1. Свойства простых веществ.
2. Окислительные свойства соединений хрома (VI).
3. Комплексные соединения железа и кобальта и их роль в процессах жизнедеятельности живых организмов.
Элементы хром Cr, молибден Мо и вольфрам W составляют побочную подгруппу шестой группы. В атомах этих элементов последними заполняются электронами d-орбитали предвнешнего электронного слоя. Это d-элементы. Валентными электронами этих элементов являются электроны внешнего S-подуровня и предвнешнего d-подуровня - всего 6 электронов.Электронная конфигурация внешнего уровня и предвнешнего d-подуровня: Сr – 3d54S1; Мо – 4d55S1; W – 5d46S2.d–элементы 6 группы занимают 4 место в своей декаде d–элементов, поэтому d–подуровень должен содержать 4 электрона, а на внешнем уровне должны находиться два s–электрона, как это и наблюдается для вольфрама. Для хрома и молибдена имеет место «проскок» одного s–электрона с внешнего уровня на предвнешний d–подуровень, в результате чего каждая d – орбиталь будет занята одним электроном, что соответствует наиболее устойчивому состоянию атома.
│↑│↑│↑│↑│ │ (n –1)d → │↑│↑│↑│↑│↑│ (n – 1)d
nS│↑↓│ nS │↑│
Наблюдается общая для всех d-элементов закономерность: радиусы атомов сверху вниз в подгруппе увеличиваются, но незначительно. Поскольку масса атомов в том же ряду сильно возрастает, то это приводит к уплотнению электронных оболочек у молибдена и особенно у вольфрама. Вырвать электрон из такой уплотненной структуры труднее, поэтому энергия ионизации при переходе от хрома к вольфраму возрастает, вследствие чего химическая активность элементов сверху вниз в подгруппе уменьшается. Ввиду того, что молибден и вольфрам имеют примерно одинаковый атомный и ионный радиусы, по свойствам они ближе друг к другу, чем к хрому. Также с увеличением порядкового номера увеличивается устойчивость соединений с высшей степенью окисления. Самым сильным окислителем в состоянии Э6+ является хром. «Пограничный» Мо6+ проявляет слабые окислительные свойства. Молибде-нат-ион МоО42- восстанавливается лишь до Мо6О17 («молибденовая синь»), где часть атомов молибдена имеет степень окисления +5.
В низших валентных состояниях, следуя все той же тенденции, более сильные восстановительные свойства проявляет Сг2+. У ионов Мо2+ и W2+ увеличение энергии ионизации приводит к уменьшению восстановительных и металлических свойств.
Комплексные соединения данной группы элементов чаще всего имеют координационное число 6 и гибридизацию типа sр3d2, которая в пространстве описывается октаэдром. Характерной особенностью соединений этой группы является склонность к полимеризации (конденсации) кислородных форм элементов VI группы. Это свойство усиливается при движении по группе сверху вниз.
В виде простых веществ хром, молибден и вольфрам – серовато-белые блестящие металлы. Все они тугоплавки, а вольфрам является самым тугоплавким из металлов (Т пл.= 3380оС).
Химические свойства соединений хрома. Большинство соединений хрома имеет яркую окраску самых разных цветов. Название происходит от греч. хромоc — цвет, окраска. Хром образует три оксида: CrО, Cr2О3 и CrО3.
В природе хром находится в трехвалентном (шпинель — двойной оксид МnСrO4 — магнохромит) и шестивалентном состоянии (РbСrO4 — крокоит). Образует оксиды основного, амфотерного и кислотного характера.
Оксид хрома (II) СrО — кристаллы красного (красно-коричневого) цвета или черный пирофорный порошок, нерастворимый в воде. Соответствует гидроксиду Сr(ОН)2. Гидроксид желтого (влажный) или коричневого цвета. При прокаливании на воздухе превращается в Сr2О3 (зеленого цвета):
2Сr(ОН)2 + 0,5О2 = Сr2O3 + 2Н2О
Катион Сr2+ — бесцветен, его безводные соли белого, а водные — синего цвета. Соли двухвалентного хрома являются энергичными восстановителями. Водный раствор хлорида хрома (II) используется в газовом анализе для количественного поглощения кислорода:
2СrСl2 + 2НgО + 3Н2O + 0,5О2 = 2НgСl2 + 2Сr(ОН)3↓
(грязно-зеленый осадок)
Гидроксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами. Легко переходит в коллоидное состояние. Растворяясь в кислотах и щелочах, образует аква- или гидроксокомплексы:
Сr(ОН)3 + 3Н3О+ = [Сr(Н2О)6]3+ (сине-фиолетовый раствор)
Сr(ОН)3 + 3ОН- = [Сr(ОН)6]3- (изумрудно-зеленый раствор)
Молибден (Мо) — металл серо-стального цвета в компактном состоянии и темно-серого в диспергированном. Название получил от греческого molybdos " (свинец) из-за внешнего сходства минералов молибденита и свинцового блеска (галенита). Молибден образует ряд оксидов: Мо02, Мо03, Мо4Оц, Мо170 4 7, Моа02з и Мо902в. Наиболее устойчивы нз ннх Мо03 и Мо02. Мо03 может восстанавливаться водородом до металла при 800—900 °С.
Оксид (IV) молибдена Мо02 — темно-коричневый порошок, получаемый восстановлением Мо03 водородом при 450—470 °С, практически нерастворим в воде, водных растворах щелочей и неокнсляющих кислот.
Вольфра́м (W) —твёрдый блестящий серебристо-серый переходный металл.Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод. При стандартных условиях химически стоек. Вольфрам образует четыре оксида:WO3 (вольфрамовый ангидрид),WO2,W10О29 и W4O11.
Получение:
В чистом виде хром получают двумя способами:
1) металлотермический – восстановление металла из его оксида с помощью другого металла; Металлический хром получают алюмотерми-ческим способом (способ Бекетова) из оксида Cr2О3: Cr2О3 + 2Al = Al2О3 + 2Cr.
2) электролитический – электролиз водного раствора хромовых кислот. При этом одновременно с хромом на катоде выделяется водород. Поэтому получаемый хром содержит включения водорода. Для получения чистого хрома его переплавляют в вакууме.
Молибден и вольфрам получают, переводя минералы в оксиды, из которых металл восстанавливают водородом при высоких температурах:
2МоS2 + 7O2 → 2MoO3 + 4SO2
MoO3 + 3H2 → Mo + 3H2O.
В обычных условиях эти металлы устойчивы к кислороду воздуха и воде. Но раскаленный хром реагирует с парами воды, вытесняя из нее кислород:
2Cr + 3Н2О = Cr2О3 + 3Н2.
-При высокой температуре, особенно в мелкораздробленном состоянии, Сr, Mo, W довольно легко окисляются многими неметаллами: