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.