Катионы d-элементов yiii б группы
d-Элементы YIII Б группы Fe, Co и Ni являются элементами триады железа. Не являясь электронными аналогами, эти элементы и их соединения имеют сходные физические, химические и биологические свойства, что обусловлено близкими значениями атомных радиусов.
Элементы триады железа проявляют в своих соединениях устойчивые степени окисления +2, +3 и +6.
РЕАКЦИИ КАТИОНОВ ЖЕЛЕЗА (Fe2+)
-
Калий гексацианоферрат (III) К3[Fe(CN)6] окисляет Fe2+ в Fe3+:
FeCl2 + K3[Fe(CN)6] → KFe[Fe(CN)6]↓ + 2 KCl
K+ + Fe2+ + [Fe(CN)6]3ˉ → KFe[Fe(CN)6]↓
Соединение KFe[Fe(CN)6] (калий железо (III) гексацианоферрат (II)) носит тривиальное название турнбулевой сини.
ОПЫТ 11. В пробирку поместите 2-3 капли раствора соли железа (II) и добавьnt 2-3 капли раствора K3[Fe(CN)6]. Что наблюдается?
2. Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, KOH) осаждают из растворов солей железа (II) осадок гидроксида Fe(OH)2, который на воздухе частично окисляется, приобретая грязно-зеленоватый цвет, переходящий в бурый:
FeSO4 + 2 NaOH → Fe(OH)2↓ + Na2SO4
4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O → 4 Fe(OH)3↓
ОПЫТ 12. В пробирку поместите 3-5 капель раствора соли железа (II) и добавьnt 3-5 капель раствора щелочи. Испытайте растворимость полученного осадка в кислоте HCl и в избытке щелочи. Что наблюдается?
РЕАКЦИИ катионов ЖЕЛЕЗА (Fe3+)
1. Калий гесацианоферрат (II) K4[Fe(CN)6] образует с растворами солей железа (III) (имеют желтую окраску) темно-синий осадок калий-железо (III) гексацианоферрата (II) (берлинскую лазурь), который по данным рентгеноструктурного анализа идентичен турнбулевой сини:
FeCl3 + K4[Fe(CN)6] → KFe[Fe(CN)6]↓ + 3 KCl
ОПЫТ 13. В пробирку поместите 2-3 капли раствора соли FeCl3 и добавьте 2-3 капли раствора K4[Fe(CN)6]. Что наблюдается?
2. Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, KOH) образуют с растворами солей железа (III) бурый осадок Fe(OH)3, в очень малой степени обладающего амфотерными свойствами:
FeCl3 + 3 NaOH → Fe(OH)3↓ + 3 NaCl
ОПЫТ 14. В пробирку поместите 3-5 капель раствора соли FeCl3 и добавьте 3-5 капель раствора щелочи. Что наблюдается? Испытайте растворимость Fe(OH)3 в кислоте и в избытке щелочи.
3. Раствор аммоний роданида NH4CNS образует с солями железа (II) раствор кроваво-красного цвета:
FeCl3 + 3 NH4CNS Fe(CNS)3 + 3 NH4Cl
ОПЫТ 15. В пробирку поместите 3-5 капель раствора соли FeCl3 и добавьте 3-5 капель раствора аммоний роданида NH4CNS. Что наблюдается?
РЕАКЦИИ катионов КОБАЛЬТА (Со2+)
1. Растворы щелочей (NaOH, KOH) образуют с растворами солей кобальта (II) (имеют розовую окраску) синий осадок основной соли CoOHCl, который в избытке щелочи переходит в осадок кобальт (II) гидроксида:
CoCl2 + NaOH → CoOHCl↓ + NaCl
CoOHCl + NaOH → Co(OH)2↓ + NaCl
ОПЫТ 16. В пробирку поместите 3-5 капель раствора соли кобальта (II) и прибавьте 1 каплю раствора NaOH, а затем избыток щелочи. Что наблюдается?
2.Аммоний роданид NH4CNS образует с катионом Co2+ комплексную соль – аммоний тетрароданокобальтат (II) (NH4)2[Co(CNS)4]. Ион [Co(CNS)4]2ˉ неустойчив и легко распадается в водных растворах, но если к раствору прибавить спирт (или смесь его с эфиром) и взболтать, то комплексное соединение переходит в смесь растворителей и окрашивает слой в синий цвет:
CoCl2 + 4 NH4CNS → (NH4)2[Co(CNS)4] + 2 NH4Cl
ОПЫТ 17. В пробирку поместите 2-3 капли раствора соли кобальта (II), добавьте 8-10 капель насыщенного раствора NH4CNS и 5-6 капель смеси эфира с амиловым спиртом. Взболтайте содержимое пробирки. Что наблюдается?
РЕАКЦИИ катионов НИКЕЛЯ (Ni2+)
1. Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, KOH) образуют с растворами солей никеля (II) (имеют зеленую окраску) зеленый осадок никеля (II) гидроксида Ni(OH)2, растворимый в избытке раствора аммиака с образованием соли комплексного катиона гексаамминникель (II) синего цвета:
NiSO4 + 2 NaOH → Ni(OH)2↓ + Na2SO4
Ni(ОН)2 + 6 NH4OH → [Ni(NH3)6](OН)2 + 6 H2O
ОПЫТ 18. Поместите в пробирку 3-5 капель раствора соли никеля и прибавьте 1-2 капли раствора NaOH. Что наблюдается? К образовавшемуся осадку добавьте избыток раствора аммиака. Что наблюдается?
ФОРМА ОТЧЕТА:
1. Представьте описание качественных реакций катионов металлов d-элементов, которое должно включать:
а) уравнение реакций в молекулярной и молекулярно-ионной формах;
б) условия проведения реакции;
в) результаты наблюдения (цвет осадка, окраска раствора).
6. вопросы ДЛЯ САМОконтроля знаний:
1) Напишите электронные формулы атомов железа, хрома, меди, серебра. Какие степени окисления проявляют они в соединениях?
2) Напишите в молекулярной и ионной формах уравнения реакций гидролиза солей: железо(III) хлорида и цинк нитрата.
3) Почему ион Сr2О72ˉ является сильным окислителем? Приведите уравнение соответствующей реакции.
4) Написать уравнения реакций, иллюстрирующих окислительные свойства перманганат иона в различных средах.
5) Напишите уравнения реакции растворения медь (II) гидроксида в водном аммиаке и в соляной кислоте. Назовите полученные соединения.
6) Напишите уравнение реакции растворения серебра в азотной кислоте. Какое значение в медицине имеет соль, образовавшаяся в результате реакции?
7) Закончите уравнения реакций и расставьте коэффициенты методом ионо-электронных схем:
а) К2Cr2О7 + NаВr + Н2SО4 →
б) Сr2(SО4)3 + Н2О2 + КОН →
в) КМпО4 + КNО2 + КОН →
г) FеSО4 + К2Сr2О7 + Н2SО4 →
д) К2Сr2О7 + КI + НСI →
7. ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ:
1. Конспект лекций.
2. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учеб. для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др.; Под ред. Ю.А. Ершова. – М.: Высш. шк., 2006. – С. 254-304.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:
1. Глинка, Н.Л. Общая химия / Н.Л. Глинка – Л-д: Химия, 1988. – С. 551-563, 625-646;
2. Суворов, А.В. Общая химия / А.В. Суворов, А.Б. Никольский. – Санкт-Петербург: Химия, 1994, – с. 508-549, 550-580;
3. Зеленин, К.Н. Химия. / К.Н. Зеленин. – СПб: Специальная литература, 1997. – С. 626-650.
Авторы: Зав. кафедрой, доцент, к.х.н. Лысенкова А.В., доцент, к.х.н. Филиппова В.А., ст. преподаватели Прищепова Л.В., Чернышева Л.В., Одинцова М.В., ассистенты Короткова К.И., Перминова Е.А.
05.10.2010