Оксиды МеО – основные оксиды. Твердые кристаллические вещества, нерастворимые в воде: FeO (черный), CoO, NiO (зеленые).
Оксиды МеО взаимодействуют с кислотами и некоторыми кислотными оксидами, FeO проявляет окислительно-восстановительную двойственность:
| FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O; | FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O; |
| FeO + SO3 = FeSO4; | 6FeO + O2  2Fe3O4;
|
| FeO + С Fe + СO;
| FeO + Н2 Fe + Н2O.
|
Получают МеО разложением гидроксидов или солей в инертной атмосфере:
FeC2O4 FeO + CO2 + CO;
Co(OH)2 CoO + H2O.
Ме(ОН)2 – слабые, нерастворимые в воде гидроксиды, обладающие основными свойствами: Fe(OH)2 (белый), Co(OH)2 (розовый), Ni(OH)2 (зеленый). Ме(ОН)2 взаимодействуют с кислотами:
Co(OH)2 + H2SO4 = CoSO4 + 2H2O.
При переходе от железа к никелю устойчивость соединений в степени окисления +2 увеличивается:
Fe(OH)2 → Co(OH)2 → Ni(OH)2
 |
Fe(OH)2 легко окисляется кислородом воздуха:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3, Е 
= +0,771 B.
Co(OН)2 и Ni(OH)2 устойчивы на воздухе, окисляются только сильными окислителями.
Получение Ме(ОН)2: реакция обмена из солей:
NiSO4 + 2KOH ® Ni(OH)2↓ + K2SO4.
Fe(OH)2 можно получить только при полном отсутствии в растворе кислорода.
Оксиды Ме2O3 – амфотерные оксиды с преобладанием основных свойств: Fe2O3 (бурый), Co2O3 (неустойчивый), Ni2O3 (неустойчивый).
Оксиды Co2O3, Ni2O3 разлагаются с выделением кислорода:
3Co2O3 = 2Co3O4 + 1/2O2;
N2O3 = 2NiO + 1/2O2.
Ме2О3 не взаимодействуют с водой, реагируют с кислотами и щелочами (при сплавлении):
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O;
Fe2O3 + 2NaOH 2NaFeO2 + H2O (феррит натрия).
Получение Fe2O3:
4Fe + 3O2 
2Fe2O3;
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2;
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O;
4Fe(NO3)3 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2.
Гидроксиды Ме(ОН)3. Для металлов семейства железа известны гидроксиды Ме(ОН)3: Fe(OH)3, Co(OH)3 (бурые), Ni(OH)3 (черный).
Fe(ОН)3 – слабое, нерастворимое амфотерное основание с преобладанием основных свойств. Взаимодействует с кислотами и концентрированными растворами щелочей, со щелочами при сплавлении:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O;
Fe(OH)3 + NaOH NaFeO2 + 2H2O;
Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3[Fe(OH)6].
Амфотерные свойства Со(ОН)3 и Ni(OH)3 выражены еще слабее. Так как степень окисления +3 для Со и Ni не характерна, Со(ОН)3 и Ni(OH)3 – сильные окислители, взаимодействуют с кислородсодержащими кислотами, окисляют соляную кислоту, воду до О2:
2Ni(OH)3 + 6HCl = 2NiCl2 + Cl2 + 6H2O;
4Co(OH)3 + 4H2SO4 = 4CoSO4 + O2 + 10H2O.
Получают гидроксид железа (III) реакцией обмена из солей:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl.
Со(ОН)3 и Ni(OH)3 получают окислением Ме(OH)2 сильными окислителями:
2Ni(OH)2 + Br2 + 2NaOH ® 2Ni(OH)3↓ + 2NaBr
Оксиды Ме3О4 – смешанные оксиды MeO, Me2O3 или солеподобные соединения: Fe2+(Fe3+O2)2 феррит железа (II), Co 2+(Co3+O2)2 кобальтит кобальта (II), Ni3O4 не существует.
Fe3O4 – основный оксид черного цвета, при нагревании в сильных кислотах растворяется с образованием солей железа (II) и железа (III):
Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4+Fe2(SO4)3 + 4H2O;
Fe3O4 + 8HCl = 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O.
Оксид Со3О4 (черного цвета) – сильный окислитель, в кислой среде окисляет воду до кислорода:
2Co3O4 + 6H2SO4 = 6CoSO4 + O2 + 6H2O;
Со3О4 + 8Н+ + 2 е – = 3Со2+ + 4Н2О, Е 
= 1,746 В.
Оксид FeO3 – кислотный оксид и соответствующая ему железная кислота H2FeO4 в свободном виде не получены. Соли этой кислоты, ферраты, получают в щелочной среде действием сильных окислителей на соединения железа в низких степенях окисления:
Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O.
феррат калия
Ферраты – термически неустойчивые, красные кристаллические вещества, очень сильные окислители:
2K2FeO4 + 16HCl = 2FeCl3 + 3Cl2 + 4KCl + 8H2O;
FeO 
+ 8H+ + 3 e – = Fe3+ + 4H2O; E = 2,20 B.
Соли. Fe, Co, Ni образуют солипрактически со всеми кислотами. Соли железа 3+ с анионами, обладающими восстановительными свойствами (FeI3, Fe2S3, Fe(CN)3), не существуют. Соли железа 2+ и железа 3+ известны в равной мере. Для кобальта и никеля устойчивы соли
Me (II). Для Со3+ получены комплексные соли, в которых степень окисления +3 стабилизируется; соли Ni3+ отсутствуют. Катионы Ме2+, Ме3+ в растворе существуют в виде гидратных комплексов [Me(H2О)6]2+, [Me(H2О)6]3+. Координационное число 6 сохраняется в кристаллогидратах FeCl3 × 6H2O, (NH4)2SO4 FeSO4 × 6H2O (соль Мора), CoCl3 × 6H2O. Почти все соли растворимы, кроме FePO4, Fe3(PO4)2, FeS, FeCO3.
В водных растворах соли Ме2+ гидролизуются:
2CoSO4 + 2H2O ⇄ (CoOH)2SO4 + H2SO4;
Co+2 + H2O ⇄ CoOH+ + H+.
Соли Ме3+ гигроскопичны, они гидролизуются сильнее, чем соли Ме2+, т. к. образованы более слабыми основаниями:
FeCl3 + H2O ⇄ FeOHCl2 + HCl;
Fe+3 + H2O ⇄ FeOH+2 + H+;
NaFeO2 + 2H2O ⇄ Fe(OH)3 + NaOH.
Водные растворы солей железа (II) применяют как восстановители:
10FeSO4 + 2 KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O.
Соли железа (III) – довольно сильные окислители:
2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2.
Комплексные соединения. Элементы семейства железа образуют многочисленные комплексные соединения с координационным числом 6 и октаэдрическим расположением лигандов. Особенно характерны и устойчивы цианидные комплексы: K4[Fe(CN)6] – желтая кровяная соль, K3[Fe(CN)6] – красная кровяная соль, прочные низкоспиновые внутриорбитальные комплексы с d 2 sp 3-гибридизацией.
Способность цианидных комплексов давать окрашенные соединения используется в качественном анализе для определения ионов железа. Желтая кровяная соль используется для обнаружения Fe3+, красная кровяная соль – для обнаружения Fe2+:
Fe3+Cl3 + K4[Fe2+(CN)6] = KFe3+[Fe2+(CN)6] + 3KCl;
берлинская лазурь
Fe2+Cl2 + K3[Fe3+(CN)6] = KFe2+[Fe3+(CN)6] + 2KCl.
турнбуллева синь
Берлинская лазурь и турнбуллева синь – идентичные осадки синего цвета. Качественной реакцией на ионы Fe3+ является комплексообразование с роданидом калия:
Fe3+Cl3 + 3KCNS = Fe3+(CNS)3 + 3KCl.
кроваво-красный раствор
Характерными комплексными соединениями Fe, Co, Ni являются карбонилы: Fe(CO)5, Co2(CO)8, Ni(CO)4. Их получают пропусканием CO над порошком металла при повышенном давлении и температуре. Fe(CO)5 и Ni(CO)4 – летучие жидкости, Co2(CO)8 – оранжевые кристаллы.
Fe + 5CO Fe(CO)5;
 |
Ni + 4CO Ni(CO)4.
При нагревании все карбонилы разлагаются с выделением особо чистых металлов.