Галлий, индий, таллийдің оттекпен қосылыстары

Оңтүстік Қазақстан обылысы
Шардара ауданы
№ 16 колледж
Орындаған: Тұ-53 топ студенті Қаныбек Ерболат Асанұлы
Жетекшісі: Айтенова Нұргул Ыдырысқызы

Галлий үш түрлі оксид түзеді — Ga₂О, GaO және Ga₂O₃.  Ішіндегі ең танымдысы — Ga₂O₃. Бұл оксид қиын балқитын ақ кристалды ұнтақ, екі модификация түрінде белгілі -  және. Балқу температурасы бір мәліметтер бойынша 1900°С, ал басқа мәліметтерде 1740°С. Бұл қосылыстың түзілу жылылығы 256 ккал/моль. Оны Ga(OH)₃ гидроксидін қыздыру арқылы алады. Галлий оксиді мен аммоний оксидтерінің кейбір қасиеттері өте ұқсас. Фостер мен Штумиф зерттеулерінде галлий оксидтерінің барлық түрлері аммоний оксидіне өте ұқсас екенін көрсеткен. Егер галлий оксидін таза галлиймен қыздырса галлийдің аса тотығы Ga₂O түзіледі:

Ga₂O₃ + 4Ga → 3Ga₂O

Галлийдің аса тотығы - қоңыр түсті ұнтақ, балқу температурасы 660°С-тан жоғары. Оның түзілу жылылығы - 82 ккал/моль. Ол өте күшті тотықсыздандырғыш - күкірт қышқылын күкіртсутекке дейін тотықсыздандырады.

Металдық галлийді тотықтырғанда Ga₂O₃ емес, екі валентті галлийдің тотығы - GaO түзіледі. Ол сұр түсті зат, суда ерімейді, бірақ қышқылдарда жақсы ериді. GaO күшті тотықсыздандырғыш (Ga³⁺/Ga²⁺ жүйесінің Е°=-0,65 В тең).

Галлий гидроксиді амфотерлі, ол қышқылдарда да негіздерде де жақсы ериді. Ga(GH)₃-тің ерітінділерден тұнуы рН=3,4-те басталады, ал аммоний гидроксиді үшін 4,1-де. Яғни галлий гидроксиді аммоний гидроксидімен (оның аналогы)салыстырғанда қышқылдылау болып табылады. И.В.Тананаев пен Н.В.Баусова алған тәуелділікте (сурет) галлий хлориді ерітіндісінен оның гидроксидінің тұндырылуы көрсетілген.

Хлоридті ерітінділерден галлий гидроксидін тұндыру

Тұнбаның түзілуі NaOH: GaCl₃=2,6:l қатынасыңда ғана басталатыны байқалған, алдымен натрий гидроксидінің аз мөлшерінде еритін негізгі тұздар түзіледі: Ga(OH)Cl₂ және Ga(OH)₂Cl. NaOH:GaCl₃ қатынасы 3:1 болғанда Ga(OH)₃ тұнбасы еріп NaGaO₂ және Na[Ga(OH)₄] (гидратталған түрі) түзіледі.

Сонымен қатар Б.Н.Иванов-Эмин толық зерттеген Me₃Ga(OH)₆ түрлі галлаттар гидрооксоқосылыстар белгілі. Бұл қосылыстардың тұрақтылығы әр түрлі: Li₃[Ga(OH)₆] кәдімгі жағдайда дегидратталады, тура сондай натрий қосылысы - 120°С температурада және калий қосылысы - 137°С-та, ал сонда түзілетін натрий және калий метагаллаттарын сумен әрекеттестірсе,  калийдан оңай гидроксоқосылыстары түзіледі. Сусызданған  литий галлатын гидраттау қиынырақ жүреді - 200°С температурада автоклавта және толық емес.

Индий тотыққанда сары түсті индий оксидін түзеді: In₂О₃. 850°С-тан жоғары қыздырғанда индий оксиді оның асқын тотығына айналады - In₃О₄. In₃О₄ түзілу жылылығы — 240 ккал/моль құрайды. Оның төмен оксидтері де белгілі — InО және In₂О.

Бір валентті индийдің оксидін — In₂О оның гидроксидін сутекпен 400-500°С-та тотықсыздандырғанда алуға болады немесе металдық индийді СО₂ ағынында 850°С температурада қыздырғанда алуға болады. Қара түсті, ұсақ кристалды зат, ауада қатты қыздырғанда сары түсті үш оксидке айналады, суық сумен әрекеттеспейді, тұз қышқылында жақсы ериді, ерігенде біршама мөлшері индий гидриді түрінде бөлінеді.

Екі валентті индий оксиді — InО вакуумда In₂О₃-тің термиялық ыдырау кезінде түзіледі. Оның алу жолдары және қасиеттері туралы толық мәліметтер әлі жоқ, тек оның суда ерімейтіні және қышқылдарда еритіні туралы белгілі.

In(ОН)₃ — амфотерлі, бірақ оның қышқылдық қасиеттері Са(ОН)₃-пен салыстырғанда әлсіздеу. In(ОН)₃-тің түзілуі және негіздерде еруі толық зерттелген. Галлий сияқты индий тұздарының ерітінділерін натрий гидроксидімен әрекеттестіргенде алдымен еритін негізгі тұздар түзіледі, сосын Sn(OH)₃ тұнбасы түзіледі, алғашқы тұздың анионына (сульфат немесе хлорид) байланысты негізгі тұздың құрамы да әр түрлі болады. Гидроксидтерінің де түзілу рН-ы әр түрлі, мысалы индий хлориді ерітіндісінен гидроксиді рН=3,7 болғанда, ал сульфатынан - рН=3,4 болғанда түзіледі.

In (ОН)₃-тің максималды ерігіштігі (11 мг/л) сілті концентрациясы 11,33 моль/л болғанда жетеді, ерігіштік қисығында өткір шың бар: сілтілік 11,33 моль/л-ден төмен болғанда гидроксид аз ериді, одан жоғары болса тез төмендейді, себебі натрий гексагидроиндаттары түзіледі.

Сонымен қатар сілтінің артық мөлшерінде гидрооксоиондардың полимерленуі болуы мүмкін деп болжамдайды.

In(ОН)₃-тің сілтілерде қиынырақ еруін (яғни аз еритін гексагидроиндаттардың түзілуін) іс жүзінде индийді қалайыдан бөлу үшін қолданады, натрий гидроксидінің 4-8 есе артық мөлшерінде қалайы станнит түрінде ерітіндіге ауысады, индий толық қатты фазада қалады. Оксидтер қоспаларын мұндай тәсілмен бөлуін жүргізу үшін оларды алдымен 2-4 сағат ішінде сілті ерітіндісімен араластырған.

Таллий ауада қыздырғанда екі түрлі оксидтердің қоспасын түзеді — T1₂О және Т1₂О₃. Таллийдің аса тотығы шамалап қыздырғанда-ақ оның оксидіне айналады. Сыртқы сипаты бойынша ТІ₂О қара түсті зат, кейбір мәліметтер бойынша ТІ₂О — ақшыл-сары түсті зат. Түсінің сипатындағы мұндай айырмашылық мүмкін оның ылғалды оңай тартып, сары түсті ТІОН-қа айналуымсн байланысты болар. Түзілу жылылықтары: ТІ₂О аса тотығы үшін — 42,3 ккал/моль, TІ₂O оксиді үшін — 120 ккал/моль.

ТІ₂О₃ 100°С-та ТІ₂О мен оттекке диссациацияланады. Бірақ В.И. Бибикова мен И.И.Василевская ТІ₂О₃ буының серпімділігін диссоциация болмайтын жағдайда (оттек ағынында) өлшеген. Олар сонымен қатар, таллийдің аса тотығының буының қысымын (азот атмосферасында) өлшеп, келесі мәліметтерді алған:

Температура, °С	600	700	900
Буының серпімділігі, мм.сынап бағанасымен: ТІ2О3	Жоқ	7,4	102
ТІ2О	20	-40	-120

ТІ₂О₃ суда ерімейді, бірақ қышқылдарда жақсы ериді. ТІ₂О сілті металдардың оксидтері тәрізді суда оңай ериді.

Таллий тұздарының сілтілермен әрекеттесуінде ТІ(ОН)₃ оңай тұнбаға түседі, ал бір валентті таллий сілті металдар сияқты оңай еритін ТІОН гидроксидін береді (254 г/л - 0°С-та және 1483 г/л 100°С-та), ТІ(ОН)₃ рН=3,5 болғанда түзіледі де негізгі қасиет көрсетеді, бірақ негізгі тұздар түзбейді. Сілтінің артық мөлшерінде ТІ(ОН)₃ ерімейді.

Әдебиеттер тізімі:

1. Ферсман А.Е. Редкие металлы. 1932, № 4-5.
2. Сажин Н.П., Меерсон Г.А. Редкие элементы в новой технике // Хим. наука и пром., 1956. Т.І, № 5.
3. Меерсон Г.А. и Зеликман А.Н. Металлургия редких металлов. Метиаллургиздат, 1954.
4. Зеликман А.Н., Самсонов Г.В., Крейн О.Е. Металлургия редких металлов. Металлургиздат, 1954.
5. Тронов В.Г. Кклад русских ученых в химию редких элементов. Изд. Знание, 1952.
6. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. Изд. АН СССР, 1950.

---

Әлеуметтік желілерде бөлісіңіз: