Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • Железо, кобальт, никель






    Железо, кобальт, никель - металлы VIIIБ

    подгруппы периодической системы

    Д.И.Менделеева. Электронные формулы

    валентных слоев этих металлов:

    Fe... 3d64s2

    Co... 3d74s2

    Ni... 3d84s2

    У d- элементов VIIIБ группы по мере заполнения d-орбиталей предвнешнего уровня усиливается горизонтальное сходство с соседним по периоду d- элементом. Поэтому железо, кобальт и никель выделены в триаду железа («семейство железа»).

    s - Орбиталь внешнего уровня этих элементов заполнена двумя электронами (4s2), а 3d-подуровни заселены d-электронами. В образовании химических связей кроме внешних 4s2 - электронов участвуют и 3d- электроны. Однако ни один из элементов триады железа в соединениях не достигает высший степени окисления +8, соответствующей номеру группы. Для них наиболее характерны степени окисления +2 и +3, причем для кобальта и никеля более типична степень окисления +2 (см. диаграмму).

    В ряду Fe - Co - Ni химическая активность металлов понижается, о чем свидетельствует повышающиеся величины энергий ионизации (I):

    I(Fe) = 16, 2 эВ; I(Co) = 17, 1 эВ; I(Ni) = 18, 15 эВ,

    а также электродных потенциалов:

    j0 Fe2+/Fe = -0, 440B; j0 Co2+/Co = -0, 277B; j0 Ni2+/Ni = -0, 250B.

    При обыкновенной температуре железо очень медленно окисляется кислородом воздуха. Кобальт и никель более устойчивы, так как покрыты защитными оксидными пленками. В ряду стандартных электродных потенциалов эти металлы стоят левее водорода.

    С разбавленными соляной и серной кислотами железо, кобальт, никель взаимодействуют с выделением водорода и образованием солей железа (II), кобальта (II), никеля (II).

    Fe + 2HCl ® FeCl2 + H2

    Ni +2HCl ® NiCl2 + H2

    Концентрированные азотная и серная кислоты на холоде пассивируют железо, а при нагревании окисляют его с образованием солей железа (III):

    Fe + 6HNO3 (конц) = Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

    Но кобальт и никель окисляются азотной и концентрированной серной кислотой только до двухвалентного состояния:

    Co + 4HNO3 = Co(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

    Металлы семейства железа образуют оксиды и гидроксиды состава:

    MeO Me(OH)2 ослабление

    Me2O3 Me(OH)3 основных свойств

    Все они плохо растворимы в воде, но различаются устойчивостью и другими свойствами.

    Оксиды и гидроксиды двухвалентных металлов проявляют свойства средних оснований (по 1-й стадии диссоциации) и легко взаимодействуют с кислотами с образованием солей металлов (II):

    Fe(OH)2 + 2HCl ® FeCl2 + 2H2O

    Co(OH)2 + 2HCl ® CoCl2 + 2H2O

    Гидроксид железа (II) очень быстро окисляется кислородом воздуха до Fe(OH)3. Окисление Со(ОН)2 идет очень медленно, а получить Ni(OH)3 из Ni(OH)2 можно только при действии сильных окислителей, например Br2.

    Таким образом, восстановительные свойства в ряду Fe2+ - Co2+ - Ni2+ уменьшаются.

    Отношение гидроксида железа (III) к кислотам отличается от отношения к кислотам гидроксидов Со(ОН)3 и Ni(OH)3. При действии кислоты на Fe(OH)3 образуется соль Fe3+ и вода, т.е. происходит реакция обмена, в которой гидроксид железа (III) проявляет основные свойства.

    Fe(OH)3 + 3HCl ® FeCl3 + 3H2O

    При действии же раствора кислоты на Со(ОН)3 или Ni(OH)3 происходят окислительно-восстановительные реакции и образуются соли Со2+ и Ni2+.

    Например: 2Co(OH)3 + 6HCl ® Cl2 + 2CoCl2 + 3H2O

    2Ni(OH)3 + 6HCl ® Cl2 + 2NiCl2 + 6H2O

     

    Диаграмма Латимера для триады Fe - Co – Ni:

     

    +2, 20 +0, 771 -0, 4402

    FeO43- Fe3+ Fe2+ Fe

    +0, 36 -1, 5

    [Fe(CN)6]3- [Fe(CN)6]4-

     

    +1, 808 -0, 277

    Co3+ Co2+ Co

     

    +2, 25 -0, 250

    Ni3+ Ni2+ Ni

    -0, 49

    [Ni(NH3)6]3+

     

    Некомплексные соли Со3+ и Ni3+ не существуют. Таким образом, в ряду Fe3+ - Co3+ - Ni3+ усиливаются окислительные свойства (см. диаграмму).

    Fe3+ - окислитель средней силы(j°Fe3+/ Fe2+ =0, 77 в), например, способен окислить сульфид- или иодид-ион: 2Fe3+ + 2I- ® 2Fe2+ + I2, но в отличие от Со3+ и Ni3+ не окисляет хлорид-ион (см. выше).

    Амфотерный характер гидроксида железа (III) чрезвычайно слабо выражен в водных растворах, но при сплавлении с сильными основаниями он образует соли - ферриты:

    Fe(OH)3 + NaOH = NaFeO2 + 2H2O

    феррит натрия

    В растворах соли катионов металлов (Меn+) семейства железа подвергаются гидролизу с образованием кислой среды. Особенно сильно гидролизуется Fe3+:

    I ст. Fe3+ + H2O FeOH2+ + H+

    II ст. FeOH2+ + H2O Fe (OH)2+ + H+

    III ст. Fe(OH)2+ + H2O Fe (OH)3 + H+

     

    По этой причине соли Fe(III) и некоторых слабых кислот в водной среде не существуют, так как разлагаются с образованием основных солей или гидроксида железа (III). Ферриты при растворении гидролизуются по аниону, поэтому их растворы имеют щелочную среду:

    FeO2- + H2O FeO(OH) + OH-

    Для металлов семейства железа очень характерно образование устойчивых нейтральных, катионных и анионных комплексов с СО, CN-, NH3 и другими лигандами. Например: Ni + 4CО ® [Ni(CО)4]0.

    Гидроксиды кобальта (II) и никеля (II) легко растворяются в избытке аммиака с образованием аммиакатов:

    Co(OH)2¯ + 6NH4OH ® [Co(NH3)6](OH)2 + 6H2O

     

    Вопросы для подготовки к занятию

    1. Электронные конфигурации атомов, валентные электроны, степени окисления.

    2. Свойства простых веществ – металлов:

    - активность металлов, положение в «ряду стандартных окислительно-восстановительных (электродных) потенциалов металлов»;

    - взаимодействие с кислородом, галогенами, серой, азотом и другими неметаллами;

    - взаимодействие с водой, водными растворами щелочей, водными растворами кислот, окисляющими H+ (HF, HCl, HBr, HI, разбавленной H2SO4, H3PO4, RCOOH и другими);

    - взаимодействие с концентрированной H2SO4, разбавленной и концентрированной HNO3.

    3. Свойства оксидов и гидроксидов металлов VIIIБ подгруппы:

    - растворимость, взаимодействие с водой, диссоциация в водном растворе;

    - взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами;

    - взаимодействие соединений Fe с основаниями при сплавлении и растворами щелочей.

    4. Свойства солей металлов VIIIБ подгруппы:

    - растворимость в воде, гидролиз;

    - растворимость в кислотах, щелочах.

    5. Комплексные соединения металлов VIIIБ подгруппы.

    6. Окислительно-восстановительные свойства соединений металлов VIIIБ подгруппы.

    7. Нахождение в природе и получение простых веществ – металлов.

    8. Получение и применение металлов VIIIБ подгруппы и их соединений.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.