Современная металлургическая промышленность производит почти все известные металлы

Глава 8. ГАЛЛИЙ, ИНДИЙ И ТАЛЛИЙ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Галлий был открыт в 1875 г. французким химиком Лекок де Буабодраном спектральным методом в цинковой обманке. Свойства этого элемента за четыре года до его открытия были с большой точностью предсказаны Д.И.Менделеевым.
Индий открыт в 1853 г. немецкими химиками Рейхом и Рихтером спектраль­ным методом в цинковой обманке и назван по характерному синему цвету линий в спектре.
Таллий открыт в 1861 г. английским физиком Круксом в камерном иле серно­кислотных заводов. Он был обнаружен по характерной зеленой линии в спектре.
Свойства галлия , индия и таллия
Галлий, индий и таллий - мягкие металлы серебристо-белого цвета. Ниже приведены некоторые их физические свойства:


Галлий, индий и таллий - легкоплавкие металлы. Вместе с тем они имеют высокую температуру кипения. Широкий интервал жидкого состояния (от 30 до 2230 С) характерен для галлия. При быстром охлаждении жидкий галлий может сохраняться в холодном состоянии до - 40 °С. Переход галлия из жидкого состояния в твердое сопровождается увеличением объема на 3,2%.
При механической обработке на холоду галлий, индий и таллий практически не обнаруживают наклепа, так как они рекристаллизуются уже при комнатной температуре.
На воздухе галлий при обычной температуре устойчив, жидкий галлий выше 260 С медленно окисляется (пленка оксида защищает металл).
В горной и соляной кислоте галлий медленно растворяется с выделением водорода. В азотной кислоте всех концентраций на холоду галлий устойчив, при нагревании наблюдается медленное растворение с выделением NО₂. Галлий рас­творяется в плавиковой кислоте и царской водке. Горячие растворы гидроксида натрия медленно растворяют галлий с образованием галлата NaGaO₂- Хлор и бром реагируют с галлием на холоду, иод - при нагревании. Расплавленный галлий выше 300С взаимодействует со всеми конструкционными металлами.
На воздухе в твердом состоянии индий устойчив, жидкий металл выше температуры плавления окисляется с образованием In₂О₃. Компактный металл устойчив в воде и растворах щелочей, однако порошок или губчатый металл медленно окисляются в воде в присутствии растворенного кислорода.
Индий на холоду медленно растворяется в разбавленных минеральных кислотах и быстро при нагревании, в концентрированных кислотах металл легко растворяется.
Таллий на воздухе при обычной температуре быстро покрывается черной и пленкой оксида таллия Тl₂О, замедляющей дальнейшее окисление, выше 100 С металл быстро окисляется с образованием смеси Тi₂О и Тi₂О₃.
В воде таллий медленно корродирует в присутствии кислорода. Металл быстро растворяется в азотной, медленней в серной кислоте. В соляной кислоте таллий малорастворим вследствие образования защитной пленки хлорида таллия.
В растворах щелочей таллий не растворяется. С хлором, бромом и иодом металл реагирует уже при комнатной температуре.
Свойства химических соединений
Галлий, индий и таллий относятся к III группе Периодической системы элементов. У галлия и индия наиболее устойчивы соединения, отвечающие высшей степени окисления. Кроме того, известны соединения, соответствующие степе­ням 2 и 3. В отличие от галлия и индия, для таллия характерны соединения, в которых он имеет степень окисления +1; менее устойчивы соединения, отвечаю­щие степени окисления +3.
Оксиды и гидроксиды галлия и индия. Оксид галлия Gа₂О₃ - белый порошок, Т_пл-1740 С. Оксид индия - желтого цвета, Т_ПЛ~2000 С. Оба оксида практически нерастворимы в воде. Из низших оксидов известны Gа₂О - темно-коричневый, сублимирует при 650-700 С, InО и In₂О. Последний при температуре 800 С имеет значительное давление пара.
Гидроксиды Gа(ОН)₃ и In(ОН)₃ осаждаются из растворов солей галлия и ин­дии при рН = 3,4−3,7. Они имеют ярко выраженный амфотерный характер и рас­ширяются, подобно А1(ОН)₃ в кислотах и щелочах. Кислотные свойства у гидроксида галлия несколько сильнее выражены, чем у гидроксида алюминия. Так, 1)₃ растворяется не только в сильных щелочах, но и в растворах аммиака на холоду (при кипячении вновь осаждается гидроксид). У гидроксида индия кислотные свойства несколько менее выражены: в аммиачной воде In(ОН)₃ не растворяется, в растворах гидроксида натрия он растворяется на холоду, но при нагревании раствора индат натрия разлагается с выделением гидроксида индия.
Галлий и индий образуют легколетучие хлориды: GаС1₃ (T_кип=200 °С) и InС1₃ (сублимирует при 498 С).
К малорастворимым соединениям галлия и индия, используемым в технологии, относятся: ферроцианид галлия Gа₄[Fе(СN)₆]₃ - белое вещество, малораствори­мое в разбавленной серной кислоте; сульфид индия In₂S₃ - желтого цвета, осаждаемый из слабокислых растворов; арсенат и фосфат индия 1nАsО₄ и InРО₄ выделяемые из слабокислых растворов.
Соединения со степенью окисления таллия +1 по ряду свойств подобны сое­динениям щелочных металлов и серебра.
Сходство со щелочными металлами проявляется в образовании одновалентным таллием хорошо растворимого гидроксида TlOН, обладающего свойствами сильно­го основания; образовании растворимых сульфата, карбоната, ферроцианида и двойных сульфатов типа квасцов.
Сходство с серебром состоит в образовании таллием малорастворимых галогенидов (растворимость убывает в ряду Т1С1-Т1Вг-ТlI); образовании малораст­воримых хроматов Т1₂СгО₄ и Т1₂Сг₂О₇ и сульфида Тl₂S. Однако в отличие от ионов серебра, ионы Т1⁺ не образуют аммиачных комплексов. Для окисления ио­нов Тl⁺ до Т1³⁺ в водных растворах используют такие сильные окислители, как хлор или перманганат калия.
Гидроксид Тl(ОН)₃ осаждается из растворов при рН = 3-4. При работе с таллием необходимо учитывать токсичность его соединений.