Sloučeniny germania, cínu a olova

Germanium tvoří hydridy o složení Gen H2n+2 (n = 1 až 5). German GeH4 je plyn, který lze připravit redukcí oxidu germaničitého tetrahydroboratem sodným v kyselém prostředí

rovnice

Působením halogenovodíků na german vznikají halogenogermany. Vyšší germany, které jsou překvapivě méně reaktivní než odpoví dající silany, se získávají účinkem elektrického výboje na GeH4. Cín tvoří stannan SnH4 a distannan Sn2 H6, olovo jen velmi nestálý plumban PbH4.

Žlutý oxid germanatý GeO vzniká při zahří váním oxidu germaničitého s kovovým germaniem na 1000 °C. Oxid cínatý SnO se připravuje termickým rozkladem šťavelanu cínatého

rovnice

Červená (tetragonální) modifikace oxidu olovnatého PbO (klejt) vzniká oxidací roztaveného olova vzdušným kyslíkem.

videoklip
[Zobrazit video]
Pyroforické olovo

Vysokoteplotní (stabilní nad 488 °C) žlutá (orthorombická) forma PbO (masikot)se připravuje se termickým rozkladem uhličitanu nebo dusičnanu olovnatého.

Oxid germaničitý GeO2 se strukturou i vlastnostmi podobá oxidu křemičitému. Oxid cíničitý SnO2 je ve formě kassiteritu s rutilovou strukturou hlavní cínovou rudou. Lze ho připravit pražením oxidu cínatého na vzduchu, zatímco pražením oxidu olovnatého vzniká oxid diolovnato-olovičitý Pb3O4 (minium, suřík), v jehož krystalech jsou hranami spojené řetězce oktaedrů PbIVO6 a mezi nimi trigonální pyramidy PbII O3. Pb3O4 reaguje s kyselinou dusičnou za tvorby oxidu olovičitého a dusičnanu olovnatého

rovnice

Oxid olovičitý PbO2 se připravuje oxidací olovnatanů chlornany

rovnice

nebo elektrochemicky anodickou oxidací olova. Má rutilovou strukturu a je vysoce účinným oxidačním činidlem v kyselém i zásaditém prostředí

rovnice
rovnice
rovnice

Germanium a cín tvoří sulfidy MS a MS2, olovo pouze sulfid olovnatý PbS. Připravují se přímou reakcí prvků za zvýšené teploty nebo srážením roztoků jejich rozpustných solí sulfánem.

videoklip
[Zobrazit video]
Příprava PbS
videoklip
[Zobrazit video]
Příprava PbS II

Sulfid cíničitý SnS2 se rozpouští v roztocích sulfidů alkalických kovů za tvorby trithiocíničitanů

rovnice

Ze sulfidu cínatého SnS lze získat stejný produkt reakcí s disulfidem alkalického kovu

rovnice

Halogenidy MX2 jsou málo těkavé látky s převažujícím iontovým charakterem vazeb, jejichž stabilita roste od germania k olovu. Fluorid GeF2 a chlorid germanatý GeCl2 se připravují za zvýšené teploty z GeX4 a germania. Fluorid cínatý SnF2 (používá se v zubních pastách), který tvoří cyklické tetramery, reaguje v roztoku s nadbytkem fluoridových inotů za vzniku trifluorocínatanůSnF3, které při zahušťování roztoku kondenzují na Sn2F5. Chlorid cínatý SnCl2 má vrstevnatou strukturu (v parách je monomerní), je Lewisovým amfolytem a v roztoku se rychle hydrolyzuje

rovnice

V kyselině chlorovodíkové se rozpouštějí za tvorby trifluorocínatanů SnCl3 se silnými redukčními schopnostmi

rovnice
videoklip
[Zobrazit video]
Reakce kovového cínu s bromem za vzniku bromidu cínatého

Halogenidy olovnaté PbX2 jsou málo rozpustné krystalické látky (v chloridu a bromidu uplatňuje olovo koordinační číslo devět ve složité struktuře).

Snadno se hydrolýzující kapalné chloridy germaničitý GeCl4 a cíničitý SnCl4 se tvoří reakcí prvků. Rovněž kapalný chlorid olovičitý PbCl4, který vzniká reakcí oxidu olovičitého s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou, je nestálý a rozkládá se na chlorid olovnatý a chlor (stabilita se zvyšuje další koordinací, hexachloroolovičitany MI2[PbCl6] jsou stabilní žluté pevné látky). Bromid olovičitý PbBr4 je vzhledem k oxidačním schopnostem PbIV značně labilní, existence jodidu olovičitého PbI4 nebyla jednoznačně prokázána.

Nestálý žlutý hydroxid germanatý Ge(OH)2 lze připravit hydrolýzou halogenidů GeX2. Hydroxidy cínatý Sn(OH)2 a olovnatý Pb(OH)2 vznikají srážením roztoků příslušných solí alkalickými hydroxidy. Jsou amfoterní, mají proměnlivé složení, a je proto lépe je považovat za hydratované oxidy MO.xH2O (M = Sn, Pb). V kyselinách se rozpouštějí na soli cínaté a olovnaté, s alkalickými hydroxidy tvoří komplexní hydroxoanionty.

Oxidy MO2 lze tavením s hydroxidy alkalických kovů převést na rozpustné germaničitany, cíničitany a olovičitany. Jsou známy meta- (GeO32−) a ortho-germaničitany (GeO44−, v obou typech aniontů má germanium koordinační číslo čtyři). Cíničitany a olovičitany obsahují oktaedrické anionty [M(OH)6]2− (M = Sn, Pb). Okyselením roztoků cíničitanů se sráží hydratovaný oxid cíničitý SnO2.xH2 O (kyselina α-cíničitá, která stáním v horkém roztoku přechází na méně reaktivní kyselinu β-cíničitou). Reakcí SnO2.xH2O s kyselinou chlorovodíkovou vznikají hexachlorocíničitany [SnCl6]2−

rovnice

působením hydroxidů se tvoří hexahydroxocíničitany [Sn(OH)6]2-

rovnice

Chroman PbCrO4 (chromová žluť) a hydroxidouhličitan olovnatý Pb(OH)2.2PbCO3 (olověná běloba) se využívaly jako pigmenty. Octan olovnatý [Pb(CH3COO)2] je ve vodě rozpustný, ale málo ionizovaný. Jeho přídavkem lze málo rozpustné olovnaté soli převést do roztoku jako acetátové komplexy [Pb(CH3COO)3] a [Pb(CH3 COO)4]2−. Octan olovičitý Pb(CH3COO)4 (s koordinačním číslem olova osm) je silné oxidační činidlo používané v organické syntéze a v analytické chemii.

Až na výjimky se chemie organokovových sloučenin germania, cínu a olova týká jen prvků v oxidačním stavu +IV. Tepelná stálost těchto sloučenin i energie vazeb M-C klesá s rostoucím atomovým číslem prvku M. Organogermaniové sloučeniny jsou poněkud méně stabilní než organokřemičité, především v důsledku nižší energie vazeb Ge-Ge. Roli hraje i menší sklon k tvorbě násobných vazeb s uhlí kem, dusíkem a kyslíkem. Organokovové sloučeniny cínu typu RnSnIVX4-n (R = alkyl nebo aryl, X = halogen) se uplatňují jako stabilizátory plastů z PVC, vytvrzovací činidla při vulkanizaci silikonů a v zemědělství jako biocidy (ničí houby, plísně, roztoče, hmyz při minimální toxicitě pro vyšší živočichy). Z více než dvou tisíc známých organoolovnatých sloučenin má stále ještě nejrozsáhlejší použití tetraethylplumban PbEt4 jako antidetonační přísada do benzinu. Jednou z mála komplexních sloučenin olova v oxidačním stavu +II je [Pb(η5-C5H5)2] s neparalelními kruhy svírajícími úhel 135° a s neobvyklou řetězovitou strukturou (na jejím vzniku se podílí interakce volného elektronového páru atomu olova se sousedním cyklopentadienylovým kruhem).