образованию комплексных ионов; образование окрашенных соединений.

Таблица 15.1. Электронные конфигурации элементов

четвертого периода от скандия до цинка

Обсудим свойства наиболее важных металлов первого пе¬

реходного ряда (Сг, Mn, Fe, Си, Ад), исключив из рассмотре¬

ния цинк, который по его свойствам нельзя отнести к пере¬

ходным металлам.

§ 15.2. Хром и его соединения

При высоких температурах хром горит в кислороде с об¬

разованием СГ2О3, реагирует с парами воды

(так же, как алюминий) пассивируется холодными концент¬

рированными H2S04 и HNO3. Однако при сильном нагревании

эти кислоты растворяют хром:

2Сг + 6Н2304(хонц)= Cr2(S04)3 + 3S02t + 6Н20, Сг + 6НЫОз(кони) = Cr(N03)3 + 3N02t + 3H20.

При обычной температуре хром растворяется в разбав¬

ленных кислотах (HCI, Н2304) с выделением водорода, об¬

разуя соли Сг2*. По своим свойствам соли Сг2* похожи на со-

165

ли Fe2+. Обрабатывая их растворы щелочами, получают желтый осадок гидроксида хрома (II):

CrCI2 + 2NaOH = Сг(ОН)24 + 2NaCI.

При прокаливании Сг(ОН)2 в отсутствие кислорода об¬

разуется оксид хрома (II) СЮ.

Соли Сг3* сходны с аналогичными солями алюминия. При

действии щелочей на соли Сг3* вьшадает студнеобразный

осадок гидроксида хрома (III) зеленого цвета:

Cr2(S04)3 + 6NaOH = 2Сг(ОН)31 + 3Na2S04l

обладающий амфотерными свойствами. Он растворяется как

в кислотах с образованием солей хрома (III)

2Сг(ОН)з + 3H2S04 = Cr2(S04)3 + 6Н20,

так и в щелочах с образованием тетрагидроксихромитов, т.е.

солей, в которых СГ3* входит в состав аниона:

Сг(ОН)э + КОН = К[Сг(ОН)4].

Врезультате прокаливания Сг(ОН)з получают оксид

сид получают также прокаливанием дихроматов калия и ам¬

мония (см. задачу 2гл. 11):

t

4К2Сг207 = 2Сг2Оз + 4К2Сг04 + 302Т.

При сплавлении Сг203 со щелочами, содой и кислыми со¬

лями получаются соединения С г3*, растворимые в воде:

Сг203 + 2NaQH = 2NaCr02 + H2Ot, Сг203 + Na2C03 = 2NaCr02 + С02Т,

Сг2Оз + 6KHS04 = Cr2(S04)3 + 3K2S04 + зн2о.

Наиболее важными соединениями хрома в высшей степе¬

ни окисления +6 являются оксид хрома (VI) СЮ3, хромат (VI)

калия К2СЮ4 и дихромат (VI) калия К2Сг207.

Оксид хрома (VI) ангидрид хромовой Н2СЮ4 и дихро-

мовой Н2Сг207 кислот, представляет собой ярко-красные кри¬ сталлы, растворимые в воде. Он также реагирует со щелоча¬

ми, образуя желтые хроматы СЮ42-:

Сг03 + 2КОН = К2СЮ4 + Н20.

166

В кислой среде ион СЮ42' превращается в ион СГ2О72-. В

щелочной среде эта реакция протекает в обратном направле¬

нии (см. задачу 7):

В кислой среде дихромат-ион восстанавливается до Сг3*:

Сг2072 + 14Н+ + 6е 2СГ* + 7Н20.

§15.3. Марганец и его соединения

Всоединениях марганец проявляет степени окисления +2, +4, +6 и +7. Чем выше степень окисления, тем более кова¬

лентны соответствующие соединения, тем выше кислотность

его оксидов.

Металлический марганец реагирует с кислотами, образуя

соли марганца (II):

Mn +2HCI = MnCI2 + H2t.

Наиболее важное соединение марганца (IV) нераство¬

римый в воде, коричнево-черный оксид Мп02. Оксид марганца

(TV) сильный окислитель (см. задачу 5).

Соединения марганца (VI) малоустойчивы, однако наибо¬

лее известное из них манганат калия К2Мп04 устойчив

в щелочной среде. Он образуется при восстановлении пер¬ манганата в щелочной среде:

Na2S03 + 2KMn04 + 2КОН = Na2S04 + 2K2Mn04 + Н20.

Высшую степень окисления +7 марганец имеет в перман¬

ЗС2Н4 + 2КМп04 + 4Н20 = ЗС2Н4(ОН)2 + 2Mn024 + 2КОН.

167

§ 15.4. Железо и его соединения

Металлическое железо получают восстановлением его ок¬

сидов (см. задачу 1); реагируя с водяным паром, оно образует

смешанный оксид железа (И, III) Fe0Fe203:

3Fe + 4Н20(Пар) < > Fe304 + 4Н2.

На воздухе в присутствии влаги железо ржавеет:

4Fe + 302 + 6Н20 = 4Fe(OH)3.

С галогенами оно образует галогениды железа (III)

2Fe + ЗВг2 = 2FeBr3,

а взаимодействуя с соляной и разбавленной серной кислота¬

ми соли железа (II):

Fe + H2SO4 = FeS04 + H2t.

2Fe + 6H2S04(ko u) = Fe2(S04)3 + 3S02t + 6H20, Fe + 6НМОз<ко!Щ) = Fe(N03b + 3N02t + 3H20.

Растворимые соли железа в воде гидролизуются и дают

кислую реакцию, поскольку гидроксиды железа (II) и (III) в

воде не растворимы.

Гидроксид железа (II) получают действием расп ора ще¬

лочи на соли железа (II) без доступа воздуха:

FeS04 + 2NaOH = Fe(OH)2l + Na2S04.

быстро превращается в гидроксид железа (III) (бурый осадок):

4Ре(ОН)2 + 02 + 2Н20 = 4Fe(OH)3.

Гидроксид железа (III) в отличие от Fe(OH)2 амфотерен,

при нагревании он способен растворяться в щелочах с обра¬

зованием гексагидроферрата (III):

Fe(QK)3 + ЗКОН ^ K3[Fe(OH)6]

Эго один из анионных комплексов железа (III). Отметим еще две важные комплексные соли железа: гекса-

циакоферрат (II) калия Kd(Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) и

~ексацианофсррат (III) калия K3[Fe(CN)6] (красная кровяная

168

соль), являющиеся реактивами для качественного определения

ионов Fe и Fe2* соответственно.

§ 15.5. Медь и ее соединения

Медь довольно мягкий металл красно-желтого цвета,

обладающий наименьшей активностью среди рассмотренных выше переходных металлов, которые вытесняют медь из рас¬ творов ее солей (см. задачу 3). Медь не реагирует с соляной и

разбавленной серной кислотами и растворяется только в

кислотах окислителях:

Cl! + 2H2S04(!co:m) = CUSO4 + S02t + 2Н2О,

Си + 4НЫОэ(конц)= Cu(N03)2 + 2NO2T + 2Н2О, ЗСи + вНЫОэдо = 3Cu(N03)2 + 2NOt + 4Н,0.

Известны соединения меди со степенями окисления +1 и

+2, из которых последние более устойчивы. Одновалентная медь образует либо нерастворимые соли (CuCI, Cu2S), либо

растворимые комплексы типа [Си(ЫНз)г]+.

Хлорид меди (I) растворяется в концентрированном рас¬

творе аммиака с образованием комплексной соли хлорида

диамминмеди (I) [Cu(NH3)2]CI (задача б); так же в аммиаке

растворяется оксид меди (I):

Cu20 + 4NH3 + Н20 = 2lCu(NH3)2]OH.

Ионы Си е водном растворс существуют в виде комплек¬

сов гексааквамеди (И) [Си(Н20)б]2+, придающих раствору си-

не-голубую окраску. При добавлении щелочи к такому рас¬ твору образуется голубой осадок гидратированного гидроксида меди (II):

[Си(Н20)б]С12 + 2NaOH = [Cu(0H)2(H20)4]l + 2NaCI + 2HzO.

Полученный осадок, в свою очередь, растворяется в рас¬

творе аммиака, образуя ярко-синий комплекс:

[Cu(0H)2(H20)4] + 4NH3 = [Cu(NH3)4(H20)2]2+ + 201-Г + 2Н20.

Изменение окраски соединений меди при переходе из сте¬

пени окисления +2 в степень окисления +1 используется в ор¬ ганической химии для качественного анализа. Так, свежеосаж-

денный Си(ОН)2 голубого цвета восстанавливается

альдегидами или углеводами (глюкозой) в желтый осадок

169