12. Элементы viiiв подгруппы

Железо (Fe), кобальт (Со) и никель (Ni) – d‑элементы семейства железа, их атомы имеют на внешнем уровне два электрона. Наиболее характерные степени окисления +2 и +3.

В ряду напряжений Fe, Co, Ni находятся до водорода и вытесняют его из растворов кислот (подробно свойства элементов VIIIВ подруппы рассмотрены в разделе «Металлы» стр.101-102) .

В водных растворах соли этих элементов сильно гидролизованы. Например, соли Fe (III) (и др.) при взаимодействии с солями угольной кислоты () солей не образуют вследствие необратимого полного гидролиза

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

Окислительно–восстановительные свойства элементов VIIIВ подгруппы:

Э	только восстановители
Э+2Э+3	окислители и восстановители (окислительно-восстановитель­ная двойственность)	(Co+3, Ni+3 – только окислители)
Fe+6	только окислитель

1. Восстановительные свойства атомов элементов:

2. Окислительно-восстановительная двойственность элементов в промежуточных степенях окисления.

а) Э⁺³ – восстановитель:

2Fe⁺³(OH)₃ + 10KOH + 3Br₂ = 2K₂Fe⁺⁶O₄ + 6KBr + 8H₂O

б) Э⁺³ – окислитель:

2Fe⁺³Cl₃ + 2KI = 2Fe⁺²Cl₂ + I₂ + 2KCl.

3. Окислительные свойства элементов в высшей степени окисления:

Элементы VIIIВ подгруппы образуют большое количество комплексных соединений. Например, ионы Fe²⁺ и Fe³⁺ образуют прочные комплексные соли с ионами CN^– – K₄[Fe(CN)₆] гексациано–II–феррат калия (желтая кровяная соль) и K₃[Fe(CN)₆] гексациано–III–феррат калия (красная кровяная соль), которые находят широкое применение в аналитической химии. Аналогичные комплексные соли образуют Co⁺² и Co⁺³. Склонность к комплексообразованию у элементов VIIIВ подгруппы возрастает с ростом заряда ядра и увеличением степени окисления элемента (уменьшением ионного радиуса).

Работа 12. Железо. Кобальт. Никель

Приборы и реактивы: Пробирки. Штатив с пробирками. Спиртовка. Микрошпатель. Стеклянная палочка. Железо (стружка), соль Мора . Сульфит натрия. Хлорид железа (II). Вода дистиллированная. Сероводородная вода. Хлорная вода.

Растворы: соляной кислоты (2 н), серной кислоты (2 н, плотность 1,84 г/см³), азотной кислоты (2 н), перекиси водорода (3%), уксусной кислоты (2 н), гидроксида натрия (2 н), аммиака (25%), роданида аммония (или калия) (насыщенный, 0,01 н), сульфата кобальта (0,5 н), сульфата никеля (0,5 н), хлорида железа (III) (0,5 н), карбоната натрия (0,5 н), сльфида аммония (0,5 н), бихромата калия (0,5 н), перманганата калия (0,5 н), гесациано–III–феррата калия K₃[Fe(CN)₆] (0,5 н), иодида калия (0,5 н), гексациано–II–феррата калия K₄[Fe(CN)₆] (0,5 н), нитрата калия (0,5 н), диметилглиоксима (спиртовой), лакмуса (нейтральный).

Опыт 1. Получение гидроксида железа (II) и исследование его свойств.

При проведении опытов по изучению свойств Fe²⁺ следует использовать наиболее устойчивую кристаллическую соль Мора (двойная соль гексагидрат сульфата аммония железа). Раствор должен быть свежеприготовленным.

Выполнение опыта. Растворить 2 микрошпателя соли Мора в 5–6 каплях дистиллированной воды. К полученному раствору добавить по каплям 2 н. раствор гидроксида натрия до выпадения осадка зеленоватого цвета Fe(OH)₂. Перенести часть осадка в другую пробирку и добавить к нему 3–4 капли 2 н. раствора соляной кислоты. Произошло ли растворение осадка? Оставшуюся часть осадка перемешать стеклянной палочкой и проследить за изменением его цвета вследствие образования гидроксида железа (III).

Написать уравнения реакций получения гидроксида железа (II) и его окисления под действием кислорода воздуха и воды. Соль Мора полностью диссоциирует на составляющие ее ионы, поэтому в уравнениях реакции можно пользоваться формулой сульфата железа (II).