Студопедия

КАТЕГОРИИ:



Мы поможем в написании ваших работ!

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Мы поможем в написании ваших работ!

Элементы триады железа


D-Металлы VIII группы

d-Металлы VIII группы включают три триады. В четвертом периоде это триада железа, а в пятом и шестом периодах две триады объединяют под общим названием платиновые металлы.

В триаду железа входят: железо (), кобальт (Со) и никель (Ni). Это основные конструкционные металлы. Электронные конфигура­ции данных атомов имеют соответственно вид: 3d64s2, 3d74s2 и 3d84s2. Для железа наиболее характерны степени окисления +2, +3 и +6, а для кобальта и никеля – +2, +3.

Железо наиболее устойчиво при обычных условиях в степени окисления +3, поэтому соединения железа +2 являются восстановителями, а +6 – сильными окислителями. Для кобальта и никеля наиболее устойчива степень окисления +2, а в степени окисления +3 они обладают сильными окислительными свойствами.

Железо, кобальт и никель – активные металлы, находящиеся в ряду напряжений до водорода. На воздухе данные металлы окисляются с образованием соответствующих оксидов. Накаленное железо сгорает по реакции

4Fe + 3О2 = 2Fe2О3.

В мелкораздробленном состоянии (диаметр частиц около 5 мкм) данные

металлы самовоспламеняются на воздухе, т.е. обладают пирофорными свойствами.

Железо при температуре красного каления (~500 оС) окисляется водой:

3Fe + 4Н2О = Fe3О4 + 4H2.

FeO – оксид железа(II) и соответствующий ему гидроксид Fe(OH)2 обладают основными свойствами.

Fe2О3 – оксид железа(III) проявляет амфотерные свойства, т.е. растворяется в кислотах, а при сплавлении со щелочами образует соли железистой кислоты – метаферриты:

Fe2О3 + 6НС1 = 2FeCl3 + 3Н2О;

Fe2О3 + 2NaOH = 2NaFeО2 + H2О.

Fe3О4 – смешанный оксид железа FeO·Fe2О3 или Fe(FeО2) 2 – метаферрит железа(II), представляющий собой соль, образованную при взаимодействии основного оксида (FeO) и амфотерного оксида(Fe2О3). Структурную формулу данной соли можно представить следующим образом:

О=Fe–О–Fe–О–Fе=О.

Соляная и разбавленная серная кислоты растворяют данные металлы с образованием двухвалентных солей:

Fe + 2НCl = FeCl2 + Н2,



Fe + H24(разб.) = FeSО4 + H2.

При растворении железа в азотной или концентрированной серной кислотах образуются соли железа (III):

Fe + 4НNO3(разб.) = Fe(NO3)3 + NO + 2Н2О,

2Fe + 6H24(конц.) = Fe2(SО4)3 + 3SО2↑ + 6H2О.

Концентрированная азотная кислота, содержащая NO2, и концентрированная (близкая к 100 %) серная кислота пассивируют Fе, Со и Ni.

Соединения железа (II) проявляют восстановительные свойства и окисляются до соединений железа (III) по реакции

4Fe(OH)2 + O2 + 2Н2О = 4Fe(OH)3.

Данная реакция используется для обезжелезивания воды.

Ионы Fe3+ проявляют относительно сильные окислительные свойства φ°(Fe3+/Fe2+) = +0,77 В. На практике это используется для «травления»

печатных плат по реакции 2FeCl3 + Сu = 2FeCl2 + CuCl2.

Ионы Fe2+ и Fe3+ являются типичными комплексообразователями. Наиболее устойчивы их цианидные комплексы:

1) К4[Fе(СN)6] – гексацианоферрат (II) калия (жёлтая кровяная соль) является чувствительным реакти­вом на ионы Fе3+:

FeCl3 + K4[Fe(СN)6] → KFe[Fe(СN)6] + 3KCI.

Образующийся малорастворимый гексацианоферрат(II) калия-железа(III) имеет интенсивно-синий цвет. Это соединение часто называют «берлинской лазурью».

2) Кз[Fе(СN)6] – гексацианоферрат(III) калия (красная кровяная соль) является чувствительным реакти­вом на ионы Fе2+:

FeCl2 + K3[Fe(СN)6] → KFe[Fe(СN)6] + 2KCI.

Образующийся осадок гексацианоферрат(III) калия-железа(II) окрашен в интенсивно-синий цвет. Его часто называют «турнбуллева синь».

Соединения железа(VI) – очень сильные окислители (φ ~ +1,9 В)

2K2FeО4 + 16НС1 = 2FeCl3 + 3Cl2↑ + 4KCI + 8H2О.

Железо образует с СО летучую жидкость – пентакарбонил железа Fe(СО)5; при нагревании разлагается на СО и порошковое высокочистое железо.

Для железа в таблице 19.3 приведены образуемые им основные классы соединений. Из таблицы видно, что с повышением степени окисления характер оксидов изменяется от основных до кислотных, проходя через амфотерные. Обращает на себя внимание соответствие степеней окисления и характера оксидов железа и хрома (таблица 19.1).

 

Таблица 19.3 – Основные классы соединений железа

 

Оксиды Гидроксиды Соли +2 +3 +6    
FеО (основной) оксид железа (II) 2О3 (амфотерный) оксид железа (III) FеО3 (кислотный) оксид железа (VI)
FеО + Fе2О3 = Fe3О4 (смешанный оксид) Fе(FеО2)2 метаферрит железа(II)
Fе(ОН)2 гидроксид железа (II) Fе(ОН)3 гидроксид железа (III) НFеО2 метажелезистая кислота Н3FеО3 ортожелезистая кислота Н2FеО4 железная кислота Н–О О Fе Н–О О
FеСl2 хлорид железа (II) FеСl3 хлорид железа (III) К3FеО3 – метаферрит калия, К3FеО3 – ортоферрит калия К2FеО4 феррат калия

 

При обработке поверхности железа азотом (азотировании) оно приобретает твердость и коррозионную стойкость. С углеродом железо образует прочное соединение – цементит Fe3С. Большое практическое значение имеют соединения железа, кобальта и никеля с кремнием и бором, которые обладают твердостью, прочностью при высокой температуре и коррозионной стойкостью.

Соединения никеля и кобальта сходны. Для них известны гидроксиды Ме(ОН)2 и Ме(ОН)3. Соли кобальта (II) в безводном состоянии обычно синего цвета, а их водные растворы и кристаллогидраты имеют розовую окраску. Фильтровальная бумага, пропитанная раствором хлори­да кобальта(II) и затем высушенная, может служить грубым гигрометром (указате­лем влажности), так как в зависимости от содержания влаги в воздухе он принимает разные оттенки цветов – от синего до розового. Устойчивая степень окисления для них +2 и соответственно соединения Со(III) и Ni(III) обладают сильными окислительными свойствами.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
D-Металлы VII группы | Органические соединения

Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 702; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.004 сек.