Галогениды

Известны галогениды d-элементов в различных степенях окисления. Но для 3d-элементов в высших степенях окисления все галогениды устойчивы для подгрупп Sc и Ti, а для других подгрупп – неустойчивы. Так, для ванадия и хрома устойчивы только VF₅и CrF₆, а остальные галогениды Э(V) неустойчивы. Для 4d-, 5d- и 6d- элементов в высших степенях окисления устойчивы все галогениды. Устойчивость высших галогенидов растет по подгруппам.

Высшие галогениды – это вещества с молекулярными решетками, легколетучие, легкоплавкие. Многие галогениды переходных металлов летучи. Причем если металл образует несколько соединений разного состава, то более летучим является вещество с большим содержанием галогена. Из хлоридов титана TiCl₂, TiCl₃, TiCl₄наиболее летучим является TiCl₄.

Термическая устойчивость хлоридов d-элементов растет с увеличением степени окисления. TiCl₄устойчив до 2000° С, а TiCl₃при температуре выше 450° C диспропорционирует:

2TiCl₃ (тв.) →TiCl₄ (г.) + TiCl₂ (тв.).

Многие галогениды переходных элементов в растворах гидролизуются. В результате гидролиза образуются гидратированные оксиды, гидроксиды и оксосоли:

ScCl₃+ H₂O →ScOCl + 2HCl;

TiCl₄+ H₂O →TiOHCl₃+ HCl,

TiCl₄ + 2H2O →Ti(OH)₂Cl₂ + HCl

или TiCl₄ + H₂O →TiOCl₂ + 2HCl,

5. Экспериментальная часть Лабораторная работа «Химические свойства d-элементов» Опыт 1. Взаимодействие d-металлов с кислотами

Реактивы и оборудование. Конические пробирки; цинковая пыль; железные стружки или опилки; медные стружки; растворHCl2,0 н; растворHNO₃2,0 н.

Выполнение работы. В три пробирки внести по 5 капель 2н раствора соляной кислоты. В первую пробирку поместить шпатель цинковой пыли, во вторую железные стружки, в третью – медные стружки. Наблюдать протекание реакций окисления металлов, при необходимости пробирки слегка подогреть.

Проделать аналогичный опыт с 2 н раствором азотной кислоты. В три пробирки внести по 5 капель 2 н раствора азотной кислоты. В первую пробирку поместить шпатель цинковой пыли, во вторую железные стружки, в третью – медные стружки.

Запись данных опыта. Записать наблюдения за ходом опыта:

1. отметить изменение цвета растворов, выделение газа, определить, какие металлы реагируют с растворами кислот;

2. записать уравнения соответствующих окислительно-восстановительных реакций, для каждой реакции привести уравнения электронного или ионно-электронного баланса.

Опыт 2. Свойства оксидов и гидроксидов d-металлов

Реактивы и оборудование. Конические пробирки; 2н раствораZnSO₄,CоSO₄,FeCl₃.; растворHCl2,0 н; растворNaOH2,0 н.

Выполнение работы. В три пробирки внести по 2-3 капли 2н раствораZnSO₄,CоSO₄,FeCl₃. В каждую пробирку внести 2-3 капли 2н раствораNaOH. Наблюдать образование труднорастворимых гидроксидов, отметить их цвет.

Испытать отношение полученных гидроксидов к кислотам и щелочам. Для этого в каждую пробирку прибавить по 3-4 капли раствора NaOH. Какой из гидроксидов растворился? Затем в каждую пробирку прилить избыток раствораHCl.

Запись данных опыта. Записать наблюдения за ходом опыта:

1. отметить изменение цвета растворов, выделение и растворение осадков;

2. записать уравнения соответствующих реакций, для каждой реакции привести уравнения в сокращенной ионной форме;

3. сделать вывод о кислотно-основных свойства гидроксидов.