14.3.2.4. Галогениды олова

Известны все четыре тетрагалогенида олова (табл. 14.10). Молекулы SnX₄ представляют собой правильные тетраэдры с атомом Sn в центре. Все тетрагалогениды олова, кроме SnF₄, не содержат мостиковых атомов галогена, благодаря чему эти соединения легкоплавки и легколетучи. В тетрафториде SnF₄ имеются октаэдрические фрагменты SnF₆, образующие слои за счет мостиковой функции четырех (экваториальных) атомов фтора (олово (IV) имеет КЧ = 6). Естественно, что мостиковый характер SnF₄ и больший ионный вклад в связь Sn—F по сравнению со связью Sn-X в других тетрагалогенидах приводит к существенно большей прочности кристаллической структуры SnF₄ (температура возгонки 705⁰С).

Фторид SnF₄ - бесцветное кристаллическое вещество, растворяется в воде с большим выделением тепла. С водными растворами фторидов образуются фторостаннаты (ЩЭ)₂[SnF₆].

Тетрахлорид SnCl₄ - бесцветная, дымящая на воздухе подвижная жидкость, растворяется в неполярных органических растворителях, с бензолом и сероуглеродом смешивается в любых отношениях. Тетрахлорид олова растворяет серу, фосфор, иод, тетраиодид олова. При растворении в воде SnCl₄ подвергается гидролизу с образованием SnO₂хН₂О и гексахлорооловянной кислоты H₂[SnCl₆]:

3SnCl₄ + 2H₂O = SnO₂ + 2H₂[SnCl₆].

Последнюю можно выделить из раствора в виде кристаллогидрата состава H₂[SnCl₆]6Н₂О. Гексахлорооловянная кислота является сильной кислотой; растворы ее солей, благодаря отсутствию гидролиза, имеют нейтральную реакцию и не разрушаются даже при кипячении.

Таблица 14.10. Свойства тетрагалогенидов олова

Из водного солянокислого раствора тетрахлорида олова можно выделить кристаллогидрат SnCl₄5Н₂О в виде белых легко расплывающихся кристаллов. Кристаллогидрат SnCl₄5Н₂О, по-видимому, следует рассматривать как комплексное соединение H₂[SnCl₄(OH)₂]3Н₂О, устойчивое в присутствии НСl, которая подавляет гидролиз SnCl₄. Известны также соли состава (ЩЭ)[SnCl₅] с тригонально-бипирамидальным анионом.

Тетрабромид SnBr₄ - бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в ацетоне и трихлориде фосфора РСl₃, в водном растворе гидролизуется, но из кислых растворов удалось выделить кристаллогидрат SnBr₄4Н₂О. Получены также гексабромооловянная кислота H₂[SnBr₆] и ее соли.

Тетраиодид SnI₄ - желтое кристаллическое вещество, легко растворяется в спирте, эфире, бензоле, сероуглероде; в водном растворе гидролизуется; иодостаннаты состава (ЩЭ)₂[SnI₆] получены только для рубидия и цезия.

Все SnX₄ , кроме SnF₄, получают взаимодействием олова с избытком галогена:

Sn + 2Х₂ = SnX₄.

Тетрафторид синтезируют действием безводного фтороводорода на SnCl₄.

Известны также смешанные тетрагалогениды олова, например, SnClBr₃, SnCl₃Br, SnBr₂I₂, которые по свойствам сходны с «однородными» галогенидами.

Для олова получены и все четыре дигалогенида (табл. 14.11).

Дихлорид SnCl₂ - бесцветное кристаллическое вещество; легко растворяется в воде, спирте, эфире, ацетоне. Из водных растворов кристаллизуется в виде SnCl₂2Н₂О («оловянная соль»). В водном растворе SnCl₂ подвергается гидролизу, который протекает в существенно меньшей степени, чем в случае SnCl₄, так как основные свойства у олова (II) выражены сильнее, чем у олова (IV):

Таблица 14.11. Свойства дигалогенидов олова

SnCl₂ + Н₂О  Sn(OH)Cl + НСl.

В растворе содержатся не только SnOH⁺, но и более сложные полимерные ионы, например [Sn₃(OH)₄]²⁺ и [Sn(OH)₂Cl₂]^2–, которые могут взаимодействовать между собой.

Твердый SnCl₂ также имеет полимерное строение. Его слоистая структура составлена из тригонально-пирамидальных групп [SnCl₃], связанных друг с другом через атомы хлора:

В парах SnCl₂ представляет собой угловую молекулу: угол ClSnCl составляет 95°. Несвязывающая электронная пара олова направлена к вершине треугольника (по теории Гиллеспи - тип АХ₂Е, см. разд. 17.2.5). Характер связи (наложение ковалентной и ионной составляющих) Sn-Сl в SnCl₂ и SnCl₄ одинаков, но из-за цепочечного характера связей в твердом состоянии SnCl₂ менее устойчив и легко диспропорционирует:

2SnCl₂ = SnCl₄ + Sn.

Дихлорид SnCl₂ - сильный восстановитель. Он восстанавливает из растворов солей до металлов золото, серебро, ртуть, висмут, Fe³⁺ до Fe²⁺, хроматы до Сr³⁺ , перманганаты до Мn²⁺, нитрогруппу до аминогруппы, бром до бромид-иона, сульфит-ион до серы, например:

2SnCl₂ + H₂SO₃ + (2х + 1)Н₂О = 2SnO₂хН₂О + S + 4НСl

или

2SnCl₂ + H₂SO₃ + 8НСl = S + 2H₂[SnCl₆] + 3H₂O,

SnCl₂ + Вr₂ + (2 + x)H₂O = 2НСl + 2HBr + SnO₂xH₂O

или

3SnCl₂ + 3Вr₂ + (2 + х)Н₂О = H₂[SnCl₆] + H₂[SnBr₆] + SnO₂xH₂O.

В водном растворе SnCl₂ медленно окисляется кислородом воздуха. Чтобы препятствовать этому, в раствор добавляют металлическое олово. Остальные дигалогениды олова весьма сходны по свойствам с SnCl₂.

Дигалогениды олова синтезируют нагреванием олова в токе галогеноводорода или осторожным обезвоживанием кристаллогидратов SnX₂nН₂О, полученных растворением олова в соответствующих галогеноводородных кислотах. Безводные SnX₂ можно получить также непосредственным взаимодействием галогенов с избытком олова.

Все дигалогениды олова образуют комплексы (ЩЭ)[SnX₃] и (ЩЭ)₂[SnX₄], но они менее устойчивы, чем производные олова (IV). Получают их в растворах соответствующих галогеноводородных кислот или их солей по реакции

SnX₂ + 2NaX  Na₂[SnX₄].

В концентрированных растворах равновесие смещено вправо, при разбавлении смещается влево. Устойчивость галогенидных комплексов изменяется в следующем ряду: F > Сl > Вr > I.

Многие галогениды олова, такие как SnCl₄, SnCl₂, а также продукты их гидролиза, например, Na₂[Sn(OH)₆], используют в качестве протрав при крашении тканей. Тетрахлорид SnCl₄ применяют для приготовления дымовых завес и в качестве катализатора при хлорировании, а в органической химии - как стимулятор процесса конденсации.