Общая характеристика d-элементов VIIIБ-группы




(семейство железа и семейство платины).

В VIIIБ-группе периодической системы расположены химические элементы — переходные металлы: Fе, Со, Ni, Rn, Rh, Рd, Оs, Ir, Рt.

Закономерные изменения свойств элементов четвертого периода (Fе, Со, Ni) проявляются значительно четче, чем у остальных элементов VIIIБ-группы. Поэтому Fе, Со, Ni объединены в семейство железа. Другие шесть элементов — в семейство платины.

Элементы семейства железа имеют близкие по значениям орбитальные радиусы (123, 118, 114 пм). Это можно объяснить тем, что ns-электроны частично экранируются (n-1)d-электронами. При этом увеличение заряда ядра на единицу не вызывает соответствующего роста экранирования:

 

 

Рост электроотрицательности в ряду Fе (1,83) — Со (1,88) — Ni (1,91) показывает, что от железа к никелю должно происходить уменьшение основных и восстановительных свойств. В электрохимическом ряду напряжений элементы подгруппы железа стоят перед водородом.

По распространенности в природе, применению соединений в медицине и технике и роли в организме железо стоит на первом месте в VIIIБ-группе. Элементы семейства железа в соединениях проявляют степень окисления +2, +3. Соединения элементов со степенью окисления +2 малоустойчивы. Более устойчивы соединения элементов со степенью окисления +3.

 

Химические свойства соединений железа, кобальта, никеля. Оксиды общей формулы МО могут быть получены восстановлением оксидов более высокой валентности (М2О3, М3О4), а также окислением металла М, термическим разложением солей и гидроксидов без доступа воздуха.

Оксиды нерастворимы в воде, растворяются в кислотах с образованием оксоаквакатионов, придающих раствору зеленую окраску различных оттенков:

МО + 2Н3О+ + 3Н2О ⇄ [М(Н2О)6]2+

При подщелачивании этих растворов выпадают осадки гидроксидов основного характера М(ОН)2. Гидроксид Fе(ОН)2 — белого цвета (на воздухе зеленый за счет частичного окисления). Гидроксид Со(ОН)2 — синего цвета (на холоду, α-форма) или розового цвета (в теплом растворе, β-форма). При образовании коллоидного раствора появляется коричневое окрашивание. Гидроксид Ni(ОН)2 представляет собой зеленые кристаллы.

Из трех перечисленных гидроксидов в аммиаке и солях аммония растворяется только Ni(ОН)2:

Ni(ОН)2 + 2NН4Сl + 4NН4ОН → [Ni(NН3)6]Сl2 + 6Н2О

зеленый синий

Гидроксид никеля (II) окисляется на воздухе. Гидроксиды железа (II) и кобальта (II) окисляются (как и соли) лишь в присутствии влаги:

4Fе(ОН)2 + O2 + 2Н2О → 4Fе(ОН)3

Восстановительные свойства уменьшаются в ряду Fе2+ — Со2+ — Ni2+. У солей Ni2+ восстановительные свойства практически отсутствуют.

В биогенных соединениях железо связано в комплекс с органическими лигандами (миоглобин, гемоглобин). Степень окисления железа в этих комплексах дискутируется. Одни авторы считают, что степень окисления равна +2, другие предполагают, что она меняется от +2 до +3 в зависимости от степени взаимодействия с кислородом.

Оксид железа (III).2О3 в природе существует в виде минерала гематита красного цвета (аналогия с кровью).

Оксид железа (III) соответствует гидроксиду Fе(ОН)3, обладающему слабо выраженными амфотерными свойствами. При его растворении в щелочи образуется гидроксоанионы:

Fе(ОН)3 + 3ОН- → [Fе(ОН)6]3-

Fе(ОН)3 может выпасть в осадок при обработке солей железа (III) раствором КСN низкой концентрации. При более высоких концентрациях образуется калий гексацианоферрат (III) К3[Fе(СN)6]:

2FеСl3 + 6КСN + 6Н2О → 2Fе(ОН)3 + 6КСl + 6НСN

Fе(ОН)3 + 6КСN → К3[Fе(СN)6] + 3КОН

Это токсичное соединение упоминается в алхимической литературе (VII—XVII в.) под названием красная кровяная соль.

Калий гексацианоферрат (III), как и желтая кровяная соль — калий гексацианоферрат (II) К4[Fе(СN)6], применяется в аналитической химии для определения ионов Fе2+ и Fе3+. Оба иона образуют комплексные соединения, где координационное число металла равно 6. Анионные комплексы Fе (III) более устойчивы, чем анионные комплексы Fе (II).

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-09-06 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: