khimie.ru

Галлий, индий и таллий по свойствам и химическому поведению отличаются от обоих своих более легких гомологов значительно сильнее, чем это имеет место для соответствующих элементов первой и второй главных подгрупп. Это становится понятным при рассмотрении строения атома.

Галлий, индий и таллий по своему атомному строению соответствуют бору и алюминию, поскольку у них у всех одинаковая конфигурация внешней электронной оболочки (два s-электрона и один р-элоктрон). От бора и алюминия они, однако, отличаются, поскольку у них вслед за уровнем s²р следует не уровень s²р⁶ (оболочка инертного газа), а уровень d¹⁰. Эта особенность строения влияет на свойства и поведение как свободных элементов, так и их соединений.

Галлий, индий и таллий отличаются, например, от алюминия своими особо низкими температурами плавления. Они отличаются от алюминия также и совершенно особой мягкостью. В то время как твердость и температура плавления сильно уменьшаются от бора к галлию, от галлия к таллию они вновь возрастают. В отличие от этого в первой и второй главных подгруппах твердость и температура плавления уменьшаются последовательно от самого легкого элемента к самому тяжелому. Наиболее значительно отличаются галлий, индий и таллай от бора и алюминия благодаря способности легко восстанавливаться до соединений низшей валентности. Это свойство сильнее всего выражено у таллия, который в своих важнейших соединениях одновалентен.

Среди этих трех элементов ближе всего к алюминию стоит галлий, который в периодической системе располагается непосредственно под А1. Это находит свое отражение в том, что галлий в отличие от индия и таллия почти всегда сопутствует алюминию в его минералах (хотя вследствие своей редкости он присутствует в них только в виде следов). Далее, общим для алюминия и галлия является то, что их полуторные сульфиды гидролизуются водой и поэтому их нельзя получить осаждением из водного раствора, в то время как сульфиды индия и таллия можно осадить из водного раствора, и даже не только сернистым аммонием, но и сероводородом. В том, что оксид трехвалентного галлия в отличие от соответствующих оксидов индия и таллия может кристаллизоваться по типу корунда, опять-таки проявляется более близкое родство между галлием и алюминием.

Сульфиды Ga₂S₃ и In₂S₃ близки по структуре и свойствам сульфидам цинка и кадмия. В природе они встречаются вместе с этими металлами. В этом, в частности, проявляется соответствие между аналогами алюминия главной подгруппы III группы и элементами побочной подгруппы II группы, непосредственно предшествующим им в периодической системе. Можно привести еще ряд примеров этого. Так, таллий близок ртути по способности образовывать чрезвычайно большое число соединений с щелочными и щелочноземельными металлами. Подобно щелочным и щелочноземельным металлам, галлий, индий и таллий, если их ввести в пламя горелки Вушена в виде достаточно летучих соединений, дают характерные спектральные линии, по которым эти редкие элементы можно легко открыть.