第十八章铝族锗分族

第十八章铝族锗分族 —— 概述

概述 —— • 铝族：三主族的Al、Ga、In、Tl。 • 锗族：四主族的Ge、Sn、Pb 。 • 这两族元素中，Al、Sn、Pb比较常见， • 因而比较重要，无论它们的单质还是化合物都有广泛的用途。 • 共同特点：1 金属性〈碱金属、碱土金属； • 2 这两族都存在惰性电子对效应。另外铝族元素还有缺电子原子具有的特性。 • 重点要求掌握：Al Sn Pb要求：p703

第一节存在和基本性质 • 一存在：铝族、锗分族元素在地壳中的丰度见表18-1 。 • 铝是地壳中最多的金属，丰度为8.05%， • 几乎是铁的两倍（Fe-4.2%),铝在所有元素中名列第三，O-49.13% ,Si-26.0%， • 地壳中含量最高的前八种元素是： • O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg .

铝的存在形式： • 我国铝资源极丰富， • 分布很广，主要以化合态存在： • 铝矿石有铝矾土、刚玉，其主要成分是Al2O3 . • 冰晶石 — Na3[AlF6] • 还有与硅酸盐结合的铝硅矿。

二基本性质：表18-2 18-3 • 铝族中： • Al 的熔、沸点最高，密度依次增大； • 锗分族： • Ge的熔、沸点最高，密度依次增大。 • 两族惰性电子对效应表现在： • Al Ga In Tl — + 3氧化态稳定性减弱， • + 1氧化态稳定性增强； • Ge Sn Pb — + 4氧化态稳定性减弱， • + 2氧化态稳定性增强。

第二节铝族元素 • 一概述: • Al、Ga、In、Tl 均为银白色的金属，质软，比重小而富有延展性，金属性很 • 活泼，所以均以化合物形式存在于自然界，常用电解法制取，它们易形成氧化物、硫化物、卤化物，并易溶于稀酸和碱溶液中。 • 由于价构型为：nS2nP1失 e 能力比 • 1、2主族弱，所以形成固态化合物时少数为离子型，多数为共价型。

二铝单质 • 1 存在：铝占整个地壳质量的7.45% ,是地球上最多的金属。 • 物理性质：铝是银白色金属，熔点9330K • 沸点27400K d = 2.2g/cm3是轻金属， • 有良好的延展性和导电性。

2 铝的化学性质 • 1）亲氧性： • 铝一接触空气或氧气即生成一层氧化膜。 • 氧化铝Hf0很大 Hf0Al2O3=-1669.7kj/mol • 所以建立了“铝热法”，用于冶炼难熔金属 Ni、Cr、Mn ----- ； • 2）两性：铝单质、氧化物、氢氧化物都能与酸碱反应； • 3）一定条件下能被某些酸钝化： • 4）不同温度下，能与Cl2 I2 S P N2等非金属单质化合。

三铝的重要化合物 • 1 三氧化二铝： • —— 是一种白色晶形粉末，有多种变体，人们最熟悉的是、 型。 • 性质：、 型性质差别较大（作比较），金属铝表面的氧化膜不属于这两种变体。 • 2 氢氧化铝：Al2O3的水合物一般都称为氢氧化铝，可由多种方法制成，一般分两种-- • 性质：两性偏碱，溶液中有两种电离方式。

铝的重要化合物3、4、5 • 3 铝盐和铝酸盐： Al、Al2O3、Al(OH)3与酸反应都得铝盐，而与碱反应都得铝酸盐。 • 特性：水解性特别是弱酸盐 • 例如 Al2(CO3)3 、Al2S3等，由于双水解， • 水解很彻底，不能用湿法制；但利用铝酸盐的水解性可制纯 Al(OH)3、Al2O3 和 Al. • 4 铝的卤化物： • 铝能与F2、Cl2、Br2、I2生成AlX3 ，除AlF3是离子化合物，另三种都是共价化合物，共价化合物常为双聚分子，例 Al2Cl6

铝的重要化合物5；铝和铍的相似性 • 5 硫酸铝和明矾： • 无水Al2(SO4)3为白色粉末，从溶液中得到的Al2(SO4)3..18H2O为无色针状结晶。 • 硫酸铝特性：易与碱金属（除Li外）或铵的硫酸盐结合形成矾。MAl(SO4)2..12H2O 例如：明矾~KAl(SO4)2.12H2O 无色晶体、 • 复盐，易水解，可作净水剂-------- • 铝和铍的相似性：符合对角线规则 • 可用R-O-H规则或解释

第三节锗分族 • 一锗、锡、铅的存在和冶炼 • 存在：锡和铅主要以氧化物或硫化物矿存在于自然界；锗常以硫化物伴生在其它金属的硫化物矿中。 • 冶炼：通常是将矿石焙烧后再用碳还原，得到粗锡和粗铅电解即可得到纯金属；锗的冶炼要麻烦一些。（见717页） • 二性质和用途：

第十八章 铝族 锗分族