(1) H id r o x it A s(O H )j, Sb(O H )j, Bi(OH),
• C á c n g u y e n tố a se n , an tim o n , b ilm u t hình thành c á c h id ro x it d ạ n g X ( O H ) , đều là những hợp chất lưỡng tính, tính a x it g iả m dần khi ch u y ể n từ A s đến B i :
A s ( O H ) j S b (O H ), B Í(0 H) 3
---p.
Tính axit giảm ị Tính bazơ tàng ĩ
• A s ( O H ) , k h ô n g tách được ở trạn g ih ái tự d o , ch ỉ biết dược tron g d u n g d ịch nước, hằng số phân ly :
D ạn g h id ro x it ( asen hidroxit )^:
As( 0 H ) 3 ^ [ A s(0 H )2 ]^ + 0 H ~ K ị = 5.10"'®
D ạn g a x it ( axit a sen ơ) :
H , A s ơ3 + H P + K , = 4 .1 0 ''®
[ H ^A sO .,]" + H p [ H A sO j]^ “ + H .,0 ^ K2 = 7 . 1 0 “ '-'
; H A S O3] ' " + H2O ^ [ A s O .,]'" + HsO-^ K3 = 4. l o " '"
Qua đó cho thấy chức axit và chức bazơ đều rất yếu, nhưng chức axil có phần \ ượt trội hcm chức bazơ, nên tro n g d u n g d ịc h , axit asển ỡ lă m ột a x it y ế u , tron g d u n g d ịch nước thường ở d ạ n g H ,[A s ( O H ) j] .
• Antimon hidroxit S b (0 H)3 là chất rắn m àu trắn g, k h ô n g tan tron g nước ( tích số tan = 4.10*'"'^), ỉà chất lưỡng tính, tan được trong dung dịch axit và dung dịch kiềm :
Sb(O H )., + 3 H C 1 = SbCĨ,, + 311,0
(antimon hidroxil)
S b (0 H)3 + N a O H - N a [ S b ( O H ) J (axit antimonơ)
H óa học vô cơ - Các nguyên t ố p h i kim ( 7 . Nguyên t ố nhóm VA ) 289
• Bitm ut h id r o x it B i( O H ) j là chất rắn m àu trắn g, k h ô n g tan tron g nước (tích s ố tan
= 3 , 2 . 1 0 ); có tính bazơ vượt trội hơn hẳn tính axit, c ó đ ộ tan không đ á n g k ể tron g dung dịch kiềm mạnh và đặc, tan trong axit tạo thành muối :
B ì(0 H )3 + 3H C1 = BÌCI3 + 3H P
• P h ần đã tan tron g d u n g d ịch củ a A s ( O H ) , v à S b (O H ), c ó thể đ ồ n g thời cù n g phân ly th eo sơ đ ồ sau ;
3 0H ^ X (0H)3 = H3X0 3^ 3H ^ + [XO^]^"
• Sự đ iệ n ly a x it c ũ n g c ó thể x ẩ y ra đ ồ n g thời m ất m ột phân tử H2O : H3XO3 ^ + [X O J “ + H p
tạo th àn h m u ố i c ủ a axit meta-asenơ ( H A s O ị ) v à axit meta-antimonơ ( H S b O ^ ).
• C á c h id ro x it S b (0 H) 3 v à B i(0 H) 3 đều dễ bị m ất nước m ột phần tạo ra hợp chất có chứ a cation SbO'^ ( ion a n t im o n y l) v à catio n B iO '' ( b it m u t y l) :
Sb(OH)., = SbO (O H ) + H2O B Ì(0 H)3 = B iO (O H ) + H2O
• S o n g so n g với sự g iả m tính a x it v à tăn g tính bazơ c ủ a c á c h id ro x it, tính khử cũ n g g iả m d ần :
A s (O H ), Sb(OH)., Bi(OHX,
T ính khử giảm \
Cụ thể axit asenơ có tính khử mạnh trong môi trường kiềm và cả trong môi trường axit; axit antimonơ bị oxi hóa dễ trong môi trưcỉng kiềm, còn bitmut hidroxit chỉ bị oxi hóa trong mòi trường k iề m m ạn h .
• D o tính hazơ c ủ a X (0 H) 3 tăng lên th eo trật tự như đ ã nêu trên, nên độ bền củ a muối ứng với bậc oxi hóa + 3 cũng tăng theo trật tự đó. C hẳng hạn, các muối của không tách ra được ở trạng thái tự do ; muối của S b ’ ^ chỉ tách được một sô' ít như Sb (N 03)3, Sb P 0 4 trong khi đó các muối của lại tách dễ dàng hơn như B i(N 0 3 ),.5 H 2 0 là chất khống màu dễ kết tinh.
• Đ ặ c trưng nh ất c h o a x it a se n ơ là m u ố i b ạc ase n it A g , A s O , ỉà ch ất rắn m àu v à n g , không tan trong nước; với axit antimonơ lại là natri mela-antimonit N aS b O i không màu, k h ó tan tro n g nước , thoát ra k h ỏ i d u n g d ịch ở d ạ n g tinh thể h idrat N aSb Ơ Ị. 3H2O .
• A x i t a se n ơ được đ iều c h ế b ằn g cách h ò a tan A S2O3 tron g nước : AS2O3 + 3H 2O = 2H .,A sO ,
• C á c h id ro x it S b ( O H ) ,, B K O H ), được đ iều c h ế b ằn g phản ứng trao đ ổ i kh i ch o m u ối tác d ụ n g vớ i a x it h oặc k iề m :
N a .,[S b (O H )J + 3H C1 = Sb (O H ).,ị + 3N a C l + 3H2O N a [S b (0 H )4] + H C l = Sb íO H )^ ! + N a C l + H p
BKNO.,)., + 3K0 H = B iíO H ).,! + 3K N O 3
290 H óa học vô cơ - Các nguyên tô phi kim ( 7 . Nguyên tố nhóm VA )
(2) Oxiaxit của As(V) , Sb(V) , BỈ(V)
ớ b ậc o x i h ó a + 5 , người ta đ ã biết được a x it a se n ic , a x it an tim o n ic nhưng chư a biết được a x it b itm u tic.
• A xỉt asenic H ,A s0 4 là chất rắn dễ tan tron g nước. L à a x it c ó độ m ạnh trun g bìn h c ó
- ớ . ^ 1 A C i r > - 7 . _ T ir ằ - 1 2
hằng sô' đ iện ly :
K , = 6 ,0 .1 0 “ ' ; K z g ần với độ m ạn h củ a a x it H ,P0 4.
K , = 6 ,0 .1 0 “ ’ ; K z = 1 , 0 5 . 1 0 ‘ " ; K , = 3 . 1 0
• A xit antimonic là a x it y ế u ( K | = 4 . 1 0 “ ^ ) ở d ạ n g kết tủa vô địn h hình m àu trắn g , k h ô n g tan tron g nước c ó thành phần xSÒ2 0 5.y H2 0 k h ô n g x á c địn h m à phụ th u ộc v à o d iề u kiện đ iều ch ế.
M u ố i củ a a x it a s e n ic g ọ i là muôi asenat c ó tính ch ất g iố n g m u ố i photphat. K h i
• M u o i cu a a x ii a se n ic g ọ i la muoi asenat
n u n g n ó n g c h u y ể n h ó a d ầ n tương tự m u ố i p h o tp h a t;
rvrvd/^ 1 T cdó
90"c 135"C 230"C
N a H2A s0 4 --- ► N a ỊH ^ A S iO , --- ► N a ,H2A s ,O|0 --- ► ( N a A s O ,)„
• M u ố i d ặ c trưng nhất c ủ a a x it a se n ic là m u ố i b ạc a se n a t c ó m àu nâu s o c o la k h ô n g tan tron g nước . N gười ta thường dựa v à o m àu k h ác nhau c ủ a b ạc asen it ( A g2AsO_, ), m àu v à n g c ủ a A g3A s Ơ4 đ ể x á c địn h h óa trị củ a asen tron g d u n g d ịch .
• M u ố i củ a a x it a n tim o n ic g ọ i là muối antimonat thường là c á c dãn x u ất c ủ a a x it h e x a h y d ro x y la n tim o n a t H [S b (O H )j], ứng với d ạ n g h idrat h ó a c ủ a a x it m e ta -a n tim o n ic H Sb Ơ3. 3 h /o .
• C á c m u ố i N a [S b (0 H )4] v à K [ S b ( O H ) J được sử d ụ n g tron g c ô n g n g h iệp đ ồ g ố m . T ro n g phán tích hóa học người ta đ ã dựa v à o phản ứng tạo ra m u ối N a[S b (O H )é| k h ó tan nhất c ủ a k im lo ạ i natri đ ể n h ận biết ion N ậ
• H iện n a y ch ư a b iết được m ột cách ch ín h x á c sự tồn tại củ a a x it b itm u tic H B iO , nhưng đ ã đ iều c h ế được m ột s ố m u ối bitm utat c ó thành p h ần g ần với c ô n g thức NaBiO, ( màu vàng ), KBÌO3 ( màu vàng ), Ca(Bi0,)2.4H 20 (màu da cam ), A gBiO , (màu đen ).
• K h á c với H3P O4 , c á c o x i a x it củ a A s , S b , B i ở b ậ c o x i h óa + 5 đều có tính oxi hóa mạnh, tính chất đ ó tăn g từ đến Bi :
A s " ' B i"*
tính oxi hóa tăng f
Hóa học vô cơ - Các nguyên tỏ ph i kim ( 7 . Nguyên tỏ nhóm VA ) 291
cụ thể :
A x i t a s e n i c và a \ i t a n t i m o n i c c h i thể h iệ n k h ả n ă n g o x i h ó a tr o n g m ô i trư ờ n g axit.
T r o n g đ iề u k i ệ n đ ó . ax it a s e n ic o x i h ó a đ ư ợ c HI th à n h I2 n h ư n g a x it a n t i m o n i c lại oxi h ó a đ ư ợ c c ả H C l t h à n h CI2 ;
H ,,A sO , + 2 H I ^ H .,A sO , + 1, + H ,0 H [ S b (O H ) „ | + 2H C1 ^ H , [ S b ( O H ) J + C i ' t
C á c b i t m u t a t k h ô n g c h i th ể h iệ n tín h o x i h ó a tr o n g m ô i tr ư ờ n g a x it m à c ò n th ể h iệ n c ả tro n g m ô i trư ờ n g k iề m . T r o n g m ô i trư ờ n g a x il các b it n iu ta t c ó thê’ o x i h ó a m u ố i M n (II) thành [M n O ^ ]” , m u ối C r ( lll) thành [C i^ o ,]^ ;
2 M n ( N0 3), + 5 K B Ì O 3 + I6H N O3 = 5 B i( N 0 .,) , + 2H M n O ^ + 5K N O _, + 7 H p 2 0 2 ( 8 0 4 ) 3 + ỎNaBiO ,' + 4H , S0^ = 3312(804)3'+ 2 N a p P 7 + N a ^ s o ^ ' + 4H 2O
• A x i t a se n ic v à a x it a n tim o n ic được đ iều c h ế bằn g c á c h ch o A s v à S b tan trong
HNO,:
3A s + 5H N0, + 2H,0 = 3H , A s O , + 5N0 T
2x S b + l O x H N O , (dạc nóng) + '( y - 5 x ) H 2 0 = x S b ^ O ị . y H p + 1 0 x N 0 2 t
• M u ố i bitm utat được đ iều c h ế bằn g c á c h d ù n g C I2 h oặc B ĩ2 o x i h ó a B i(0 H)3
tron g d u n g d ịc h k iề m đ ặc :
B i(O H )., + C I2 + 3 N a O H (dặc) = N a B iO ^ ị + 2 N a C l + 3 H2O H o ặc d ù n g N a C lO n a y Nu ìOị o x i hóa m u ố i B i'^ trong k iểm đ ặc ;
BK N O .,)., + Nấcio + 4 N a O H (đ ậ c ) = N a B iO .,ị + N a C l + 3 N a N 0 _ , + 2 H2O
H óa học vô cơ - Các nguyên t ố p h ỉ kim ị 8. Cacbon và sỉlic ) 293
8 • Các nguyên tô phỉ kim nhóm IVA: Cacbon và silỉc
Nội dung chủ yếu gổm :
1. Đ ặ c đ iểm câ u tạo n g u y ê n tử c a c b o n v à s ilic .
2 . T rạ n g thái thiên nhiên. T h àn h phần đ ồ n g vị c á c n g u y ê n tố ca c b o n và s ilic .
3 . Phương ph áp đ iểu c h ế c a c b o n v à s ilic . 4. T h ế o x i h óa - khử ch u ẩn c a c b o n v à s ilic .
5 . T ín h ch ất lý học v à ứng d ụ n g c ủ a c a c b o n v à s ilic .
6. T ín h ch ất hóa h ọ c c ủ a c a c b o n v à s ilic . 7. C á c o x it v à o x i a x it củ a c a c b o n v à silic .
294 Hóa học vô cơ - Các nguyên tô phi kim ( 8. Cacbon và s i l i c )
M ở đầu:
Nhóm IVA gồm các nguyên tô' cacbon ( c ), silic ( Si ), gecmani ( Ge ), thiếc (Sn), chì ( P b ).
Trong nhóm IVA, cacbon là một phi kim điển hình, silic là phi kim nhưng có nhiều tính chất của kim loại,nên được xếp vào hàng các nguyên tố bán kim. Các nguyên tố còn lại đều là những kim loại, nên trong chương này chỉ xét hai nguyên tố phi kim là cacbon và silic.