d-элементы Часть 2
Триада железа: Fe, Co, Ni Кто? Когда? История Tпл. ? ? ? 1535 2750 7, 874 3 d 64 s 2 Co Георг Брандт 1735 Нем. Cobold домовой 1495 3100 8, 90 Ni 1751 Нем. Nicolaus – 1455 2920 маленький дух Fe Кронштедт Tкип. ρ Строение 3 d 74 s 2 8, 908 3 d 84 s 2
Нахождение в природе Fe – 4, 65% в земной коре (четвёртый элемент по распространённости). В основном содержится в минералах гематит Fe 2 O 3 и магнетит Fe 3 O 4. Co – 4⋅10 -3% в земной коре. Основные минералы: каролит - Cu. Co 2 S 4, линнеит Co 3 S 4. Ni – 0, 01% в земной коре. Преобладающие минералы: никелин - Ni. As, хлоантин - (Ni, Co, Fe)As 2.
Получение в промышленности Метод Лавуазье: Fe 2 O 3 + 3 H 2 = 2 Fe + 3 H 2 O. В наше время используются отходы конверсии метана. Доменный процесс: 3 CO + Fe 2 O 3 = 2 Fe + 3 CO 2. В процессе используется кокс, а также вводится флюс (обычно карбонат кальция) для связывания оксида кремния. Для кобальта и никеля используются различные методы восстановления металлов (алюмотермия, восстановление углеродом или водородом).
Химические свойства С неметаллами: 2 Fe + 3 Cl 2 = 2 Fe. Cl 3 2 Fe + 3 Br 2 = 2 Fe. Br 3 2 Co + 3 F 2 = 2 Co. F 3 Co + Cl 2 = Co. Cl 2 Ni + F 2 = Ni. F 2 Ni + Cl 2 = Ni. Cl 2 С кислородом металлы образуют оксиды со степенью окисления от +2 до +3. Практически все реакции происходят при дополнительном нагревании реакционной смеси.
Химические свойства С кислотами: все они реагируют с практически всеми основными кислотаминеокислителями, однако металлы пассивируются концентрированными азотной или серной кислотами. С щелочами: просто так не растворяются С оксидом углерода: реагируют все!
Карбонилы Соединения металла с несколькими молекулами оксида углерода (II) называются карбонилами. Все они удовлетворяют 18 -электронному правилу Сиджвика: в комплексных соединениях атом металла будет окружать себя таким числом лигандов, чтобы число электронов. Таким образом простейшие карбонилы триады железа: Fe(CO)5, Co 2(CO)8, Ni(CO)4.
Ещё немного о карбонилах Кроме простейших карбонилов существует также множество других соединений такого типа. «Неправильное» число электронов в таких соединениях исправляется образованием связей металл-металл или (чаще) металл-CO-металл. Примеры таких соединений: Fe 2(CO)9, Fe 3(CO)12, HCo(CO)4.
Свойства соединений металлов Соли железа (II) гораздо менее устойчивы, чем их аналоги из кобальта и никеля, большинство из них окисляются кислородом воздуха. Для солей (III) можно наблюдать несколько обратную ситуацию. Эти соли уже сами являются слабыми окислителями. Соответственно соли с более высокими степенями окисления будут более сильными окисителями.
Типичные степени окисления и цвета ионов в растворе +2 +3 +6 (+8) Fe Co Ni Различные цвета комплексов НЕТ НЕТ