Chương TỔng quan
Giới thiệu chung về Asen, Cadimi và Chì
tải về 0.76 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- 1.4.1. Tính chất lý, hóa của cadimi và chì
- 1.4.2. Các hợp chất chính của As, Pb và Cd
1.4.Giới thiệu chung về Asen, Cadimi và ChìTrong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nguyên tố Asen nằm ở ô số 33, thuộc nhóm VA, chu kì 4. Cấu hình electron của As (Z = 48) là: [Ar]3d104s24p3 ,với cấu hình có sự tham gia của các obitan d nên trong các hợp chất As có thể có số ôxi hóa +3, +5 và – 3.[11] Nguyên tố Cadimi (Cd) nằm ở ô số 48, thuộc nhóm IIB, chu kỳ V. Nguyên tử Cd có các obitan d đã điền đủ 10 electron.Cấu hình electron của Cadimi (Z = 48 ): [Kr]4d105S2. Nguyên tố chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IV A, chu kỳ VI. Cấu hình electron của Pb ( Z = 82 ): [Xe]4f145d106S26P2. As chiếm khoảng 10-4% tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất là các nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố khác, nhưng ít tồn tại ở dạng nguyên chất trong tự nhiên. Người ta tìm thấy As tồn tại ở dạng hợp chất với một hay một số nguyên tố khác. Thường thì các các dạng hợp chất hữu cơ của Asen ít độc hơn hợp chất asen vô cơ. Trong thiên nhiên, Cd tồn tại ở dạng bền vững là Cd (II). Trữ lượng của Cadimi trong vỏ Trái đất là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử tương ứng. Khoáng vật chính của Cadimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm và thủy ngân là xinaba hay thần sa ( HgS).[12] Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 0,0016 % khối lượng vỏ Trái đất, phân bố trong 170 khoáng vật khác nhau nhưng quan trọng nhất là galena (PbS), anglesite ( PbSO4 ) và cerussite ( PbCO3), hàm lượng Chì trong các khoáng lần lượt là 88 %, 68% và 77%. [19] 1.4.1. Tính chất lý, hóa của cadimi và chì1.4.1.1. Tính chất vật lí.[19] Asen có một vài dạng thù hình, dạng kim loại và dạng không kim loại. Ở dạng không kim loại asen được tạo nên khi ngưng tụ hơi của nó. Đó là chất rắn mầu vàng, ở nhiệt độ thường dưới tác dụng của ánh sáng nó chuyển nhanh thành bột. Ở dạng kim loại: Asen có màu xám và là dạng bền nhất, dễ nghiền nhỏ thành bột, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, hơi asen có mùi tỏi rất độc. Cadimi và chì đều là các kim loại nặng , có ánh kim. Cadimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ nóng chảy, ở trong không khí ấm bị nó dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim. Còn chì kim loại có màu xanh xám, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hóa.
1.4.1.2. Tính chất hóa học. [11,12] Asen là nguyên tố vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Về lí tính nó có tính chất giống kim loại nhưng hóa tính lại giống các phi kim. Khi đun nóng trong không khí nó cháy tạo thành As2O3 màu trắng As + 3 O2 = As2O3 Ở dạng bột nhỏ As có thể bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua As + 3Cl2 = AsCl3 Khi đun nóng As tương tác với Br, S, kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác tạo nên asenua. 2As + 3M = M3As2 ( đun nóng, M = Mg, Ca, Cu) 2As + M = MAs2 (đun nóng, M = Zn, Ca, Fe) As + M = MAs ( đun nóng, M = Al, Ga, In, La) Asen không phản ứng với nước, axit loãng nhưn tan trong HNO3 đặc, cường thủy, kiềm, chất ôxi hóa điển hình. As + 3HClđ + HNO3đ = AsCl3 + NO↑ + H2O As + 5 HNO3 + 2 H2O = 3 H3AsO4 + 5 NO↑ As + 6 NaOH = 2NaAsO3 + 2H2 Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm, Cd bền ở nhiệt độ thường nhờ màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao nó cháy mãnh liệt cho ngọn lửa mầu sẫm: 2Cd + O2 = 2CdO Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen… Cd + S = CdS Ở nhiệt độ thường cadmi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độ cao cadmi khử hơi nước biến thành oxit Cd + H2O = CdO + H2↑ Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro. Ví dụ: HCl Cd + 2HCl = CdCl2 + H2↑ Trong dung dịch thì: Cd + H3O+ + H2O = [Cd(H2O)2]]2+ + Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. Ở điều kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa: 2Pb + O2 = 2PbO Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng. Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác: Pb + X2 = PbX2 Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4). Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan: PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4 PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2 Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại: 3Pb + 8HNO3,loãng = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước: 2Pb + 2H2O + O2 = 2Pb(OH)2 có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác: 2Pb + 4CH3COOH + O2 = 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrô: Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2 1.4.2. Các hợp chất chính của As, Pb và Cd
Asin (AsH3) là chất khí không màu, có mùi tỏi rất độc, liều lượng chết người là 250ppm, Asin là chất khử mạnh, có thể bốc cháy trong không khí và khử được muối của các kim loại Cu2+, Ag2+ đến kim loại. AsH3 + 6 AgNO3 + 3 H2O = 6 Ag + 6 HNO3 + H3AsO3 Trong môi trường pH =8, I2 có thể oxi hóa asin thành asenat AsH3 + 4 I2 = H3AsO4 + 8 HI Asin tác dụng với HgCl2 tẩm trên giâys lọc tạo thành hợp chất có màu biến đổi từ vàng đến nâu. Asin phân hủy ở nhiệt độ cao (15000C) tạo nên trên thành bình kết tủa đen lấp lánh như gương. As2O3 ở trạng thái rắn có màu trắng, rất độc, liều lượng gây chết người là 0.1g, ít tan trong nước cho dung dịch có tính axit yếu gọi là axit asenơ. Asen (V) oxit là chất rắn ở dạng khối vô định hình giống như thủy tinh, cấu trúc của nó chưa được biết rõ và người ta gắn cho nó công thức kinh nghiệm là As2O5.As2O5 dễ tan trong nước tạo thành axit asenic. AsX3 là những hợp chất cộng hóa trị, dễ tan trong nước, trong dung môi hữu cơ và thủy phân mạnh. AsCl3 + 3H2O = As(OH)3 + 3 HCl Asen halogenua dễ dàng kết hợp với halogenua kim loại (MX) tạo nên các phức có công thức chung là M(AsX4), M2(AsX5). Muối của As(V) tác dụng với H2S trong môi trường H+ khi đun nóng sẽ tạo kết tủa As(V) sunfua. AsCl5 + 5H2S = 10 HCl Tương tự photphat, As(V) tác dụng với hỗn hợp dung dịch MgCl2, NH3, cho kết tủa NH4MgAsO4 màu trắng. H3AsO4 + MgCl3 + 3NH4OH = NH4MgAsO4↓ + 2NH4Cl + 3H2O Khi tác dụng với amoniphotphat trong môi trường HNO3, As(V) tạo kết tủa tinh thể màu vàng tương tự PO43 -. Còn khi tác dụng với với AgNO3, As(V) tạo kết tủa màu đỏ nâu Ag3AsO4, trong môi trường axit dựa trên phản ứng tạo với I- ra I2 chuẩn độ theo phương pháp iot – thiosunfat có thể định lượng As(V). AsO33- + I2 + H2O = AsO33- + 2I- + 2H+
CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy ở 1813oC, có thể thăng hoa, không phân huỷ khi đun nóng, hơi độc. CdO không tan trong nước chỉ tan trong kiềm nóng chảy: CdO + 2KOH(nóng chảy) = K2CdO2 + H2O
CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat: 2Cd + O2 Cd(OH)2 = CdO + H2O Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng. Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy. Tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức Cd(OH)2 + 4NH3 = [Cd(NH3)4](OH)2 Điều chế bằng cách cho dung dịch muối của nó tác dụng với kiềm Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan. Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân: Cd2+ + 2 H2O ↔ Cd(OH)2 + 2 H+ Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14 Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,… Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao. Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan. Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,… Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.
Chì tạo thành 2 oxit đơn giản là PbO, PbO2 và 2 oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (hay 2PbO.PbO2). Monooxit PbO là chất rắn, có hai dạng: PbO có màu đỏ và PbO có mqàu vàng. PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi. PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh. Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit, trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn: 290 - 320oC 390 - 420oC 530 - 550oC  PbO2 Pb2O3 Pb3O4 PbO
(nâu đen) (vàng đỏ) (đỏ) (vàng) Lợi dụng khả năng oxi hoá mạnh của PbO2 người ta chế ra acquy chì. Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium là hợp chất của Pb có các số oxi hoá +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản xuất thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn bảo vệ cho kim loại không bị rỉ). Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng. Khi đun nóng, chúng dễ mất nước biến thành oxit PbO. Pb(OH)2 cũng là chất lưỡng tính. Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Pb2+: Pb(OH)2 + 2HCl = PbCl2 + 2H2O Khi tan trong dung dịch kiềm mạnh, nó tạo thành muối hiđroxoplombit: Pb(OH)2 + 2KOH = K2[Pb(OH)4] Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền trong dung dịch kiềm dư. Pb tạo nên đihalogenua với tất cả các halogen. Hầu hết các đihalogenua đều là chất rắn không màu, trừ PbI2 màu vàng. Các đihalogenua của Pb tương đối bền. Chì đihalogenua tan ít trong nước lạnh nhưng tan nhiều hơn trong nước nóng. Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX tạo thành hợp chất phức kiểu M2[PbX4]. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ hoà tan của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhiđric và muối của chúng. PbI2 + 2KI = K2[PbI4] PbCl2 + 2HCl = H2[PbCl4] Каталог: jspui -> bitstream -> 123456789 123456789 -> Nguyễn Ngọc Lý Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu về Môi trường và Cộng đồng 123456789 -> Vò Quúnh Thu Cao häc K18 123456789 -> Khoa Báo chí Đhkhxh&NV 123456789 -> Acknowledgements 123456789 -> Danh mục chữ viết tắT 123456789 -> Chương TỔng quan vật liệu mao quản trung bình (mqtb) trật tự 1 Giới thiệu chung 123456789 -> Khoa hóa họC (141 142 báo cáo) tải về 0.76 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|
H2↑
= 2CdO