将金属Ge、Sn、Pb直接与卤素或浓的氢卤酸反应,或者用它们的氧化物与氢卤酸反应,都可以得到锗分族元素的卤化物。例如
Ge(或Sn)+2Cl2=GeCl4(或SnCl4)
Pb+Cl2=PbCl2
SnO2+4HCl=SnCl4+2H2O
在形成卤化物方面,锗分族元素与碳、硅所不同的,是它们能形成MX4和MX2两类卤化物,而C和Si只有MX4。
锗分族元素的卤化物都水解,在过量的氢卤酸或含有卤离子的溶液中容易形成卤配阴离子。
从这些卤化物的状态(指常况下)、熔点、沸点就可以知道MX4具有共价化合物的特征,熔点低,易挥发或升华。MX2为离子化合物,熔点较高(见表18-6)。
表18-6 锗分族元素的卤化物
四卤化物 | 二卤化物 | |||||
Ge | Sn | Pb | Ge | Sn | Pb | |
F |
无色气体* — 236升华 |
白色晶体 — 978升华 |
无色晶体
|
白色晶体 分解>623 升华 |
白色晶体 — — |
无色晶体 1128 1563 |
Cl |
无色液体 223.7 357 |
无色液体 240 387.3 |
黄色油状液体 258 378爆发分解 |
白色粉末 升华 分解为Ge和GeCl4 |
白色固体 519 925 |
白色晶体 774 1223 |
Br |
灰白色晶体 299.3 459.7 |
无色晶体 304 475 |
—
|
无色晶体 395 分解 |
淡黄色固体 488.7 893 |
白色晶体 646 1189 |
I |
橙色晶体 417 713分解 |
红黄色晶体 417.7 637.7 |
—
|
黄色晶体 分解 真空513升华 |
橙色晶体 593 990 |
金黄色晶体 675 1227 |
* 每格的第一行为常况下卤化物的状态。第二行为熔点/K。第三行为沸点/K。
一、四卤化物
常用的MX4为GeCl4和SnCl4。这两种液体在空气中因水解而发烟。GeCl4是制取Ge或其它锗化合物的中间化合物,也是制光导纤维所需要的一种原料。SnCl4用作媒染剂、有机合成上的氯化催化剂以及镀锡的试剂,通常用Cl2与SnCl2反应而制得。从水溶液只能得到SnCl4·5H2O晶体。
在用盐酸酸化过的PbCl2溶液中通入Cl2,得到黄色液体PbCl4,这化合物极不稳定,容易分解为PbCl2和Cl2。
PbBr4和PbI4不容易制得,就是制成了,也会迅速分解。
二、二卤化物
重要的MX2有氯化亚锡SnCl2。将Sn与盐酸反应可以得到无色晶体SnCl2·2H2O,它是生产上和化学实验中常用的还原剂。例如,它能将汞盐还原为亚汞盐:
2HgCl2+SnCl2=SnCl4+Hg2Cl2↓(白色)
当SnCl2过量时,亚汞将进一步被还原为金属汞:
Hg2Cl2+SnCl2=SnCl4+2Hg↓(黑色)
这个反应很灵敏,常用来检验Hg2+离子或Sn2+离子的存在。
因为SnCl2易于水解,所以配制SnCl2溶液时,先将SnCl2固体溶解在少量浓盐酸中,再加水稀释。为防止Sn2+氧化,常在新配制的SnCl2溶液中加少量金属Sn。SnCl2的水解反应方程式如下:
SnCl2+H2O ⇋Sn(OH)Cl↓(白色)+HCl
PbCl2难溶于冷水,易溶于热水,也能溶解于盐酸中。
PbCl2+2HCl=H2[PbCl4]
PbI2为黄色丝状有亮光的沉淀,易溶于沸水,或因生成配盐而溶解于KI的溶液中。
PbI2+2KI=K2[PbI4]
从已经介绍的化合物知道,锗分族元素不同氧化态的化合物的稳定性是不同的。从Ge到Pb,低氧化态趋于稳定,为惰性电子对效应的表现。