Лайнус Полінг, Пітер Полінг — Хімія
Свинець — м'який важкий тьмяно-сірий метал з низькою межею міцності на розтяг. Його застосовують як основу друкарського металу, а також як матеріал для захисних оболонок електричних кабелів і при виробництві багатьох сплавів. Органічну сполуку Плюмбуму — тетраетилсвинець Pb(C2H5)4 — додають до бензину для запобігання детонації в автомобільних двигунах.
На повітрі поверхня свинцю вкривається тонким шаром оксиду, який повільно перетворюється на основний карбонат. Жорстка вода створює на свинці таке саме покриття, яке запобігає забрудненню води розчинними сполуками Плюмбуму. М'яка вода розчиняє помітні кількості свинцю, і це призводить до отруєння води; з цих міркувань не слід використовувати свинцеві труби в тих випадках, коли водогін призначений для питної води.
Існує ряд оксидів Плюмбуму, з яких найбільше значення мають плюмбум(II) оксид (свинцевий глет) PbO, сурик, або червоний свинець Pb3O4, і плюмбум(IV) оксид PbO2.
Свинцевий глет одержують при нагріванні свинцю на повітрі. Це жовтий порошок або жовтувато-червона кристалічна речовина, яку застосовують при виробництві свинцевого скла та при одержанні сполук Плюмбуму. Червоний свинець — сурик Pb3O4 можна одержати нагріванням свинцю в кисні. Його застосовують у скляній промисловості, а також для виготовлення червоної фарби, що захищає залізні та сталеві конструкції від корозії. Плюмбум(IV) оксид PbO2 — коричнева речовина, яку одержують окисненням розчину натрій плюмбіту Na2Pb(OH)4 іоном гіпохлориту або анодним окисненням плюмбум сульфату. PbO2 розчиняється в натрій гідроксиді та калій гідроксиді з утворенням гексагідроксоплюмбат-іона Pb(OH)62−. Плюмбум(IV) оксид здебільшого застосовують у свинцевих акумуляторах.
Плюмбум нітрат Pb(NO3)2 — біла кристалічна речовина, яку одержують при розчиненні свинцю, плюмбум оксиду або плюмбум карбонату в нітратній кислоті. Плюмбум карбонат PbCO3 трапляється в природі у вигляді мінералу церуситу. Він утворюється у вигляді осаду при додаванні розчину, що містить іони HCO3−, до розчину плюмбум нітрату. У більш основному карбонатному розчині випадає основний плюмбум карбонат Pb3(OH)2(CO3)2. Цю основну сіль, яку називають свинцевими білилами, застосовують як білий пігмент при виробництві фарб. Методи одержання солі для цієї мети включають стадії окиснення свинцю повітрям, утворення основного ацетату при взаємодії з оцтовою кислотою і наступного його розкладу карбон(IV) оксидом. Плюмбум хромат PbCrO4 також знаходить застосування як пігмент, відомий під назвою жовтий крон.
Плюмбум сульфат PbSO4 — біла, майже нерозчинна речовина. В аналітичній хімії його осадження слугує якісною реакцією як на іон Плюмбуму, так і на сульфат-іон.
Вправи
18.1. Зіставте властивості елементів I, II, III і IV груп зі значеннями їхніх електронегативностей (табл. 6.3). Яке значення електронегативності відповідає межі між металами і металоїдами?
18.2. Берилій гідроксид практично не розчиняється у воді, але розчинний як у кислотах, так і в лугах. Які продукти утворюються внаслідок реакції між берилій гідроксидом і розчином їдкого натру? Обговоріть ці властивості з урахуванням положення Берилію в періодичній системі та його місця за шкалою електронегативності.
18.3. Опишіть електронну структуру калій флуороборату KBF4. Водний розчин цієї сполуки містить іони BF4−.
18.4. Яка електронна структура атома Алюмінію? Чим пояснити той факт, що майже всі сполуки Алюмінію відповідають ступеню окиснення +3?
18.5. Однією з кристалічних форм силіцій карбіду є кубічна структура з a = 436 пм; 4 атоми C мають координати 0 0 0; 0 ½ ½; ½ 0 ½; ½ ½ 0; 4 атоми Si мають координати ¼ ¼ ¼; ¼ ¾ ¾; ¾ ¼ ¾; ¾ ¾ ¼. Яких найближчих сусідів має атом Карбону? Атом Силіцію? На яких відстанях вони розташовані? Чому дорівнюють кути між зв'язками? Чим можна пояснити високу твердість цієї речовини?
18.6. Користуючись електронегативностями елементів, розрахуйте значення стандартної ентальпії утворення SiC (кр.). Експериментальне значення −111 кДж·моль−1. (Відповідь: −96 кДж·моль−1.)
18.7. Сполука AlP має тетраедричну структуру, що нагадує структуру SiC. Чи можна очікувати, що вона замінить германій у випрямлячі p—n-типу? Які домішки до AlP можуть призвести до утворення p-кристала і які можуть зумовити утворення n-кристала?
18.8. Бор трихлорид має т. пл. −107 °C і т. кип. 12,5 °C, тоді як відповідна сполука спорідненого елемента Лантану має т. пл. 870 °C і дуже високу температуру кипіння. Чим можна пояснити таку велику відмінність фізичних властивостей?
18.9. Яку з двох можливих кристалічних структур (а саме структур MgF2 і CaF2) слід приписати BaF2, ґрунтуючись на значеннях іонних радіусів?
18.10. При електролізі рідкого NaH водень виділяється на аноді. Поясніть це на підставі електронної структури розглядуваної сполуки. Який об'єм H2 (за стандартних умов) виділиться при проходженні одного фарадея електрики?
18.11. Чи можна одержати металічний лантан з лантан оксиду реакцією з порошком алюмінію? (Див. підрозд. 6.12.)
18.12. Чому відкриття коеситу або стишовіту поблизу кратера слугує доказом того, що цей кратер утворився внаслідок падіння метеорита? Яким чином використовується принцип Ле Шательє при відповіді на це питання?
18.13. Користуючись співвідношенням Маллікена (підрозд. 6.12), розрахуйте електронегативності п'яти лужних металів. Значення ентальпії іонізації можна одержати з даних табл. 6.1, при цьому спорідненість до електрона в атомів лужних металів (для яких немає експериментальних даних) можна прийняти рівною нулю. (Відповідь: 0,99; 0,95; 0,80; 0,77; 0,72.)
18.14. Опишіть електронні структури Si2Cl6 і Si2Cl6O. Чи можна очікувати, що обидві ці молекули матимуть електричний дипольний момент, відмінний від нуля?