Свинец и олово — типичные представители p-металлов (т.е. металлов, имеющих p-электроны на внешнем энергетическом уровне). В таблице Менделеева олово и свинец находятся в IV-А группе и в 5, 6 периодах соответственно.
Распространенность в природе
Свинец чаще всего встречается в природе в виде двух соединений: свинцового блеска PbS и свинцового сурика Pb3O4. Олово встречается в виде такого минерала, как оловянный колчедан Cu2FeSnS4.
Оценка электроотрицательности
С увеличением порядкового номера металлические и основные свойства усиливаются. В группе IV-A углерод и кремний являются неметаллами, а свинец и олово — металлами. Однако несмотря на это, эти металлы способны также проявлять и неметаллические свойства, что указывает на амфотерность их соединений.
Степени окисления
Олово и свинец на внешнем энергетическом уровне имеют ns2np2 электроны. Следовательно, эти металлы имеют степень окисления +4 в качестве высшей. У олова устойчивая степень окисления — +2, +4, у свинца — +2.
В степени окисления +2 олово проявляет восстановительные свойства, типичными восстановителями являются такие соли олова, как SnCl2, Sn(NO3)2.
В степени окисления +4 свинец проявляет очень сильные окислительные свойства, типичными окислителями являются такие соединения свинца, как PbO2, Pb3O4,
Строение простых веществ
Олово и свинец являются металлами, следовательно, обладают металлической решеткой. У олова встречается аллотропная модификация, зависящая от температуры: серое олово и белое. Белое олово (металлический вид) переходит в серое (порошкообразное) при температуре ниже 13.2oС.
Химические свойства
1. Взаимодействие с водой
Олово и свинец находятся в ряду напряжений до водорода, следовательно, могут взаимодействовать с водой.
!Pb взаимодействует с водой только в присутствии кислорода:
2Pb + H2O + O2 → 2Pb(OH)2
Олово не взаимодействует с водой в обычных условиях, но реагирует с водяным паром при нагревании, образуя высший оксид:
Sn + 2H2O → SnO2 + 2H2
2. Амфотерные свойства
Взаимодействие и с кислотами, и с щелочами обуславливается неметаллическими свойствами металлов.
а) Кислотные свойства — взаимодействие с щелочами.
Реагируют с расплавами щелочей при нагревании с образованием станнатов и плюмбатов:
Sn + 2NaOH(распл) → Na2SnO2 + H2
Pb + 2NaOH(распл) → Na2PbO2 + H2
В растворе щелочей образуются комплексные соединения:
Sn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Sn(OH)4] + H2
тетрагидроксостаннат(II) натрия
Pb + NaOH + 2H2O → Na[Pb(OH)3] + H2
тригидроксоплюмбат(II) натрия
Pb + 2NaOH + 2H2O → Na2[Pb(OH)6] + H2
гексагидроксоплюмбат(IV) натрия
б) Основные свойства — взаимодействие с кислотами-неокислителями.
Реагируют с кислотами-неокислителями с образованием солей:
Sn + 2HCl(разб) → SnCl2 + H2
Sn + 4HCl(конц) → H2[SnCl4] + H2
Pb + H2SO4(разб), HCl(разб) → пассивация
Pb + 4HCl(конц) → H2[PbCl4] + H2
3. Взаимодействие с простыми веществами (неметаллами)
а) С кислородом.
Олово: При нагревании на воздухе окисляется до оксида олова(IV):
Sn + O2 → SnO2
Свинец: При нагревании на воздухе окисляется до оксида свинца(II):
2Pb + O2 → 2PbO
б) С серой.
Олово: При нагревании реагирует с серой, образуя сульфид олова(II):
Sn + S → SnS
Свинец: При нагревании реагирует с серой, образуя сульфид свинца(II):
Pb + S → PbS
!PbS2 не существует из-за сильных окислительных свойств Pb4+ и сильных восстановительных свойств S2-: Pb4+ + S2- → PbS + S
в) С галогенами
Олово: Реагирует с галогенами, образуя галогениды олова(IV):
Sn + 2Hal2 → SnHal4
Свинец: Реагирует с галогенами, образуя галогениды свинца(II):
Pb + Hal2 → PbHal2
!PbI4 не существует из-за сильных окислительных свойств Pb4+ и сильных восстановительных свойств I—: Pb(NO3)4 + 4KI → PbI2 + I2 + 4KNO3
4. Качественные реакции на свинец и олово
а) На олово:
С раствором хлорида ртути(II) образуется белый осадок хлорида олова(IV), который затем чернеет от металлической ртути:
SnCl2 + 2HgCl2 → SnCl4 + Hg2Cl2↓
Hg2Cl2 + SnCl2 → SnCl4 + 2Hg↓
б) На свинец:
С раствором иодида калия образуется ярко-желтый осадок иодида свинца(II):
Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2↓ + 2KNO3
С раствором хромата калия образуется желтый осадок хромата свинца(II):
Pb(NO3)2 + K2CrO4 → PbCrO4↓ + 2KNO3
5. Участие в ОВР
а) PbO2 — сильный окислитель:
Взаимодействует с соляной кислотой, окисляя ее до хлора:
PbO2 + 4HCl → PbCl2 + Cl2 + 2H2O
б) SnCl2 — сильный восстановитель:
Взаимодействует с солями меди(II), восстанавливая их до меди(I) или меди(0):
SnCl2 + 2CuCl2 → SnCl4 + 2CuCl↓
SnCl2 + CuCl2 → SnCl4 + Cu↓
в) Взаимодействие с кислотами-окислителями:
Олово:
Реакции с азотной кислотой:
Sn + 4HNO3(конц) H2SnO3 + 4NO2 + 2H2O
3Sn + 8HNO3(разб) → 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Реакция с концентрированной серной кислотой:
Sn + 2H2SO4 → SnSO4 + SO2 + 2H2O
Свинец:
Реакции с азотной кислотой:
3Pb + 8HNO3(разб) 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O
3Pb + 4HNO3(конц) → Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Реакция с концентрированной (60%) серной кислотой:
Pb + 3H2SO4 Pb(HSO4)2 + SO2 + 2H2O
Применение соединений олова и свинца.
SnCl2 — качественный реактив на соединения Bi3+:
SnCl2 + 2BiCl3 + 18NaOH → 3Na2[Sn(OH)6] + 2Bi + 12NaCl — образование черного осадка Bi.
SnO2 — используется как эмаль для покрытия металлов.
Многие соединения свинца используются в качестве пигментов для изготовления красок:
PbCrO4 — хромовая желтая, (PbOH)2CO3 — свинцовые белила, Pb3O4 — сурик (красного цвета.
PbO2 используется в качестве окислителя в свинцовых аккумуляторах.
