Т а б л и ц а 3. Свойства некоторых карбонильных комплексов 5 страница

Пространственные сетки алюмосиликатов, относящиеся к цеолитам, избирательно включают в свои пустоты и удерживают катионы определенных размеров, что широко используется в химической практике. Цеолиты являются природными ионообменниками; в каналах их пространственной сетки находятся ионы металлов, которые могут замещаться на катионы, размеры которых соизмеримы с размерами каналов.

 

Природные и искусственные силикаты. Природные силикаты, главным образом калия, натрия, кальция, магния, алюминия и железа, составляют основную часть горных пород и твердых продуктов их выветривания.

Горные породы и минералы. Горная порода представляет собой агломерат нескольких различных по составу минералов. Минерал – это химически индивидуальное вещество, образующееся в земной коре естественным путем.

Основные силикатные горные породы и составляющие их минералы:

гранит – полевой шпат, кварц, слюда (главные составные части);

гнейс – полевой шпат, кварц, слюда (гнейс – гранит, подвергшийся действию избыточного давления);

базальт – авгит, плагиоклаз, магнетит и др.;

порфир – горные породы с разнообразным составом, в которых крупные кристаллы вкраплены в однородную, иногда стеклообразную, основную массу.

К важнейшим силикатным минералам относятся следующие.

Полевые шпаты – калиевый полевой шпат (ортоклаз) K(AlSi₃O₈), или K₂O×Al₂O₃×6SiO₂, а также натриевый (альбит), известковый (анортит) и известково-натриевый (плагиоклаз) полевые шпаты. Они составляют ”60 % массы всех минералов земной коры.

Глины – водосодержащие минералы, образующиеся при выветривании полевых шпатов (при этом вода поглощается, а растворимые соединения калия выщелачиваются в природные воды). Глины могут образовываться и другими способами, что существенно влияет на их состав. По составу различают суглинок – глина, содержащая много песка и оксида железа (III); мергель – смесь глины с известняком; каолин (фарфоровая глина) – смесь особо чистых глины и песка. Основным компонентом каолина является минерал коалинит Al₂(Si₂O₅)(OH)₄, или Al₂O₃×2SiO₂×2H₂O.

Слюды – прозрачные, окрашенные в цвета от белого до черного, кристаллы, легко расщепляемые на отдельные слои. В качестве основных составных частей слюды содержат силикатный минерал – либо мусковит KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂, либо биотит K(Mg, Fe^II)₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂. Применяются для изготовления электроизолирующих покрытий и жаропрочных стекол.

Авгиты – важнейшие породообразующие минералы (входят в состав базальтов). По составу это CaMg(Si₂O₆), или CaO×MgO×2SiO₂, могут содержать также вместо кальция натрий, калий, марганец(II) и др., а вместо магния – железо(III), алюминий, марганец(II) и другие катионы.

Тальк (жировик, стеатит) состава 3MgO×4SiO₂×H₂O – мягкий, жирный на ощупь минерал. Применяется в виде пудры в качестве смазки, препятствующей слипанию резиновых изделий, входит в состав косметических средств, наполнителей для бумаги, используется как носитель для ядохимикатов.

Асбесты преимущественно состава 3MgO×2SiO₂×2H₂O – минералы с волокнистым строением. Используются как термостойкие и химически инертные вещества в лаборатории и промышленности; из асбестов изготавливают огнезащитные покрывала, сетки, технические диафрагмы. Асбестовая пыль, благодаря наличию в ней SiO₂, вызывает профессиональное заболевание легких.

Другие силикаты – роговая обманка, оливин, морская пенка, топаз, гранаты, берилл, изумруд, циркон, серпентин, ультрамарин, пермутит и др.

 

Из природных силикатов и алюмосиликатов получают разнообразные искусственные силикатные материалы, имеющие широкое практическое применение. Важнейшими из них являются стекло, керамика, цемент.

Растворимое стекло. Серый стеклообразный кусковой материал, который при нагревании с водой под избыточным давлением образует вязкий раствор. По составу представляет собой смесь различных натриевых (преимущественно) и калиевых силикатов. Получают сплавлением кварцевого песка с содой (Na₂CO₃) и поташом (K₂CO₃). Растворимое стекло используют в качестве клея для фарфора, стекла и других силикатных материалов, как связующее в металлургии, компонент художественных красок и моющих средств.

Стекло. Прозрачный твердый материал, структура которого соответствует аморфному состоянию вещества. По составу стекло представляет смесь различных силикатов, преимущественно силикатов щелочных металлов и кальция.

Аморфное (стеклообразное) состояние характеризуется отсутствием дальнего порядка в упорядочении структуры в отличие от кристаллического состояния. Поэтому аморфные (стеклообразные) вещества при нагревании размягчаются и постепенно переходят в жидкость; они не имеют строго определенной температуры плавления, для таких веществ можно указать только интервал температур, в котором происходит их размягчение. Явление "расстеклования" – это переход (самопроизвольный или вызванный искусственно) из аморфного в кристаллическое состояние.

По химическим свойствам стекло – инертный материал. Оно устойчиво к химическим воздействиям. Только фтороводородная кислота и расплавы, а также концентрированные растворы гидроксидов щелочных элементов разрушают ("разъедают") стекло. Для травления стекла чаще всего применяют фтороводородную кислоту, а также газообразный фтороводород и твердые гидрофториды.

Стекло получают сплавлением кварцевого песка, известняка (CaCO₃) и соды (Na₂CO₃) в стекловаренных печах; нагрев осуществляют генераторным газом. При сплавлении веществ протекают реакции типа

 

Na₂CO₃ + SiO₂ Þ Na₂SiO₃ + CO₂,

 

сопровождающиеся выделением газа (CO₂). Обработку и формирование стекла проводят методами дутья, литья, прокатки, вытягивания (например, при получении нитей для стеклотканей), прессования, шприцевания (метод приготовления стеклянных волокон). Получаемые стеклянные изделия подвергают медленному охлаждению для снятия внутренних напряжений (горячий отжиг).

В зависимости от состава исходного сырья различают следующие важнейшие виды стекла.

Известково-натриевое стекло изготавливается из кварцевого песка, известняка и соды (вместо соды используют также смесь сульфата натрия и угля). Это недорогое, легко размягчающееся, "нормальное оконное" стекло. Бутылочное стекло еще дешевле, оно менее чистое, поскольку расплавленная масса содержит силикаты алюминия и железа(II) (последний вызывает зеленую окраску стекла).

Известково-калиевое стекло изготавливается из кварцевого песка, известняка (CaCO₃) и поташа (K₂CO₃). Расплавляется труднее, чем известково-натриевое стекло. Разновидность этого стекла – богемский хрусталь и крон (используемый в оптике).

Свинцово-калиевое стекло изготавливается из кварцевого песка, свинцового сурика (Pb₃O₄) и поташа (K₂CO₃). Высокоплавкий материал с высоким коэффициентом светорассеяния. Применяется в оптике, в ювелирном деле для имитации драгоценных камней и как свинцовый хрусталь для бытовых изделий.

Алюмоборосиликатное стекло. В этом стекле оксид SiO₂ частично замещен на B₂O₃ и Al₂O₃, для чего в расплавленную массу вводят гидроксид бора (или буру) и коалин (или полевые шпаты). Известно под названием йенское стекло. Оно весьма термостойкое и применяется для изготовления химической и бытовой посуды.

Специальные стекла, например, термическое стекло; стекло, прозрачное для ультрафиолетового излучения; синее (кобальтовое) стекло, получаемое введением в расплав (Co^IICo₂^III)O₄; молочное стекло, которое содержит TiO₂ в качестве замутнителя, солнцезащитное стекло, содержащее хлорид серебра AgCl и вследствие этого темнеющее тем сильнее, чем интенсивнее солнечное освещение; глазури – очень легкоплавкие стекла, по большей части бессиликатные (фосфатные, боратные стекла).

Безопасное стекло, которое при разрушении не образует осколков (безосколочное стекло). Однослойное безопасное стекло получают резким охлаждением расплава стекломассы (закаливанием); на поверхности таким образом обработанного стекла возникают усилия сжатия, а внутри массы стекла – растяжения. Многослойное безопасное стекло содержит несколько слоев стекла, разделенных пластмассовыми пленками.

Ситаллы (пирокерамы, витрокерамы) – материалы, образующиеся в результате массовой (объемной) кристаллизации стекломассы. Равномерная кристаллизация всей стекломассы обеспечивается специальным режимом термической или иной обработки; часто в исходное сырье для варки ситаллов включают особые добавки, например TiO₂, Cr₂O₃, фториды металлов.

Эмали – мутные, часто окрашенные, легко плавящиеся стекла. Их наносят на поверхность металлов и сплавов для защиты от коррозии. Ювелирные эмали наносят на поверхность благородных металлов, меди или сплава томпак (материал для изготовления значков, орденов, кулонов, брошек и т. п.). Сцепляемость основного металла с застывшим эмалевым расплавом обеспечивается сцепляющей прослойкой оксидов, обычно оксидов никеля(II) и кобальта(II).

Силикатная керамика. Это материалы и изделия, получаемые при обжиге оформленной сырой глины, иногда с присадками кварцевого песка и полевого шпата. Технологический процесс заканчивают после полного спекания (но не сплавления) компонентов. Керамические материалы состоят в основном из силиката алюминия (муллит 3Al₂O₃×2SiO₂). Тонкостенная керамика – это различная химическая и техническая посуда; толстостенная керамика – это огнеупорные строительные изделия.

В зависимости от степени спекания различают пористую и спекшуюся керамику.

Пористая керамика образуется при температуре спекания в интервале 900 – 1200 °C. Водопроницаема, поэтому изделия покрывают глазурью для обеспечения водонепроницаемости, непрозрачная, легко царапается сталью. Имеет несколько разновидностей: обычный кирпич – строительный материал, кровельная черепица, дренажные трубы, красный цвет обычного кирпича объясняется наличием Fe₂O₃; клинкер – достаточно прочный кирпич, обожженный вплоть до остекловывания; шамот – термостойкий кирпич.

Из красной пористой керамики готовят обычные изделия – цветочные горшки, гончарные изделия и кафель, а из белой пористой керамики (фаянса) производят белые изделия – бытовую посуду, сантехнические установки, облицовочные плитки. Для получения белой керамики используют очищенное от примеси железа сырье. Изделие подвергают двойному обжигу с промежуточным покрытием глазурями, и, если необходимо, окрашиванием.

Спекшаяся керамика образуется при температуре спекания в интервале 1200 – 1500 °C. Это плотный водонепроницаемый материал, сталью почти не царапается. В зависимости от качества сырья получают каменную спекшуюся керамику и фарфор.

Каменная керамика – непросвечивающийся материал. Ее изготавливают из глины, коалина, кварца и полевого шпата. Формуется в такие изделия, как кухонные раковины, канализационные трубы и метлахскую плитку; изделия подвергаются двойному обжигу с промежуточным покрытием глазурью.

Фарфор – просвечивающийся, белый, твердый, звенящий материал, самый благородный керамический продукт. Известен в Китае с VI века н. э., а в Европе с 1709 г. (Бетгер; Саксония, Мейсенская мануфактура). Исходными веществами для получения фарфора служат чистый, «отмученный» каолин, кварцевый песок и полевой шпат (соотношение 2:1:1). После выдерживания смеси в течение некоторого времени ей придают определенную форму на гончарном круге или с помощью литья, медленно высушивают, проводят предварительный обжиг при 900 °C, погружают в жидкую глазурь (суспензия извести, полевого шпата и коалина) и окончательно обжигают при 1400 °C. При обжиге всегда происходит усадка, и размеры изделия уменьшаются. Краски наносят над или под глазурь.

Цемент. Это серый, реже – белый порошок алюмосиликата кальция, который при увлажнении химически связывает воду и затвердевает в каменную массу. Поскольку для отвердения цемента не требуется диоксид углерода, то цемент можно использовать при проведении строительных работ под водой. Самый ценный по прочностным свойствам – портландцемент. Его получают спеканием размолотой смеси известняка и глины при 1450°C во вращающихся трубчатых печах; спеченная масса (цементный клинкер) размалывается. Подобный портландцементу материал получают в качестве побочного продукта в производстве диоксида серы. Шлакопортландцемент получают тщательным перемалыванием портландцементного клинкера (70 %) и гранулированного, резко охлажденного доменного шлака. Шлакоцемент получают так же шлакопортландцемент, но с использованием клинкера в количестве менее 70 %. Сульфатно-шлаковый цемент – это тщательно перемешанные доменный шлак и гипс.

Из смеси цемента, песка и воды получают цементный раствор. Смесь цементного раствора с наполнителями (крупный гравий, песок, мелкий щебень) образует бетон – важнейший строительный материал. Высокой прочностью обладает железобетон, который содержит элементы стальной арматуры (прутья, листы, сетки). Бетон, получаемый с использованием пенообразователей (например, порошок алюминия), называется пенобетоном. Он имеет очень пористую структуру, поэтому обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Бетон чувствителен к действию кислых растворов, разрушается также сульфатными растворами.

Ультрамарин. Ярко-синий, неядовитый пигмент – содержащий алюмосиликат натрия. Получают спеканием коалина, кварца, сульфата натрия и угля при 730 °C. В природе встречается в виде минерала лазурита.

 

 

Кремнийорганические соединения. Число и разнообразие соединений углерода так велико, что оно выделено в самостоятельную область - органическую химию. В отличие от углерода органические соединения кремния стали известны сравнительно недавно.

Важным этапом открытия новой, органической химии кремния стало получение в 1865 г. в Германии французским химиком Шарлем Фриделем и американским химиком Джемсом Мейсоном Крафтсом нескольких кремнийорганических соединений. Органические производные представляли собой новый тип соединений, в которых органические радикалы связаны с кремнием непосредственно, а не через кислород или любой другой элемент. Например, был получен тетраэтилсилан Si(C₂H₅)₄ - бесцветная жидкость (Т_кип. = 154°С), стабильная в водных растворах и на воздухе.

Такие соединения существенно отличаются, например, от тетраэтоксисилана Si(OC₂H₅)₄ (гидролизующейся бесцветной жидкости с температурой кипения 166°С), органические группы которого связаны с кремнием через кислород.

Тетраэтоксисилан представляет собой сложный эфир ортокремниевой кислоты Si(OH)₄; при взаимодействии с водой он превращается в этиловый спирт и кремниевую кислоту:

 

Si(OC₂H₅)₄ + 4H₂O Þ 4C₂H₅OH + Si(OH)₄

 

Это соединение не является кремнийорганическим в том смысле, какой вкладывает в это понятие современная химическая номенклатура. Кремний-органическими сейчас признают лишь те соединения, в которых есть связь углерод-кремний.

Таким образом, характерный отличительный признак истинных кремнийорганических соединений (со связями Si - C) заключается в том, что связанные непосредственно с кремнием углеводородные группы не отщепляются как на воздухе, так и в водных растворах. Устойчивость этой связи и обусловливает свойства кремнийорганических полимеров (силиконов).

Фридель и Крафтс получали все свои кремнийорганические соединения через металлорганические соединения:

 

2Zn(C₂H₅)₂ + SiCl₄ Þ Si(C₂H₅)₄ + 2ZnCl₂

2Hg(C₆H₅)₂ + SiCl₄ Þ Si(C₆H₅)₄ + 2HgCl₂

 

Характерной особенностью кремнийорганических соединений является термическая устойчивость и инертность, если углеводородные группы связаны непосредственно с кремнием. Если же углеводородный радикал содержит отрицательно заряженный заместитель (например, хлор или кислород), то кремнийорганические соединения становятся менее стабильными и более реакционноспособными. Положительно заряженный заместитель оказывает противоположное действие.

 

Существует несколько способов получения кремнийорганических соединений:

Синтез Киппинга-Гриньяра..

Слово “силикон” стало известно благодаря выдающемуся английскому химику Фредерику Стенли Киппингу, который 30 лет своей жизни посвятил получению кремнийорганических соединений и изучению их свойств. Он проводил синтезы по проверенной годами методике - использовал металлорганический реагент в реакции обмена. Однако вместо алкилов цинка или ртути он использовал реактив Гриньяра - органическое соединение магния:

 

C₂H₅MgBr + SiCl₄ Þ C₂H₅SiCl₃ + MgBrCl,

2C₂H₅MgBr + SiCl₄ Þ (C₂H₅)₂SiCl₂ + 2MgBrCl.

 

В реакционной смеси всегда присутствуют побочные продукты, которые обычно отделяют при перегонке.

Прямой синтез по Рохову.

Известный американский ученый Е. Д. Рохов одним из первых осуществил прямой синтез метилхлорсиланов путем прямой реакции метилхлорида с кремнием:

Cu

2CH₃Cl + Si Þ (CH₃)₂SiCl₂

300°C

Присутствие катализатора - меди позволяет снизить температуру процесса и избежать образования побочных продуктов.

 

Еще Киппинг обнаружил, что полученные им кремнийорганические хлориды, аналогично SiCl₄, легко реагируют с водой с замещением хлора на гидроксильные группы OH:

 

R₃SiCl + H₂O Þ R₃SiOH + HCl, где R = C₂H₅ или C₆H₅

 

Киппинг назвал такие соединения R₃SiOH силиколами по аналогии со спиртами. Действительно, если группа OH надежно защищена тремя объемными группами R, то соединение можно выделить перегонкой (оно будет в определенной степени напоминать спирт). Однако в большинстве случаев группы SiOH значительно активнее групп COH спиртов. Они конденсируются друг с другом в “силикоэфиры” с выделением воды и образованием связи Si - O -Si:

 

2R₃SiOH Þ R₃SiOSiR₃ + H₂O

 

Эта реакция протекает значительно быстрее и легче, чем в случае органических спиртов.

Двузамещенные хлориды кремния R₂SiCl₂ также гидролизуются:

 

R₂SiCl₂ + 2H₂O Þ R₂Si(OH)₂ + 2HCl

 

Образовавшиеся силиколы с двумя гидроксильными группами мгновенно конденсируются. При этом образуются полимеры со структурой в виде длинных цепей с Si-O-Si связями. Киппинг, проводя параллель с органической химией, назвал эти продукты реакции силиконами, по аналогии с кетонами. Это наименование сохранилось до наших дней. Ученый первым обратил внимание на полимерную (даже «напоминающую клей») природу силиконов.

В СССР работы по кремнийорганическим соединениям были начаты в сороковые годы XX столетия. В 1931 г была опубликована первая статья доктором химических наук профессором Б. Н. Долговым. С 1938 г до конца своих дней кремнийорганикой активно занимался академик К. Л Андрианов в институте элементорганических соединений АН СССР.

Применение кремнийорганических полимеров. На основе полимерных кремнийорганических соединений (силиконов) в настоящее время получено большое число материалов с разнообразными свойствами – силиконовых смол, масел, эластомеров.

Силиконовые смолы. Силиконовые смолы в большинстве случаев используют в качестве силиконовых лаков, образующихся при растворении частично сконденсированных смол в соответствующих растворителях, которые удаляют впоследствии при нагревании с одновременным отвержением смолы. До настоящего времени в области электроизоляционных материалов не изобрели ничего лучшего силиконовых смол, которым по стабильности и стойкости к окислению при высоких температурах нет равных. Они широко применяются в самолетостроении, ракетостроении и кораблестроении. Однако это не единственная область применения силиконовых смол.

Если силиконовый лак смешать с термостойкими неорганическими пигментами (оксидами металлов и силикатами), можно получить термостойкую краску, которая может предохранять стальные конструкции при высокой температуре. Такие силиконовые краски отличаются исключительной устойчивостью, при разбавлении их можно наносить на каменную кладку для придания гидрофобности. Силиконовые смолы применяют также для печатных схем и капсулирования транзисторов.

Силиконовые масла. Силиконовые масла обладают великолепными изоляционными свойствами, стабильностью в широком диапазоне температур, минимальной воспламеняемостью, химической инертностью, нетоксичностью.

Cиликоновые масла применяют для гидравлических систем при очень низких температурах (например, в самолете на большой высоте): силиконовое масло будет функционировать как рабочая жидкость для гидравлических систем, а углеводородное масло в гидросистеме работать не будет. Кроме того, силиконовые масла с успехом можно применять в электротехнике в качестве изолирующей среды

Силиконовые эластомеры. Из силиконовых эластомеров получают силоксановые каучуки, которые характеризуются теплостойкостью, стойкостью к окислению и воздействию озона, а также долговечностью (даже в случае воздействия ультрафиолетового излучения и загрязненного воздуха). Кроме того, силоксановые каучуки по свойствам напоминают силиконовые масла, так как их рабочий диапазон начинается от низких температур и заканчивается высокими температурами, что существенно отличает эластаны от обычных органических каучуков.

Неудивительно, что подошвы ботинок, которые оставили следы первых космонавтов на Луне, были изготовлены из силоксанового каучука! Никакой другой материал не остался бы эластичным под воздействием сильного холода, царящего на Луне ночью; подошвы из обычного каучука затвердели бы и раскрошились при сгибании. Кроме того, только силоксановый каучук выдержал бы воздействие горячей пыли и гравия на Луне в полдень, когда на безоблачном лишенном воздуха небе сияет солнце. Луна - это великолепная испытательная установка для эластичных материалов!

Развитие биокремнийорганической химии началось с работ, проводимых в СССР профессором М. Г. Воронковым. Он первый определил «причастность» соединений кремния всех типов к растениям и животным организмам.

Кремнийсодержащие душистые вещества и духи. Многие кремнийорганические соединения обладают свежими приятными запахами, которые напоминают запах мяты. В настоящее время получило широкое распространение добавление обладающих приятным запахом веществ к таким товарам широкого потребления как моющие средства, кухонные моющие составы, полирующие составы. Все это обусловливает широкую потребность в новых дешевых синтетических средствах, которые можно производить в больших количествах и которые будут длительное время сохранять стабильность в готовой продукции. Одного этого достаточно для продолжения поиска новых кремнийорганических соединений с приятным запахом. Кроме того, силиконы часто используются в составе шампуней и кондиционеров, улучшающих легкость и шелковистость волос, делающих их более податливыми и способными к укладке.

Фармакология и кремнийорганика. Способность силоксиорганических соединений отделяться друг от друга в результате гидролиза в жидких средах обусловила другую область применения. Некоторые органические реагенты (в частности, такие полигидроксисоединения, как глицерин и гидроксибензойные кислоты) не могут проникать в стенки клеток вследствие своей недостаточной растворимости в линоидном материале стенки. Переэтерификация таким кремнийорганическим соединением как диметилдиэтоксисилан, (CH₃)₂Si(OC₂H₅)₂, значительно увеличивает растворимость органического полиола в жировых тканях, и такие композиционные материалы могут проходить через барьер и попадать во внутреннюю область клетки, где кремнийорганическая часть отделяется в результате гидролиза и оставляет активный органический полиол.

Было обнаружено, что замена одного атома углерода в сложной органической структуре лекарства не всегда существенно изменяет его свойства, но может полностью изменить судьбу лекарства. В качестве примера возьмем антигистамины - чрезвычайно важный класс лекарств, которые весьма эффективны от лихорадки, судорог, сердечной аритмии и болезни Паркинсона. Антигистамин должен осесть на чувствительное раздраженное нервное окончание, “опылить” и заблокировать его (чтобы ликвидировать спазмы или любое другое явление). После этого антигистамин должен исчезнуть в течение нескольких минут, чтобы не мешать нормальному функционированию организма. (Например, после восстановления нормального дыхания или нормальной работы сердца лекарство должно исчезнуть.) Однако некоторые гистамины общего назначения (антигистамины бензгидрилэфирного класса) остаются в организме в течение двух дней, вызывая тем самым такие нежелательные эффекты, как вялость. И наоборот, кремнийзамещенные эфиры теряют свою эффективность за 15-20 мин, так как силоксиорганическая группа гидролизуется и происходит расщепление молекулы. Обнаружено, что остаток, содержащий кремний, выделяется с мочой. Неожиданным оказалось, что токсичность кремнийхлорфеноксамина составляет только 25% токсичности исходного лекарства без замещения кремнием. Это позволяет использовать для сердечной мышцы большую дозу - кремний хлорфеноксамин вызывает лучшее сокращение сердечной мышцы. Замещение кремнием сделало это возможным!

 

ГЕРМАНИЙ, ОЛОВО И СВИНЕЦ.

Простые вещества. Все металлы IV группы главной подгруппы – белые, блестящие вещества (за исключением a-Sn)с плотностью выше 5 г/см³. Олово и свинец – мягкие, низкоплавкие и хорошо проводящие электрический ток металлы.

Германий, имея кристаллическую решетку как у алмаза, обладает необычно высокой для металлов твёрдостью (6,3 по шкале Мооса), высокой температурой плавления (958⁰С) и проявляет полупроводниковые свойства.

Олово существует в виде трёх аллотропных модификаций – серого олова (a-Sn), белого олова (b-Sn) и g-Sn. Белое олово устойчиво при температурах выше 13,2⁰С, оно имеет тетрагональную структуру, невысокую твёрдость и, наоборот, высокую пластичность. Прокаткой удаётся получать очень тонкую фольгу (толщиной до 2,5 мкм), которую называют станиолью. Электропроводность белого олова составляет 14% от электропроводности серебра. Серое олово – серый порошок без металлического блеска устойчивый при температурах ниже 13,2⁰С. Эта модификация имеет кристаллическую структуру подобную алмазу и является полупроводником, как кремний и германий. Серое олово переходит в белое олово только при переплавке металла и, наоборот, при низких температурах белое олово превращается в серое (процесс называется «оловянной чумой»). Скорость перехода зависит от чистоты белого олова и наличия в нём частиц-зародышей серого олова. При температурах выше 161⁰С из белого олова образуется модификация g-Sn. Эта модификация внешне похожа на белое олово, но отличается кристаллической структурой, а, следовательно, и механическими свойствами (менее пластичная и более хрупкая).

Свинец имеет голубовато-серый цвет и блестит, однако на воздухе быстро тускнеет. Это самый мягкий среди тяжёлых металлов – он оставляет след на бумаге и режется ножом. Теплопроводность и электропроводность свинца невелики. При 7,5 К, он становится сверхпроводником. Металлический свинец хорошо поглощает a-, b- и жёсткое электромагнитное излучение.

При комнатной температуре все три металла устойчивы к кислороду (свинец покрывается тонкой оксидной плёнкой и теряет блеск). При нагревании они окисляются кислородом (образуя GeO₂, SnO₂ и PbO), галогенами (GeX₄, SnX₄, PbX₂) и серой (GeS или GeS₂, SnS или SnS₂ и PbS). Водород, углерод и азот на германий, олово и свинец не действуют.

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы переходов