Химические свойства простых веществ. Вместо нержавеющей стали фирма «Форд» для изготовления автомобильных выхлопных труб

Вместо нержавеющей стали фирма «Форд» для изготовления автомобильных выхлопных труб использует сталь обычных марок, но покрытую слоем алюминия.

«Design News», 1981, № 11, С.18.

Простые вещества р-элементов III группы проявляют, в основном, восстановительные свойства. Однако B, хотя и имеет достаточно низкое значение ОВП (E⁰ (H₃BO₃ /B) = −0,87 В), но за счет высокой прочности решетки при об.у. окисляется только фтором, а кислородом – при t > 400⁰ C.

В то же время его аналоги реагируют при об.у. со всеми Г₂ (кроме I₂ ), а с O₂ - при t > 200⁰ C. На воздухе окисляется лишь Tl (с образованием TlOH); Al, Ga и In при этом покрываются оксидной пленкой^[90]. Благодаря ей столь коррозионно устойчивы алюминий и его сплавы, а покрытия из Al и In используются для защиты от коррозии других металлов.

Отметим высокое значение энергии Гиббса образования оксидов бора (−1178 кДж/моль) и особенно алюминия (∆G⁰_f (Al₂O₃) = −1676 кДж/моль)^[91]. Последнее можно объяснить меньшей энергией кристаллической решетки алюминия и меньшими значениями потенциалов ионизации его атомов по сравнению с B. Кроме того, Al₂O₃ имеет более прочную решетку (т.пл.=2050⁰С), чем B₂O₃ (т.пл.=450⁰С). Причины:

- ниже величина Э.О. алюминия (а значит, больше полярность связей в оксиде),

- наличие дополнительного π(р-d)-перекрывания (невозможного для бора)

- больше плотность решетки (в Al₂О₃ к.ч.(Al) = 6, а в В₂О₃ к.ч.(В) не выше 4).

Высокий экзоэффект образования оксидов используется в боро- и алюмотермии (для восстановления металлов из их оксидов), а также для сваривания стальных изделий с помощью термита (т.е. смеси порошков алюминия и оксида железа) [8].

Увеличение активности от B к Tl проявляется также при взаимодействии их с водой, кислотами и щелочами. Так, B растворим только в кислотах-окислителях, а водород воды им восстанавливается лишь выше 400⁰С. Не реагирует при об.у. с водой и Al (из-за оксида на его поверхности). Но он взаимодействует со щелочами^[92] и разбавленными кислотами^[93], которые растворяют пассивирующую пленку. А при действии кислот-окислителей пленка утолщается и алюминий пассивируется еще больше^[94].

Галлий, индий и таллий легко растворяются в любых кислотах, но взаимодействие Tl с галогеноводородными кислотами тормозится образованием малорастворимых галидов TlГ (лишь TlF хорошо растворим); зато таллий (в отличие от других Э данной группы) реагирует с водой в присутствии O₂ при об.у., давая растворимый TlOH.

От B к Tl в соответствии с нарастанием металличности активность взаимодействия со щелочью снижается, но с разбавленным ее раствором B реагирует медленно (в отличие от Al), быстрее с концентрированным и легко сплавляется со щелочью:

B + NaOH → NaBO₂ + H₂ + Na₂O.

Галлий относится к щелочи, как и алюминий; индий окисляется лишь концентрированным ее раствором или при сплавлении; таллий же со щелочами не взаимодействует (?).

Дата добавления: 2015-07-25