Giecmani thiếc và chì ppsx

Gi ới thiệugermania để chỉ Đức là một trong các nguyên tố mà Dmitri Ivanovich Mendeleev dự báo là tồn tại như là nguyên tố tương tự nhưng còn thiếu của nhóm silic... - Chì chỉ tương tá

• Thực nghiệm ngoài C và Si, Ge tạo

đc 1 dãy hidrua từ GeH4 đến Ge9H20

dễ bị khử thành Pb 2+ hoặc Pb

+ Các hợp chất của Sn 2+ và Ge 2+

kém bền, là các chất khử rất mạnh, còn hợp chất của Pb 2+ lại rất bền và thể hiện tính khử rất yếu + Từ C đến Pb tính kim loại tăng

dần và tính phi kim giảm dần.

  CF4 [SiF6] 2-  [GeF6] 2- [SnF8] 4- [PbF8]

4-Số phối trí 4 6 6 8 9

Lai hoá sp 3 sp 3 d 2      sp 3 d 2      sp 3 d 2 f 2   sp 3 d 2 f 2

Hình ảnh

I Gi ới thiệu

germania để chỉ Đức) là một trong các

nguyên tố mà Dmitri Ivanovich Mendeleev

dự báo là tồn tại như là nguyên tố tương tự nhưng còn thiếu của nhóm silic.

- Thiếc(Sn),50, thời tiền sử, nhưng chưa rõ

về nguồn gốc

- Chì (Pb) 82, thời tiền sử, ký hiệu bắt

nguồn từ tên gọi bằng tiếng La tinh của chì

là "plumbum".

II Tính chất

1 Tính chất vật lí

- Gecmani có màu trắng ánh xám, bề ngoài

giống kim loại nhưng có cấu trúc tinh thể tương

tự như kim cương Ngoài ra, một điều quan

trọng là gecmani là chất bán dẫn và có ứng

dụng quan trọng Ở dạngnguyên chất, Ge là

chất kết tinh, giòn và duy trì độ bóng trong

không khí ở nhiệt độ phòng Cùng với gali,

bitmut, antimoan và nước, nó là một trong

các chất giãn nở ra khi đóng băng.

- Dạng ôxít, điôxít gecmani, cũng có tính

chất bất thường như có chiết suất cao đối với

• Có ba dạng tinh thể thù hình có thể biến đổi lẫn nhau ở nhiệt độ nhất định

- Sn-anpha (Sn-a) có kiến trúc tinh thể kiểu kim

cương Là chất bột màu xám (thiếc xám), không

có ánh kim và có tỉ khối 5,75, bền ở nhiệt độ dưới 13,2oC

- Sn-beta (Sn-b) là kim loại màu trắng bạc

(thiếc trắng hay thiếc thường), có tỉ khối 7,31 và bền ở nhiệt độ 13,2oC - 161oC Khi nhiệt độ trên

161oC bắt đầu chuyển thành Sn-y

- Sn-gama (Sn-y) là kim loại có tỉ khối 6,6 và

dòn, dễ nghiền thành bột, dễ bị dát mỏng

- Sn-a là chất bán dẫn, Sn-b và Sn-y là kim

loại dẫn điện.

• Chì thể hiện rõ tính kim loại nhất, tồn tại

ở dạng kim loại Pb là kim loại màu xám

với chúng.

2 Tính chất hóa học

a Tác dụng với phi kim

• Cả ba nguyên tố đều tương tác với halogen và nhiều nguyên tố

không kim loại khác.

E + X2 EX→ 4 (E là Sn, Ge còn X là halogen) Riêng Pb: Pb + X2 PbX →

• Ở điều kiện thường, chỉ có Pb bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu

xám xanh bao bọc trên bề mặt bảo vệ cho Pb không bị tiếp tục oxi hoá nữa:

E + O2 EO→ 2 (E là Sn, Ge) 700 o C

Pb + 1/2O2  PbO (ở ĐK thường)

• Nước không tác dụng với Ge và Sn, nhưng đối với Pb nó tách dần mạng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục tác dụng Riêng Pb, khi có

mặt oxi, có thể tương tác với H2O:

2Pb + 2H2O + O2  2Pb(OH)2

• Tác dụng với S, Se, Te tạo muối E(II).

b Tác dụng với acid

- Ge chỉ tan trong axit sunfuric đặc và axit nitric do có thế điện cực gần = 0.

Ge + 2H2SO4 + (x-2) H2O GeO→ 2.x H2O + 2SO2

Ge + 4 HNO3 đặc + (x-2) H2O GeO→ 2.x H2O + 4NO2

- Sn và Pb tan được trong các axit do có thê điện cực âm.

- Sn tan dễ dàng trong dd HCl và H2SO4 loãng tạo muối Thiếc (II) và giải phóng H2

Sn + 2HCl (dư) SnCl→ 2 + H2

- Với dd H2SO4 đặc thì thiếc tan và giải phóng SO2

Sn + 2H2SO4 đặc → Sn(SO 4 )2 + 2SO2 + 4H2O

- Với axit nitric, thiếc tan dễ dàng:

3Sn + 8 HNO3 loãng 3Sn(NO → 3 )2 + 2NO + 4H2O

Sn + 4 HNO3 đặc + (x-2)H2O SnO → 2 xH2O + 4NO2

- Chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohidric loãng và axit sunfuric dặc trên 80% nhưng với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan được dễ dàng:

tác như là một kim loại

- Chì có thể tan trong acid axetic và các acid hữu

c Tác dụng với dung dich kiềm

- Ge không tác dụng với dd kiềm nhưng lại dễ

tan trong kiềm đặc khi có mặt H2O2 Nhưng với kiềm nóng thì Sn và Pb tan theo phản ứng

Ge + 2KOH +2H2O2 K→ 2[Ge(OH)6]

E + 2KOH + 2H2O K→ 2[E(OH)4] + H2

- Ngoài ra, Ge, Sn, Pb còn tác dụng được

với muối của các kim loại yếu hơn để giải

phóng kim loại ra khỏi muối và tạo thành

muối mới của E

Hợp chất của E

• Hidrua của Ge , Sn và Pb

Hidrua của những nguyên tố này có số oxh +4 đặc trưng hơn so với soh +2 Ge, Sn, Pb trong các hidrua

có trạng thái lai hóa sp 3 Hiện nay người ta phát hiện

ra một vài hidrua của các nguyên tố này như: GeH4

đến Ge9H20, SnH4 và Sn2H6, và cuối cùng là PbH4

Chúng kém bền hơn so với silan, từ GeH 4 đến PbH 4 độ

bền nhiệt giảm nhanh chóng

EH4  E + H2 (đối với Ge thì ở 280 o C , Sn thì 150 o C, còn Pb thì ở nhiệt độ thấp vẫn đang nghiên cứu)

Phương pháp điều chế là cho hợp kim của chúng với magie tương tác với dung dịch axit loãng theo phản ứng chung:

Mg2E + 4HCl  2MgCl2 + EH4 (E là Ge, Sn, Pb)

Oxit EO

- Các nguyên tố Ge, Sn, Pb đều tạo nên hai loại oxit

chính là monooxit EO và đioxit EO 2

- Các MO đều là chất rắn GeO và SnO có màu

đetilenđiamin PbO có 2 dạng PbO màu đỏ và màu vàng Các oxit SnO và GeO không tan trong nước,

riêng PbO có thể tan chút ít nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt khí oxi.

- Khi đun nóng trong không khí, chúng chuyển dễ dàng thành oxit cao hơn.

- Khi đun nóng tất cả các oxit EO đều dễ dàng bị khử về đến kim loại.

- Các oxit EO đều tan trong axit và kiềm mạnh

- Điều chế GeO bằng cách đun nóng Ge với GeO 2 ở

Hydroxit E(OH)2 của Ge, Sn và Pb.

• Các hydroxit E(OH)2 đều là kết tủa rất ít tan trong nước, Ge(OH)2 có màu đỏ da cam, còn Sn(OH)2

và Pb(OH)2 có màu trắng Khi đun nóng, chúng

mất nước biến thành oxit MO

• Cũng như các oxit, các hydroxit E(OH)2 là những chất lưỡng tính, từ Ge(OH)2 đến Pb(OH)2 tính

bazơ tăng lên và tính axit giảm xuống.Khi tan

trong axit các hiđroxit E(OH)2 tạo nên muối của cation E2+:

Sn(OH)2 + 2HCl  SnCl2 + 2H2O2

• Khi tan trong dung dịch kiềm mạnh chúng tạo

nên muối hiđroxogecmanit, hiđroxostanit hay

hiđroplombit

E(OH)2 + 2KOH  K2[E(OH)4]

• Do tính bazơ của các hiđroxit E(OH)2 tăng dần từ

Ge đến Pb, các muối M2+ bị thuỷ phân hầu như hoàn toàn ở trong dung dịch loãng, muối của ion

Pb2+ bị thủy phân rất ít còn muối Sn2+ ở mức độ trung gian

• Các muối hiđroxogecmanit, hiđroxostanit hay

hiđroplombit đều dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chúng chỉ bền trong dung dịch kiềm dư

Dioxit của MO2 của Ge, Sn và Pb.

• Tất cả đioxit (MO 2) đều là chất rắn, GeO2 và SnO2 có màu

trắng và PbO2 có màu nâu đen Khác với SiO2, tinh thể

GeO2 và PbO2 có kiến trúc kiểu Rutin, trong đó mỗi nguyên

tử kim loại được 6 nguyên tử oxi bao quanh kiểu bát diện

và mỗi nguyên tử oxi được 3 nguyên tử kim loại bao quanh kiểu tam giác

• Ngoài kiến trúc kiểu rutin, GeO 2 còn có kiến trúc kiểu thạch anh

• GeO 2 bền ở dưới 1033 o C , SnO2 nóng chảy ở 1625 o C Gần đây người ta mới biết được hai dạng anpha và beta của

SnO2 hiđrat Dạng anpha hoạt động hơn beta Bằng

phương pháp Rơnghen, người ta xác định được rằng tinh

thể của hai dạng đó đều có kiến trúc kiểu rutin nhưng có chứa các phân tử nước hấp phụ

• Giống SiO 2 , cả GeO2 và SnO2 rất bền đối với nhiệt và dễ

chuyển sang trạng thái thuỷ tinh Còn PbO2 khi đun nóng mất dần oxi biến thành các oxit, trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn.

PbO2 (nâu đen) Pb2O3 (vàng đỏ) Pb3O4 (đỏ) PbO (vàng)

- Tất cả cac đioxit đều kém hoạt động về mặt hoá học, GeO2 ít tan trong nước còn SnO2 và PbO2

không tan Chúng có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ dàng hơn trong axit Khi tan trong dung dịch kiềm, chúng tạo nên những hợp chất hiđroxo kiểu M2[E(OH)6] :

EO2 + 2KOH +2H2O  K2[E(OH)6]

- Khi nấu chảy với kiềm hay oxit tương ứng, các đioxit tạo nên những hợp chất có thành phần là

M2E3 và M4EO4 (M là kim loại hoá trị một)

VD: CaO + PbO2  Ca2PbO4 (Canxiorthoplombat)

- Tất cả các oxit có thể bị khử dễ dàng bởi C, CO,

H2, Mg, Al đến kim loại Tính oxi hoá không đặc trưng đối với GeO2 và SnO2 nhưng lại rất đặc

trưng đối với PbO , PbO là một trong những chất

• Những hidroxit ứng dioxit EO2 không tồn tại

E(OH)4 mà ở dạng hidrat EO2.xH2O với thành

phần biến đổi Khi axit hóa dung dịch của muối gecmanat, stanat, plombat thì thu được dung

dịch keo, rồi dung dịch keo biến thành kết tủa

nhầy không tan trong nước và có màu trắng,

riêng PbO2.xH2O có màu nâu.

• Tính chất hóa học đặc trưng của các hydroxit đó

Khi tan trong kiềm, chúng cho gecmanat, stanat

và plombat tương ứng là muối của các axit

gecmanic, axit stanic và axit plumbic

III Điều chế Ge, Sn, Pb

1.Ge:

Do Ge là nguyên tố phân tán trong các quặng của

Kl khác nên người ta chuyển Ge trong các quặng

đó thành dạng oxit GeO2, sau đó khử bừng H2,

hay than ở nhiệt dộ cao

- Vật liệu quang học (sợi cáp quang)

- Vật liệu bán dẫn nhưng có thể trở thành siêu

dẫn khi đặt trong vùng có từ trường mạnh

- Pin mặt trời gallium arsenide germanium

- GeO2 làm chất xúc tác cho các phản ứng tổng hợp polymers như PET (polyethylene

- Các thiết bị phát hiện dùng một tinh thể gecmani độ

tinh khiết cao có thể nhận dạng chính xác nguồn bức xạ (ví

dụ trong an ninh hàng không)

- Các đĩa bán dẫn với nền là gecmani cho các tế bào

quang điện hiệu suất cao đa kết nối trong các ứng dụng

- Làm điện cực ( trong các bình ắc quy)

- Cho vào đồng thanh (Cu-Zn) làm vật liệu cho các áo giáp

ăn mòn và người ta cũng tìm thấy chúng có mặt

lớp sơn phủ bề mặt, như trong các tấm sắt tây