8

Московский Государственный Технический Университет имени н. Э. Баумана

Лабораторная работа по химии

студента группы ПС 1-22

Комарова Александра

Викторовича

Тема:

«Свойства d-элементов VIII-B группы (Fe, Co, Ni)»

Москва 2001 год

Теоретическая часть:

Железо, кобальт, никель составляют «семейство» железа.

Проявляют степень окисления главным образом +2и +3.Степень окисления +3более характерна железа, +2для кобальта и никеля.

Родственные черты этих металлов проявляются в свойственной им ферромагнитности, каталитической активности, способности к образованию окрашенных ионов, комплексообразовании. Однако при схожести свойств, железо по своим магнитным свойствам ярко выделяется в триаде. Восстановительная активность железа значительно больше, чем кобальта и никеля (смотри электродные потенциалы). Все эти металлы со щелочами не взаимодействуют. При растворении в неокисляющих кислотах образуют ионы Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺:

.

В разбавленной азотной кислоте (сильном окислителе)образуются ионыFe³⁺, Co³⁺, Ni³⁺:

.

Сильная окислительная среда: H₂SO₄(конц.),HNO₃(конц.) пассивирует железо и оно начинает реагировать лишь при нагревании:

В азотной кислоте, содержащей соли NaNO₂иNaNO₃, железо пассивируется с образованием пленки оксида высшей степени окисленияFeO_3.

Вряду гидроксидов:Fe(OH)₂ — Co(OH)₂ — Ni(OH)₂

восстановительная способность падает2

Гидроксид железа (II) легко окисляется кислородом воздуха:

.

Окисление ионов Co²⁺происходит труднее и протекает медленно:

.

Более интенсивно идет процесс при добавлении в раствор пероксида водорода:

.

Самопроизвольного окисления Ni(OH)₂кислородом воздуха не происходит,H₂O₂ является также не достаточно сильным окислителем и процесс окисленияNi(OH)₂становится возможным лишь при использовании более сильного окислителя, например бромной воды:

.

Гидроксиды Fe (III), Co (II), Co (III), Ni (II), Ni (III)носят в обычных условиях основной характер. При растворении в кислотахCo(OH)₃иNi(OH)₃проявляют сильные окислительные свойства и восстанавливаются до катионовCo²⁺иNi²⁺.

Гидроксид железа (III) при кипячении с концентрированным раствором щелочи образует ферриты - соли железистой кислоты.

Таким образом, гидроксид Fe(OH)₃, проявляет амфотерные свойства.

Гидроксиды Fe (II), Fe (III), Co (II), Co (III), Ni (II) нерастворимы.

Гидроксиды Fe (II), Fe (III), Co (II), Co (III), Ni (II) являются слабыми основаниями, поэтому их соли в водных растворах гидролизуются.

;

.

Эти процессы идут без нагревания.

Однако гидролиз солей не идет до конца вследствие накопления в растворе H⁺.При сильном разбавлении и нагревании гидролиз идет дальше:

При кипячении раствора FeCl₃процесс гидролиза можно провести необратимо:

При подкислении растворов солей соответствующими кислотами степень их гидролиза уменьшается, так как равновесие сдвигается в сторону исходных веществ.

При сильном разбавлении степень гидролиза увеличивается. При добавлении растворимых карбонатов -происходит необратимой гидролиз, так как продукты реакции уходят из сферы взаимодействия:

.

Соли Fe (II)на воздухе постепенно переходят в солиFe (III):

.

В комплексных соединениях Fe, Co, Niявляются центральными ионами комплексообразователями с координационными числами 4или 6.

При действии аммиака на растворы хлоридов Со и Ni получаются осадки гидроксохлоридов и :

Они растворяются в избытке аммиака с образованием комплексных ионов и:

.