

KrF2 медленно разлагается при комнатной температуре.
Это требует особого, нетрадиционного, подхода к

Применение инертных газов

1) создание инертной атмосферы при проведении химических реакций и технических процессов,

2) газоразрядные лампы, лазеры.
Цвета:

3) гелий-кислородные дыхательные смеси для подводников
(гелий в отличие от азота практически

Структура ПС

Лантаниды (лантаноиды) – 4f-элементы (ид – от греч. следующий за;

Последовательность заполнения орбиталей

Правило Клечковского: орбитальная энергия последовательно повышается по мере увеличения

Название

Электроны в атоме

Каждый электрон в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами

Принцип Паули:

Орбитальное число ℓ

Электроны в атоме

Главное квантовое число n:

1. Характеризует энергию взаимодействия

1 определение переходных элементов

Переходные элементы – элементы, расположенные в побочных подгруппах

2 определение переходных элементов

2) Переходные элементы – элементы, в атомах или

В то время как непереходные элементы в каждом периоде изменяются от

Число неспаренных электронов возрастает в первой половине ряда и понижается во

Разнообразие степеней окисления

Количество возможных СО возрастает от Sc к Mn. Для

Повышение устойчивости высшей степени окисления (ослабление окислительной способности)

Повышение окислительного потенциала для

Координационные соединения переходных металлов

Соединения, состоящие из других, более простых соединений называются комплексными.
Центральный атом –

[Co(NH3)6]3+ – комплекс (катионный комплекс);
[Co(NH3)6]Cl3 – комплексное соединение (соль).
[Fe(CO)5] – комплекс

Строение комплексного соединения

K3 [Fe(CN)6]

Ион-комплексообразователь
(центральный атом)

Лиганды
от лат. ligare – связывать, соединять

Координационное
число

Внутренняя

Строение комплексного соединения
Комплексное соединение состоит из: 1) внутренней сферы [комплекс] 2) внешней

Лиганд – ион или нейтральная молекула, которые связаны с центральным атомом

Донорно-акцепторный механизм: лиганд предоставляет электронную пару, а центральный атом – вакантную

Анионы бескислородных кислот:
F–; Cl–; Br–; I– (фторо-лиганд и т.д.)…
Пример: K2[HgI4] –

Полидентатные лиганды (dentis – лат. «зуб»)– содержат несколько донорных атомов и

Этилендиаминтетрауксусная кислота.
Этилендиаминтераацетато (edta)-лиганд.
6 донорных атомов!

ИЗОМЕРИЯ
(от др.-греч. ἴσος – «равный», μέρος – «доля, часть») Явление,

Цис- и транс- изомеры, для квадратных частиц.

[Pt(Gly)2] – диглицинатоплатина (II)
Транс- менее

ЦИСПЛАТИН
Обладает выраженными цитотоксическими, бактерицидными и мутагенными свойствами. В основе биологических свойств,

ос- (mer-) реберный

гран- (fac-) граневой

Для октаэдрических частиц

[Pt(NH3)2Cl4]

[Co(NH3)3Cl3]

транс- (trans-)

цис- (cis-)

Геометрическая изомерия

Лиганды во внутренней и внешней координационной сфере меняются местами.
[Co(NH3)5Cl]CN – пентаамминхлорокобальт

Характерна для комплексов с амбидентамными лигандами.

Амбидентатный лиганд – лиганд, который

для комплексных солей, в которых и катион и анион являются комплексными

Cd2+ + CN– = [Cd(CN)]+ K1 = [Cd(CN)+]/[Cd2+][CN–];
[Cd(CN)]+ + CN– =

Константа образования характеризует устойчивость комплексов (в водных растворах).
Константа образования характеризует прочность

Гемоглобин

Порфириновый цикл, гемовое железо

Кофермент – витамин В12

Побочная подгруппа
III группы ПС

Редкоземельные элементы (РЗЭ)

Редкоземельные элементы (РЗЭ) – d-элементы Sc, Y, La (скандний,

Sc и РЗЭ

Активные металлы 2Э + 6H2О = 2Э(ОН)3 + 3H2
Плавное

Лантаноидное сжатие

У лантаноидов (как и у актиноидов) увеличение атомного номера приводит

Содержание в земной коре и минералы

Sc – 36 место. Тортвейтит ((Sc,Y)2Si2O7)

Открытие элементов

Sc – элемент был предсказан Менделевым (как эка-бор) и открыт

Простые вещества

Изменение свойств

Sc(OH)3 ? La(OH)3 увеличение основных свойств.
Примеры:
2Sc(OH)3 + 3H2SO4 = Sc2(SO4)3

Получение и свойства

1) 2MCl3 + 3Ca = 3CaCl2 + 2М –

Химические свойства

Ярко выражены основные свойства.
Исключение – скандий (в горячей, конц. щелочи):
2Sc

Основные соединения

Оксиды M2O3 – тугоплавкие, плохо растворимы в воде, растворимы в

Комплексы лантаноидов

Аквакомплексы [M(H2O)9]3+ лабильны (замещение лигандов за 10–7 – 10–9 с)
Предпочитают

Применение РЗЭ

LaNi5 – хранение водорода в аккумуляторах;
Y – в ядерных

Мировое производство РЗЭ

Побочная подгруппа
IV группы ПС

Элементы 4 группы

Свойства Zr и Hf очень похожи.
Характерны высшие степени окисления.

Содержание в земной коре и минералы

Ti – 9 место, рутил (TiO2),

Открытие элементов

Ti – в 1791 г. англ. Грегор, в 1795 г.

Простые вещества

Получение сложное,
MO2 + 2C + 2Cl2 = MCl4 +

Свойства простых веществ

M+ H2 = MH2 (при выс. Т)
- устойчивы
M

Свойства простых веществ

M + O2 (или 2S) = MO2 (или MS2)

(комплексообразование)
M + 6HF = H2[MF6] + 3H2
M + 4CH3COOH +

Оксиды М4+

MO2 – бесцветные, тугоплавкие, не растворимые в воде, хим. инертные
TiO2

«Кислоты» и «соли» М4+

CaO + TiO2 = CaTiO3 (перовскит)
TiO2 + K2CO3

Поведение в водных р-рах M4+

TiO2 + H2SO4 конц. = TiOSO4 +

Побочная подгруппа
V группы ПС

Элементы 5 группы

Свойства Nb и Ta очень похожи, сильно отличаются от

Содержание в земной коре и минералы

V – 20 место, рассеян, VS2.V2S5

Открытие элементов

V – в 1801 г. мексиканец Дель Рио, затем в

Простые вещества

Получение сложное, проблема разделения Nb и Ta
M2O5 + 5Ca =

Известный "автомобильный король" Генри Форд сказал: "Если бы не было ванадия"

Простые вещества

Химически инертные
2V + 12HF = 2H[VF6] + 5H2
V + 6HNO3конц.

ВАНАДИЙ

2+ VO основные VSO4
3+ V2O3 свойства V2(SO4)3
[VO]SO4 сульфат ванадила
4+ VO2