План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

4. Подгруппа галлия
Подгруппа галлия располагается в периодической системе непо­средственно после семейств d-элементов. Поэтому на свойствах галлия и его аналогов в значительной степени сказывается d-сжатие. Так, от А1 к Ga атомный радиус несколько уменьшается, а энергия иониза­ции возрастает. На свойствах таллия, кроме того, сказывается и f-сжа­тие. Поэтому от In к Tl размер атома и иона увеличивается незначи­тельно, а энергия ионизации даже несколько возрастает. Остальные свойства элементов подгруппы галлия изменяются в той же последо­вательности, как и в других подгруппах р-элементов.
Как и в ранее рассмотренных подгруппах р-элементов, с увеличе­нием порядкового номера участие s²-электронов в образовании связей уменьшается. Особо инертна электронная пара 6s². Поэтому если для галлия наиболее характерна степень окисления +3, то для таллия +1. Индий чаще всего проявляет степень окисления +3.
В земной коре Ga, In и Т1 очень рассеяны. Самостоятельных мине­ралов они практически не образуют, а входят в состав некоторых по­лиметаллических руд. Галлий часто сопутствует алюминию.
Простые вещества. В виде простых веществ галлий, индий и тал­лий — легкоплавкие серебристо-белые металлы. Индий в отличие от других блестящих металлов наиболее равномерно отражает световые волны всех длин и поэтому применяется для изготовления зеркал.
Жидкий галлий весьма склонен к переохлаждению и долго не за­стывает. Из всех известных веществ галлий имеет самый большой тем­пературный интервал существования жидкого состояния. Низкая температура плавления, высокая температура кипения и склонность к переохлаждению позволяют использовать Ga как жидкость в термо­метрах для измерения высоких температур.
Подобно алюминию галлий и индий на воздухе покрываются проч­ной оксидной пленкой и поэтому практически не изменяются. Таллий же медленно окисляется. При накаливании Ga, In и особенно Т1 энер­гично соединяются с кислородом и серой. С хлором и бромом они взаи­модействуют уже при обычной температуре, с иодом — при нагрева­нии.
Кроме изготовления высококачественных зеркал, индий применяет­ся в качестве электролитических покрытий для защиты других метал­лов от коррозии.
Рассматриваемые металлы расположены в ряду напряжений до водорода. Галлий и индий растворяются в разбавленных кислотах. В соответствии с устойчивой степенью окисления Т1 при взаимодействии с кислотами образует производные Тl (I). Галлий в соляной кисло­те пассивируется за счет образования нерастворимого в воде GaС1.
Галлий подобно алюминию растворяется в щелочах:
2Ga + 6Н₂О + 6NaOH = 3Н₂ + 2Na₃[Ga(OH)₆].
Индий и особенно таллий в отсутствие сильных окислителей к щелочам устойчив.
Металлические галлий и его аналоги получают при довольно слож­ной химической переработке полиметаллических руд. После много­кратной переработки и очистки из руд выделяют их оксиды или хло­риды. Последние химическим или электрохимическим способом вос­станавливают до металлов. Галлий и его аналоги легко сплавляются со многими металлами. При этом части образуются эвтектические спла­вы с низкими температурами плавления.