р елементи ІV групи (стр. 6 из 7)

Ge + 2H₂SO₄ = GeO₂ | + 2SO₂1 + 2H₂O.

Германій взаємодіє також з лугами при наявності пероксиду водню. При цьому утворюються солі германієвої кислоти- германати, наприклад:

Ge+ 2NaOH + 2Н₂О₂ = Na₂GeO₃+ 3H₂O.

Сполуки германію (II) малостійкі. Значно характернішими для германію є сполуки, у яких ступінь його окислення дорівнює +4.

Діоксид германію GeO₂— білі кристали (густина 4,703 г/см³), які помітно розчиняються у воді, причому розчин проводить електричний струм. Діоксид германію добувають різними способами; зокрема, його можна добути нагріванням германію в кисні або окисленням його концентрованою нітратною кислотою.

Діоксид германію — амфотерна сполука з сильно переважаючими кислотними властивостями, внаслідок чого він легко розчиняється в лугах, утворюючи германати.

Германоводні. Діючи на хлорид германію GeCl₄ амальгамою натрію у струмені водню або розкладаючи кислотами сплав германію з магнієм, можна добути тетрагідрид германію GeH₄. Це безбарвний газ, який аналогічно миш'яководню при нагріванні розкладається, утворюючи на стінках реакційної посудини металічне дзеркало.

Германій мав напівпровідникові властивості і з цим пов'язано його основне застосування. Германій, який використовують для виготовлення напівпровідникових виробів, дуже старанно очищають різними способами. Один з найважливіших способів добування високочистого германію — це зонна плавка. Для надання очищеному германію необхідних електричних властивостей у нього вводять дуже невеликі кількості певних домішок. Такими домішками є елементи п'ятої і третьої груп періодичної системи, наприклад миш'як, сурма, алюміній, галій. Напівпровідникові прилади з германію (випрямлячі, підсилювачі) широко застосовуються в радіо і телевізійній техніці, радіолокації, електронно-обчислювальних машинах. З германію виготовляють також термометри опору.

З сполук германію застосовують, наприклад GeO₂, який входить до складу скла, що має високий коефіцієнт заломлення, а також прозорість в інфрачервоній частині спектра.

Станум (Stannum).Станум не належить до числа поширених металів (вміст його в земній корі становить 0,04%), але воно легко виплавляється з руд і тому стало відомим людині у вигляді його сплавів з купрумом (бронзи) ще в глибоку давнину. Станум звичайно трапляється у вигляді кисневої сполуки SnO₂ - каменю стануму, з якого і добувають його за допомогою відновлення вугіллям.

У вільному стані станум — сріблястобілий м'який метал. При згинанні палички стануму чути характерний тріск, зумовлений тертям окремих кристалів між собою. Станум м'який, тягучий, його можна легко прокатати в тонкі листи, що називаються олов'яною фольгою абостаніолем.

Крім звичайного білого стануму, що кристалізується в тетрагональній системі, існує друга видозміна стануму —сірий станум —, що кристалізується в кубічній системі і має меншу густину. Біле станум стійке при температурах вище за 14° С, а сіре — при температурах нижче за 14° С. Тому при охолодженні білий станум перетворюється в сірий. У зв'язку із значною зміною густини метал при цьому розсипається на сірий порошок. Це явище дістало назву олов' яної чуми. Найшвидше білий станум перетворюється в сірий при температурі близько —30° С; цей процес прискорюється при наявності зародків кристалів сірогостануму.

Сплави стануму з сурмою і купрумом застосовують для виготовлення підшипників. Ці сплави ( бабіти стануму) мають високі антифрикційні властивості. Сплави стануму з плюмбумом — припої — широко застосовуються для паяння. Як легуючий компонент станум входить у деякісплави купруму.

На повітрі станум при кімнатній температурі не окислюється, але нагріте вище від температури плавлення поступово перетворюється вдіоксид стануму SnO₂.

Вода не діє на станум. Розбавлені хлоридна і сульфатна кислоти діють на нього дуже повільно, що пояснюється великим перенапруженням виділення гідрогену на цьому металі. Концентровані розчини цих кислот, особливо при нагріванні, розчиняють станум. При цьому в хлоридній

кислоті утворюється хлорид стануму (ІІ), а в сірчаній — сульфат стануму (IV):

Sn + 2НС1 = SnCl₂ + H₂ |

Sn + 4H₂SO₄ = Sn (SO₄)₂ + 2SO₂ | + 4H₂O.

З нітратною кислотою станум взаємодіє тим інтенсивніше, чим вищі концентрація кислоти і температура. В розбавленій кислоті утворюється розчинний нітрат стануму (ІІ):

4Sn + 10HNO₃ = 4Sn (NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O,

а в концентрованій — сполуки стануму (IV), головним чином, нерозчинна b-станатна кислота, склад якої приблизно відповідає формулі H₂Sn0₃:

Sn + 4HNO₃ = H₂Sn0₃1 + 4NO₂1 + H₂O.

Концентровані луги також розчиняють станум. При цьому утворюються станіти — солі станистої кислоти H₂Sn0₂:

Sn + 2NaOH= Na₂Sn0₂+ H₂1.

У розчинах станіти існують в гідратованих формах, утворюючи гідроксостаніти, наприклад:

Na₂Sn0₂+ 2Н₂О = Na₂ [Sn (OH)₄]

На повітрі стануму вкривається тонкою оксидною плівкою, що має захисну дію. Тому в умовах несильного корозійного впливу воно є хімічно стійким металом. Близько 40% всього стануму, яке виплавляють, витрачається на покриття ним виробів із заліза, які контактують з продуктами харчування, насамперед консервних банок. Це пояснюється зазначеною хімічною стійкістю стануму, а також тим, що його легко наносити на залізо і що продукти його корозії нешкідливі.

Станум утворює стійкі сполуки, у яких має ступінь окислення +2 і +4.

Сполуки стануму (II). Оксид стануму (II), або окис стануму, SnO— темнобурий порошок, що утворюється при розкладанні гідроксиду стануму (II)Sn(OH)₂в атмосфері діоксиду карбону.

Гідроксид стануму (II) Sn (OH)₂утворюється у вигляді білого осаду при дії лугів на солі стануму (II):

Sn²⁺+ 2ОН- = Sn (OH) ₂|

Гідроксид стануму (II) — амфотерна сполука. Він легко розчиняється у кислотах і лугах, в останньому випадку з утворенням гідроксостанітів:

Sn(ОН)₂ + 2NaOH = Na₂ [Sn(ОН)₄].

Хлорид стануму (II) SnCl₂• 2Н₂О утворює безбарвні кристали. При нагріванні або значному розбавлянні розчину хлориду стануму (II) водою він частково гідролізується з утворенням осаду основної солі:

SnCl₂+ Н₂О = SnOHCl |+ НС1.

Хлорид стануму (II) — відновник. Так, хлорид феруму (III) FeCl₃ відновлюється ним у хлорид феруму (II) FeCl₂:

2FeCl₃ + SnCl₂== 2FeCl₂+ SnCl₄.

Якщо хлоридом стануму (II) подіяти на розчин хлориду гідраргіруму (II) (сулеми) HgCl₂, то утворюється білий осад хлориду гідраргіруму (І) (каломелі) Hg₂Cl₂:

2HgCl₂ + SnCl₂= Hg₂Cl₂ |+ SnCI₄.

В разі надлишку хлориду стануму відновлення відбувається ще далі і утворюється металічний гідраргірум:

Hg₂Cl₂ + SnCI₂ =2Hg+ SnCl₄.

Сполуки стануму (IV). Діоксид (або двоокис) остануму SnO₂ зустрічається в природі і його можна добути штучно спалюванням металу на повітрі або окисленням його нітратною кислотою з дальшим прожарюванням добутого продукту. Діоксид стануму застосовують для виготовлення білих полив та емалей.

Гідроксиди стануму (IV) називаються станатними кислотами, вони відомі у двох модифікаціях: а-станатної і р-станатної кислот.

а-Станатну кислоту H₂Sn0₃можна добути дією водного розчину аміаку на розчин хлориду стануму (IV):

SnCl₄ + 4NH₄OH = H₂Sn0₃|+4NH₄C1 + H₂O.

Білий осад, що при цьому випадає, в процесі висушування поступово втрачає воду, перетворюючись у діоксид стануму. Таким способом не вдається добути кислоти певного складу. Тому наведена вище формула а-станатної кислоти є лише найпростішою з можливих. Правильніше виразити склад цієї кислоти формулою mSnO₂ • пН₂О. a-станатну кислота легко розчиняється в лугах, утворюючи солі, щомістять комплексний аніон [Sn(OH)_e]^2- і називаються гідроксостанатами:

`H₂Sn0₃ + 2NaOH + H₂O = Na₂ [Sn (OH)₆].

Гідроксостанат натрію виділяється з розчинів у вигляді кристалів, склад яких можна виразити формулою Na₂Sn0₃• 3Н₂О. Цю сіль застосовують як протраву у фарбувальній справі і для обважнювання шовку. Шовкові тканини, оброблені перед фарбуванням розчинами сполук стануму, іноді містять станум в кількості до 50% (мас).

Кислоти також розчиняють а-станатну кислоту з утворенням солей стануму (IV). Наприклад:

H₂Sn0₃+ 4НС1 = SnCl₄ + ЗН₂О.

В разі надлишку соляної кислоти хлорид стануму (IV) приєднує дві молекули її, утворюючи комплексну кислоту гексахлоростанатну (або станатнохлористоводневу) H₂[SnCl₆]. Амонійна сіль цієї кислоти (NH₄)₂[SnCl₆] має таке саме застосування, як і гідроксостанат натрію.

b-Станатну кислоту добувають у вигляді білого порошку дією концентрованої азотної кислоти на станум. Склад її такий же невизначений, як і склад а-станатної кислоти. На відміну від a-станатної кислоти, вона не розчиняється ні в кислотах, ні в розчинах лугів. Проте, сплавляючи з лугами, її можна перевести в розчин у вигляді станату. а-Станатна кислота під час зберігання ЇЇ в контакті з розчином, з якого вона виділилася, поступово також перетворюється в b-станатну кислоту.

Хлорид стануму (IV) SnCl₄— рідина, що кипить при 112°С і дуже димить на повітрі. Хлорид стануму (IV) утворюється при дії хлору на металічне стануму або на хлорид стануму (II). У техніці його добувають, головним чином, обробкою відходів білої жерсті (старих консервних банок) хлором.