Германий, олово, свинец

Германий, кларк которого составляет 2×10-4 мол.%, рассеянный элемент и самостоятельных руд практически не образует. Олово (кларк 7×10-4 мол.%) образует несколько минералов, важнейшими из которых являются: оловянный камень (касситерит) - SnO2 и станнит - SnS2×Cu2S×FeS. Важнейшие минералы свинца (кларк 1,6×10-4 мол.%): PbS - свинцовый блеск (галенит), PbSO4 - англезит, PbCO3 - церуссин.

Германий имеет одну, алмазоподобную модификацию - серовато-белые, очень хрупкие металлоподобные кристаллы, обладающие полупроводниковыми свойствами, т.пл. 959 °С. Олово образует две полимофные модификации. При температуре выше 13 °С устойчиво b-олово (плотность 7,3 г/см3, т.пл. 232 °С), при более низких температурах - a-олово (плотность 5,85 г/см3). Переход a-Sn ® b-Sn сопровождается увеличением объема на 25% и разрушением изделия ("оловянная чума"). Олово очень пластично, прокатывается в фольгу толщиной 0,0025 мм - станиоль. Свинец - темно-серый металл, на свежем срезе имеет голубоватый оттенок, который быстро тускнеет из-за окисления металла, т.пл. 327,5 °С, плотность 11,34 г/см3. Самый мягкий из тяжелых металлов, очень ковкий.

Свинец получают в промышленности восстановлением оксида свинца(II), германий и олово - восстановлением диоксидов (водородотермия):

t

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O

Химические свойства. Германий, олово и свинец на воздухе и в воде довольно инертны. При нагревании взаимодействуют с большинством неметаллов (O2, S, F2, Cl2, Br2, P). Германий и олово образуют соединения в степени окисления +4, свинец - в степени окисления +2. Кислотами-окислителями германий и олово окисляются с образованием германиевой и оловянной кислот, которые представляют собой гидратированные малореакционноспособные оксиды.

 

Ge + HNO3(конц) ® GeO2×nH2O + NO2­

Свежеполученная оловянная кислота растворяется в кислотах и щелочах.

+ HCl + NaOH

H2[SnCl6] ¾ SnO2×nH2O ¾® Na2[Sn(OH)6]

При растворении в разбавленной азотной кислоте олово образует нитрат олова(II).

3Sn + 8HNO3(разб) = 3Sn(NO3)2 + 2NO­ + 4H2O

Свинец растворяется в кислотах с образованием солей свинца(II), серной и соляной кислотами на холоду пассивируется за счет образования пленки нерастворимых солей.

При нагревании олово и свинец растворяются в водных растворах щелочей:

t

Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2­

Германий взаимодействует со щелочами только в присутствии окислителей:

t

Ge + 2KOH + 2H2O2 = K2[Ge(OH)6]

Гидриды германия и олова крайне неустойчивы. О существовании гидрида свинца можно судить только по косвенным признакам.

Соединения в степени окисления +2 для германия нехарактерны. Олово и свинец образуют галогениды. Свинец образует также соли, из которых хорошо растворимы в воде нитрат и ацетат.

Оксиды и гидроксиды Ge(II), Sn(II) и Pb(II) в воде нерастворимы и амфотерны. При этом у соединений германия преобладают кислотные свойства, а у соединений свинца - основные. Соединения германия(II) и олова(II) - сильные восстановители.

Соединения в степени окисления +4 устойчивы для германия и олова и малохарактерны для свинца. Диоксид германия кислотный, диоксиды олова и свинца амфотерны, химически малоактивны. Соединения свинца(IV) сильные окислители.

Германий, олово и свинец образуют разнообразные металлоорганические соединения, отличающиеся высокой физиологической активностью. Органические соединения олова применяют в качестве пестицидов, чтобы снизить обрастание моллюсками корпусов морских кораблей. Тетраэтилсвинец - Pb(C2H5)4 - используется как добавка, повышающая октановое число бензина (устойчивость к детонации). Органические соединения, а также растворимые неорганические соединения олова и особенно свинца ядовиты.

Литература: [1] с. 417 - 435, 491 - 513, [2] с. 453 - 472, [3] с. 371 - 409