將金屬Ge、Sn、Pb直接與鹵素或濃的氫鹵酸反應(yīng),或者用它們的氧化物與氫鹵酸反應(yīng),都可以得到鍺分族元素的鹵化物。例如
Ge(或Sn)+2Cl2=GeCl4(或SnCl4)
Pb+Cl2=PbCl2
SnO2+4HCl=SnCl4+2H2O
在形成鹵化物方面,鍺分族元素與碳、硅所不同的,是它們能形成MX4和MX2兩類鹵化物,而C和Si只有MX4。
鍺分族元素的鹵化物都水解,在過量的氫鹵酸或含有鹵離子的溶液中容易形成鹵配陰離子。
從這些鹵化物的狀態(tài)(指常況下)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)就可以知道MX4具有共價(jià)化合物的特征,熔點(diǎn)低,易揮發(fā)或升華。MX2為離子化合物,熔點(diǎn)較高(見表18-6)。
表18-6 鍺分族元素的鹵化物
四鹵化物 | 二鹵化物 | |||||
Ge | Sn | Pb | Ge | Sn | Pb | |
F |
無色氣體* — 236升華 |
白色晶體 — 978升華 |
無色晶體
|
白色晶體 分解>623 升華 |
白色晶體 — — |
無色晶體 1128 1563 |
Cl |
無色液體 223.7 357 |
無色液體 240 387.3 |
黃色油狀液體 258 378爆發(fā)分解 |
白色粉末 升華 分解為Ge和GeCl4 |
白色固體 519 925 |
白色晶體 774 1223 |
Br |
灰白色晶體 299.3 459.7 |
無色晶體 304 475 |
—
|
無色晶體 395 分解 |
淡黃色固體 488.7 893 |
白色晶體 646 1189 |
I |
橙色晶體 417 713分解 |
紅黃色晶體 417.7 637.7 |
—
|
黃色晶體 分解 真空513升華 |
橙色晶體 593 990 |
金黃色晶體 675 1227 |
* 每格的第一行為常況下鹵化物的狀態(tài)。第二行為熔點(diǎn)/K。第三行為沸點(diǎn)/K。
一、四鹵化物
常用的MX4為GeCl4和SnCl4。這兩種液體在空氣中因水解而發(fā)煙。GeCl4是制取Ge或其它鍺化合物的中間化合物,也是制光導(dǎo)纖維所需要的一種原料。SnCl4用作媒染劑、有機(jī)合成上的氯化催化劑以及鍍錫的試劑,通常用Cl2與SnCl2反應(yīng)而制得。從水溶液只能得到SnCl4·5H2O晶體。
在用鹽酸酸化過的PbCl2溶液中通入Cl2,得到黃色液體PbCl4,這化合物極不穩(wěn)定,容易分解為PbCl2和Cl2。
PbBr4和PbI4不容易制得,就是制成了,也會(huì)迅速分解。
二、二鹵化物
重要的MX2有氯化亞錫SnCl2。將Sn與鹽酸反應(yīng)可以得到無色晶體SnCl2·2H2O,它是生產(chǎn)上和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的還原劑。例如,它能將汞鹽還原為亞汞鹽:
2HgCl2+SnCl2=SnCl4+Hg2Cl2↓(白色)
當(dāng)SnCl2過量時(shí),亞汞將進(jìn)一步被還原為金屬汞:
Hg2Cl2+SnCl2=SnCl4+2Hg↓(黑色)
這個(gè)反應(yīng)很靈敏,常用來檢驗(yàn)Hg2+離子或Sn2+離子的存在。
因?yàn)镾nCl2易于水解,所以配制SnCl2溶液時(shí),先將SnCl2固體溶解在少量濃鹽酸中,再加水稀釋。為防止Sn2+氧化,常在新配制的SnCl2溶液中加少量金屬Sn。SnCl2的水解反應(yīng)方程式如下:
SnCl2+H2O ?Sn(OH)Cl↓(白色)+HCl
PbCl2難溶于冷水,易溶于熱水,也能溶解于鹽酸中。
PbCl2+2HCl=H2[PbCl4]
PbI2為黃色絲狀有亮光的沉淀,易溶于沸水,或因生成配鹽而溶解于KI的溶液中。
PbI2+2KI=K2[PbI4]
從已經(jīng)介紹的化合物知道,鍺分族元素不同氧化態(tài)的化合物的穩(wěn)定性是不同的。從Ge到Pb,低氧化態(tài)趨于穩(wěn)定,為惰性電子對(duì)效應(yīng)的表現(xiàn)。