A fő alcsoport 8. csoportjának elemeinek jellemzői. A VIII. csoport P-elemei

Az alcsoport 9 elemből áll, és ebben az értelemben egyedülálló a periódusos rendszerben. A csoport másik egyedülálló tulajdonsága, hogy ennek az alcsoportnak az elemei nem érik el a legmagasabb oxidációs állapotot (az Ru és Os kivételével). Általánosan elfogadott, hogy 9 elemet 4 családra osztanak: a vas hármasára és a Ru-Os, Rh-Ir, Pd-Pt diádokra. Ezt a felosztást a Fe, Co és Ni elemek 3d alszintjének kainoszimmetriája, valamint az Os, Ir és Pt lantanid kontrakciója indokolja.

A vastriász elemeinek kémiája Egyszerű anyagok

A vas a negyedik legelterjedtebb a Földön, de nagy része ipari felhasználásra alkalmatlan állapotban van (alumínium-szilikátok). Csak a FeO és Fe 2 O 3 vas-oxid alapú ércek bírnak ipari jelentőséggel. A kobalt és a nikkel ritka elemek, amelyek bár saját ásványokat képeznek, iparilag kivonják a polifémes ércekből.

Az elemek beszerzése az oxidokból való helyreállításukra redukálódik. A szén származékait (koksz, CO) redukálószerként használják, így a keletkező fém akár több százaléknyi szenet is tartalmaz. A 2%-nál több szenet tartalmazó vasat öntöttvasnak nevezik; ez az anyag kiválóan alkalmas masszív termékek öntésére, de mechanikai szilárdsága alacsony. A nyitott kandallós kemencékben vagy konverterekben szén elégetésével acélt nyernek, amelyből mechanikailag erős termékek nyerhetők. Az anyagtulajdonságok előállítási és feldolgozási módjától való függése különösen a vas esetében egyértelmű: a kioltás és a temperálás kombinációja lehetővé teszi különböző tulajdonságú anyagok előállítását.

A Co és Ni kinyerése összetett folyamat. A végső szakaszban a fém-oxidokat (CoO, Co 2 O 3, NiO) szénnel redukálják, és a keletkező fémet elektrolízissel tisztítják.

Az egyszerű anyagok tulajdonságai erősen függenek a bennük lévő egyéb elemek szennyeződéseinek jelenlététől. A tiszta kompakt fémek normál hőmérsékleten stabilak a levegőben, mivel erős oxidfilm képződik, különösen a Ni. Azonban erősen diszpergált állapotban ezek a fémek piroforosak; öngyullad.

Hevítéskor a Fe, Co, Ni reakcióba lép bázikus nemfémekkel, a vas klórral való kölcsönhatása pedig különösen intenzív a keletkező FeCl 3 illékonysága miatt, ami nem védi meg a fémfelületet az oxidációtól. Éppen ellenkezőleg, a Ni és a fluor kölcsönhatása gyakorlatilag nem következik be az erős fluorid film képződése miatt, ezért a fluorral végzett munka során nikkelberendezést használnak.

A Fe, Co, Ni hidrogénnel nem képeznek bizonyos vegyületeket, de észrevehető mennyiségben képesek azt felvenni, különösen erősen diszpergált állapotban. Ezért a vas családba tartozó fémek jó katalizátorai a hidrogénezési folyamatoknak.

A fémek jól reagálnak nem oxidáló savakkal:

E + 2HCl  ECl 2 + H 2

Az oxidáló savak passziválják a fémeket, de lúgokkal a reakció a fém-oxidok bázikus jellege miatt nem megy végbe.

e(0) vegyületek

Ez az oxidációs állapot a karbonilcsoportokra jellemző. A vas Fe(CO) 5 összetételű karbonilcsoportot, a kobalt Co 2 (CO) 8-at, a nikkel pedig Ni(CO) 4-et képez. A nikkel-karbonil különösen könnyen képződik (50 °C, légköri nyomás), ezért tiszta nikkel előállítására használják.

E(+2) vegyületek

A vegyületek stabilitása ebben az oxidációs állapotban Fe-ről Ni-re nő. Ez annak köszönhető, hogy az atommag töltésének növekedése azonos méretű atommal erősíti a kötést az atommag és a d-elektronok között, így az utóbbiak nehezebben szakadnak el.

Az E(+2) vegyületeket fémek savakban való feloldásával állítják elő. Az E (OH) 2 hidroxidok kicsapódnak, ha lúgos oldatot adnak a sók vizes oldatához:

ECl 2 + 2NaOH \u003d E (OH) 2  + 2NaCl

Ebből arra következtethetünk, hogy a vizsgált fémek sói érzékenyek a kation általi hidrolízisre. A hidrolízis eredményeként különféle termékek képződnek, köztük polinukleáris komplexek, például NiOH + ,.

Az E (OH) 2 kalcinálásával anélkül, hogy levegőhöz jutna, oxidok nyerhetők. Az oxidok és hidroxidok túlnyomórészt bázikusak; ferrátok (+2), kobaltátok (+2) és nikkelátok (+2) csak zord körülmények között nyerhetők, például fúzióval:

Na 2 O + NiO = Na 2 NiO 2

Az E(+2)-szulfidok vizes oldatokból Na 2 S-vel vagy akár H 2 S-vel is kicsaphatók (ellentétben a H 2 S-vel nem kicsapott MnS-től), de ezek a szulfidok erős savakban oldódnak, amit a kémiai elemzésben használnak:

E 2+ + S 2–  E 2 S, E 2 S + 2H + (pl.)  E 2+ + H 2 S

Az E(+2) vegyületek közül csak a Fe(+2) mutat észrevehető redukáló tulajdonságokat. Tehát minden egyszerű (nem összetett) Fe(+2) vegyületet a légköri oxigén és más erős oxidálószerek oxidálnak:

4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2  4Fe(OH) 3

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4  5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 8H 2 O

A kobalt (+2) és a nikkel (+2) vegyületeit csak erős oxidálószerek, például NaOCl oxidálják:

E(OH) 2 + NaOCl + x H 2 O  E 2 O 3  x H 2 O + NaCl

E(+3) vegyületek

Ebben az oxidációs állapotban stabil vegyületeket a vas és bizonyos mértékig a kobalt állít elő. A Ni(+3) származékok közül csak a komplex vegyületek stabilak.

Az E (OH) 3 hidroxidok sóoldatokra lúggal vagy az E (OH) 2 oxidációjával nyerhetők:

FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 ↓ + 3NaCl

2Co(OH)2 + H2O2 = 2Co(OH)3

Ez változó mennyiségű vizet tartalmazó termékeket eredményez (nem állandó összetételű). Az oxidok a hidroxidok dehidratációjának végtermékei, azonban nem lehet tiszta Co 2 O 3 -ot és Ni 2 O 3 -ot kapni, mivel ezek oxigénné és alacsonyabb szénatomszámú oxiddá bomlanak. A vas és a kobalt esetében lehetőség van E 3 O 4 összetételű oxidok előállítására, amelyek EOE 2 O 3 vegyes oxidoknak tekinthetők. Másrészt az E 3 O 4 az E(OH) 3 hidroxidok savas funkciójának megfelelő sók.

Fe 2 O 3 + Na 2 O  2NaFeO 2

A Fe (OH) 3 fő funkciói sokkal jobban kifejezhetők:

Fe(OH) 3 + 3HCl  FeCl 3 + 3H 2 O

Mivel a Fe (OH) 3 gyenge elektrolit, a Fe (+3) sók hidrolízisnek vannak kitéve. A hidrolízistermékek az oldatot jellegzetes barnára színezik, és az oldat forralásakor Fe (OH) 3 csapódik ki:

Fe 3+ + 3H 2 O  Fe (OH) 3 + 3H +

Nem lehet egyszerű Co (+3) és Ni (+3) sókat előállítani, amelyek megfelelnek az E (OH) 3 hidroxid fő funkciójának: savas környezetben redox reakciók mennek végbe E (+2) képződésével. ):

2Co 3 O 4 + 12HCl  6CoCl 2 + O 2 + 6H 2 O

A Co(+3) és Ni(+3) vegyületek csak oxidálószerek lehetnek, és inkább erősek, míg a vas(+3) nem tartozik az erős oxidálószerek közé. Ennek ellenére nem mindig lehet E(+3)-sókat előállítani redukáló anionnal (I – , S 2–). Például:

2Fe(OH) 3 + 6HI  2FeI 2 + 6H 2 O + I 2

A kobalttól és a nikkeltől eltérően a vas Fe (+6) származékokat ad, amelyeket a Fe (OH) 3 lúgos közegben történő kemény oxidációjával nyernek:

2Fe(OH)3 + 3Br2 +10KOH  2K2FeO4 + 6KBr + 8H2O

A ferrátok (+6) erősebb oxidálószerek, mint a permanganátok.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Azok a hallgatók, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik tanulmányaikban és munkájuk során használják fel a tudásbázist, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru//

közzétett http://www.allbest.ru//

Az Orosz Föderáció Egészségügyi és Szociális Fejlesztési Minisztériuma

Állami szakmai felsőoktatási intézmény

Az első Moszkvai Állami Orvostudományi Egyetem

I. M. Sechenov nevéhez fűződik

Általános Kémiai Tanszék

Téma: „A D.I. periódusos rendszerének VIII B csoportjába tartozó elemek kémiája. Mengyelejev"

Tanuló fejezte be

Kirillova Anastasia Alexandrovna

2 gyermekgyógyász szak

Előadó: Garnova N.Yu.

Moszkva 2015

A VIIIB csoport kémiai elemeinek általános jellemzői

A másodlagos alcsoport VIII. csoportjába tartoznak a vas (vas, kobalt, nikkel), ruténium (ruténium, ródium, palládium) és ozmium (ozmium, irídium, platina) triádjai. A vizsgált alcsoport legtöbb eleme két elektront tartalmaz az atom külső elektronrétegében; ezek mind fémek. A kémiai kötések kialakításában a külső elektronok mellett az előző befejezetlen réteg elektronjai is részt vesznek. Ezeket az elemeket 2, 3, 4 oxidációs fok jellemzi. A magasabb oxidációs fokozatok ritkábban fordulnak elő.

A nyolcadik csoport elemeinek fizikai és kémiai tulajdonságainak összehasonlítása azt mutatja, hogy a vas, a kobalt és a nikkel, amelyek az első nagy periódusban találhatók, nagyon hasonlítanak egymásra, ugyanakkor nagyon különböznek az elemeitől. másik két triád. Ezért általában elszigeteltek a vas családban. A nyolcadik csoport fennmaradó hat elemét a platinafémek általános neve alatt egyesítik.

A vastriád utolsó szinten lévő atomjai 2 elektront tartalmaznak, azonban a 3d alszinten eltérő az elektronok száma. Fe - 3d 6,4s 2; Co-3d 7,4s 2; Ni -3d 8.4s 2 . A vascsalád elemeinek atomjai a platinafémek atomjaival ellentétben nem rendelkeznek szabad f-alszinttel, ezért tulajdonságaik nagyon eltérnek más triádok (Ru, Rh, Pd és Os) elemeinek tulajdonságaitól. , Ir, Pt) Fe, Co, Ni vegyületeikben +2 és +3 fokú oxidációt mutatnak. A vas +6, a kobalt +5, a nikkel +4 oxidációs állapotot is mutathat. A három triád összes eleme erős komplexképző.

A VIIIB csoport kémiai elemeinek felfedezésének története

a vas alcsoportja.

A vas, mint szerszámanyag ősidők óta ismert. A vas előállításának és felhasználásának története a történelem előtti korszakra nyúlik vissza, valószínűleg a meteorikus vas felhasználásával. A sajtkohós olvasztást a Kr.e. 12. században használták. e. Indiában, Anatóliában és a Kaukázusban. Kr.e. 1200-ban is feljegyezték a vas felhasználását a szerszámok és szerszámok olvasztásához és gyártásához. e. Afrikában a Szaharától délre.

A ruténiumot a kazanyi egyetem professzora, Karl Klaus fedezte fel 1844-ben. Klaus tiszta formájában izolálta az uráli platinaércből, és rámutatott a ruténium-ródium-palládium és az ozmium-iridium-platina triádok hasonlóságára. Az új elemet ruténiumnak nevezte el Oroszország tiszteletére (Ruthenia Oroszország latin neve).

Az ozmiumot 1804-ben Smithson Tennant angol kémikus fedezte fel a platina vízben való feloldása után visszamaradt üledékben.

kobalt alcsoportja.

A kobaltvegyületeket ősidők óta ismeri az ember, az ókori Egyiptom sírjaiban kék kobaltüvegek, zománcok, festékek találhatók. 1735-ben Georg Brand svéd ásványkutatónak sikerült elkülönítenie ebből az ásványból egy korábban ismeretlen fémet, amelyet kobaltnak nevezett el. Azt is kiderítette, hogy ennek az elemnek a vegyületei üvegkék színűvé válnak – ezt a tulajdonságot még az ókori Asszíriában és Babilonban is használták.

A ródiumot William Hyde Wollaston fedezte fel Angliában 1803-ban. A név az ókori görög - rózsa szóból ered, a ródium tipikus vegyületei mély sötétvörös színűek.

Az irídiumot 1803-ban fedezte fel S. Tennant angol kémikus az ozmiummal egyidejűleg, amely szennyeződésként volt jelen a Dél-Amerikából szállított természetes platinában. Az elnevezést (ógörögül – szivárvány) a sói változatos színe miatt kapta.

Nikkel alcsoport.

A nikkelt 1751-ben fedezték fel. A szász bányászok azonban már jóval ezt megelőzően jól ismerték az ércet, amely külsőleg a rézérchez hasonlított, és az üveggyártásban az üveg zöld színezésére használták.

A palládiumot William Wollaston angol kémikus fedezte fel 1803-ban. Wollaston a Dél-Amerikából hozott platinaércből izolálta.

A platina a 18. századig ismeretlen volt Európában. Először W. Wollaston angol kémikus nyert platinát tiszta formában ércekből 1803-ban. Oroszországban még 1819-ben az Urálban bányászott hordalék aranyban egy „új szibériai fémet” fedeztek fel. Eleinte fehéraranynak hívták, platinát a Verkh-Isetsky, majd a Nevyansk és Bilimbaevsky bányákban találtak. 1824 második felében fedezték fel a gazdag platinalepedéket, és a következő évben megkezdték bányászatát Oroszországban.

Elterjedés a természetben

a vas alcsoportja.

A vas az alumínium után a legelterjedtebb fém a Földön: a földkéreg 4%-át (tömeg) alkotja. A vas különféle vegyületek formájában fordul elő: oxidok, szulfidok, szilikátok. Vas szabad állapotban csak meteoritokban található.

A legfontosabb vasércek közé tartozik a mágneses vasérc FeO·Fe2O3, a vörös vasérc Fe2O3, a barna vasérc 2Fe2O3* 3H2O és a vasérc FeCO3.

A nagy mennyiségben előforduló piritet vagy vaspirit FeS2-t ritkán használják a kohászatban, mivel a magas kéntartalom miatt nagyon rossz minőségű öntöttvasat nyernek belőle. Mindazonáltal a vas-piritnek van a legfontosabb felhasználása - ez a kénsav előállításának alapanyaga.

A ruténium a leggyakoribb platinafém az emberekben, de szinte a legritkább. Nem játszik biológiai szerepet. Főleg izomszövetben koncentrálódik. A magasabb ruténium-oxid rendkívül mérgező, és erős oxidálószerként meggyújthatja a gyúlékony anyagokat. Az ozmium az emberben is előfordulhat észrevétlenül kis mennyiségben.

Natív állapotában az ozmium szilárd irídium oldatok formájában fordul elő, amelyek 10-50% ozmiumot tartalmaznak. Az ozmium megtalálható a platinát és palládiumot is tartalmazó polifémes ércekben (szulfid réz-nikkel és réz-molibdén ércek), platina ásványokban és az aranytartalmú ércek feldolgozásából származó hulladékokban. Az ozmium fő ásványai a szilárd oldatok osztályába tartozó természetes ozmium és irídium ötvözetek (nevjanszkit és szisertszkit). A nevjanszkit sűrű (c = 17000-22000 kg/m3) fehér vagy világosszürke lamellás hatszögletű kristályokat képez, amelyek keménysége a Mohs-skála szerint 6-7 pont. A nevyanskite ozmium tartalma elérheti a 21-49,3% -ot.

kobalt alcsoportja.

A kobalt tömeghányada a földkéregben 4·10?3%. Összesen mintegy 30 kobalttartalmú ásvány ismeretes. A tengervíz tartalma megközelítőleg (1,7) 10-10%. A ródium megtalálható a platinaércekben, Dél-Amerika és más országok aranyhomokosaiban. A földkéreg ródium és irídium tartalma 10-11%.

A kobalt a szervezet számára létfontosságú nyomelemek egyike. A B12-vitamin (kobalamin) része. A kobalt részt vesz a vérképzésben, az idegrendszer és a máj működésében, enzimatikus reakciókban. Az ember kobaltszükséglete napi 0,007-0,015 mg. Az emberi test 0,2 mg kobaltot tartalmaz minden kilogramm emberi testsúlyra számítva. Kobalt hiányában acobaltosis alakul ki.

A felesleges kobalt az emberre is káros.

A ródium és az irídium talán a legritkább elem az emberi szervezetben (amíg teljesen be nem bizonyosodik, hogy egyáltalán léteznek).

A ródium nagyon ritka és nyomelem. A természetben csak a 103Rh izotóp fordul elő. A földkéreg átlagos ródiumtartalma 1·10?7 tömeg%, a köves meteoritokban 4,8·10?5%. A ródiumtartalom megemelkedett az ultramafikus magmás kőzetekben. Nincsenek saját ásványai. Dél-Amerika néhány arany homokjában található. Egyszerű vegyületként megtalálható a nikkel- és platinaércekben. A ródium akár 43%-a mexikói aranylelőhelyekből származik. Megtalálható még az ozmikus irídium csoport ásványainak izomorf keverékében (legfeljebb 3,3%), réz-nikkel ércekben. Az ozmikus irídium ritka változata, a ródium-nevjanszkit a ródiumban leggazdagabb ásványi anyag (akár 11,3%).

Az irídium viszonylag gyakori a meteoritokban. Lehetséges, hogy a bolygó tényleges fémtartalma sokkal magasabb: nagy sűrűsége és nagy vasaffinitása (sziderofilitás) az irídium mélyen a Földbe, a bolygó magjába való kiszorításához vezethet. a protoplanetáris korongból való kialakulásáról. Kis mennyiségű irídiumot találtak a napfény fotoszférájában.

Nikkel alcsoport.

A nikkel meglehetősen gyakori a természetben – a földkéregben kb. 0,01 tömeg%. A földkéregben csak kötött formában található meg, a vasmeteoritok natív nikkelt tartalmaznak (akár 8%). Tartalma az ultrabázikus kőzetekben körülbelül 200-szor magasabb, mint a savas kőzetekben (1,2 kg/t és 8 g/t). Az ultramafikus kőzetekben a nikkel túlnyomó része a 0,13-0,41% Ni-t tartalmazó olivinekhez kötődik. Izomorf módon helyettesíti a vasat és a magnéziumot. A nikkel kis része szulfidok formájában van jelen. A nikkel sziderofil és kalkofil tulajdonságokat mutat. A magmában megnövekedett kéntartalommal nikkel-szulfidok jelennek meg rézzel, kobalttal, vassal és platinoidokkal együtt. A hidrotermális folyamatban a nikkel kobalttal, arzénnel és kénnel, néha bizmuttal, uránnal és ezüsttel együtt megnövekedett koncentrációt képez nikkel-arzenidek és szulfidok formájában. A nikkel általában szulfid- és arzéntartalmú réz-nikkel ércekben található.

nikkelin (vörös nikkel-pirit, kupfernickel) NiAs

kloantit (fehér nikkel-pirit) (Ni, Co, Fe)As2

garnierit(Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O és egyéb szilikátok

mágneses piritek (Fe, Ni, Cu)S

arzén-nikkel fényes (gersdorfit) NiAsS,

pentlandit(Fe,Ni)9S8

Növényekben átlagosan 5 × 10,5 tömegszázalék nikkel, tengeri állatokban - 1,6 × 10,4, szárazföldi állatokban - 1 × 10,6, emberi testben - 1 ... 2 × 10,6 . Sokat tudunk az élőlényekben található nikkelről. Megállapították például, hogy az emberi vérben az életkor előrehaladtával változik a nikkeltartalma, hogy állatoknál megnövekszik a nikkel mennyisége a szervezetben, és végül, hogy vannak olyan növények és mikroorganizmusok - a nikkel "koncentrátorai", amelyek ezreket tartalmaznak. és akár több százezerszer több nikkelt, mint a környezet.

A palládium és a platina észrevehetetlenül kis mennyiségben, és egyes források szerint semmilyen szerep nélkül létezik az élő szervezetekben.

A természetes platina hat izotóp keverékeként fordul elő: 190Pt (0,014%), 192Pt (0,782%), 194Pt (32,967%), 195Pt (33,832%), 196Pt (25,242%), 198Pt (25,242%), 198Pt (7. Egyikük gyengén radioaktív. A platina további két természetes izotópjának nagyon gyenge radioaktivitását jósolják: a 192Pt® 188Os alfa-bomlását és a 198Pt? csak annyit állapítottak meg, hogy a felezési idő meghaladja a 4,7×1016 évet, illetve a 3,2×1014 évet.

A vas alcsoport általános tulajdonságai.

Módosítsa az atomok és ionok sugarának méretét.

Atomsugár Fe=0,126 nm, Fe2+ ionok sugara =0,80E, Fe3+ =0,67E

Ru=0,134 nm Ru=0,68E

Os=0,135 nm Os=0,63E

Atomsugár Co=0,125 nm Ionok sugara Co2+=0,78E és Co3+=0,64E

Rh=0,1342 nm Rh=0,68E

Ir=0,136 nm Ir=0,625 E

Atomsugár Ni=0,124nm Ionsugár Ni=0,69E

Pd=0,137 nm Pd=0,86E

Pt=0,138 nm Pt=0,625E

Az ionizációs potenciál változása.

Időszakonként általában az ionizációs potenciál balról jobbra növekszik.

Ionizációs potenciál egymás után. átmenet Fe0-ról Fe5+-ra = 7,893; 16,183; 30,65; 57,79 eV ill

A Ru0:Ru1+:Ru2+:Ru3+ ionizációs potenciálja ill. = 7,366; 16,763 és 28,46 eV

Ionizációs potenciál Os0 - Os2+ = 8,5 eV, 17 eV

Lehetséges utolsó. a kobaltatom ionizációja 7,865, 17,06, 33,50, 53,2 és 82,2 eV

Ionizációs potenciál Rh0:Rh+ : Rh2+ : Rh3+ ill. 7,46, 18,077 és 31,04 eV

Végre ionizációs potenciál. Az Ir0-ról az Ir5+-ra való átmenet rendre egyenlő. 9,1, 17,0, (27), (39), (57) eV

Nikkel ionizációs potenciál 7,635; 18.15; 35,17; 56,0 és 79 eV

A palládium Pd0 ionizációs potenciálja? Pd+? Pd2+? Pd3+ ill. egyenlő 8,336, 19,428 és 32,92 eV

A platina Pt0 ionizációs potenciálja? Pt+? Pt2+? Pt3+ ill. egyenlő 9,0, 18,56 és 23,6 eV

A periódusos rendszer VIII. csoportjának kémiai eleme, rendszáma 26, atomtömege 55,847. A két külső elektronréteg konfigurációja 3s2p6d64s2. A vas változó vegyértékű (a legstabilabb vegyületek a 2 és 3 vegyértékű vas). Oxigénnel a vas oxidot (II) FeO, oxidot (III) Fe2O3 és oxidot (II, III) Fe3O4 képez.

Magas hőmérsékleten (700-900) reagál a vízgőzzel:

3Fe+4H2O? Fe3O4+4H2

Reagál híg savakkal HCl és H2SO4, így vassót kettő és hidrogén keletkezik:

Fe+2HCl= FeCl2+H2

Fe+H2SO4(razb.)=FeSO4+H2

Tömény oxidáló savakban a vas csak melegítés hatására oldódik fel, és azonnal átjut a Fe3+ kationba:

2Fe+6H2SO4(konc)=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O

Fe+6HNO3(konc)=Fe(NO3)3+3NO2+3H2O

(hidegben a tömény salétromsav és kénsav passziválja a vasat)

In razb. A salétromsavval a vas mind hidegben, mind melegítéskor oxidálódik, mélyen redukálva azt.

10Fe + 36HNO3diff. = 10Fe(NO3)3 + 3N2 + 18H20

Levegőn, víz jelenlétében könnyen oxidálódik (rozsdásodik)

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

A vas hevítéskor reakcióba lép halogénekkel. Amikor a vas és a jód 1 reakcióba lép, Fe3I8 jodid képződik.

2Fe+3Cl2=2FeCl3 melegítéskor

Hevítéskor a vas reagál nitrogénnel, vas-nitridet Fe3N, foszforral, FeP, Fe2P és Fe3P foszfidokat, szénnel Fe3C-karbidot képez, szilíciummal, számos szilicidet, például FeSi-t képezve.

Kvalitatív reakció vas(II)-ionra - reakció vörösvérsóval.

Vas(II)-ionok jelenlétében sötétkék csapadék képződik. Ez a Turnbull blue komplex vassó KFe).

2 K3 + 3 Fe SO4 \u003d KFe)? + 3K2SO4

A vas(II)-ionra adott kvalitatív reakció lúggal való reakció.

Szürkészöld csapadék képződik.

FeSO4+2 NaOH = Fe(OH)2? + Na2SO4

A vas(III)-ionra adott kvalitatív reakció lúggal való reakció.

A barna csapadék vas(III)-ionok jelenlétét jelzi a kiindulási oldatban.

FeCl3 + 3 NaOH = Fe(OH)3+3 NaCl

Kvalitatív reakció vas (III) ionra - reakció sárga vérsóval.

A sárga vérsó a kálium-hexacianoferrát K4.

3K4 +4 FeCl3 \u003d KFe)? + 12 KCl

A vas(III)-ionra adott minőségi reakció a kálium-tiocianáttal való reakció.

Vörös anyag képződik. Ez vas(III)-tiocianát.

FeCl3 + 3 KCNS= Fe(CNS)3 + 3KCl

Amikor kölcsönhatásba lépnek az ionok 4? Fe3 + kationokkal sötétkék csapadék képződik - poroszkék:

3Fe(CN)6]4? + 4Fe3+ = Fe43?

A VAS(III) VEGYÜLETEK OXIDÁCIÓS TULAJDONSÁGAI

1. 2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl

2. CuS + Fe2(SO4)3 = CuSO4 + 2FeSO4 + S

3. 2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl

4. 2FeCl3 + Na2SO3 + H2O = Na2SO4 + 2HCl + 2FeCl2

5. 2CuI + 2Fe2(SO4)3 = I2 + 2CuSO4 + 4FeSO4

6. SnCl2 + 2FeCl3 = SnCl4 + 2FeCl2

7. 2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 8. Cu2S + 2Fe2(SO4)3 = 4FeSO4 + 2CuSO4 + S

vasvegyületek.

A vas-pentakarbonil egy szervetlen vegyület, Fe(CO)5 összetételű vas-karbonil komplex. Világossárga folyadék, vízzel nem elegyedik. Magas nyomáson a fémvas reakcióba lép a szén-monoxid CO-val, és folyékonyan, normál körülmények között könnyen illékony vas-pentakarbonil Fe (CO) 5 keletkezik. Fe2(CO)9 és Fe3(CO)12 összetételű vas-karbonil-vegyületek is ismertek. A vas-karbonilok kiindulási anyagokként szolgálnak szerves vasvegyületek szintézisében, beleértve a ferrocén összetételt is.

Nyugta:

A túlnyomásos szén-monoxid hatása a vasporra:

A szén-monoxid nyomás alatti hatása a vas(II)-ra és a réz-jodidra:

Bomlás a nonakarbonil-vas hevítésével:

Melegítés hatására lebomlik:

Reagál forró vízzel:

Reagál savakkal (dietil-éterben):

Oxigénnel oxidálva:

Reagál hidrogén-jodiddal:

Ha az ecetsavas oldatot ultraibolya fénnyel besugározzuk, magasabb karbonilcsoportok képződnek:

Nátrium-alkoholát katalizátor hatására etanolos oldatban magasabb karbonilcsoportok képződnek:

Reagál bázisokkal metanolban:

Reagál nátriummal folyékony ammóniában:

Nyomás alatt reagál nitrogén-monoxiddal:

A vas-oxid (II) FeO bázikus tulajdonságokkal rendelkezik, megfelel a Fe (OH) 2 bázisnak. A vas-oxid (III) Fe2O3 gyengén amfoter, még a Fe (OH) 2 bázisnál is gyengébb Fe (OH) 3-nak felel meg, amely savakkal reagál:

2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2O

A vas-hidroxid (III) Fe(OH)3 enyhén amfoter tulajdonságokat mutat; csak tömény lúgoldatokkal képes reagálni:

Fe(OH)3 + KOH = K

A keletkező vas(III)-hidroxokomplexek erősen lúgos oldatokban stabilak. Ha az oldatokat vízzel hígítjuk, azok megsemmisülnek, és vas(III)Fe(OH)3-hidroxid válik ki.

A vizes oldatokban lévő vas (II) sói közül a Mohr-só stabil - kettős ammónium-szulfát és vas (II) (NH4) 2Fe (SO4) 2 6H2O.

A vas (III) egyszeresen töltött timsó típusú kationokkal képes kettős szulfátokat képezni, például Kfe (SO4) 2 - vas-kálium timsó, (NH4) Fe (SO4) 2 - vas-ammónium timsó stb.

Vas-szulfát és ammónium telített oldatának megsavanyított keverékének hűtésével nyerjük:

Az orvostudományban összehúzó, kauterizáló, vérzéscsillapító szerként használják; izzadásgátlóként.

Vasvegyületek.

Vas-oxid (II) FeO. Diamágneses fekete instabil kristályos por. Levegőn hevítve átalakul. Vízben és lúgokban kevéssé oldódik. Savakban oldódik. Melegítéskor lebontja a vizet. Fémvas oxidációjával, vas(III)-oxid redukciójával CO-val vagy hidrogénnel, Fe2O3 és vaspor keverékének kalcinálásával nyerik.

Vas-hidroxid (II) Fe (OH) 2. Vas(II) sók oldatainak lúgokkal történő kezelésénél sárgásfehér pelyhes csapadék formájában keletkezik levegő hozzáférése nélkül. Enyhén oldódik lúgokban. Savakban oldódik. Megmutatja az alapvető tulajdonságokat. Oxidálószerek jelenlétében azonnal Fe(OH)3-dá alakul.

Vas-szulfát (II) FeSO4. Mérgező, erősen higroszkópos, paramágneses, fehér, ortorombikus kristályok. Levegőn hevítve Fe2O3-dá alakul. Pirit kalcinálásával, PbSO4 vassal való melegítésével, FeSO4.7H2O kristályos hidrát dehidratálásával nyertük.

A gyógyászatban gyógyszerként használják vashiányos vérszegénység kezelésére és megelőzésére.

Vas(II)ortofoszfát Fe3(PO4)2.8H2O. A természetben vivianit ásványként fordul elő. Kékesfehér monoklin kristályok. Ásványi savakban oldódik.

Vas(II)karbonát FeCO3. A természetben sziderit vagy vassparként fordul elő. Vízben kevéssé oldódik, ásványi savakban és nátrium-hidrogén-karbonát oldatokban oldódik. Nedves levegőn oxidálódik. Hevítésre FeO-ra és CO2-re bomlik. Hevítéskor hidrogén redukálja. Vas(II)-sók oldatainak nátrium-karbonát- vagy -hidrogén-karbonát-oldattal történő kezelésével nyerik.

Vas-hexaciano-ferrát (II) K4.3H2O. Diamágneses sárga monoklin kristályok, nem mérgező, sós és keserű ízű. Vízben, etil-aminban, acetonban oldódik. A KCN Fe(CN)2-re gyakorolt ​​hatására nyertük. Fényképészeti papír gyártásához, kémiai reagensként vas, cink, réz, urán, metilénkék meghatározására és ásványi festékek előállítására használják.

VAS(III) VEGYÜLETEK

Vas-oxid (III) - Fe2O3 - rosszul oldódó vörösesbarna anyag, amfoter tulajdonságokkal rendelkezik. Reagál savakkal, lúgokkal és karbonátokkal egyesül, ferriteket képezve. A ferriteknek erős mágneses tulajdonságaik vannak, és elektromágnesekben használják.

Fe2O3 + 6HCl = FeCl 3 + 3H2O;

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H 2 O;

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2:

Fe2 O 3 + CaCO3 \u003d Ca (FeO2) 2 + CO2

A (III) vas-oxidot vas-hidroxid vagy vassók kalcinálásával nyerik.

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3 + 8NO2 + O2

4FeCO3 + O2 = 2Fe2O3 + 4CO2

Vas (III)-hidroxid - Fe (OH) 3 - enyhén oldódó barna anyag, amelyet lúgok vagy karbonátok vas (III) sók hatására nyernek, mivel a Fe2O3 nem lép kölcsönhatásba vízzel. Általánosságban elmondható, hogy ez a hidroxid változó összetételű Fe2O3 .nH2O polimer vegyület.

FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3 + 3KCl

A Fe(OH)3 instabil vegyület, fokozatosan veszít vizet, és Fe2O3-dá alakul. Gyenge amfoter tulajdonságokkal rendelkezik (reagál savakkal, reakcióba lép lúgokkal oldatokban vagy fúzió során).

Fe(OH)3 = FeO(OH) + H2O;

2FeO(OH) = Fe2O3 + H2O

Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O;

Fe(OH)3 + NaOH = NaFeO2 + 2H2O;

Fe(OH)3 + NaOH = Na - nátrium-tetrahidroxiferrit

vassók (III)

FeCl3 .6H2O - rádiós áramköri lapok maratása, vízkezelés Fe2(SO4)3 *9H2O - koaguláns a vízkezelésben

Fe(NO3)3 - maróanyag szövetek festésére

A vas (III) foszfátjai és szulfidjai vízben oldhatatlanok. A vas (III) sói hidrolizálódnak, oldataik savasak:

FeCl3 + Na2HPO4 + CH3COONa = FePO4 + 2NaCl + CH3COOH

2FeCl3 + 3(NH4)2S \u003d Fe2S3 + 6NH4Cl (elemi kén szabadul fel hevítéskor vagy savanyításkor)

FeCl3 + H2O = Fe(OH)Cl2 + Hcl;

Fe(OH)Cl2 + H2O = Fe(OH)2Cl + Hcl

Fe(OH)2Cl + H2O = Fe(OH)3 + Hcl;

2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2

VAS(VI) VEGYÜLETEK

A vassav sóit - ferrátokat vas(III)-vegyületek oxidációjával állítják elő.

2Fe(OH)3 + 10KOH + Br2 = 2K2FeO4 + 6KBr + 8H2O

Fe2O3 + 3KNO3 + 2K2CO3 = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2CO2

Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O

Fe2O3 + KClO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + KCl + 2H2O

A ferrátok erős oxidálószerek: CrCl3 + K2FeO4 = K2CrO4 + FeCl3

2NH4OH + 2K2FeO4 = N2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH

A vas is benne van a hem szerkezetében. A hem számos fehérje protézis csoportja: hemoglobin, mioglobin, mitokondriális CPE citokrómjai, citokróm P450, amely részt vesz a mikroszomális oxidációban. A kataláz, peroxidáz, citokróm-oxidáz enzimek koenzimként hemet tartalmaznak.

A hem vasionból és porfirinből áll. A porfirinek szerkezete porfinon alapul. A porfin négy pirrolgyűrűből áll, amelyeket metén hidak kötnek össze. A pirrolgyűrűkben lévő szubsztituensek szerkezetétől függően a porfirinek többféle típusát különböztetjük meg: protoporfirineket, etioporfirineket, mezoporfirineket és koproporfirineket. A protoporfirinek minden más típusú porfirin előfutárai.

A különböző fehérjék hemjei különböző típusú porfirineket tartalmazhatnak. A hemben lévő vas redukált állapotban van (Fe+2), és két kovalens és két koordinációs kötéssel kötődik a pirrolgyűrűk nitrogénatomjaihoz. Amikor a vas oxidálódik, a hem hematinná (Fe3+) alakul. A legnagyobb mennyiségben a hem a hemoglobinnal töltött eritrocitákban, a mioglobinnal teli izomsejtekben és a májsejtekben található a bennük lévő magas citokróm P450 tartalom miatt.

A porfin (A), protoporfirin IX (B) és hemoglobin hem (C) szerkezete. A porfin egy ciklikus szerkezet, amely négy pirrolgyűrűből áll, amelyeket metánhidak kötnek össze.

A mioglobin egy oxigénmegkötő fehérje a váz- és szívizmokban. A mioglobin tartalmaz egy nem fehérje részt (hem) és egy fehérjét (apomioglobint).

Az apomioglobin a mioglobin fehérje része; az elsődleges szerkezetet egy 153 aminosavból álló szekvencia képviseli, amelyek a másodlagos szerkezetben 8 α-hélixben helyezkednek el. Az a-hélixeket latin betűkkel jelölik A-tól H-ig, a polipeptidlánc N-terminálisától kezdve, és 7-23 aminosavat tartalmaznak. Az apomioglobin elsődleges szerkezetében az egyes aminosavak megjelölésére, vagy az N-terminálisról írt sorszámukat (például His64, Phen138), vagy a hélix betűjelét és ennek az aminosavnak a sorozatszámát ebben a hélixben, kezdve az N-terminálisról (például His F8 ).

A harmadlagos szerkezet kompakt gömbölyű (gyakorlatilag nincs szabad hely benne), amely hurkok és fordulatok miatt alakul ki a fehérje nem tekercselt szakaszainak régiójában. A molekula belső része szinte teljes egészében hidrofób gyökökből áll, kivéve az aktív központban található két His-maradékot.

A citokróm P450-függő monooxigenázok különböző anyagok lebomlását katalizálják az elektrondonor NADH és a molekuláris oxigén részvételével történő hidroxilezés révén. Ebben a reakcióban az egyik oxigénatom a szubsztrátumhoz kapcsolódik, a második pedig vízzé redukálódik.

A citokróm P450 család enzimei, ellentétben más hemoproteinekkel, általában egyfajta aktivitással és szigorúan meghatározott funkcióval rendelkeznek, funkciójukban, enzimaktivitásuk típusaiban meglehetősen változatosak, és gyakran alacsony szubsztrát-specifitással rendelkeznek. A P450-ek monooxigenáz és oxigenáz aktivitást is mutathatnak, ezért néha vegyes funkciójú oxidázoknak nevezik őket.

* funkcionális (a hemoglobin, a mioglobin, az enzimek és a koenzimek részeként);

* szállítás (transzferrin, laktoferrin, mobilferrin);

*lerakódott (ferritin, hemosziderin);

* szabad medencét képező vas.

Elektronikus képlet 4s24p64d75s1

Oxidációs állapot: +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8; vegyérték: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

Fizikai tulajdonságok: ezüst-fehér törékeny fém, olvadék=2250°С, forráspont=4200°С, sűrűség 12,4 g/cm3

Elterjedtség a természetben: tartalom a földkéregben 5,0,10-6% (tömeg)

Fő ásvány: Laurit RuS2

Előállítás: az ércek komplex feldolgozása eredményeként RuO4 keletkezik, amelyet hidrogénnel redukálnak

Kémiai tulajdonságok: inaktív fém. A feszültségek sorában a hidrogén után van. Nem lép reakcióba savakkal. Hevítésre halogénekkel reagál. Reagál oxidáló-lúgos keverékekkel.

Kétértékű ruténium vegyületei.

Ruténium(II)-hidroxid Ru(OH)2. A ruténium(II)-klorid oldatának lúggal történő kezelésekor barna csapadék képződik. Nem túl stabil és könnyen oxidálódik, Ru(OH)3-má alakul.

Ruténium(II)-klorid RuCl2. Barna por, kevéssé oldódik hideg vízben, savakban, lúgokban és oldódik alkoholban. 250°C-ra hevített, porított ruténiumfém klór hatására nyerik.

Háromértékű ruténium vegyületei.

Ruténium(III)-hidroxid Ru(OH)3. Fekete csapadék formájában képződik ruténium-sók oldatainak lúgokkal történő kezelése vagy ruténium(II)-hidroxid oxidációja során.

Ruténium(III)-klorid RuCl3. Ragyogó barna-fekete kristályos por. Vízben és savakban kevéssé oldódik.

RuCl3+ 2KCl (tömény) + H2O = K2

Tömény sósavval klórkomplexeket képez:

Az alkálifém-kloridok koncentrált oldataival komplex sókat képez:

Melegítéskor a légköri oxigén oxidálja:

Hidrogénnel visszanyerve:

Ruténium(III)-bromid RuBr3. Fekete kristályos por Az elemek közvetlen kölcsönhatásával vagy ruténium(III)-hidroxid hidrogén-bromiddal való kezelésével nyerik.

Ruténium(III)-jodid RuI3. Fekete kristályos por, amely 127°C-ra hevítve elemeire bomlik. Az elemek melegítés közbeni közvetlen kölcsönhatásával vagy ruténium(III)-hidroxid hidrogén-jodiddal való kezelésével nyerik.

Ruténium(III)-klorid és kálium-jodid reakciója:

A négy vegyértékű ruténium vegyületei.

Ruténium (IV) oxid RuO2 Nagyon stabil. Vízben és alkoholban kevéssé oldódik. Savakban oldódik. Por alakú ruténium oxigénben történő hevítésével vagy ruténium(IV)-szulfid oxigénáramban történő kalcinálásával nyerik.

Bomlás ruténium(VIII)-oxid hevítés hatására:

Ruténium(VIII)-oxid és hidrogén-peroxid reakciója:

Ruténium(IV)-szulfid RuS2. A természetben laurit ásványként fordul elő. Porított ruténium kénnel való hevítésével vagy hidrogén-szulfiddal ruténium (IV) sók oldatára történő reagáltatásával nyerik.

Öt vegyértékű ruténium vegyületei.

Ruténium(V)-fluorid RuF5. Átlátszó sötétzöld kristályok, korrodálják az üveget. Víz hatására bomlik és jód hatására ruténium(III)-fluoriddá redukálódik. Fluor hatására 300°C-ra hevített ruténiumfémre nyerik.

4RuF5+10H2O =3RuO2+RuO4+20HF

Hat vegyértékű ruténium vegyületei.

Kálium-rutenát K2RuO4. Sötétzöld tetraéderes kristályok. Hidrogénnel redukálva ruténium(IV)-oxiddá vagy fémruténiummá. Ruténium fémporon oxidáló-lúgos keverék hatására nyerik.

Reagál híg savakkal:

Reagál tömény savakkal:

Klórral reagál:

Heptavalen ruténium vegyületei.

Kálium-perrutenát KruO4. Fekete tetragonális kristályok, kálium-rutenát gázhalmazállapotú klórral vagy folyékony brómmal való oxidációjával nyerik.

Oktavalens ruténiumvegyületek.

Ruténium (VIII) oxid RuO4. Forráspont alá hevítve robbanásszerűen bomlik ruténium (IV) oxidra és oxigénre. Lúgok hatására rutenátokká alakul. A gőzök erős ózonszagúak és mérgezőek. Oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik. A ruténium oxigénben történő kalcinálásával nyerik 1000°C feletti hőmérsékleten.

Elektronikus konfiguráció kiv. elektronhéjak 5s25p65d66s2

Az ozmiumot a platinafémek dúsított nyersanyagából izolálják úgy, hogy ezt a koncentrátumot levegőn 800-900 °C hőmérsékleten kalcinálják. Ebben az esetben az erősen illékony ozmium-tetroxid OsO4 gőzei mennyiségileg szublimálódnak, amelyeket azután a NaOH-oldat elnyel.

Az oldat bepárlásával sót izolálunk - nátrium-perozmátot, amelyet ezután hidrogénnel 120 ° C-on ozmiummá redukálnak:

Kétértékű ozmium vegyületei.

ozmium(II)-oxid OsO. Szürkésfekete por, vízben és savakban gyengén oldódik. Ozmium, ozmium(II)-szulfit és nátrium-karbonát keverékének szén-dioxid-áramban való melegítésével nyerik.

ozmium(II)-klorid OsCl2. Alkoholban, éterben és salétromsavban oldódik. Ozmium(III)-klorid 500 °C-on és csökkentett nyomáson történő melegítésével nyertük. kémiai elem vas kobalt nikkel

Ozmium(II)-jodid OsI2. Zöld szilárd anyag, amely akkor képződik, amikor ozmium(IV)-sók savas oldatát kálium-jodiddal kezelik.

Háromértékű ozmiumvegyületek.

ozmium(III)-oxid Os2O3. Sötétbarna por (vagy rézvörös pelyhek), vízben gyengén oldódik. OsO4 fémes ozmiummal való redukálásával nyerik hevítéssel vagy az ozmium (III) sóinak nátrium-karbonáttal szén-dioxid áramban történő melegítésével.

ozmium(III)-klorid OsCl3. Higroszkópos barna köbös kristályok. Könnyen oldódik vízben és alkoholban. 500°C felett OsCl2-re és Cl2-re bomlik Ismeretes az OsCl3.3H2O kristályos hidrát.

Négyértékű ozmium vegyületei.

ozmium(IV)-oxid OsO2. Vízben és savakban kevéssé oldódik. Finom diszpergált fémozmium OsO4 gőzben történő hevítésével nyerik.

ozmium(IV)-fluorid OsF4. Barna por, amely vízzel vagy hővel bomlik. Fluort 280 °C-ra melegített fémozmiumon vezetve nyerik.

ozmium(IV)-klorid OsCl4. Barna-vörös tűk, amelyeket a víz lassan OsO2.2H2O-vá alakít. Úgy nyerik, hogy OsO4-et tömény sósavval kezelnek, vagy a klór 650-700 °C-ra hevített fémes ozmiumon való átvezetése során keletkező barnássárga gőzöket lehűtik.

ozmium(IV)-szulfid OsS2. Fekete köbös kristályok. Vízben és alkoholban kevéssé oldódik. Levegőn hevítve OsO4-vé alakul. Hidrogénnel fémmé redukálva.

Valens ozmium vegyületei.

Osmium (VI) fluorid OsF6. Korrodálja az üveget. Vízzel hidrolizál. Az ozmium(VI)-fluorid gőzei színtelenek és mérgezőek. OsF4-gyel és OsF8-cal együtt ozmium fluoros környezetben történő hevítésével nyerik.

Kálium-ozmát K2OsO4 Ibolya oktaéderes kristályok. Melegítéskor OsO4-vé alakul. Savak hatására bomlik. Kálium-nitrittel vagy OsO4-alkohollal lúgos káliumoldatban redukálva nyerik.

Oktovalens ozmiumvegyületek.

Ozmium-oxid (VIII) OsO4. Szúrós szagú. Vízben, alkoholban, éterben oldódik. A gőzök nagyon mérgezőek. Oxidáló tulajdonságokat mutat. Számos reakcióban használják katalizátorként.

ozmium(VIII)-fluorid OsF8. Sárga kristályok. 225°C feletti hőmérsékleten lebomlik. Oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik. Bőrrel érintkezve égési sérülést okoz. Vízzel reagálva OsO4 és hidrogén-fluorsav keletkezik.

ozmium(VIII)-szulfid OsS4. Sötétbarna por. Kénhidrogénnek savanyított OsO4-oldaton való átvezetésével vagy ammónium- vagy nátrium-szulfidok OsO4 lúgos oldatán történő hatására nyerhető.

A kobalt (lat. Сobaltum, Co) 27-es rendszámú, 58,9332 tömegű kémiai elem. A kobaltatom két külső elektronrétegének konfigurációja: 3s2 3p6 3d7 4s2. A kobalt leggyakrabban +2 oxidációs állapotban (II vegyérték), ritkábban +3 oxidációs állapotban (III vegyérték) és nagyon ritkán +1, +4 és +5 oxidációs állapotban (I vegyérték, I. IV, V).

A por alakú Co egyszerű anyagai meglehetősen nagy aktivitást mutatnak a savakkal szemben. Savakkal való kölcsönhatásuk következtében +2 oxidációs állapotú sók keletkeznek. A kobaltsók rózsaszínűek a 2-aqua komplex képződése miatt.

Co + 2HCl = CoCl2 + H2?

Co + H2SO4 = CoSO4 + H2?

3 Co + 8HNO3(sc.) = 3Co(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Hideg tömény salétromsav passzivál Co. Melegítéskor a védőfólia megsemmisül, és a fém reagál tömény salétromsavval:

Co + 4HNO3(tömény) = Co(NO3)2 + 2NO2? + 2H2O

Oxigénnel a kobalt bázikus tulajdonságú EO-oxidokat képez. Ezek az oxidok nem oldódnak vízben, nem lépnek kölcsönhatásba lúgokkal, de könnyen reagálnak savakkal, és Co(II)-sókat képeznek. A megfelelő hidroxidok szintézisére leggyakrabban a Co(II)-sókat használják, például: CoCl2 + NaOH = Co(OH)2? + NaCl

A kobalt(II)-hidroxid sókból történő átvételekor rosszul oldódó bázikus sók kék csapadéka Co(OH)nX2-n? xH2O, majd rózsaszín hidroxid Co(OH)2. A kék szín megjelenése a 3Co(OH)2?2H2O összetételű kobalt-hidroxid képződésével is magyarázható, amely bázikus sókkal együtt képződik. A kiszáradás és az öregedés következtében további lúg hozzáadásával kékről rózsaszínre változik a színe. A kobalt(II)-hidroxid kevés bizonyítékot mutat a túlnyomórészt bázikus tulajdonságokkal rendelkező amfoterizmusra. Könnyen oldódik savakban (Co (II) sók képződésével), lúgban pedig nagyon nehezen oldódik, azonban a Co (OH) 2 savas tulajdonságait igazolja a 2-hidroxo komplex jelenléte. A Co (II)-hidroxid nagyon lassan oxidálódik a légköri oxigén hatására, és Co(III)-hidroxiddá alakul, barna színű: 4Co(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Co(OH)3

Erősebb oxidálószerek, például hidrogén-peroxid jelenlétében a Co(II) oxidációs folyamat sokkal gyorsabb: 2Co(OH)2 + H2O2 = 2Co(OH)3

A Co(II) ionra adott minőségi reakció a sárga nitrokomplexének kialakulása.

CoCl2 + 7KNO2 + 2CH3COOH = K3? + NEM + 2CH3COOK + 2KCl

Kvalitatív reakció kobalt (II) kationokra Co2+

Ezeknek a kationoknak a sajátossága az ammónia molekulákkal komplex sók képződése - ammóniátok: Co2 + + 4NH3 \u003d 2+ Ammónia színes oldatok élénk színekben. A sárgásbarna kobalt(II) ammóniát a légköri oxigén fokozatosan cseresznyevörös kobalt(III) ammóniává oxidálja. Oxidálószerek jelenlétében ez a reakció azonnal lezajlik.

A (III) oxidációs állapot a kobalt esetében instabil, ezért a Co(III)-hidroxid oxidáló tulajdonságokat mutat még olyan gyenge redukálószer hatására is, mint a Cl-ion: 2Co(OH)3 + 6HCl = 2CoCl2 + Cl2? + 6H2O

A kobalt nagyszámú oldhatatlan sót képez, amelyek közül sok, például a foszfátok, vizes oldatokban végzett cserereakciókkal szintetizálhatók:

3 CoCl2 + 4Na2HPO4 = 2 Co3(PO)4 + 8NaCl + HCl

A közepes Co(II)-karbonátokat nem lehet előállítani, ha sóik oldatához alkálifém-karbonátot adnak. A karbonátionok jelenlétében végbemenő fokozott hidrolízis következtében a köztes karbonátok helyett gyengén oldódó bázikus karbonátok képződnek:

2CoCl2 + Na2CO3 + 2H2O ? (CoOH)2CO3? + 2NaCl + 2HCl

A 20. század közepén az állatok májából izolálták a kobalamint, a B12-vitamint, és csak ez a vitamin tartalmaz kobaltot - mindössze 4%, és aktív formában van jelen.

A kobalt számos folyamatban vesz részt a szervezetben: aktiválja a vérképzés folyamatát - ennek köszönhetően a csontvelőben vörösvértestek képződnek, a vas jobban felszívódik, és a vér összetétele folyamatosan normális marad. A vas felszívódásáért "felelős" bélmikroflórának kobaltra van szüksége - ezeknek a baktériumoknak ez táplálék, ezért ha a kobalt nem elegendő, gyakran különböző típusú vérszegénység alakul ki; a vérkeringés folyamata kobalt hiányával szintén nem tud normálisan lezajlani.

Az anyagcsere folyamatokban részt vevő kobalt normalizálja az endokrin rendszer működését, aktiválja az enzimek termelését, részt vesz a fehérjék, szénhidrátok és zsírok szintézisében. A kobalt más anyagokkal kölcsönhatásba lépve beindítja a test összes sejtjének megújulási folyamatát, részt vesz az RNS és DNS szintézisében is.

A csontszövet normál fejlődéséhez és szerkezetének megőrzéséhez az is fontos, hogy elegendő kobalt legyen a szervezetben, ezért a kobaltot tartalmazó termékek különösen szükségesek gyermekek, nők és idősek számára.

A kobalt fontos az erek egészséges állapotának megőrzésében - megakadályozza az érelmeszesedés kialakulását, hiszen nemcsak a "rossz" koleszterin mennyiségét csökkenti a vérben, hanem segíti a szervezetet eltávolítani, így nincs ideje. az edényekben lerakandó.

A kobalt immunstimuláló hatása abban nyilvánul meg, hogy képes növelni a leukociták fagocita aktivitását - ez azt jelenti, hogy a leukociták aktívabban kötik meg, szívják fel és emésztik a szervezetbe kerülő kórokozókat. A hasnyálmirigy tevékenysége a szervezetben lévő kobalt mennyiségétől is függ - ha hiányzik, ez a szerv nem tud normálisan működni.

A kobalt más anyagokkal együtt segít a szervezetnek megőrizni a fiatalságot - például a rézzel és a mangánnal együtt megakadályozza a haj korai őszülését és felgyorsítja a súlyos betegségek utáni felépülést.

Az elektronikus képlet 4s24p64d85s1.

Oxidációs állapot: +1, +2, +3, +4, +6; vegyérték: 1, 2, 3, 4, 6

Kémiai tulajdonságok: inaktív fém. Oldódik vízben, valamint tömény kén- és sósavban oxigén jelenlétében. Oxidáló-lúgos keverékekkel oxidálva.

Ródium(II)-oxid RhO. Fekete-barna anyag, vízben és savakban gyengén oldódik.

Ródium(II)-klorid RhCl2. Különféle színekben festhető por - a sötétbarnától a lilás-pirosig. A ródium(III)-klorid 950 °C-os melegítésével nyertük.

Ródium(II)-szulfid RhS. Sötétszürke kristályok. Vízben és aqua regioban kevéssé oldódik. A fémes ródiumot kéngőzben vörös hőre hevítik.

Háromértékű ródiumvegyületek.

Ródium(III)-oxid Rh2O3. Kissé oldódik vízben, savakban és vízben. Hevítéskor hidrogénnel fémes ródiummá redukálódik. Porított ródium, ródium(III)-nitrát vagy ródium(III)-klorid levegőn 800°C-on történő hevítésével nyerik.

Ródium-hidroxid (III) Rh(OH)3. Sárga zselatinos csapadék, amelyet ródium(III)-sók lúgokkal vagy alkálifém-karbonátokkal történő kezelésével nyernek. Savakban vagy lúgfeleslegben oldódik. Kiszáradáskor Rh2O3-má alakul.

Ródium(III)-fluorid RhF3. Vörös rombuszkristályok. Fluort 500-600 °C-ra hevített fémes ródiumon átvezetve nyerik.

Ródium(III)-klorid RhCl3 Vörösesbarna por, amely levegőben elfolyósodik. Vízben és savakban rosszul oldódik. 948°C felett elemekre bomlik. Ismert kristályhidrát RhCl3.4H2O. 250-300 °C-ra melegített ródiumon klórral vagy RhCl3.4H2O dehidratálásával nyerik.

Ródium(III)-jodid RhI3. Fekete anyag, vízben rosszul oldódik. 327°C-on bomlik. Úgy nyerik, hogy kálium-jodidot ródium(III)-sók oldatára forralunk.

Ródium(III)-szulfid Rh2S3. Szürkésfekete por, 500°C-ig stabil. E hőmérséklet felett levegőben vagy oxigénben meggyullad és megég, és ródiumfém keletkezik. Kénhidrogén és ródium(III)-klorid hatására nyerik.

Négyértékű ródium vegyületei.

Ródium(IV)-oxid RhO2. Szilárd fekete anyag. Fém ródium hidroxiddal és kálium-nitráttal való olvasztásával nyerik.

Ródium hidratált oxidja (IV) RhO2.nH2O. Olívazöld szilárd. Savakban oldódik. Melegítés hatására Rh2O3-dá alakul. Rh (OH) 3 elektrolitikus oxidációjával nyerik feleslegben lévő lúgban, vagy ródium(III)-sók klóros oldatának lúgos közegben történő oxidációjával.

Ródium(IV)-bromid RhBr4. Barna por. 527°C-ra hevítve elemekre bomlik. Melegítéskor az elemek közvetlen kölcsönhatásával nyerik.

Elektronikus képlet 5s25p65d76s2

Oxidációs állapot: +1, +2, +3, +4, +5, +6; vegyérték: 1, 2, 3, 4, 5, 6

Fizikai tulajdonságok: Ezüstfehér keményfém

Előállítás: az ércek komplex feldolgozása eredményeként (NH4) 2 keletkezik, melynek hőbomlása során irídium keletkezik.

Kémiai tulajdonságok: inert fém. Nem lép kölcsönhatásba savakkal; még aqua regiával sem reagál. Reagál oxidáló-lúgos keverékekkel. Melegítéskor kölcsönhatásba lép a halogénekkel.

Kétértékű irídium vegyületei.

Irídium(II)-klorid IrCl2. Ragyogó sötétzöld kristályok. Savakban és lúgokban rosszul oldódik. Fém irídium vagy IrCl3 hevítésével nyerik klóráramban 763 °C-on.

Irídium(II)-szulfid IrS. Ragyogó sötétkék szilárd anyag. Kálium-szulfidban oldódik. Fém irídium kéngőzben való hevítésével nyerik.

Három vegyértékű irídium vegyületei.

Irídium(III)-oxid Ir2O3. Sötétkék szilárd anyag. Vízben és alkoholban kevéssé oldódik. Kénsavban oldódik. Az irídium(III)-szulfid könnyű kalcinálásával nyerik.

Irídium(III)-klorid IrCl3. Az illékony vegyület olíva zöld színű. Vízben, lúgokban és savakban gyengén oldódik. 600 °C-ra melegített irídiumon klór hatására nyerik.

Irídium(III)-bromid IrBr3. Olíva zöld kristályok. Vízben oldódik, alkoholban kevéssé oldódik. IrO2 és hidrogén-bromid kölcsönhatása révén nyerik.

Irídium(III)-szulfid Ir2S3. Barna szilárd anyag. Vízben kevéssé oldódik. Salétromsavban és kálium-szulfidban oldódik. Kénhidrogén és irídium(III)-klorid hatására nyerik.

Négyértékű irídium vegyületei.

Irídium(IV)-oxid IrO2. Fekete tetragonális kristályok rutil ráccsal. Vízben, alkoholban és savakban kevéssé oldódik. Hidrogénnel fémmé redukálják. Hő hatására hő hatására elemekké disszociál. Porított irídium levegőben vagy oxigénben 700°C-on, IrO2.nH2O melegítésével nyerik.

Irídium(IV)-fluorid IrF4. Sárga olajos folyadék, amely levegőn bomlik és vízzel hidrolizál. Az IrF6 irídiumporral 150 °C-on történő melegítésével nyertük.

Irídium(IV)-klorid IrCl4. Higroszkópos barna szilárd anyag. Hideg vízben oldódik, meleg vízben lebomlik. Fém irídium klórral, emelt nyomáson történő melegítésével (600-700 °C) nyerik.

Irídium(IV)-bromid IrBr4. Kék anyag, amely a levegőben lebeg. Alkoholban oldódik. IrO2 és hidrogén-bromid kölcsönhatása révén nyerik alacsony hőmérsékleten.

Irídium(IV)-szulfid IrS2. Barna szilárd anyag. Vízben kevéssé oldódik. A hidrogén-szulfid irídium(IV)-sók oldatain való átengedésével nyerik.

Hat vegyértékű irídium vegyületei.

Irídium(VI)-fluorid IrF6. Sárga tetragonális kristályok. Fémes irídium hatására IrF4-vé alakul, hidrogén hatására fémes irídiummá redukálódik. Korrodálja a nedves üveget. Az irídiumot fluor atmoszférában, fluorit csőben hevítve állítják elő.

Irídium(VI)-szulfid IrS3. Szürke por, vízben gyengén oldódik. Porított fém irídium feleslegben lévő kénnel vákuumban történő hevítésével nyerik.

Elektronikus képlet 3s23p63d84s2

Oxidációs állapot: (+1), +2, (+3, +4); vegyérték: (1), 2, (3, 4)

Fizikai tulajdonságok: szürke keményfém

Alapvető ásványok: vas-nikkel pirit (Fe,Ni)9S8, nikkelin NiAs

Kémiai tulajdonságok: inaktív fém. Ellenáll a víznek és a nedves levegőnek. Lassan reagál híg savakkal. Melegítéskor reakcióba lép oxigénnel, halogénekkel, nitrogénnel, kénnel és más nemfémekkel. Normál hőmérsékleten ellenáll a fluor hatásának, amelyet nikkelből készült hengerekben tárolnak.

A nikkel kvalitatív reakciója a nikkel és a dimetil-glioxim reakciója. A dimetil-glioximot 1905-ben javasolta L.A. Chugaev, ezért a dimetil-glioximot néha "Chugaev-reagensnek" nevezik.

A dimetil-glioxim nikkelionokkal reagálva vörös komplexet képez, amely könnyen kicsapható és gravimetriásan meghatározható.

Az egyszerű nikkel-anyagok por formájában meglehetősen nagy aktivitást mutatnak a savakkal szemben. Savakkal való kölcsönhatásuk következtében +2 oxidációs állapotú sók keletkeznek. A Ni-sók vizes oldatai a 2-ion jelenléte miatt zöld színűek.

Ni + 2HCl = NiСl2 + H2?

Ni + H2SO4 = NiSO4 + H2?

3Ni + 8HNO3(diff.) = 3Ni(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Hideg tömény salétromsav passziválja a Ni-t. Melegítéskor a védőfólia megsemmisül, és a fém reagál tömény salétromsavval:

Ni+ 4HNO3(tömény) = Ni(NO3)2 + 2NO2? + 2H2O

Oxigénnel a nikkel bázikus tulajdonságú EO-oxidokat képez. Ezek az oxidok nem oldódnak vízben, nem lépnek kölcsönhatásba lúgokkal, de könnyen reagálnak savakkal, így Ni(II)-sókat képeznek. A Ni(II)-sókat leggyakrabban a megfelelő hidroxidok szintézisére használják, például:

NiCl2 + NaOH = Ni(OH)2? + NaCl

A zöld színű nikkel(II)-hidroxid sav-bázis tulajdonságaiban hasonló a Co(II)-hidroxidhoz. Savakban könnyen oldódik, lúgokban gyakorlatilag nem oldódik. A lúgoknak a Ni(OH)2 csapadéknak való hosszan tartó expozíciója meghatározatlan összetételű hidroxokomplex képződéséhez vezet a feltételes képlet 2? . A nikkel(II)-hidroxidot sem a légköri oxigén, sem a hidrogén-peroxid nem oxidálja Ni(OH)3-dá. Az oxidációhoz erősebb oxidálószerre van szükség, például brómra:

2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = 2Ni(OH)3 + 2NaBr

A +2 és +3 oxidációs állapotú nikkel nagyszámú komplex vegyületet képez. Legstabilabb kationos komplexeik az akvakomplexek és az ammóniátok, valamint azok a komplexek, ahol a ligandumok többfogú szerves molekulák, például a dimetil-glioximát. A nikkel nagyszámú oldhatatlan sót képez, amelyek közül sok, például a foszfátok, vizes oldatokban végzett cserereakciókkal szintetizálhatók:

3NiCl2 + 4Na2HPO4 = 2Ni3(PO)4 + 8NaCl + HCl

A közepes Ni(II)-karbonátokat nem lehet előállítani, ha sóik oldatához alkálifém-karbonátot adnak. A karbonátionok jelenlétében végbemenő fokozott hidrolízis következtében a köztes karbonátok helyett gyengén oldódó bázikus karbonátok képződnek:

2NiCl2 + Na2CO3 + 2H2O ? (NiOH)2CO3? + 2NaCl + 2HCl

A nikkel egy nyomelem, amely befolyásolja a vérképzés folyamatait, és számos redox folyamatban vesz részt a szervezetben.

Egy felnőtt teste mindössze 5-14 ml nikkelt tartalmaz. Az elem felhalmozódik az izomszövetben, a májban, a tüdőben, a vesében, a hasnyálmirigyben és a pajzsmirigyben, az agyalapi mirigyben, az agyban és a hámban. Meg kell jegyezni, hogy az életkor előrehaladtával a nikkel koncentrációja a tüdőben növekszik. A nikkel főleg széklettel ürül ki a szervezetből (akár 95%).

kobalttal, vassal, rézzel kombinálva részt vesz a hematopoiesis folyamataiban (hatással van a fiatal vörösvértestek érésére és növeli a hemoglobin szintjét)

növeli a hipoglikémiás aktivitást (növeli az inzulin hatékonyságát)

részt vesz a DNS, RNS és fehérjék szerkezeti szerveződésében és működésében

fokozza a redox folyamatok áthaladását a szövetekben (oxigénnel látja el a sejteket)

fokozza az agyalapi mirigy antidiuretikus hatását

számos enzimet aktivál (beleértve az arginázt is)

fontos a szervezet hormonális szabályozásában

részt vesz a zsíranyagcserében

oxidálja a C-vitamint

csökkenti a vérnyomást

napi szükséglet

A napi nikkelszükséglet kortól, nemtől és súlytól függően körülbelül 100-300 mcg.

Hiány- és túladagolás tünetei

A nikkel túladagolása ritka jelenség, ami az elem magas szintű toxicitásával magyarázható - körülbelül 20-40 mg naponta. Feleslegével a következő tünetek figyelhetők meg:

tachycardia

bőrgyulladás

a fertőző betegségekkel szembeni ellenállás csökkenése

a felső légutak nyálkahártyájának irritációja

az idegrendszer fokozott ingerlékenysége

csökkent immunitás

magnéziumhiány a szervezetben

vas vagy cink felhalmozódása

a csontnövekedés késleltetése

a tüdő és az agy ödémája

rák kockázata

Palládium.

Elektronikus képlet 4s24p64d10

Oxidációs állapot: +1, +2, +3, +4; vegyérték: 1, 2, 3, 4

Fizikai tulajdonságok: Ezüstfehér puha fém

Főbb ásványok: palladit PdO; natív formában is megtalálható

Kémiai tulajdonságok: inaktív fém. Száraz és nedves levegőn normál hőmérsékleten stabil. Tömény salétromsavban és aqua regiában oldódik. Melegítéskor tömény kénsavban oldódik. Melegítéskor reakcióba lép nem fémekkel.

Egyértékű palládiumvegyületek.

Palládium(I)-szulfid Pd2S. Zöldesszürke amorf anyag. Kissé oldódik vízben, savakban és vízben. Cl2 kénnel történő hevítésével nyertük bóraxréteg alatt.

Kétértékű palládium vegyületei.

Palládium(II)-oxid PdO. A legstabilabb palládium-oxid. Fekete por. Vízben és savakban kevéssé oldódik. Oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik. Fémpalládium oxigénben történő erős hevítésével vagy palládium(II)-nitrát kalcinálásával nyerik.

Palládium(II)-hidroxid Pd(OH)2. Barna-vörös por. Vízben kevéssé oldódik. Savakban oldódik. Gyengén kifejezett oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik. Palládium(II)-nitrát forró vízzel történő hidrolízisével vagy palládium(II)-sókon lúgok hatására nyerik.

Palládium(II)-fluorid PdF2. Barna kristályok. Vízben rosszul oldódik. Feloldódik fluorsavban, és H2 tetrafluoropalládsavat képez. Az elemek közvetlen kölcsönhatásával vagy PdF3 palládiummal történő hevítésével nyerik.

Palládium(II)-bromid PdBr2. Barna-vörös anyag. Vízben kevéssé oldódik. Hidrogén-bromid vizes oldatában (tetrabróm-palládsav H2 képződésével) vagy alkálifém-bromidokban oldódik. Brómos víz fémpalládiumra vagy kálium-bromid PdCl2 hatására nyerik.

Palládium(II)-jodid PdI2. Sötétvörös por. Vízben és alkoholokban kevéssé oldódik. Jódhidrogénben oldódik (tetrajód-palládsav H2 képződésével) vagy alkálifém-jodidok oldataiban. Palládium(II)-klorid oldatának kálium-jodiddal való kezelésével nyerjük.

Palládium(II)-szulfid PdS. Sötétbarna szilárd fémszerű anyag. Kissé oldódik vízben, sósavban, ammónium-szulfidban. Salétromsavban és vízben oldódik. Elemek kölcsönhatásából nyerik hevítés során, a PdS2 hőbomlása során, vagy hidrogén-szulfidot palládium(II)-sók vizes oldatán átvezetve.

...

Hasonló dokumentumok

Az átmeneti fémek a kémiai elemek periódusos rendszerének másodlagos alcsoportjainak elemei. VIIB és VIIIB csoport elemei: kémiai és fizikai tulajdonságok. mangánvegyületek. A kálium-permanganát használata. A kobalt és a nikkel vegyületei és tulajdonságaik.

bemutató, hozzáadva 2013.02.05


A periódusos rendszer IV. csoportjába tartozó kémiai elemek általános jellemzői, jelenlétük a természetben és más nemfémekkel alkotott vegyületek. Germánium, ón és ólom beszerzése. A titán alcsoport fémeinek fizikai-kémiai tulajdonságai. A cirkónium terjedelme.

bemutató, hozzáadva 2014.04.23


A szervetlen vegyületek fő osztályai. A kémiai elemek elterjedtsége. A periódusos rendszer I., II. és III. csoportjába tartozó s-elemek általános kémiai törvényei D.I. Mengyelejev: fizikai, kémiai tulajdonságok, előállítási módszerek, biológiai szerep.

oktatóanyag, hozzáadva: 2011.02.03


Jellemzők, információk az elemek felfedezésének történetéről és a természetben való elterjedtségükről. Az atomok és ionok sugarainak csoportjának változása, az ionizációs potenciál. Nitrogénvegyületek tulajdonságai negatív oxidációs állapotban: nitridek, hidroxil-amin.

absztrakt, hozzáadva: 2016.04.28


Átfogó tanulmány Mengyelejev periodikus rendszerének elemeiről, a felfedezés történetéről és az arany természetben való megtalálásának formáiról. Az arany és vegyületeinek elsődleges lelőhelyeinek, fizikai és kémiai tulajdonságainak, kinyerési módszereinek és felhasználási területeinek tanulmányozása.

szakdolgozat, hozzáadva 2011.11.17


A periodikus jog kialakulása a XX. A kémiai elemek periodikus tulajdonságai: ionizációs energia változása, elektronegativitás, szűrési és penetrációs hatások. Az atomi és ionos sugarak értékének változása. Általános információk a nem fémekről.

bemutató, hozzáadva: 2015.08.07


A periódusos rendszer számos elemének felfedezésének érdekes tényeinek leírása. A kémiai elemek tulajdonságai, nevük eredete. Felfedezéstörténet, esetenként elemek megszerzése, nemzetgazdasági jelentősége, terjedelme, biztonsága.

absztrakt, hozzáadva: 2009.11.10


A felfedezés története és helye a kémiai elemek periodikus rendszerében D.I. Mendeleev halogének: fluor, klór, bróm, jód és asztatin. Az elemek kémiai és fizikai tulajdonságai, alkalmazása. Az elemek bősége és az egyszerű anyagok előállítása.

bemutató, hozzáadva 2014.03.13


A króm, volfrám, molibdén fizikai és kémiai tulajdonságainak tanulmányozása. A króm-oxid a legstabilabb krómvegyület. Hidroxidok, a hatodik B csoport elemeinek oxigéntartalmú savak sói. A hatodik B csoport elemeinek peroxidjai, karbidjai, nitridjei, boridjai.

előadás, hozzáadva 2011.06.29


A szilícium a D.I. harmadik periódusának negyedik csoportja fő alcsoportjának eleme. Mengyelejev; eloszlás a természetben. Szilícium-oxid alapú ásványi anyagok fajtái. Szilíciumvegyületek alkalmazási területei; üveg.

A periódusos rendszer nyolcadik csoportjának másodlagos alcsoportja három d-elem triádot és három mesterségesen nyert és kevéssé vizsgált elemet foglal magában: gázsium, Hs, meitnerium, Mt, darmstadtium Ds. Az első triádot a következő elemek alkotják: vas, Fe, kobalt Co, nikkel Ni; a második triád - ruténium Ru, rádium Ro, palládium Pd és a harmadik triád - ozmium Os, irídium Ir és platina Pt. Mesterségesen nyert hassium, meitrenium, darmstadtium rövid élettartammal egészítik ki a ma ismert legnehezebb elemek listáját.

A VIIB csoportba tartozó legtöbb elem két vegyértékelektront tartalmaz az atom külső elektronhéján; ezek mind fémek. A kötések kialakításában a külső ns-elektronok mellett az utolsó előtti elektronhéj (n-1)d elektronjai vesznek részt.

A magtöltés növekedése miatt minden triád utolsó elemének jellemző oxidációs állapota alacsonyabb, mint az első elemé. Ugyanakkor az elem elhelyezkedési időszakának számának növekedése az elzáródás jellemző fokának növekedésével jár (9.1. táblázat).

9.1. táblázat A nyolcadik oldalcsoport elemeinek jellemző oxidációs állapotai

A vegyületeikben előforduló elemek leggyakoribb oxidációs állapotait a táblázat tartalmazza. 41 vastagon szedve.

Ezeket az elemeket néha három alcsoportra osztják: a vas alcsoportra (Fe, Ru, Os), a kobalt alcsoportra (Co, Rh, Ir) és a nikkel alcsoportra (Ni, Pd, Pt). Az ilyen felosztást az elemek jellegzetes oxidációs állapota (42. táblázat) és néhány egyéb tulajdonság is alátámasztja. Például a vas alcsoport minden eleme aktív katalizátor az ammónia szintéziséhez, a nikkel alcsoport pedig a szerves vegyületek hidrogénezési reakcióihoz. A kobalt alcsoport elemeit komplex vegyületek képződése jellemzi [E (NH 3) 6] G 3, ahol G halogénion

A VIIIB csoport elemeinek redox tulajdonságait a következő séma határozza meg:

Fémionok oxidáló tulajdonságainak erősítése

A VIIIB csoport összes féme katalitikusan aktív. Mindegyik többé-kevésbé képes a hidrogén elnyelésére és aktiválására; mind színes ionokat (vegyületeket) képeznek. Minden fém hajlamos a komplexképződésre. A VIII-B alcsoport elemeinek fizikai és kémiai tulajdonságainak összehasonlítása azt mutatja, hogy a Fe, Ni, Co nagyon hasonlóak egymáshoz, ugyanakkor nagyon eltérnek a másik két triád elemeitől, ezért izolálják őket. a vas családban. A fennmaradó hat stabil elem egy közös név alatt egyesül - a platinafémek családja.

A vas család fémei

A vas hármasában mutatkozik meg legvilágosabban a d-elemek egészére jellemző horizontális hasonlat. A vastriád elemeinek tulajdonságait a táblázat tartalmazza. 42.

9.2. táblázat A vashármas elemeinek tulajdonságai

Természetes erőforrások. A vas a negyedik (O 2, Si, Al után) legelterjedtebb elem a földkéregben. A természetben szabad állapotban is előfordulhat: meteor eredetű vas. A vasmeteoritok átlagosan 90% Fe-t, 8,5% Ni-t, 0,5% Co-t tartalmaznak. Húsz kőmeteorithoz átlagosan egy vasmeteorit jut. Néha találnak őshonos vasat, amelyet az olvadt magma von ki a föld belsejéből.

A vas előállításához mágneses vasércet Fe 3 O 4 (magnetit ásvány), vörös vasércet Fe 2 O 3 (hematit) és barna vasércet Fe 2 O 3 x H 2 O (limonit), FeS 2 - piritet használnak. Az emberi szervezetben a vas a hemoglobinban van jelen.

A kobalt és a nikkel fémes állapotban a meteoritokban található. A legfontosabb ásványok: kobaltit CoAsS (kobaltfény), vas-nikkel pirit (Fe,Ni) 9 S 8 . Ezek az ásványok a polifémes ércekben találhatók.

Tulajdonságok. A vas, a kobalt, a nikkel ezüstfehér fémek, szürkés (Fe), rózsaszínes (Co) és sárgás (Ni) árnyalattal. A tiszta fémek erősek és képlékenyek. Mindhárom fém ferromágneses. Egy bizonyos hőmérsékletre (Curie-pontra) hevítve a ferromágneses tulajdonságok eltűnnek, és a fémek paramágnesessé válnak.

A vasat és a kobaltot polimorfizmus jellemzi, míg a nikkelt monomorf és az olvadáspontig fcc szerkezetű.

A szennyeződések jelenléte nagymértékben csökkenti ezeknek a fémeknek az ellenállását az agresszív atmoszférával szemben nedvesség jelenlétében. Ez korrózió (vas rozsdásodás) kialakulásához vezet, mivel a felületen változó összetételű oxidok és hidroxidok keverékéből laza réteg képződik, amely nem védi meg a felületet a további károsodástól.

Az E 2+ /E rendszerek vas (-0,441 V), nikkel (-0,277 V) és kobalt (-0,25 V) elektródpotenciáljának és a Fe 3+ /Fe rendszer elektródpotenciáljának (-0,036) összehasonlítása V) megmutatja, hogy ennek a triádnak a legaktívabb eleme a vas. A híg sósav, kénsav és salétromsav feloldja ezeket a fémeket E 2+ ionok képződésével:

Fe+2HC? = FeC? 2+H2;

Ni + H 2 SO 4 \u003d NiSO 4 + H 2;

3Co + 8HNO 3 \u003d 3Co (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2O;

4Fe + 10HNO 3 \u003d 3Fe (NO 3) 2 + NH 4 No 3 + 3H 2 O.

A töményebb salétromsav és a forró tömény kénsav (kevesebb mint 70%) oxidálja a vasat Fe(III)-dá NO és SO2 képződésével, például:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + No + 2H 2 O;

2Fe + 6H 2SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

A nagyon tömény salétromsav (sp.v. 1.4) passziválja a vasat, kobaltot, nikkelt, felületükön oxidfilmeket képezve.

A lúgos oldatok tekintetében a Fe, Co, Ni stabilak, de magas hőmérsékleten reagálnak az olvadékokkal. Normál körülmények között mindhárom fém nem lép reakcióba a vízzel, de vörösen izzó hőmérsékleten a vas kölcsönhatásba lép a vízgőzzel:

3Fe + 4H 2 o Fe 3 O 4 + 4H 2 .

A kobalt és a nikkel észrevehetően jobban ellenáll a korróziónak, mint a vas, ami összhangban van a standard elektródpotenciálok sorozatában elfoglalt helyzetükkel.

Az oxigénben finoman diszpergált vas hevítéskor ég, és Fe 3 O 4 keletkezik, amely a legstabilabb vas-oxid, és a kobalt is ugyanazt az oxidot alkotja. Ezek az oxidok +2, +3 oxidációs állapotú elemek származékai (EO E 2 O 3). A kobalt és a nikkel termikus oxidációja magasabb hőmérsékleten megy végbe, és NiO és CoO képződik, amelyek az oxidációs körülményektől függően változó összetételűek.

A vas, a nikkel, a kobalt, az EO és az E 2 O 3 oxidok ismertek (9.3. táblázat).

9.3. táblázat A VIIIB alcsoport elemeinek oxigéntartalmú vegyületei

Elem neve	Oxidációs állapot		Hidroxidok
	karakter		Név	Ion képlet	Név
vas (Fe)			Alapvető		vas(II)-hidroxid		vassók (II)
		Amfoter, túlsúlyban az alap		Vas(III)-hidroxid		vassók (III)
	vassav
		Sav		vassav
Kobalt (Co)			Alapvető		Kobalt(II)-hidroxid		Kobalt sói (II)
		Alapvető		Kobalt(III)-hidroxid		Kobalt sói (III)
Nikkel (Ni)			Alapvető		Nikkel(II)-hidroxid		Nikkel(II)-sók
		Alapvető		Nikkel(III)-hidroxid		Nikkel(III)-sók

Az EO és az E 2 O 3 oxidokat nem lehet tiszta formában előállítani közvetlen szintézissel, mivel ebben az esetben oxidok halmaza képződik, amelyek mindegyike változó összetételű fázis. Ezeket közvetetten nyerik - bizonyos sók és hidroxidok bomlásával. Az E 2 O 3 oxid csak vassal szemben stabil, és a hidroxid dehidratálásával nyerik.

Az EO-oxidok vízben oldhatatlanok, és nem lépnek kölcsönhatásba sem vízzel, sem lúgos oldatokkal. Ugyanez igaz a megfelelő E(OH) 2 hidroxidok esetében is. Az E(OH)2-hidroxidok könnyen reagálnak savakkal sókat képezve. A vastriád elemei hidroxidjainak sav-bázis tulajdonságait a táblázat tartalmazza. 42.

A vas-hidroxid (III) Fe (OH) 3 a Fe (OH) 2 légköri oxigénnel történő oxidációja során képződik:

4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3.

Hasonló reakció jellemző a kobaltra. A nikkel-hidroxid (II) stabil a légköri oxigén szempontjából. Ennek eredményeként az E(OH)3-hidroxidok eltérően viselkednek savakkal való kölcsönhatás során. Ha a Fe (OH) 3 vas (III) sókat képez, akkor a Co (OH) 3 és a Ni (OH) 3 savakkal való reakciója együtt jár azok E-vé (+2) való redukálásával:

Fe(OH)3 + 3HC? = FeC? 3+3H2O;

2Ni(OH)3 + 6HC? = 2 NiC? 2+C? 2+6H2O.

A Fe(OH)3-hidroxid savas funkciót is mutat, forró tömény lúgoldatokkal reagálva hidroxo-komplexeket képez, például Na 3 -ot. A HFeO 2 vassav-származékokat (ferriteket) lúgok vagy karbonátok Fe 2 O 3-mal való olvasztásával állítják elő:

2NaOH + Fe 2 O 3 2NaFeO 2 + H 2 O;

MgCO 3 + Fe 2 O 3 MgFe 2 O 4 + CO 2.

A ferritek Me II Fe 2 O 4 a spinellek osztályába tartoznak. A fent tárgyalt Fe 3 O 4 és Co 3 O 4 oxidok formálisan FeFe 2 O 4 és CoCo 2 O 4 spinellek.

A kobalttól és a nikkeltől eltérően ismertek olyan vasvegyületek, amelyek oxidációs állapota + 6. A Fe (OH) oxidációja során ferrátok keletkeznek. 3 forró tömény lúgban oxidálószer jelenlétében:

2Fe +3 (OH) 3 + 10KOH + 3Br2 = 2K2Fe +6O4 + 6KBr + 2H2O.

A ferrátok termikusan instabilok és enyhe melegítéssel (100-2000 C) ferritté alakulnak:

4K 2 FeO 4 4KfeO 2 + 2K 2 O + 3O 2.

Szabad állapotban a vassavat és a megfelelő FeO 3 -oxidot nem izolálták. Oldhatóságuk és szerkezetileg a ferrátok közel állnak a megfelelő kromátokhoz és szulfátokhoz. A kálium-ferrát Fe 2 O 3 KNO 3 és KOH összeolvasztásával keletkezik:

Fe 2 O 3 + 3KNO 3 + 4KOH \u003d 2K 2 feO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O.

A ferrátok vörös-ibolya kristályos anyagok. Melegítéskor lebomlanak. A H 2 FeO 4 sav nem izolálható, azonnal Fe 2 O 3 -ra, H 2 O -ra és O 2 -re bomlik. A ferrátok erős oxidálószerek. Savas és semleges környezetben a ferrátok lebomlanak, oxidálják a vizet:

2Na 2 FeO 4 + 10 H 2 O 4Fe (OH) 3 + 4NaOH + O 2.

Vegyületek nem fémekkel. A Fe-, Ni-, Co-halogenidek viszonylag kevések, és a legjellemzőbb +2 és +3 oxidációs állapotoknak felelnek meg. A vas esetében ismertek a FeG 2 és FeG 3 halogenidek fluorral, klórral és brómmal. Közvetlen kölcsönhatás esetén FeF 3 , FeC? 3, FeBr3. A dihalogenideket közvetetten - a fémnek (vagy oxidjának) a megfelelő hidrogén-halogenidben való feloldásával nyerik. Kobalt-trifluorid CoF 3 és triklorid CoC? 3. A nikkel nem képez trihalogenideket. A vastriád összes dihalogenidje tipikus sószerű vegyület, jelentős ionos hozzájárulással a kémiai kötésekhez.

A vas, a kobalt, a nikkel erőteljes kölcsönhatásba lép a kalkogénekkel, és kalkogenideket képez: EX és EX 2 . A monokalkogenidek a megfelelő komponensek oldatokban való kölcsönhatásával állíthatók elő:

CoC? 2 + (NH 4) 2 S \u003d CoS + 2NH 4 C?.

Minden kalkogenid változó összetételű fázis.

A vastriád fémeinek vegyületei más nemfémekkel (pniktogének, szén, szilícium, bór) jelentősen eltérnek a fentiektől. Mindegyik nem engedelmeskedik a formális vegyérték szabályainak, és legtöbbjük fémes tulajdonságokkal rendelkezik.

A vas, kobalt, nikkel elnyeli a hidrogént, de bizonyos vegyületeket nem ad vele. Melegítéskor a hidrogén oldhatósága a fémekben megnő. A bennük oldott hidrogén atomi állapotban van.

Oxigéntartalmú savak és komplex vegyületek sói. A sósav, kénsav és salétromsav minden sója vízben oldódik.

A nikkel(II)-sók zöldek, a kobalt(II)-kék, oldataik és kristályos hidrátjaik rózsaszínűek (például), a vas(II)-sók zöldesek, a vas(III)-sók pedig barnák. A legfontosabb sók: FeC? 36H2O; FeSO 4 7H 2 O - vas-szulfát, (NH 4) 2 SO 4 FeSO 4 6H 2 O - Mohr-só; NH 4 Fe (SO 4) 2 12H 2 O - vas-ammónium timsó; NiSO 4 6H 2 O stb.

A vas-, kobalt- és nikkelsók azon képessége, hogy kristályos hidrátokat képeznek, jelzi ezen elemek komplexképződésre való hajlamát. A kristályos hidrátok tipikus példái az akvakomplexeknek:

[E (H 2O) 6] (ClO 4) 2; [E (H 2 O) 6] (NO 3) 2.

A vastriád elemeihez számos anionos komplex létezik: halogenid (Me I (EF 3), Me 2 I [EG 4], Me 3 [EG 4] stb.), tiocianát (Me 2 I [E (CNS)) 4] , Me 4 I [E (CNS) 6 ], Me 3 I [E (CNS) 6 ]), oxolát (Me 2 I [E (C 2 O 4) 2 ], Me 3 [E (C 2 O) 4) 3]). A cianid komplexek különösen jellemzőek és stabilak: K 4 - kálium-hexacianoferrát (II) (sárga vérsó) és K 3 - kálium-hexacianoferrát (III) (vörös vérsó). Ezek a sók jó reagensek a Fe +3 ionok (sárga só) és Fe 2+ ionok (vörös só) kimutatására pH = 7-nél:

4Fe 3+ + 4- = Fe 4 3;

porosz kék

3Fe 2+ + 2 3- = Fe 3 2 .

turnbull kék

A porosz kéket kékfestékként használják. Ha a KCNS tiocianátsókat Fe 3+ -ionokat tartalmazó oldathoz adják, az oldat vérvörössé válik a vas-tiocianát képződése miatt:

FeC? 3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3KC?.

Ez a reakció nagyon érzékeny, és a Fe 3+ ion felnyitására szolgál.

A kobalt (II) stabil egyszerű sók és instabil komplex K 2, K 4 vegyületek jellemzik, amelyek kobalt (III) vegyületekké alakulnak: K 3, C? 3.

A vas, vas, kobalt és nikkel jellegzetes összetett vegyületei a karbonilok. Hasonló vegyületeket korábban a króm és a mangán alcsoport elemeinél is figyelembe vettek. A karbonilcsoportok közül azonban a legjellemzőbbek: , , . A vas- és nikkel-karbonilokat közönséges nyomáson és 20-60 °C-on folyadékként állítják elő úgy, hogy szén-dioxid-áramot vezetnek át fémporokon. A kobalt-karbonilt 150-200 o C-on és (2-3) 10 7 Pa nyomáson nyerik. Ezek narancssárga kristályok. Ezen kívül vannak bonyolultabb összetételű karbonilok: Fe (CO) 9 és hárommagvú karbonilok, amelyek klaszter típusú vegyületek.

Minden karbonil diamágneses, mivel a CO ligandumok (valamint a CN?) erős mezőt hoznak létre, melynek eredményeként a komplexképző d-elektronjai a donor-akceptor mechanizmus révén p-kötéseket alkotnak a CO-molekulákkal. y-kötések a CO-molekulák magányos elektronpárjai és a komplexképző szer fennmaradó üres pályái miatt jönnek létre:

A nikkel (II) ezzel szemben számos stabil komplex vegyületet képez: (OH) 2, K 2 ; a 2+ ion sötétkék.

Ezt a reakciót széles körben használják kvalitatív és kvantitatív elemzésben a nikkel meghatározására. A nikkel és különösen a kobalt vegyületei mérgezőek.

Alkalmazás. A vas és ötvözetei a modern technológia alapját képezik. A nikkel és a kobalt fontos ötvöző adalékok az acélokban. A nikkel alapú hőálló ötvözetek (Ni- és Cr-tartalmú nikróm stb.) széles körben használatosak. A réz-nikkel ötvözeteket (melchior stb.) érmék, ékszerek, háztartási cikkek készítésére használják. Sok más nikkel- és kobalttartalmú ötvözet nagy gyakorlati jelentőséggel bír. A kobaltot különösen olyan anyagok viszkózus összetevőjeként használják, amelyekből fémvágó szerszámokat készítenek, és amelyekbe rendkívül kemény keményfém MoC és WC részecskék kerülnek. A fémek galvanizált nikkelbevonata megvédi a fémeket a korróziótól és szép megjelenést biztosít.

A vas családba tartozó fémeket és vegyületeiket széles körben használják katalizátorként. Szivacsvas adalékanyagokkal - katalizátor az ammónia szintéziséhez. Az erősen diszpergált nikkel (Raney-nikkel) nagyon aktív katalizátor a szerves vegyületek, különösen a zsírok hidrogénezésére. A Raney-nikkelt úgy nyerik, hogy alkáli oldattal hatnak a NiA2 intermetallikus vegyületre, míg az alumínium oldható aluminátot képez, a nikkel pedig apró részecskék formájában marad. Ezt a katalizátort szerves folyadékréteg alatt tárolják, mivel száraz állapotban a légköri oxigén azonnal oxidálja. A kobalt és a mangán része a katalizátornak, amelyet az olajfestékekhez adnak, hogy felgyorsítsák azok "száradását".

A Fe 2 O 3 -oxidot és származékait (ferriteket) széles körben használják a rádióelektronikában mágneses anyagként.

6721 0

A 18. csoportba tartozik a He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (1. és 2. táblázat). Ennek a csoportnak az összes eleme, kivéve a He, rendelkezik egy külső héjjal, amely teljesen tele van vegyértékelektronokkal (8 elektron). Ezért korábban azt hitték, hogy nem kémiailag reaktívak. Innen származik az "inert" gázok elnevezés. A légkörben való alacsony előfordulásuk miatt ritka gázoknak is nevezik. Szobahőmérsékleten minden nemesgáz egyatomos molekulák formájában létezik, színtelen, szagtalan. A csoport alsó részébe lépve megnő az elemek sűrűsége, olvadáspontja és forráspontja. A hélium tulajdonságaiban különbözik a többi elemtől. Különösen az összes ismert anyag közül a legalacsonyabb forrásponttal rendelkezik, és szuperfolyékonysági tulajdonságot mutat.

1. táblázat A 18. csoportba tartozó fémek néhány fizikai és kémiai tulajdonsága

	Név		Hivatkozik, at. súly	Elektronikus képlet	Sugár, pm	Fő izotópok (%)
	Hélium Hélium [görögből. helios - nap]				atom 128	3 Ő* (0,000138) 4 He* (99,99986)
	Neon Neon [görögből. neos - új]				Vanderwaals 160
	Argon Argon [görögből. argos - inaktív]			ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6	atom 174
	Kripton Kripton [görögből. Kryptos – rejtett]			3d 10 4s 2 4p 6	Kovalens 189
	Xenon Xenon [görögből. xenos - idegen]			4d 10 5s 2 5p 6	atom 218, kovalens 209	129 Ő* (26,4)
	Radon Radon [a rádiumról kapta a nevét]			4f 14 5d 10 6s 2 6p 6		219*,220,222 Rn (nyomokban)

Hélium (Ő) A hidrogén után ez a második legelterjedtebb elem az univerzumban. A légkörben és a földgázlelőhelyekben fordul elő. Kémiailag inaktív. Búvárkodás során nitrogén helyett légzőkeverék részeként, léggömbökben és alacsony hőmérsékletű kutatási műszerekben használják. Folyékony Nem fontos hűtőfolyadék, rendkívül magas hővezető képességgel, ezért használják NMR spektrométerekben nagy terekben, beleértve az orvosi mágneses rezonancia képalkotást (MRI).

Neon - kémiailag inert minden anyagra nézve, kivéve F 2. Gázkisülési csövekben használják (piros "neon" lámpák). Nemrég hűtőközegként kezdték használni.

Argon (Ar) a légkörben a legnagyobb mennyiségben előforduló nemesgáz. Nincs paramágneses izotópja. Inert légkör létrehozására használják fénycsövekben és fénysokszorozókban, magas hőmérsékletű kohászatban; széles körben használják a spektroszkópiában magas hőmérsékletű plazma előállítására nagyfrekvenciás (induktív csatolású) spektrométerekben és tömegspektrométerekben.

kripton (kr) - csak -vel reagál F 2 . 86 kr az atomspektrumban egy narancssárga-vörös vonal van, amely a hosszegységek szabványának alapja: 1 méter egyenlő ennek a vonalnak 1 650 763,73 hullámhosszával vákuumban. Az iparban a kriptont fénycsövek és vakulámpák töltésére használják. A lehetséges vegyületek közül a difluoridot tanulmányozzák leginkább. KrF 2 .

Xenon (heh) - elektroncsövek és villogó (villogó) lámpák töltésére, tudományos kutatásokban, valamint atomreaktorok buborékkamráiban használják. Szinte kizárólagosan reagál F 2 , alakítás XeF 2, XeF 4, XeF 6. Ezeket a fluoridokat oxidálószerként és reagensként használják más anyagok fluorozására, pl. S vagy Ir. Xenon-oxidok, savak és sók is ismertek.

Radon (Rn) - α-bomlásban keletkezett 226 Ra 222-es formában Rn. Az orvostudományban, különösen a rák kezelésére használják. Krónikus expozíció esetén egészségre veszélyes, mivel kiderült az inhaláció összefüggése Rn a tüdőrák kialakulásával.

2. táblázat. A 18. csoportba tartozó fémek testtartalma, mérgező (TD) és halálos dózisai (LD)

	A földkéregben (%)	Az óceánban (%)	Az emberi testben
			Átlagos (70 kg testtömeggel)			Vér (mg/l)
							nem mérgező, de fulladást okozhat
							nem mérgező
							radioaktivitás miatt mérgező

Orvosi bioszervetlen anyagok. G.K. Baraskov

A negyedik periódusban található.
A vas atomtömege 55,84, a magtöltése +26. Az elektronok energiaszintek szerinti megoszlása ​​(+26): 2, 8, 14, 2. A külső és az előkülső vasréteg elektronikus konfigurációja 3s23p63d64s2.

Így egy vasatomhoz kettőn kívül s-a negyedik külső réteg elektronjai, van még hat d-a harmadik prekülső réteg elektronjai. Ezeknek a d-az elektronok a legaktívabbak 4 nem párosítva. Következésképpen 6 elektron különösen aktívan részt vesz a vas vegyértékkötéseinek kialakításában - 2 a külső és 4 az előkülső rétegekből. A vas leggyakoribb oxidációs állapota a Fe +2 és Fe +3. A vas az egyik leggyakrabban előforduló elem a természetben. Az egyéb elemek elterjedtségét tekintve a negyedik helyen áll.

■ 57. A vasatom szerkezete, valamint az elektronok pályákon való eloszlása ​​alapján jelölje meg ennek az elemnek a lehetséges oxidációs állapotait.

A vas szabad állapotban ezüstszürke fényes fém, sűrűsége 7,87, olvadáspontja 1535°, forráspontja 2740°. A vas kifejezett ferromágneses tulajdonságokkal rendelkezik, azaz mágneses tér hatására mágnesessé válik, és a tér megszűnésekor megőrzi mágneses tulajdonságait, így maga is mágnessé válik. A vascsoport minden eleme rendelkezik ezekkel a tulajdonságokkal.
Kémiai tulajdonságai alapján a vas nagyon aktív fém. Nedvesség hiányában a vas nem változik a levegőben, de ha nedvességnek és a levegő oxigénjének van kitéve, erős korróziónak van kitéve, és laza rozsdaréteggel borítja be, amely vas, amely nem védi meg a további oxidációtól. és a vas fokozatosan teljes tömegében oxidálódik:
4Fe + 2Н2О + 3О2 = 2Fe2O3 2H2O
Számos módszert fejlesztettek ki ennek a legértékesebb fémnek a korrózió elleni védelmére.

A feszültségsorozatban a vas a hidrogéntől balra helyezkedik el. Ebben a tekintetben könnyen ki van téve a híg savak hatásának, vassóvá alakulva, például:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
A vas nem lép reakcióba tömény kénsavval és salétromsavval. Ezek a savak olyan erős és sűrű oxidfilmet hoznak létre a fém felületén, hogy a fém teljesen passzívvá válik, és már nem lép be más reakciókba. Ugyanakkor az olyan erős oxidálószerekkel való közvetlen kölcsönhatásban, mint a vas, mindig +3 oxidációs állapotot mutat:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
A vas túlhevített gőzzel reagál; ugyanakkor kiszorul a vízből, és a vörösen izzó vas oxiddá válik, és mindig vagy vas-oxid FeO vagy vas-oxid Fe3O4 (Fe2O3 FeO):
Fe + H2O = FeO + H2

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
A tiszta oxigénben felmelegített vas erőteljesen ég, vaskőképződéssel (lásd 40. ábra).

3Fe + 2O2 = Fe3O4

Kalcináláskor a vas ötvözetet képez a szénnel és egyidejűleg vas-karbiddal, Fe3C-vel.

■ 58. Sorolja fel a vas fizikai tulajdonságait!
59. Milyen kémiai tulajdonságai vannak a vasnak? Adjon indokolt választ.

Vasvegyületek

A vas két vegyületsort képez - Fe +2 és Fe +3 vegyületeket. A vasat két oxid jellemzi - a FeO oxid és a Fe2O3 oxid. Igaz, ismert egy vegyes oxid Fe3O4, melynek molekulája két- és vasvas: Fe2O3 · FeO. Ezt az oxidot vas-oxidnak vagy vas-oxidnak is nevezik.

A vas-vasvegyületek kevésbé stabilak, mint az oxid-o, és oxidálószer jelenlétében, még ha csak levegőről van szó, általában vas-vasvegyületekké alakulnak. Például a vas(II)-hidroxid Fe (OH) 2 fehér szilárd anyag, de csak akkor nyerhető tiszta formában, ha a reagensek oldata nem tartalmaz oldott oxigént, és ha a reakciót légköri nyomás nélkül hajtják végre. oxigén:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4
A só, amelyből a vas(II)-hidroxidot nyerik, természetesen nem tartalmazhat oxidvegyületek legkisebb szennyeződését sem. Mivel nagyon nehéz ilyen körülményeket létrehozni egy közönséges oktatási laboratóriumban, a vas(II)-hidroxidot többé-kevésbé sötétzöld zselatinos csapadék formájában kapják, ami a vasvegyületek vasvegyületekké történő folyamatos oxidációját jelzi. Ha a vas(II)-hidroxidot hosszú ideig levegőn tartjuk, fokozatosan vas(III)-hidroxiddá alakul Fe(OH)3:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
A vas tipikus oldhatatlan hidroxidok. A vas-hidroxid (II) bázikus, míg a Fe (OH) 3 nagyon gyengén kifejezett amfoter tulajdonságokkal rendelkezik.

■ 60. Sorolja fel a vas-oxid, mint tipikus bázikus oxid tulajdonságait! Adjon indokolt választ. Írja le az összes reakcióegyenletet teljes és rövidített ionos formában!

61. Sorolja fel a vas-hidroxid (II) tulajdonságait! Válaszát támassza alá reakcióegyenletekkel!

A vas (II) sói közül a legnagyobb jelentőségű a vas-szulfát FeSO4 7H2O, amely 7 molekula kristályvizet tartalmaz. A vas-szulfát vízben jól oldódik. Kártevők elleni védekezésre használják a mezőgazdaságban, valamint színezékek gyártásában.
A vassók közül a legfontosabb a vas(III)-klorid FeCl3, amely egy nagyon higroszkópos narancssárga kristály, amely a tárolás során vizet szív fel és barna szuszpenzióvá terjed.

A (II) vas sói könnyen átalakulhatnak vas (III) sóivá, például ha salétromsavval vagy kálium-permanganáttal hevítik kénsav jelenlétében:
6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O
A Fe +3 sókban lévő Fe +2 sók oxidációja a légköri oxigén hatására is bekövetkezhet ezeknek a vegyületeknek a tárolása során, de csak ez a folyamat hosszabb. A Fe 2+ és Fe 3+ kationok felismerésére nagyon jellegzetes specifikus reagenseket használnak. Például a vasvas felismeréséhez K3 vörös vérsót vesznek fel, amely vasionok jelenlétében jellegzetes intenzív kék csapadékot ad nekik:
3FeSO4 + 2K3 = Fe32 + 3K2SO4
vagy ionos formában
3Fe 2+ + 2 3- = Fe32
A Fe3 + sók felismerésére sárga vérsóval, K4-gyel reagáltatják:
4FeCl3 + 3K4 = Fe43 + 12KCl

4Fe 3+ + 3 4- = Fe43
Ebben az esetben poroszkék intenzív kék csapadék válik ki. Színezékként a porosz kéket és a turnbull kéket használják.
Ezenkívül a vasat oldható sók - kálium-tiocianát KCNS vagy ammónium-tiocianát NH4CNS - segítségével lehet felismerni. Amikor ezek az anyagok kölcsönhatásba lépnek a Fe(III)-sókkal, az oldat vérvörös színt kap.

■ 62. Sorolja fel a Fe +3 és Fe +2 sók tulajdonságait! Melyik oxidációs állapot stabilabb?
63. Hogyan lehet Fe +2 sót Fe +3 sóvá alakítani és fordítva? Adj rá példákat.

A reakció a következő egyenlet szerint megy végbe:
FeCl3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3KCl
vagy ionos formában
Fe 3+ + 3CNS - \u003d Fe (CNS),
A vasvegyületek fontos szerepet játszanak az élőlények életében. Például része a fő vérfehérje - hemoglobin, valamint a zöld növények - klorofill. A vas főleg az élelmiszerek szerves anyagában kerül be a szervezetbe. Sok vas tartalmaz almát, tojást, spenótot, céklát. Gyógyszerként a vasat szerves savak sói formájában használják. A vas-klorid vérzéscsillapító szerként szolgál.

■ 64. Három kémcsőben található: a) vas(II)-szulfát, b) vas(III)-szulfát és c) vas(III)-klorid. Hogyan állapítható meg, hogy melyik kémcső melyik sót tartalmazza?
65. Az átalakítások sorozatának végrehajtása:
Fe → FeCl2 → FeSO4 → Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3.
66. Adva vannak: vas, marószóda. Hogyan lehet csak ezen anyagok felhasználásával vas(II)-hidroxidot és vas(III)-hidroxidot előállítani?
67. Egy króm(III)-kloridot és vas(III)-kloridot tartalmazó oldatot feleslegben lévő lúggal kezeltünk. A képződött csapadékot kiszűrjük. Mi marad a szűrőn és mi kerül a szűrletbe? Adjon megalapozott választ a reakcióegyenletek segítségével molekuláris, teljes ionos és rövidített ionos formában.

vasötvözetek

A vas a vaskohászat alapja, ezért hatalmas mennyiségben bányászják. A kommunizmus teljes körű felépítésének új programja 250 millió tonna acél előállítását irányozza elő 1980-ban. Ez 3,8-szor több, mint 1960-ban.
A vasat tiszta formájában szinte soha nem használják, csak ötvözetek formájában. A vas legfontosabb ötvözete a szén - különféle öntöttvasak és acélok. A fő különbség az öntöttvas és az acél között a széntartalom: az öntöttvas több mint 1,7%, míg az acél kevesebb, mint 1,7%.

Nagy gyakorlati jelentőségűek a ferroötvözetek (vas ötvözete szilíciummal), ferrokróm (vas ötvözete krómmal) és ferromangán (vas ötvözete mangánnal). A vasötvözetek olyan öntöttvasak, amelyek több mint 10% vasat és legalább 10% a megfelelő komponenst tartalmaznak. Ezenkívül ugyanazokat az elemeket tartalmazzák, mint az öntöttvasban. A vasötvözetek főként acélok "deoxidálására" és ötvöző szennyeződésekként használatosak.
Az öntöttvasak közül megkülönböztetik a lineáris és nyersvasakat. Az öntödei vasat különféle alkatrészek öntésére használják, a nyersvasat acéllá olvasztják, mivel nagyon nagy keménységű és nem feldolgozható. A nyersvas fehér, az öntödei vas pedig szürke. A nyersvas több mangánt tartalmaz.

Az acélok karbon és ötvözött. A szénacélok általában vas és szén ötvözetei, míg az ötvözött acélok ötvöző adalékokat, azaz más fémek szennyeződéseit tartalmazzák, amelyek értékesebb tulajdonságokat adnak az acélnak. az acél alakíthatóságát, rugalmasságát, stabilitását az edzés során, valamint - keménységet és hőállóságot ad. A cirkónium adalékokat tartalmazó acélok nagyon rugalmasak és képlékenyek; páncéllemezek készítésére szolgálnak. A mangán szennyeződések ellenállóvá teszik az acélt az ütésekkel és a súrlódásokkal szemben. A bór javítja az acél forgácsolási tulajdonságait a szerszámacélok gyártása során.
Néha még a ritka fémek kisebb szennyeződései is új tulajdonságokat adnak az acélnak. Ha egy acél alkatrészt berilliumporban tartanak 900-1000 °C hőmérsékleten, az acél keménysége és kopásállósága jelentősen megnő.
A króm-nikkel vagy más néven rozsdamentes acélok ellenállnak a korróziónak. A kén- és foszforszennyeződések nagyon károsak az acélra – törékennyé teszik a fémet.

■ 68. Melyek az Ön által ismert legfontosabb vasak?
69. Mi a fő különbség az acél és az öntöttvas között?
70. Milyen tulajdonságai vannak az öntöttvasnak és milyen öntöttvas fajtákat ismer?
71. Mik azok az ötvözött acélok és az ötvöző adalékok?

domain folyamat

A nyersvas előállítása nagyolvasztóban végzett redukciós olvasztással történik. Hatalmas, harminc méter magas építményekről van szó, amelyek naponta több mint 2000 tonna öntöttvasat állítanak elő. A nagyolvasztó berendezés sémája az ábrán látható. 83.
A nagyolvasztó kemence felső részét, amelyen keresztül a töltet betöltődik, felsőnek nevezzük. A töltés tetején keresztül

Rizs. 83. Nagyolvasztó berendezésének vázlata.

a kemence hosszú aknájába esik, felülről lefelé tágul, ami megkönnyíti a betöltött anyag mozgását felülről lefelé. Ahogy a töltés a kemence legszélesebb részére - gőzre - mozog, átalakulások sorozata megy végbe vele, melynek eredményeként öntöttvas képződik, amely a kandallóba - a kemence legforróbb részébe - áramlik. Itt gyűlik össze a salak. Az öntöttvas és a salak a tűzhelyen lévő speciális lyukakon, úgynevezett csapnyílásokon keresztül távozik a kemencéből. A kemence felső részén keresztül levegőt fújnak a nagyolvasztóba, amely támogatja a tüzelőanyag égését a kemencében.

Tekintsük a vas olvasztása során fellépő kémiai folyamatokat. A nagyolvasztó töltete, vagyis a beletöltött anyagok komplexuma vasércből, tüzelőanyagból és folyasztószerekből, vagy folyasztószerekből áll. Sok a vasérc. A fő ércek a mágneses vasérc Fe3O4, vörös vasérc Fe2O3, barna vasérc 2Fe2O8 3H2O. A nagyolvasztó eljárás során vasércként FeCO3 szideritet, néha pedig FeS2-t használnak, amely piritkemencékben való kiégetés után Fe2O3 salakká alakul, amelyet a kohászatban is felhasználhatnak. Az ilyen érc a nagy kénkeverék miatt kevésbé kívánatos. Nemcsak az öntöttvasat, hanem a vasötvözeteket is olvasztják nagyolvasztóban. A kemencébe betöltött tüzelőanyag egyszerre szolgálja a kemence magas hőmérsékletének fenntartását és a vas ércből történő kinyerését, valamint részt vesz a szénnel való ötvözet kialakításában. Az üzemanyag általában koksz.

A vasolvasztás során a koksz elgázosodik, és a gázgenerátorhoz hasonlóan először dioxiddá, majd szén-monoxiddá alakul:
C + O2 = CO3 CO2 + C = 2CO
A keletkező szén-monoxid jó gáz halmazállapotú redukálószer. Segítségével helyreállítják a vasércet:
Fe2O3 + 3CO = 3CO2 + 2Fe
A vastartalmú ércekkel együtt a hulladékkő szennyeződései biztosan bejutnak a kemencébe. Nagyon tűzállóak, és eltömíthetik a hosszú évek óta folyamatosan működő kemencét. Annak érdekében, hogy a meddő kőzet könnyen eltávolítható legyen a kemencéből, olvadó vegyületté alakítják, és folyasztószerrel (folyasztószerrel) salakká alakítják. Az egyenlet szerint kemencében lebomló, például mészkövet tartalmazó alapkőzet salakká átvitelére
CaCO3 = CaO + CO2
homokot adjunk hozzá. A kalcium-oxiddal egyesülve a homok szilikátot képez:
CaO + SiO3 = CaSiO3
Ez egy összehasonlíthatatlanul alacsonyabb olvadáspontú anyag. Folyékony állapotban kiengedhető a kemencéből.

Ha a kőzet savas, nagy mennyiségű szilícium-dioxidot tartalmaz, akkor éppen ellenkezőleg, mészkövet töltenek be a kemencébe, amely a szilícium-dioxidot szilikáttá alakítja, és ugyanazt a salakot kapják. Korábban a salak hulladék volt, de mostanra vízzel hűtik, és építőanyagként használják.
A tüzelőanyag elégetésének fenntartásához folyamatosan fűtött, oxigénnel dúsított levegőt juttatnak a nagyolvasztóba. Fűtése speciális légfűtőkben - kiuperekben történik. A Cowper egy tűzálló téglából épült magas torony, ahová a nagyolvasztó forró gázai távoznak. A kohógázok szén-dioxidot, CO2-t, N2-t és szén-monoxidot tartalmaznak. A szén-monoxid ég a tehéntérben, ezáltal megemelkedik a hőmérséklete. Ezután a kohógázok automatikusan egy másik kohóba kerülnek, és az elsőn keresztül megkezdődik a nagyolvasztóba irányított levegő fújása. A forró tehenészetben a levegő felmelegszik, és így üzemanyagot takarítanak meg, amelyet nagy mennyiségben fordítanának a nagyolvasztóba belépő levegő felmelegítésére. Minden nagyolvasztónak több kohója van.

■ 72. Milyen összetételű a nagyolvasztó töltet?
73. Sorolja fel a vas olvasztása során végbemenő főbb kémiai folyamatokat!
74. Milyen összetételű a kohógáz, és hogyan használják fel a kohókban?
75. Mennyi 4% széntartalmú öntöttvas nyerhető 519,1 kg 10% szennyeződést tartalmazó mágneses vasércből?
76. Mekkora mennyiségű koksz ad 320 kg vas-oxid redukálásához elegendő térfogatú szén-monoxidot, ha a koksz 97%-ban tiszta szenet tartalmaz?
77. Hogyan kell a szideritet feldolgozni, hogy vasat lehessen belőlük nyerni?

acélkohászat

Az acélt háromféle kemencében olvasztják – nyitott kandallós regeneratív kemencékben, Bessemer konverterekben és elektromos kemencékben.
A kandallós kemence a legmodernebb kemence, amelyet az acél főtömegének olvasztására terveztek (84. ábra). A nyitott kandallós kemence a nagyolvasztóval ellentétben nem folyamatosan üzemelő kemence.

Rizs. 84. A nyitott kandallós kemence berendezésének vázlata

Fő része egy fürdő, ahol az ablakokon keresztül speciális géppel töltik be a szükséges anyagokat. A fürdő speciális járatokkal csatlakozik a regenerátorokhoz, amelyek az éghető gázok és a kemencébe szállított levegő felmelegítésére szolgálnak. A felmelegedés az égéstermékek hője miatt következik be, amelyek időnként áthaladnak a regenerátorokon. Mivel több van belőlük, felváltva dolgoznak és felváltva melegítenek. Egy nyitott kandallós kemence olvadékonként akár 500 tonna acélt is képes előállítani.

A kandallós kemence töltése igen változatos: a töltet összetételében nyersvas, fémhulladék, érc, a nagyolvasztó eljárással azonos jellegű folyasztószer (folyasztószer) található. Akárcsak a nagyolvasztónál, az acélgyártás során a levegő és az éghető gázok felmelegednek a regenerátorokban a kipufogógázok hője miatt. A nyitott kandallós kemencék tüzelőanyaga vagy fúvókákkal permetezett fűtőolaj vagy éghető gázok, amelyeket jelenleg különösen széles körben használnak. Az itt található tüzelőanyag csak arra szolgál, hogy magas hőmérsékletet tartson fenn a kemencében.
Az acélolvasztás folyamata alapvetően eltér a nagyolvasztó eljárástól, hiszen a nagyolvasztó folyamat redukciós, az acélolvasztás pedig oxidatív eljárás, melynek célja a széntartalom csökkentése a kohós oxidációval a nagyolvasztóban. fém. Az ebben részt vevő folyamatok meglehetősen összetettek.

Az ércben található és a kemencébe levegővel juttatva gáznemű tüzelőanyag elégetésére, oxidálódik, valamint jelentős mennyiségű vas, főként vas-oxiddá (II): 2Fe + O2 \u003d 2FeO
Az öntöttvasban vagy más fémek bármilyen szennyeződésében magas hőmérsékleten a keletkező vas(II)-oxidot redukálja újra fémvassá a következő egyenlet szerint: Si + 2FeO \u003d SiO2 + 2Fe Mn + FeO \u003d MnO + Fe
Hasonlóképpen reagál a vas-oxiddal (II) és: C + FeO = Fe + CO
A folyamat végén a megmaradt vas-oxid (II) visszanyerésére (vagy, ahogy mondani szokás, "deoxidálására") "deoxidálószereket" - ferroötvözeteket - adnak hozzá. A bennük lévő mangán és szilícium adalékok a fenti egyenletek szerint redukálják a maradék vas-oxidot (II). Ezt követően az olvadás véget ér. A nyitott kandallóval történő olvasztás 8-10 órát vesz igénybe.

Rizs. 85. Bessemer átalakító készülék diagramja

Bessemer konverter (85. ábra) - régebbi típusú kemence, de nagyon nagy teljesítményű. Mivel a konverter üzemanyag-fogyasztás nélkül működik, ez az acélgyártási módszer jelentős helyet foglal el a kohászatban. Az átalakító 20-30 tonna kapacitású körte alakú acél edény, belülről tűzálló téglával bélelt. Minden hő a konverterben 12-15 percig tart. A konverternek számos hátránya van: csak folyékony vason tud működni. Ennek oka az a tény, hogy a szén oxidációját az alulról a folyékony vas teljes tömegén áthaladó levegő végzi, ami jelentősen felgyorsítja az olvadást és növeli az oxidáció intenzitását. Természetesen a vas "pazarlása" ebben az esetben különösen nagy. Ugyanakkor a rövid olvadási idő nem teszi lehetővé ennek szabályozását, ötvöző szennyeződések hozzáadását, ezért elsősorban a szénacélokat olvasztják konverterekben. Az olvadás végén a levegőellátást leállítják, és a nyitott kandallós eljáráshoz hasonlóan „deoxidálószereket” adnak hozzá.

Az elektromos kemencékben (86. ábra) a speciális minőségű ötvözött acélt olvasztják, főleg magas olvadáspontú, és egyéb adalékokat tartalmaz. A kész acélt hengerelni kell. Ott hatalmas hengerműveken - virágzatokon és táblákon - hengerek segítségével sajtolják össze a vörösen izzó acélrudakat, amelyek lehetővé teszik a különféle formák előállítását acél tuskóból.

86. ábra Egy elektromos ívkemence vázlata. 1 - elektródák, 2 - betöltő ablak, 3 - csúszda az acél kioldáshoz, 4 - forgó mechanizmus

A vasat ötvözetek formájában széles körben használják a nemzetgazdaságban. A nemzetgazdaság egyetlen ága sem nélkülözheti. A vasfémek megtakarítása érdekében jelenleg lehetőség szerint szintetikus anyagokkal próbálják helyettesíteni azokat.
Szerszámgépek és autók, repülőgépek és szerszámok, vasbeton szerkezetek szerelvényei, bádogdobozokhoz és tetőfedő lemezekhez való bádog, hajók és hidak, mezőgazdasági gépek és gerendák, csövek és háztartási cikkek egész sora készül vasfémekből.

■ 78. Mi az alapvető különbség az acélgyártási eljárás és a nagyolvasztó eljárás között?
79. Milyen kemencéket használnak az acél olvasztására?
80. Mik a regenerátorok nyitott kandallóval rendelkező kemencében?

81. Adja meg a nyitott kandallós kemence töltetének összetételét és annak különbségét a nagyolvasztó kemence töltetének összetételétől?
82. Mik azok a "deoxidánsok"?
83. Miért nevezik az acélolvasztást oxidatív olvasztásnak?
84. Mennyi 1% széntartalmú acél nyerhető 116,7 kg 4% széntartalmú öntöttvasból?
85. Mennyi 80% mangánt tartalmazó ferromangánra lesz szükség 36 kg vas-oxid „deoxidálásához”?

Cikk a Vas témában, a VIII. csoport másodlagos alcsoportja

VAS ÉS ELEKTROMOSSÁG Az acélok tulajdonságai változatosak. Vannak olyan acélok, amelyeket a tengervízben való hosszú tartózkodásra terveztek, olyan acélokat, amelyek ellenállnak a magas hőmérsékletnek és...