Т е м а 19. Властивості заліза, кобальту, нікелю

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 3

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

19.1. Рекомендації до вивчення теоретичного матеріалу

Зазначені елементи відносяться до I тріади восьмої групи і різко відрізняються за властивостями від елементів II і III тріади. Виходячи з електронних формул і розподілу електронів по квантових комірках:

₂₆Fe ... 3d⁶4s²

₂₇Co ...3d⁷4s²

₂₈Ni ...3d⁸4s²

можна прогнозувати наступні ступені окиснення: для Fe від 0 до +6 (недавно отримана сполука ), для Со від 0 до +5 (комплексні сполуки нечисленні і малодосліджені), для Ni - від 0 до +4. Таким чином, у ряді: Fe-Co-Ni, чітко просліджується тенденція до зниження стійкості вищих станів окиснення. Програмою курсу хімії для нехімічних спеціальностей передбачено вивчення властивостей металів і їх сполук, у яких іони металів мають найбільш типові ступені окиснення: Fe +2, +3, +6; Co +2, +3 і Ni +2, +3.

Стандартні електродні потенціали заліза, кобальту і нікелю (-0,44; -0,27 і –0,25В відповідно) свідчать про те, що ці метали відносяться до средньоактивних.

Вирішуючи питання про відношення Fe, Co, Ni до водних розчинів лугів, кислот, необхідно пам'ятати, що дуже концентровані сірчана й азотна кислоти пасивують залізо і нікель. У розведених неокислюючих кислотах (Н₂SO₄, HCl) ці метали розчиняються з утворенням сполук Fe(2+), Co(2+), Ni(2+). Необхідно мати на увазі, що якщо в ступені окиснення +2 для всіх цих елементів відомі оксиди, гідроксиди і солі (прості і комплексні), то в ступені окиснення +3 Co і Ni не утворюють простих солей. Тому в реакції: Ni₂O₃ + HCl ®… варто очікувати утворення не NiCl₃, а NiCl₂ (окисно-відновна реакція):

2Ni³⁺ + 2e ® 2Ni²⁺ окисник

2Cl^- - e ® відновник

Типові метали в ступенях окиснення +2, +3, +6 дають оксиди, для яких характерні основні, амфотерні і кислотні властивості відповідно. Fe, Co, Ni у ступенях окиснення +2, +3 дають численні стійкі комплексні сполуки з різними лігандами (нейтральними, органічними, неорганічними молекулами, аніонами). Координаційне число заліза у більшості комплексних сполук зазвичай дорівнює шести, а для кобальту і нікелю в сполуках катіонного типу – 6, аніонного типу – 4. Треба також зазначити, що отримані комплексні сполуки, у яких Fe, Co і Ni виявляють формальний негативний ступінь окиснення, наприклад: .

19.2. Приклади розв ¢ язування типових задач

Задача 1. Запропонуйте способи одержання Fe(OH)₃ і Co(OH)₃.

Розв’язок. Для одержання Fe(OH)₃ можна використовувати загальний метод одержання нерозчинних у воді основ, тобто до розчину солі Fe (3+) потрібно додати розчин лугу:

Гідроксид кобальту (3+) не можна одержати таким способом, тому що прості солі кобальту (3+) невідомі. Єдиний шлях – окиснення гідроксида кобальту (2+):

.

Co²⁺ - e ® Co³⁺ 2 відновник

Cl⁺¹ + e ® Cl^- 1 окисник

Задача 2. Які солі можна одержати при сплавленні Fe, Fe₂O₃, FeО₃ з лугами?

Розв’язок. Оскільки Fe – основний , Fe₂O₃ – амфотерний, FeО₃ – кислотний оксид, то з лугами взаємодіє два останніх з утворенням феррита і феррата відповідно:

Задача 3. Складіть формули комплексних іонів, які можна одержати з наступних часток: Fe³⁺, Co²⁺, CN^-, NH₃.

Розв’язок. З приведених часток комплексоутворювачами можуть виступати: Fe³⁺, Co²⁺, лігандами – CN^-, NH₃. З урахуванням цього можна скласти, наприклад, формули наступних комплексних іонів: [Fe(CN)₆]^3-, [Fe(NH₃)₆]²⁺, [Co(CN)₄]^2-, [Co(NH₃)₆]²⁺.

19.3. Задачі для самостійного рішення: 1113,1114, 1117, 1118

19.4. Лабораторна робота

Необхідні прилади, устаткування, реактиви: сухі солі (оксалати кобальту і нікелю), розчини H₃PO₄, НF розчини розведених і концентрованих HCl, HNO₃, H₂SO₄, розчин NaOH, розчини солей Co(2+), Ni(2+), Fe(2+), Fe(3+), розчини H₂O₂, бромної води, аміаку (25%), KI, NH₄SCN.