Без темы
<<  Общий курс гидравлики Общий обзор экологических бедствий  >>
Семнадцатая лекция
Семнадцатая лекция
VIII группа периодической системы
VIII группа периодической системы
Главная подгруппа – инертные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn 1s2 ns2np6
Главная подгруппа – инертные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn 1s2 ns2np6
Fe Co Ni
Fe Co Ni
Распространенность и минералы
Распространенность и минералы
Открытие элементов
Открытие элементов
Получение
Получение
Получение
Получение
Сплавы железа
Сплавы железа
Получение железа алюминотермией Алюминий используется для получения
Получение железа алюминотермией Алюминий используется для получения
Получение
Получение
Свойства простых веществ
Свойства простых веществ
Коррозия
Коррозия
Соединения М2+
Соединения М2+
Соединения М2+
Соединения М2+
Окисление М2+ кислородом в различных средах
Окисление М2+ кислородом в различных средах
Окисление М2+ кислородом в различных средах
Окисление М2+ кислородом в различных средах
Получение Co3+ и Ni3+
Получение Co3+ и Ni3+
Соединения M3+
Соединения M3+
Соединения M3+
Соединения M3+
Соединения M3+
Соединения M3+
Соединения Fe6+
Соединения Fe6+
Комплексы Fe
Комплексы Fe
Комплексы Fe
Комплексы Fe
Гемоглобин
Гемоглобин
Комплексы Co
Комплексы Co
Комплексы Co
Комплексы Co
Комплексы Ni
Комплексы Ni
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов
Карбонилы металлов

Презентация на тему: «Общий обзор металлов побочной подгруппы». Автор: Sergey Korenev. Файл: «Общий обзор металлов побочной подгруппы.ppt». Размер zip-архива: 892 КБ.

Общий обзор металлов побочной подгруппы

содержание презентации «Общий обзор металлов побочной подгруппы.ppt»
СлайдТекст
1 Семнадцатая лекция

Семнадцатая лекция

2 VIII группа периодической системы

VIII группа периодической системы

2

3 Главная подгруппа – инертные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn 1s2 ns2np6

Главная подгруппа – инертные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn 1s2 ns2np6

Побочная подгруппа – 3 триады Fe, Co, Ni – семейство железа Ru, Rh, Pd платиновые Os, Ir, Pt металлы

3

4 Fe Co Ni

Fe Co Ni

Fe

Co

Ni

В-ные эл.

3d64s2

3d74s2

3d84s2

- 0,44

- 0,28

- 0,23

Степени окисления

0,+2,+3, (+4), +6

0,+2, +3, (+4)

0,+2,(+3),(+4)

Е0м2+/м , Вольт

4

5 Распространенность и минералы

Распространенность и минералы

Fe – 4 место; Fe2O3 (гематит, красный железняк), Fe3O4 (магнетит, магнитный железняк), FeCO3 (сидерит) Сo – 34 место; CoAs2(смальтин), CoAsS (кобальтин), Co3S4 (линнеит) Ni – 27 место; (FeNi)9S8 (пентландит)

(В России добывается 21% мирового объема Ni.)

5

6 Открытие элементов

Открытие элементов

Fe – известно с древнейших времен, происхождение названия неясно. Со – 1735, Г. Брандт, от нем. «кобольд» - имя злого горного духа. Ni –– 1751, А. Кронстедт, от нем. «ник» - имя насмешливого гнома.

6

7 Получение

Получение

В промышленности железо в основном (95%) выплавляют из руд в виде чугунов и сталей: Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO 3Fe2O3 + C = 2Fe3O4 + CO2 2Fe3O4 + 2CO = 6FeO + 2CO2 FeO + CO = Fe + CO2

ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ в Авилесе (Испания).

7

IGDA/A. Vergani

8 Получение

Получение

РАЗЛИВКА СТАЛИ (сталеплавильный завод в Бетлехеме, шт. Пенсильвания).

8

Bethlehem Steel

9 Сплавы железа

Сплавы железа

Чугун (2-5% углерода) t плавления 1100-12000С. Серый чугун – углерод в виде пластинок графита Ковкий чугун – углерод в виде зерен графита Белый чугун (хрупкий) – цементит Fe3C (6,68% С) Ковкое железо (0,04-1,5% углерода) Сталь (0,5-1,7% углерода)

Закалка стали – превращение аустенита (равновесный раствор углерода в железе) в метастабильный мартенсит.

9

10 Получение железа алюминотермией Алюминий используется для получения

Получение железа алюминотермией Алюминий используется для получения

некоторых металлов. Этот метод называется алюминотермией. Метод основан на том, что порошкообразный алюминий при воспламенении восстанавливает оксиды многих металлов. При этом образуется очень чистый, свободный от углерода металл. Смесь порошкообразного алюминия и оксидов железа называется термитом. При горении термита алюминий восстанавливает железо из его оксида. Fe2O3 + 2 AI = AI2O3 + 2 Fe Железо образуется на дне тигля в виде отдельных застывших капель. Металл притягивается к магниту. Оборудование: тигель, ступка, металлическая чашка с песком, щипцы, пробирка, фильтровальная бумага, магнит. Техника безопасности. Соблюдать правила пожарной безопасности и правила безопасности при работе с нагревательными приборами. Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов. http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/

10

11 Получение

Получение

Обжиг: 3CoS + 5O2 = Co3O4 + 3SO2 2Ni3S2 + 7O2 = 6NiO + 4 SO2 Восстановление: Co3O4 + 4С = 3Сo + 4CO NiO + C = 4Ni + CO Для удаления образующихся карбидов добавляют избыток Co3O4 или NiO

11

12 Свойства простых веществ

Свойства простых веществ

Металлы реагируют с кислотами, железо легче, Co и Ni очень медленно: M + H+ = M2+ + H2 Концентрированные HNO3 и H2SO4 пассивируют эти металлы (при комн. Т), повышение Т снимает пассивацию: 2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Fe + 6HNO3 = Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O Растворы и расплавы щелочей не действуют на компактные металлы.

12

13 Коррозия

Коррозия

По отношению к воздуху и воде компактные Co, Ni и химически чистое Fe устойчивы. Однако, обычное Fe подвергается коррозии с образованием ржавчины: Fe2O3(H2O)x (рыхлый пористый слой на поверхности, который не предохраняет металл от дальнейшего окисления).

13

14 Соединения М2+

Соединения М2+

Оксиды: FeO CoO NiO Гидроксиды: Fe(OH)2 (белый) Со(ОН)2 (розовый, синий) Ni(OH)2 (зеленый) Только основные свойства: M(OH)2 + 2H+ = M2+ + 2H2O Соли растворимые в воде: MSO4, M(NO3)2, MCl2 обычно кристаллизуются с 6 молекулами H2O.

14

15 Соединения М2+

Соединения М2+

Цвет кристаллогидратов обусловлен наличием [M(H2O)6]2+ и совпадает с цветом растворов: Fe – светлозеленый Co - розовый Ni – зеленый Соли нерастворимые в воде: Сульфиды MS (черные) Карбонаты МСО3 (Fe(белый), Со, Ni)

15

16 Окисление М2+ кислородом в различных средах

Окисление М2+ кислородом в различных средах

Щелочная среда: M(OH)3 + e = M(OH)2 + OH- EoM3+/M2+ O2 + 2H2O + 4e = 4OH- Eo = + 0,4 B 2M(OH)2 + 1/2O2 + H2O = 2M(OH)3 ?Eo

M

EoM3+/M2+, B

?Eo, B

Реакция

Fe

- 0,56

+0,96 > 0

Быстрая

Co

+ 0,17

+ 0,23 > 0

Медленная

Ni

+ 0,49

- 0,09 < 0

Не идет

16

17 Окисление М2+ кислородом в различных средах

Окисление М2+ кислородом в различных средах

Кислая среда: M3+ + e = M2+ (EoM3+/M2 ) O2 + 4H+ + 4e = 2H2O (Eo = + 1,23 B) 4M2+ + O2 + 4H+ = 4M3+ + 2H2O (?Eo)

M

EoM3+/M2+, B

?Eo, B

Реакция

Fe

+ 0,77

+0,46 > 0

Быстрая

Co

+ 1,81

- 0,58 < 0

Не идет

Ni

> + 2

< 0

Не идет

17

18 Получение Co3+ и Ni3+

Получение Co3+ и Ni3+

Co(OH)3 и Ni(OH)3 (NiO(OH)) получают действием более сильных окислителей: 2M(OH)2 + Br2 + 2OH- = 2M(OH)3 + 2Br- (?Eo) Br2 + 2e = 2Br- (Eo = + 1,09 B) ?Eo = + 0,92 (Co), ?Eo = + 0,6 (Ni) Простые соли можно получить только действием фтора (и аналогов) в отсутствии воды: 2Co + 3F2 = 2CoF3 (Ni)

18

19 Соединения M3+

Соединения M3+

Оксиды и гидроксиды M2O3 и M(OH)3 обладают только основными свойствами Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O Однако: Fe(OH)3 + 3HJ = FeJ2 + 1/2J2 + 3H2O В случае Co и Ni Ox-свойства выше: Co(OH)3 + 3HCl = CoCl2 + 1/2Cl2 + 3H2O 2Co(OH)3 + 2H2SO4 = 2CoSO4 + 1/2O2 + 5H2O 2Co(OH)3 + 4HNO3 = 2Co(NO3)2 + 1/2O2 + 5H2O

19

20 Соединения M3+

Соединения M3+

Простые соли M3+ характерны только для Fe Растворимые в воде: FeX3 (x = Cl-, NO3-, SO42-) КВАСЦЫ: M2SO4*M2(SO4)3*24H2O M – K+, NH4+ ; M – Al3+, Cr3+, Fe3+ Например, железоаммонийные квасцы: (NH4)2Fe2(SO4)4*24H2O

20

21 Соединения M3+

Соединения M3+

В водных растворах соли Fe3+ сильно гидролизованы, поэтому все растворы этих солей окрашены в бурый цвет и имеют кислую среду : [Fe(H2O)6]3+ = [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H+ K ~ 0,001 Молекула воды сильно увеличивает свои кислотные свойства в поле иона Fe3+

21

22 Соединения Fe6+

Соединения Fe6+

FeO3 – нет, H2FeO4 – нет Существуют соли: Na2FeO4 – растворима в воде, BaFeO4 – нерастворима в воде. 2FeCl3 + 16KOH + 3Br2 = 2K2FeO4 + 6KBr + 6KCl + 8H2O 2K2FeO4 + 5H2SO4(p) = Fe2(SO4)3 + 3/2O2 + 5H2O + 2K2SO4

22

23 Комплексы Fe

Комплексы Fe

K4[FeII(CN)6] – желтая кровяная соль; ?6 ~ 1037, реактив на Fe3+ Fe3+ + K4[FeII(CN)6] KFeIII[FeII(CN)6] + 3К+ голубой осадок - берлинская лазурь

23

24 Комплексы Fe

Комплексы Fe

K3[FeIII(CN)6] – красная кровяная соль; ?6 ~ 1044, реактив на Fe2+ Fe2+ + K3[FeIII(CN)6] KFeII[FeIII(CN)6] + 2К+ голубой осадок - турнбулева синь

24

25 Гемоглобин

Гемоглобин

Порфириновый цикл Гемовое железо

25

26 Комплексы Co

Комплексы Co

Co2+ - комплексы лабильны (к.ч. = 6) [Co(NH3)6]2+: ?6 ~ 105 [Co(CN)6]4-: ?6 ~ 1019 Ацидокомплексы (к.ч. = 4, тетраэдр) [CoX4]2- X = Cl, Br, J Co3+ - комплексы устойчивы, много. Комплексообразование стабилизирует степень окисления 3+

26

27 Комплексы Co

Комплексы Co

CoCl3 – существует только при Т < 0oC [Co(NH3)6]Cl3 – очень устойчив ?6 ~ 1036 [Co(NH3)5Х ]Cl2 – очень устойчивы, Х = Cl, Br, J (в к.с. Co3+ не окисляет J-) При кипячении раствора соли кобальта с избытком KNO2 выпадает желтый осадок очень прочного комплекса: Co(NO3)2 + 7KNO2 + 2H+ = K3[Co(NO2)6]? + NO? + 2KNO3 + 2K+ + H2O

27

28 Комплексы Ni

Комплексы Ni

В основном комплексы Ni2+, к.ч. = 4, 6 Примеры: [Ni(NH3)6]Cl2, ?6 ~ 109 K2[Ni(CN)4], ?4 ~ 1015 (квадрат) Можно дополнить координацию до 5 и в зависимости от природы катиона получить разные полиэдры [Ni(CN)4]2- + СN- = [Ni(CN)5]3-, k = 0,2

28

29 Карбонилы металлов

Карбонилы металлов

Некоторые лиганды, доноры электронных пар (CO, NO, PR3 и т.д.) образуют не только ?-связи, но и принимают от Мо электронные пары на вакантные ?-молекулярные орбитали (дополнительное связывание).

29

30 Карбонилы металлов

Карбонилы металлов

Для комплексов с такими лигандами хорошо работает правило 18 электронов: состав этих комплексов можно «предсказать», используя представления об устойчивости электронной конфигурации инертного газа. ( ns2np6(n-1)d10 ? 2 + 6 + 10 = 18e ) [Cr(CO)6]: Сro 3d54s1, 6 + 2x6 = 18e (6 пар) [Fe(CO)5]: Feo 3d64s2, 8 + 2x5 = 18e (5 пар) [Ni(CO)4]: Nio 3d84s2, 10 + 2x4 = 18е (4 пары)

30

31 Карбонилы металлов

Карбонилы металлов

31

32 Карбонилы металлов

Карбонилы металлов

Полиядерные карбонилы: Связь М-М 2е [Co2(CO)8]: Сoo 3d74s2, 18 + 2 + 2x8 = 36e (8 пар) [Fe2(CO)9]: Feo 3d64s2, 16 + 2 + 2x9 = 36e (9 пар) [Fe3(CO)12]: Feo 3d64s2, 24 + 6 + 2x12 = 54е (12 пар)

32

33 Карбонилы металлов

Карбонилы металлов

[Mn2(CO)10]: 7x2 + 2x10 + 1x2(Mn-Mn) = 36; 36/2 = 18 [Os3(CO)12]: 8x3 + 2x12 + 3x2(Os-Os) = 54; 54/3 = 18

33

34 Карбонилы металлов

Карбонилы металлов

Ni +4CO Ni(CO)4

Fe +5CO Fe(CO)5

Тетракарбонил никеля – подвижная жидкость (Тпл = 200С, Ткип = 430С),чрезвычайно токсичное вещество.

Пентакарбонил железа – летучая жидкость (Тпл = 200С, Ткип = 1030С),чрезвычайно токсичное вещество.

20-300с

2000с

150-2000С, 100 атм

«Общий обзор металлов побочной подгруппы»
http://900igr.net/prezentacija/bez_uroka/obschij-obzor-metallov-pobochnoj-podgruppy-210424.html
cсылка на страницу
Урок

Без урока

1 тема
Слайды
900igr.net > Презентации по > Без темы > Общий обзор металлов побочной подгруппы