Германий (Ge) — металл группы углерода, твердое вещество серебристо-белого цвета, кристаллическая структура типа алмаза, полупроводниковые свойства проявляются при повышении температуры. Плотность 5,32 г/см³, температура плавления 938,3 °C. Германий характеризуется химической устойчивостью, медленно реагирует с кислородом при комнатной температуре, образуя GeO₂. Растворяется в концентрированных кислотах с образованием солей Ge(IV), проявляет амфотерные свойства при взаимодействии с щелочами.
Олово (Sn) — металл группы 14, существует в двух аллотропных модификациях: серое олово (α-Sn, тетрагональная структура, полупроводник) и белое олово (β-Sn, металл с кубической кристаллической решеткой). Белое олово более стабильно при обычной температуре. Плотность 7,31 г/см³, температура плавления 231,9 °C. Олово химически активно, особенно в расплавленном состоянии. Реагирует с кислотами, образуя соли Sn(II) и Sn(IV), проявляет амфотерные свойства с щелочами, образуя станиаты.
Свинец (Pb) — тяжелый металл с плотностью 11,34 г/см³, температура плавления 327,5 °C. Кристаллическая структура кубическая гранецентрированная. Металл мягкий, пластичный, устойчив к воздействию атмосферных условий благодаря образованию пассивирующей оксидной пленки PbO. Свинец проявляет двойную валентность (Pb(II) и Pb(IV)), но устойчивы преимущественно соединения Pb(II). Растворяется в кислотах, в щелочах образует плумбаты.
Оксиды и гидроксиды
Германий образует два основных оксида: GeO (германиевая окись) и GeO₂ (двуокись германия). GeO — амфотерный оксид, растворяется как в кислотах, так и в щелочах. GeO₂ — твёрдое вещество с высокой температурой плавления, амфотерные свойства проявляются в реакции с щелочами с образованием германатов.
Олово формирует два оксида: SnO (оловянная окись) и SnO₂ (двуокись олова). SnO проявляет амфотерные свойства, взаимодействуя как с кислотами, так и со щелочами. SnO₂ — устойчивый оксид, растворяется только в сильных кислотах, образуя тетрахлоростанаты при реакции с HCl.
Свинец образует оксиды PbO (литовский и массаитический модификации) и PbO₂. PbO — амфотерный оксид, растворяется в кислотах и щелочах с образованием плумбатов. PbO₂ — сильный окислитель, проявляет кислотные свойства, образуя соли плумбаты.
Галогениды
Германий формирует GeX₂ и GeX₄ (X = F, Cl, Br, I). Георгические галогениды стабильны, легко гидролизуются водой, образуя соответствующие оксиды.
Олово образует SnX₂ и SnX₄. SnX₂ проявляет восстановительные свойства, SnX₄ — более устойчивый, склонен к гидролизу.
Свинец формирует PbX₂ (например, PbCl₂, PbBr₂), PbX₄ менее устойчив, легко разлагается с выделением Pb(II).
Соли
Германий в основном образует соли Ge(IV), такие как германаты и германиты. Германаты обладают амфотерными свойствами и часто используются в полупроводниковой химии.
Олово образует соли Sn(II) и Sn(IV). Sn(II)-соли проявляют восстановительные свойства, Sn(IV)-соли стабильны и широко применяются в промышленности.
Свинец преимущественно образует Pb(II)-соли: нитраты, сульфаты, карбонаты. Pb(IV)-соли малостабильны, легко восстанавливаются до Pb(II).
Германий используется как полупроводниковый материал, в оптических стеклах, катализаторах, при изготовлении инфракрасных приборов. Его амфотерные свойства и способность образовывать соединения Ge(IV) важны для химических синтезов в органической и неорганической химии.
Олово применяется для легирования сплавов, в производстве припоя, в химической промышленности для получения Sn(II)- и Sn(IV)-соединений, в антикоррозийных покрытиях благодаря формированию устойчивой оксидной пленки.
Свинец используется в аккумуляторах, защитных материалах от радиации, при производстве стекол и керамики. Его химическая активность, способность образовывать Pb(II)-соединения и устойчивость к коррозии определяют технологические области применения.
Германий, олово и свинец проявляют амфотерные свойства в различных соединениях. Амфотерные оксиды и гидроксиды растворяются как в кислотах, так и в щелочах, образуя соответствующие соли (германаты, станиаты, плумбаты). Эти свойства обусловлены электронной конфигурацией элементов, их способностью проявлять разные степени окисления и формировать полярные ковалентные связи.
Германий проявляет валентности +2 и +4, но стабильны преимущественно соединения Ge(IV). Олово характеризуется валентностями +2 и +4, устойчивы как Sn(II)-, так и Sn(IV)-соединения. Свинец проявляет валентности +2 и +4, однако химическая стабильность Pb(II)-соединений выше, чем Pb(IV), что связано с эффектом инертной пары.
Свинец и олово обладают высокой коррозионной стойкостью благодаря образованию защитной оксидной пленки. Германий менее устойчив к коррозии в кислых средах, но проявляет пассивирующие свойства при образовании оксидного слоя на поверхности. Эти особенности определяют эксплуатационные свойства металлов и их соединений в промышленности и технологии материалов.