Фізичні властивості
Сріблясто-білі тверді метали, стійкі на повітрі до температур 400-7000C завдяки утворенню на поверхні оксидних плівок. У дрібнодисперсному стані ці метали здатні самозайматися, якщо дуже подріблені.
Хімічні властивості
Залізо, кобальт і нікель – метали середньої активності. Їх активність дещо зменшується в ряду від заліза до нікелю, що пояснюється зростаючою енергією притягання зовнішніх електронів до ядра.
Під дією кисню:
Fe + O2 – утворюється рід фаз FeO, Fe3O4, Fe2O3
3Co + 2O2 = Co3O4
2Ni + O2 = 2NiO
Під дією галогенів:
2Fe + 3Г2 = 2FeГ3
3Fe + 4I2 = Fe3I8
Co + Г2 = CoГ2
Ni + Г2 = NiГ2
Лише при дії F2 (при нагрівання і надлишку F2): 2Co + 3F2 = 2CoF3
Нікель не взаємодіє із F2, тому що він досить стійкий проти дії фтору.
Із сіркою: Ме + S = МеS
Із CO: Fe + 5CO = Fe(CO)5
2Co + 8CO = Co2(CO)8
Ni + 4CO = Ni(CO)4
Із кислотами: всі метали витісняють водень із розбавленої H2SO4 та HCl:
Fe + H2SO4(розб) = FeSO4 + H2↑
Co + 2HCl = CoCl2 + H2↑
Fe – найактивніший, Co i Ni – менш активні.
Із концентрованим HNO3 i H2SO4: на поверхні Fe оксидна плівка, тому цистерни виготовляють із сталі.
При нагріванні:
Fe + 6H2SO4(k) = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + 6HNO3(k) = Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
10Fe + 36HNO3(p) = 10Fe(NO3)3 + 3N2 +18H2O ( можливо NO, N2O, NH4NO3)
Кобальт і нікель, на відміну від феруму, під дією кислот-окисників окислюється лише до +2:
3Ni + 8HNO3(p) = 3Ni(NO3)2 + 2NO +4H2O
На вологому повітрі ферум піддається корозії, чого не можна сказати про кобальт та нікель.
Сполуки
Сполуки (ІІ)
FeO, CoO, NiO можна одержати розкладом без доступу кисню:
MeCO3 = (t) MeO + CO2 ↑
(MeOH)2CO3 = (t) 2 MeO + H2O + CO2 ↑
Me(OH)2 = (t) MeO + H2O
Тільки для Fe: Fe2O3 + H2 = 2FeO + H2O
Всі ці оксиди нестійкі проти дії кисню:
FeO + O2 = Fe2O3 – білий
CoO + O2 = Co3O4 – зелений
NiO – жовтий, вбирає кисень, перетворюючись на чорний, але нові сполуки не виникають.
FeO, CoO, NiO – основні оксиди (з водою і лугами не взаємодіють), розчиняються в кислотах: CoO + 2HCl = CoCl2 + H2O
Гідроскиди Fe(OH)2, Co(OH)2, Ni(OH)2 можна одержати реакціями обміну відновних солей з лугами: FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 ↓ + Na2SO4
Але білий із зеленкуватим відтінком Fe(OH)2 можна одержати за умови повної відсутності кисню. Далі утворюється зелений колір ( суміш Fe(OH)2 i Fe(OH)3) та бурий Fe(OH)3.
При дії на солі Co(II) лугу спочатку утворюється синій осад основних солей, а потім за надлишку лугу відбувається повільний перехід до рожевого Co(OH)2: Co(NO)2 + NaOH = Co(OH)NO3 ↓+ NaNO3
Co(OH)NO3 ↓ + NaOH = Co(OH)2↓ + NaNO3
Fe(OH)2, Co(OH)2, Ni(OH)2 мають основні властивості. Розчиняються в кислотах: Ni(OH)2↓ + H2SO4 = NiSO4 + 2H2O
Під дією на солі заліза (ІІ) утворюється білий FeCO3:
FeCl2 + Na2CO3 = FeCO3 ↓ + 2NaCl
FeCO3 внаслідок гідролізу і окиснення поступово перетворюється на бурий Fe(OH)3
4FeCO3↓ + 6H2O + O2 = 4Fe(OH)3 + 4CO2↑
У природних водах містяться розчинні гідрокарбонати заліза (ІІ), які під час нагрівання окислюються і розкладаються до Fe(OH)3:
4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 + 8CO2
Внаслідок дії Na2CO3 на солі кобальту (ІІ) та нікелю (ІІ) утворюються осади основних карбонатів:
2CoCl2 + 2Na2CO3 + H2O = Co(OH)CO3 + CO2 + 4NaCl
Щоб добути CoCO3 та NiCO3 використовують гідрокарбонати:
Co(NO3)2 + 2NaHCO3 + 5H2O = CoCO3*6H2O↓ + 2NaNO3 + CO2↑
Під дією сульфітів лужних металів (Na2S) утворюється осад FeS↓, CoS↓, NiS↓, які розчиняються в кислотах.
Ступінь окиснення + 2 є проміжним між 0 та + 3, тому сполуки заліза (II), кобальта(II) та нікелю(II) можуть бути як окисниками, так і відновниками.
Окиснювальні властивості є мало характерні, але можливі:
FeO + CO = Fe + CO2
NiO +C = Ni + CO
А також при електролізі на катоді.
Відновні властивості , тобто здатність переходити зі ступеня окиснення +2 до ступеня окиснення +3 у ряду Fe(II) – Co(II) – Ni(II) значно ослаблюються в зв’язку зі зменшенням у цьому ряду елементів стійкості ступеня окиснення +3.
1) дія кисню на оксиди металів (II)
2) дія О2 на Ме (OH)2:
Fe(OH)2 – легко Fe(OH)3
4Co(OH)2 + 2H2O + O2 – 4Co(OH)3д - уже повільно , завершується лише через кілька годин під дією кисню
Ni(OH)2 + H2O + O2 – реакція не відбувається.
В лужному середовищі можна окислити всі Me(OH)2. В лужному галогени або в нейтральному гіпогалогеніди:
2Ni(OH)2+Cl2 + 2NaOH = 2Ni(OH)3 + 2NaCl
2Co(OH)2 + NaBrO + H2O = 2Co(OH)3 + NaBr
В кислому середовищі Fe(II) – Co(II) - Ni(II) не такі сильні відновники , але Fe(II) можна окислити:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O
K2CrO7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 +7H2O
Солі заліза (II) окиснюються киснем повітря:
4FeSO4 + O2 + 2H2O = 4FeOHSO4
Але на відміну від Fe(OH)2, ця реакція відбувається повільно.
Co(II) окиснюється в кислому середовищі лише F2,O3 при електролізі
(KMnO4, K2Cr2O7 галогени не окислюють). Ni(II) в кислому середовищі окислити не можливо.
Для заліза (ІІ), кобальту (ІІ) і нікелю(ІІ) характерними є утворення комплексних сполук: аквокомплекси, стійкість аміачних комплексів зростає в цьому ряду, стійкими є ціанокомплекси K4[Fe(CN)6].
FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6] ↓ + 3KCl