Соединения d-элементов с легкими неметаллами
Открытая химия / Химические свойства элементов / Открытая химия / Химические свойства элементов / Соединения d-элементов с легкими неметаллами Соединения d-элементов с легкими неметаллами

Из огромного числа соединений d-элементов рассмотрим лишь те, которые образуются при взаимодействии металлов с легкими неметаллами – водородом, азотом, кислородом, кремнием, углеродом и бором. Гидриды d-элементов – темные порошки или хрупкие кристаллы с высокой электро- и теплопроводностью. В большинстве своем это соединения переменного состава с общей формулой MH1–x, MH3–x, где x меняется в широких пределах. Синтез гидридов IIIB–VB подгрупп сопровождается значительным выделением тепла. Металлы VIВ–VIIIВ подгрупп образуют с водородом только твердые растворы с небольшим экзотермическим эффектом растворения. Исключение составляет Pd, для которого известно соединение PdH0,59–0,60 (Pd4H3).

Металлоподобные гидриды используются как восстановители, катализаторы, накопители водорода и для получения мелкодисперсных порошков металлов.

Оксиды d-элементов – твердые кристаллические вещества (исключение составляют некоторые оксиды высших степеней окисления: OsO4 – летучие кристалы, tкип = 130 °C, Mn2O7 – жидкость).

Среди твердых оксидов много соединений переменного состава. Например, для Mn это MnO1,0–1,5, для Fe – FeO1,04–1,12.

Известны гомологические ряды кислородных соединений d-элементов TinO2n–1, VnO2n–1, WnO2n–1, где n меняется от 4 до 10.

Способность d-элементов образовывать соединения переменного состава приводит к тому, что в пределах одной системы металл–кислород свойства оксидов варьируются в широких пределах. Например, в системе Ti–O фазы TiO0,88–TiO1,12 обладают металлическими электропроводностью и блеском: при повышении температуры их электропроводность понижается.

Фазы TiO1,5–Ti3O5 и оксиды гомологического ряда TinO2n–1 являются полупроводниками, а TiO2 – типичный диэлектрик. Это свидетельствует об изменении природы химической связи: в ряду Ti2O3 – Ti3O5 – Ti5O9 – Ti10O19 – TiO2 связь меняется от металлической до почти ковалентной.

Окислительно-восстановительные свойства соединений d-элементов подобны таковым для соединений главных подгрупп: высшие оксиды – окислители, низшие – восстановители, промежуточные проявляют окислительно-восстановительную двойственность. src=В соответствии с кислотно-основными свойствами гидроксидов d-элементов, которые были рассмотрены ранее, низшие оксиды обычно проявляют основные свойства, высшие – кислотные свойства, а промежуточные нередко бывают амфотерными. Например, MnO является основным оксидом (Mn(OH)2, MnCl2 и т. д.), Cr2O3 и MnO2 – амфотерны (CrCl3 и KCrO2 – хромит, MnCl4 и CaMnO3 – манганит), а для CrO3 и Mn2O7 характерны исключительно кислотные свойства (K2CrO4 – хромат, KMnO4 – перманганат).

Кислородные соединения d-элементов представляют большой практический интерес, так как получение свободных металлов часто осуществляется через их оксиды. Многие оксиды – тугоплавкие вещества. Из оксида циркония (Tпл = 2550 ºC) изготовляют жаропрочные изделия: тигли, трубки, футеровку высокотемпературных печей. Среди высших оксидов встречаются диэлектрики, полупроводники и твердые электролиты. Некоторые сложные комбинации оксидов d-элементов применяются как ферромагнетики, выгодно отличающиеся от ферромагнитных сплавов металлов гораздо меньшей электропроводностью.

Бориды, нитриды, карбиды и силициды получаются при термическом взаимодействии металлов с бором, углеродом, азотом и кремнием. Это металлоподобные соединениея внедрения. Они имеют переменный состав. Их формулы принято писать в виде: TaC1,0–0,40; ZrC1,00–0,56; NbC0,94–0,79; TiC1,00–0,60; TiN1,00–0,45; VC1,00–0,59. Все эти соединения находят широкое применение в технике благодаря своей высокой тугоплавкости (конструкционные материалы в ракетной технике, абразивы – сплавы типа «победит»). Некоторые соединения – катализаторы и сверхпроводники (NbC, TaN, MoC, NbN, WC). Их химическая инертность используется для изготовления химической аппаратуры. Обработка поверхности металла метаном, бороводородами, аммиаком, позволяющая создать карбидный, боридный или нитридный слой, повышает коррозионную стойкость и механическую прочность изделия.

Смотрите также

Разработка дополнительных занятий в школе к теме "Химизм различных способов приготовления пищи"
Проблема пищи всегда была одной из самых важных проблем, стоящих перед человеческим обществом. Все, кроме кислорода, человек получает для своей жизнедеятельности из пищи. Среднее потребле ...

Обсуждение результатов
Для химического исследования снежного покрова, нами был проведен отбор проб на следующих объектах: поселок Шлаковый, поселок Мирный, м-н. Кольное, пл. Ленина, пл. Театральная, ЦПКиО, м-н. Канищево, ...

Новые сложные гребнеобразные полиэфиры и полиамиды: синтез, структура и свойства
...