Alaryhmä koostuu 9 elementistä ja on tässä mielessä ainutlaatuinen jaksollisessa taulukossa. Toinen tämän ryhmän ainutlaatuinen ominaisuus on, että tämän alaryhmän alkuaineet eivät saavuta korkeinta hapetusastetta (poikkeuksena Ru ja Os). On yleisesti hyväksyttyä jakaa 9 elementtiä 4 perheeseen: rautatriadi ja Ru-Os, Rh-Ir, Pd-Pt dyadit. Tämä jako on perusteltua elementtien Fe, Co ja Ni 3d-alitason kynosymmetrialla sekä Osin, Irin ja Pt:n lantanidikompressiolla.
Rautatriadin alkuaineiden kemia Yksinkertaiset aineet
Rauta on runsaudeltaan neljäs maapallolla, mutta suurin osa siitä on teolliseen käyttöön soveltumattomassa tilassa (alumiinisilikaatit). Vain rautaoksideihin FeO ja Fe 2 O 3 perustuvat malmit ovat teollisesti tärkeitä. Koboltti ja nikkeli ovat harvinaisia alkuaineita, jotka, vaikka ne muodostavatkin omia mineraalejaan, uutetaan teollisesti polymetallimalmeista.
Alkuaineiden tuotanto perustuu niiden pelkistämiseen oksideista. Pelkistysaineina käytetään hiilijohdannaisia (koksi, CO), joten muodostuva metalli sisältää jopa useita prosentteja hiiltä. Yli 2 % hiiltä sisältävää rautaa kutsutaan valuraudaksi; Tämä materiaali soveltuu hyvin massiivisten tuotteiden valuun, mutta sen mekaaninen lujuus on alhainen. Polttamalla hiiltä avotakkauuneissa tai -muuntimissa saadaan terästä, josta voidaan valmistaa mekaanisesti lujia tuotteita. Materiaalin ominaisuuksien riippuvuus sen valmistus- ja käsittelytavasta näkyy erityisen selvästi raudalla: karkaisun ja karkaisun yhdistelmä mahdollistaa eri ominaisuuksien omaavien materiaalien saamisen.
Co:n ja Ni:n tuotanto on monimutkainen prosessi. Viimeisessä vaiheessa metallioksidit (CoO, Co 2 O 3, NiO) pelkistetään hiilellä ja tuloksena oleva metalli puhdistetaan elektrolyysillä.
Yksinkertaisten aineiden ominaisuudet riippuvat voimakkaasti muiden elementtien epäpuhtauksien läsnäolosta niissä. Puhtaat kompaktit metallit ovat stabiileja ilmassa tavallisissa lämpötiloissa, koska muodostuu vahva oksidikalvo, erityisesti Ni. Kuitenkin erittäin dispergoituneessa tilassa nämä metallit ovat pyroforisia, ts. syttyä itsestään.
Kuumennettaessa Fe, Co, Ni reagoivat emäksisten epämetallien kanssa, ja raudan vuorovaikutus kloorin kanssa tapahtuu erityisen voimakkaasti johtuen syntyvän FeCl 3:n haihtumisesta, joka ei suojaa metallipintaa hapettumiselta. Päinvastoin, Ni:n vuorovaikutusta fluorin kanssa ei käytännössä tapahdu vahvan fluoridikalvon muodostumisen vuoksi, joten fluorin kanssa työskennellessä käytetään nikkelilaitteita.
Fe, Co, Ni eivät muodosta spesifisiä yhdisteitä vedyn kanssa, mutta pystyvät absorboimaan sitä huomattavia määriä, erityisesti erittäin dispergoituneessa tilassa. Siksi rautaperheen metallit ovat hyviä katalyyttejä hydrausprosesseissa.
Metallit reagoivat hyvin ei-hapettavien happojen kanssa:
E + 2HCl ECl 2 + H2
Hapettavat hapot passivoivat metalleja, mutta reaktio ei tapahdu alkalien kanssa metallioksidien emäksisen luonteen vuoksi.
Liitännät e(0)
Tämä hapetustila on tyypillinen karbonyyleille. Rauta muodostaa karbonyyliä, jonka koostumus on Fe(CO) 5, koboltti - Co 2 (CO) 8 ja nikkeli - Ni(CO) 4. Nikkelikarbonyyli muodostuu erityisen helposti (50 °C, ilmanpaine), joten siitä saadaan puhdasta nikkeliä.
Liitännät E(+2)
Yhdisteiden stabiilisuus tässä hapetustilassa kasvaa Fe:stä Ni:ksi. Tämä johtuu siitä, että ytimen varauksen kasvu, kun atomin koko pysyy muuttumattomana, vahvistaa ytimen ja d-elektronien välistä sidosta, joten jälkimmäisiä on vaikeampi irrottaa.
E(+2)-yhdisteitä saadaan liuottamalla metalleja happoihin. E(OH)2-hydroksidit saostuvat, kun alkaliliuosta lisätään suolojen vesiliuoksiin:
ECl2 + 2NaOH = E(OH)2 + 2NaCl
Tästä voidaan päätellä, että kyseisten metallien suolat ovat alttiita kationihydrolyysille. Hydrolyysin seurauksena saadaan erilaisia tuotteita, mukaan lukien polynukleaariset kompleksit, esimerkiksi NiOH +,.
Kalsinoimalla E(OH)2 ilman ilmaa, voidaan saada oksideja. Oksideilla ja hydroksidilla on pääasiassa emäksinen luonne; Ferraatteja (+2), koboltaateja (+2) ja nikkelaatteja (+2) saadaan vain ankarissa olosuhteissa, esimerkiksi seostamalla:
Na 2 O + NiO = Na 2 NiO 2
E(+2)-sulfidit voidaan saostaa vesiliuoksista Na 2 S:llä tai jopa H 2 S:llä (toisin kuin MnS, jota ei saosteta H 2 S:llä), mutta nämä sulfidit liukenevat vahvoihin happoihin, joita käytetään kemiallisessa analyysissä:
E 2+ + S 2– E 2 S, E 2 S + 2H + (esim.) E 2+ + H 2 S
E(+2)-yhdisteistä vain Fe(+2):lla on havaittavia pelkistäviä ominaisuuksia. Siten kaikki yksinkertaiset (ei-kompleksiset) Fe(+2)-yhdisteet hapetetaan ilmakehän hapen ja muiden voimakkaiden hapettimien vaikutuksesta:
4Fe(OH)2 + 2H 2O + O 2 4Fe(OH)3
10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 8H 2 O
Koboltin (+2) ja nikkelin (+2) yhdisteet hapettavat vain voimakkaat hapettavat aineet, esimerkiksi NaOCl:
E(OH)2 + NaOCl+ x H 2 O E 2 O 3 x H2O + NaCl
Liitännät E(+3)
Tässä hapetustilassa olevia stabiileja yhdisteitä tuottaa rauta ja osittain koboltti. Ni(+3)-johdannaisista vain kompleksiyhdisteet ovat stabiileja.
Hydroksidit E(OH) 3 saadaan vaikuttamalla alkalilla suolaliuoksiin tai hapettamalla E(OH) 2:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
2Co(OH)2 + H2O2 = 2Co(OH)3
Tämä tuottaa tuotteita, jotka sisältävät vaihtelevan määrän vettä (joilla ei ole vakiokoostumusta). Oksidit ovat hydroksididehydraation lopputuotteita, mutta puhdasta Co 2 O 3:a ja Ni 2 O 3:a ei ole mahdollista saada, koska ne hajoavat hapeksi ja alemmaksi oksidiksi. Raudalle ja koboltille on mahdollista saada oksideja, joiden koostumus on E 3 O 4, joita voidaan pitää sekaoksideina EOE 2 O 3. Toisaalta E304 ovat suoloja, jotka vastaavat E(OH)3-hydroksidien hapanta funktiota.
Fe 2 O 3 + Na 2 O 2NaFeO 2
Fe(OH)3:n päätoiminnot ilmaistaan paljon paremmin:
Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O
Koska Fe(OH)3 on heikko elektrolyytti, Fe(+3)-suolat ovat herkkiä hydrolyysille. Hydrolyysituotteet värjäävät liuoksen tyypillisen ruskean värin, ja kun liuosta keitetään, saostuu Fe(OH) 3 -sakka:
Fe 3+ + 3H 2O Fe(OH)3 + 3H+
Ei ole mahdollista saada yksinkertaisia suoloja Co(+3) ja Ni(+3), jotka vastaavat hydroksidin E(OH) 3 päätehtävää: happamassa ympäristössä tapahtuu redox-reaktioita, jolloin muodostuu E(+2) :
2Co 3 O 4 + 12HCl 6CoCl 2 + O 2 + 6H 2 O
Yhdisteet Co(+3) ja Ni(+3) voivat olla vain hapettavia aineita, ja vielä melko vahvoja, eikä rauta(+3) ole voimakas hapetin. Aina ei kuitenkaan ole mahdollista saada E(+3)-suoloja pelkistävällä anionilla (I–, S2–). Esimerkiksi:
2Fe(OH)3 + 6HI 2FeI 2 + 6H 2O + I 2
Toisin kuin koboltti ja nikkeli, rauta tuottaa Fe(+6)-johdannaisia, joita saadaan Fe(OH)3:n voimakkaalla hapetuksella emäksisessä väliaineessa:
2Fe(OH)3 + 3Br2 +10KOH 2K2FeO4 + 6KBr + 8H2O
Ferraatit (+6) ovat vahvempia hapettimia kuin permanganaatit.
D. I. Mendelejevin jaksollisen järjestelmän toissijaisen alaryhmän VIII ryhmän elementtien yleiset ominaisuudet.
Rauta-alaryhmä- kemiallisten alkuaineiden jaksollisen taulukon 8. ryhmän kemialliset alkuaineet. Ryhmään kuuluu rauta Fe, ruteeni Ru ja osmium Os. Atomin elektronisen konfiguraation perusteella myös keinotekoisesti syntetisoitu alkuaine kuuluu samaan ryhmään Hassiy Hs.
Kaikki ryhmän 8 alkuaineet sisältävät 8 elektronia valenssikuorissaan. Kaksi ryhmän alkuainetta - rutenium ja osmium - kuuluvat platinametalliperheeseen. Kuten muissakin ryhmissä, ryhmän 8 elementtien jäsenillä on elektronisen konfiguraation kuvioita, erityisesti ulkokuorissa, vaikka rutenium ei yllättäen seuraa tätä suuntausta. Tämän ryhmän elementeillä on kuitenkin myös yhtäläisyyksiä fysikaalisissa ominaisuuksissa ja kemiallisessa käyttäytymisessä.
Rauta työkalumateriaalina on tunnettu muinaisista ajoista lähtien. Raudan tuotannon ja käytön historia juontaa juurensa esihistorialliseen aikaan, todennäköisimmin meteoriittiraudan käyttöön.
Kazanin yliopiston professori Karl Klaus löysi ruteenin vuonna 1844. Klaus eristi sen Uralin platinamalmista puhtaassa muodossaan ja huomautti yhtäläisyydet triadien rutenium-rodium-palladium ja osmium-iridium-platina välillä. Hän antoi uuden alkuaineen ruteeniksi nimeksi Rus'n kunniaksi (Ruthenia on Rusin latinalainen nimi).
Englantilainen kemisti Smithson Tennant löysi osmiumin vuonna 1804 sakasta, joka jäi jäljelle sen jälkeen, kun platina oli liuotettu aqua regiaan.
Rautaa esiintyy harvoin luonnossa puhtaassa muodossaan; useimmiten sitä löytyy rauta-nikkeli-meteoriiteista. Raudan esiintyvyys maankuoressa on 4,65 % (4. sija hapen, piin ja alumiinin jälkeen). Raudan uskotaan myös muodostavan suurimman osan maapallon ytimestä.
Rutenium on ihmisissä yleisin platinametalli, mutta lähes harvinaisin. Ei suorita biologista roolia. Keskittyy pääasiassa lihaskudokseen. Korkeampi ruteenioksidi on erittäin myrkyllistä ja voimakkaana hapettimena voi aiheuttaa syttyvien aineiden palamista. Osmiumia voi esiintyä myös ihmisissä huomaamattoman pieninä määrinä.
D. I. Mendelejevin jaksollisen järjestelmän toissijaisen alaryhmän VIII ryhmän elementtien yleiset ominaisuudet. - käsite ja tyypit. Luokan "D. I. Mendelejevin jaksollisen järjestelmän toissijaisen alaryhmän VIII ryhmän elementtien yleiset ominaisuudet" luokitus ja ominaisuudet. 2017, 2018.
1. Orazio Vecchi. Madrigal-komedia "Amphiparnassus". Kohtaus Pantalone, Pedroline ja Hortensia 2. Orazio Vecchi. Madrigal-komedia "Amphiparnassus". Kohtaus Isabella ja Lucio 3. Emilio Cavalieri. "Sielun ja ruumiin mielikuvitus." Prologi. Kuoro "Oh, Signor" 4. Emilio Cavalieri.... .
Vuonna 1248, kun Kölnin arkkipiispa Conrad von Hochstaden laski Kölnin tuomiokirkon peruskiven, alkoi yksi Euroopan rakennushistorian pisimmistä luvuista. Köln, yksi silloisen Saksan rikkaimmista ja poliittisesti vaikutusvaltaisimmista kaupungeista... .
Etienne Maurice Falconet (1716-1791) Ranskassa ja Venäjällä (1766-1778). "Uhkaava Cupid" (1757, Louvre, Eremitaaši) ja sen jäljennökset Venäjällä. Pietari I:n (1765-1782) muistomerkki. Monumentin muotoilu ja luonne, sen merkitys kaupunkikokonaisuudessa. Falconetin assistentin - Marie-Anne Collotin (1748-1821) rooli luomisessa... .
Aleksanteri Ivanov kirjoitti 10. kesäkuuta 1855: ”Sanalla sanoen, minä ikään kuin jättäen vanhan taiteen elämäntavan, en ole vielä muurannut mitään kiinteää kiveä uudelle, ja tässä tilanteessa minusta tulee tahtomattaan siirtymätaiteilija. .” 1. Vaikka nämä sanat sanottiin uuden tulkinnan etsimisen yhteydessä... .
Taas kosketin totuutta ja kuljin ohitse ymmärtämättä. Ajattelin jo - tämä on kuolema, epätoivon raja, ja sitten hylättyäni kaiken toivon löysin mielenrauhan. Näyttää siltä, että tällaisina tunteina tunnistat itsesi, löydät itsestäsi ystävän. Mikään ei ole verrattavissa tähän henkisen tunteeseen...
Miekat renessanssilta ja 1600-luvulta. XVI-XVII vuosisadalla. miekka on kokenut joitain muutoksia. Kaksikätiset miekat saivat suuren suosion, ja myöhemmin niitä käytettiin seremonia-aseina. Yhden käden miekat ovat muuttuneet paljon enemmän kuin muutaman edellisen vuosisadan aikana.... .
Vasemmalla siivellä, rautalevykypärässä, parrakkaasta nahasta valmistettu tšuktši-soturi, joka pelottelee koiraa keihällä (1800-luku). Jälleenrakennus. Piirustus A.V. Silnova 4 M e n i l o - hirven mahan puolisulatettu sisältö. Tästä... .
Jaksollisen järjestelmän ryhmään VII sisältyvät alkuaineet on jaettu kahteen alaryhmään: pääryhmään - halogeenialaryhmään - ja toissijaiseen - mangaanialaryhmään. Myös vety sijoitetaan tähän ryhmään, vaikka sen atomissa on yksi elektroni uloimmalla valenssitasolla ja se tulisi sijoittaa ryhmään I. Vetyllä on kuitenkin hyvin vähän yhteistä sekä pääalaryhmän alkuaineiden - alkalimetallien että toissijaisen alaryhmän alkuaineiden - kuparin, hopean ja kullan kanssa. Samaan aikaan, kuten halogeenit, se lisää elektronin reaktioissa aktiivisten metallien kanssa ja muodostaa hydridejä, joilla on jonkin verran yhtäläisyyksiä halogenidien kanssa.
Halogeenien alaryhmään kuuluvat fluori, kloori, bromi, jodi ja astatiini. Neljä ensimmäistä alkuainetta löytyy luonnosta, viimeinen saadaan keinotekoisesti ja siksi sitä on tutkittu paljon vähemmän kuin muita halogeeneja. Sana halogeeni tarkoittaa suolaa muodostavaa. Alaryhmän alkuaineet saivat tämän nimen, koska ne reagoivat helposti monien metallien kanssa muodostaen suoloja.Kaikilla halogeeneilla on ulkoisen elektronikuoren rakenne s 2 p 5. Siksi ne ottavat helposti vastaan elektronin muodostaen vakaan jalokaasuelektronikuoren (s 2 p 6). Fluorilla on pienin atomisäde alaryhmässä, muilla se kasvaa sarjassa F< Cl < Br < I < Аt и составляет соответственно 133; 181; 196; 220 и 270 пм. В таком же порядке уменьшается сродство атомов элементов к электрону. Галогены - очень активные элементы. Они могут отнимать, электроны не только у атомов, которые их легко отдают, но и у ионов и даже вытеснять другие галогены, менее активные, из их соединений. Например, фтор вытесняет хлор из хлоридов, хлор - бром из бромидов, а бром - иод из иодидов. Из всех галогенов только фтор, находящийся во II периоде, не имеет незаполненного d-уровня. По этой причине он не может иметь больше одного неспаренного электрона и проявляет валентность только -1. В атомах других галогенов d-уровень не заполнен, что дает им возможность иметь различное количество неспаренных электронов и проявлять валентность -1, +1, +3, +5 и +7, наблюдающуюся в кислородных соединениях хлора, брома и иода К подгруппе марганца принадлежат марганец, технеций и рений. В отличии от галогенов элементы подгруппы марганца имеют на внешнем электронном уровне всего два электрона и поэтому не проявляют способности присоединять электроны, образуя отрицательно заряженные ионы.Марганец распространен в природе и широко используется в промышленности.Технеций радиоактивен, в природе не встречаемся, а получен искусственно (впервые - Э. Сегре и К.Перрье, 1937}. Этот элемент образуется вследствие радиоактивного распада урана. Рений относится к числу рассеянных элементов. Он не образует самостоятельных минералов, а встречается в качестве спутника некоторых минералов, особенно молибденовых. Он был открыт В. и И. Ноддак в 1925 г. Сплавы, имеющие небольшие добавки рения, обладают повышенной устойчивостью против коррозии. Добавка рения к и ее сплавам увеличивает их механическую прочность. Это свойство рения позволяет применять его вместо благородного металла иридия. Платино-платинорениевые термопары работают лучше платино-платиноиридиевых, но их нельзя использовать при очень высоких температурах, так как образуется летучее соединение Re 2 O 7 .
Epämetallien tyypillinen piirre on suurempi (metalleihin verrattuna) elektronien määrä niiden atomien ulkoenergiatasolla. Tämä määrittää niiden paremman kyvyn kiinnittää lisäelektroneja ja osoittaa korkeampaa oksidatiivista aktiivisuutta kuin metalleilla. Erityisen voimakkaita hapettavia ominaisuuksia, eli kykyä lisätä elektroneja, osoittavat epämetallit, jotka sijaitsevat ryhmien VI-VII 2. ja 3. jaksossa. Jos vertaamme elektronien järjestelyä fluori-, kloori- ja muiden halogeenien atomien kiertoradalla, voimme arvioida niiden erottuvia ominaisuuksia. Fluoriatomilla ei ole vapaita orbitaaleja. Siksi fluoriatomeilla voi olla vain valenssi I ja hapetusaste 1. Vahvin hapettava aine on fluori. Muiden halogeenien atomeissa, esimerkiksi klooriatomissa, on vapaita d-orbitaaleja samalla energiatasolla. Tämän ansiosta elektronien pariutuminen voi tapahtua kolmella eri tavalla. Ensimmäisessä tapauksessa kloorin hapetusaste voi olla +3 ja muodostaa kloorihappoa HClO2, joka vastaa suoloja - kloriitteja, esimerkiksi kaliumkloriittia KClO2. Toisessa tapauksessa kloori voi muodostaa yhdisteitä, joissa kloorin hapetusaste on +5. Tällaisia yhdisteitä ovat hypokloorihappo HC103 ja sen suolat - kloraatit, esimerkiksi kaliumkloraatti KC103 (Berthollet-suola). Kolmannessa tapauksessa kloorin hapetusaste on +7, esimerkiksi perkloorihapossa HClO4 ja sen suoloissa, perkloraateissa (kaliumperkloraatissa KClO4).
Mn 2+ -ionien erityiset analyyttiset reaktiot
1.5.5. Hapetus natriumvismutaatti NaBiO 3:lla etenee yhtälön mukaisesti:
2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3 + 5NaNO3 + 7H20.
Reaktio tapahtuu kylmässä. Reaktion suorittaminen: lisää 3-4 tippaa 6 M HNO 3 -liuosta ja 5-6 tippaa H 2 O 1-2 tippaan mangaanisuolaliuosta, minkä jälkeen lisätään lastalla vähän NaBiO 3 -jauhetta. Kun koeputken sisältö on sekoitettu, anna sen seistä 1-2 minuuttia ja sentrifugoi sitten ylimääräisen natriumvismutaatin erottamiseksi. Mn 2+:n läsnä ollessa liuos muuttuu purppuraiseksi mangaanihapon muodostumisen seurauksena, joka on yksi tehokkaimmista hapettimista.
1.5.6. PbO 2:n hapetus lyijydioksidilla typpihappoväliaineessa kuumennettaessa:
2Mn(NO3)2 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H20.
Reaktion suorittaminen: Ota vähän PbO 2 -jauhetta ja laita se koeputkeen, lisää siihen 4-5 tippaa 6 M HNO 3:a ja kuumenna sekoittaen. Violetin värin ulkonäkö osoittaa Mn 2+:n läsnäolon.
1.5.7. Analyysissa tärkeitä ovat Mn 2+:n reaktiot alkalimetallikarbonaattien, natriumvetyfosfaatin kanssa, hapetusreaktiot ammoniumpersulfaatin kanssa, bentsidiinin hapetus Mn 4+ -yhdisteillä, AgCl:n pelkistäminen metallihopeaksi Mn 2+ -ioneilla.
88. Ryhmän VIII B osat. Tärkeimpien yhdisteiden tyypilliset ominaisuudet. Biologinen rooli. Analyyttiset reaktiot Fe 3+- ja Fe 2+ -ioneille.
Rauta-alaryhmä- kemiallisten alkuaineiden jaksollisen taulukon ryhmän 8 kemialliset alkuaineet (vanhentuneen luokituksen mukaan - ryhmän VIII toissijaisen alaryhmän alkuaineet). Ryhmään kuuluu rauta Fe, ruteeni Ru ja osmium Os. Atomin elektronisen konfiguraation perusteella myös keinotekoisesti syntetisoitu alkuaine kuuluu samaan ryhmään Hassiy Hs, joka löydettiin vuonna 1984 Heavy Ion Research Centerissä (saksalainen). Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI), Darmstadt, Saksa johtuen lyijy- (208 Pb) -kohteen pommituksesta UNILAC-kiihdyttimen rauta-58-ionisäteellä. Kokeen tuloksena syntetisoitiin 3 265 Hs-ydintä, jotka tunnistettiin luotettavasti a-hajoamisketjun parametrien perusteella. Samanaikaisesti ja itsenäisesti samaa reaktiota tutkittiin JINR:ssä (Dubna, Venäjä), jossa 253 Es -ytimen α-hajoamisen kolmen tapahtuman havainnoinnin perusteella pääteltiin myös, että tässä reaktiossa 265 Hs -ydin, kohde α-hajoamiseksi, syntetisoitiin. Kaikki ryhmän 8 alkuaineet sisältävät 8 elektronia valenssikuorissaan. Kaksi ryhmän alkuainetta - rutenium ja osmium - kuuluvat platinametalliperheeseen. Kuten muissakin ryhmissä, ryhmän 8 elementtien jäsenillä on elektronisen konfiguraation kuvioita, erityisesti ulkokuorissaan, vaikka kummallista kyllä, rutenium ei seuraa tätä suuntausta. Tämän ryhmän elementeillä on kuitenkin myös yhtäläisyyksiä fysikaalisissa ominaisuuksissa ja kemiallisessa käyttäytymisessä: rautaa tavataan harvoin luonnossa puhtaassa muodossaan, useimmiten se löytyy rauta-nikkeli-meteoriiteista. Raudan esiintyvyys maankuoressa on 4,65 % (4. sija hapen, piin ja alumiinin jälkeen). Raudan uskotaan myös muodostavan suurimman osan maapallon ytimestä.
Rutenium on ainoa elävissä organismeissa esiintyvä platinametalli. (Joidenkin lähteiden mukaan myös platinaa). Keskittyy pääasiassa lihaskudokseen. Korkeampi ruteenioksidi on erittäin myrkyllistä ja voimakkaana hapettimena voi aiheuttaa syttyvien aineiden palamista.
Analyyttiset reaktiot
Kaliumheksasyanoferraatti(III) K 3 Fe 2+ -kationin kanssa muodostaa sinisen "Turnboole blue" -saostuman:
3FeSO 4 + 2K 3 → Fe 3 2 ↓+ 3K 2 SO 4,
3Fe 2+ + 2Fe(CN) 6 3– → Fe 3 2 ↓.
Sakka ei liukene happoihin, vaan hajoaa alkalien kanssa muodostaen Fe(OH)2:ta. Jos reagenssia on ylimäärä, sakka muuttuu vihreäksi. Reaktiota häiritsevät Fe 3+ -ionit, jotka korkeissa pitoisuuksissa antavat reagenssille ruskean värin liuokselle, sekä Mn 2+- ja Bi 3+ -ionit, jotka antavat reagenssiksi heikosti värillisiä, happoihin liukenevia saostumia. Suorittaa reaktioita. Laita 1–2 tippaa FeSO 4 -liuosta koeputkeen ja lisää 1 tippa reagenssia. Jaa saatu sakka kahteen osaan, lisää 1-2 tippaa 2 M HC1-liuosta ensimmäiseen ja 1-2 tippaa 2 M alkaliliuosta toiseen. Reaktio-olosuhteet ovat laimeilla liuoksilla happamassa ympäristössä, pH = 3.
1.5.2.> Fe 2+:n hapetus Fe 3+:ksi. Fe 2+ -ioni on melko vahva pelkistävä aine ja se voidaan hapettaa useiden hapettimien vaikutuksesta, esimerkiksi H 2 O 2, KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 happamassa ympäristössä jne.
2Fe 2+ + 4OH – + H 2 O 2 → 2Fe(OH) 3 ↓.
Systemaattista analyysiä suoritettaessa Fe 2+ tulisi havaita alustavissa testeissä, koska ryhmäerotusprosessissa Fe 2+ voidaan hapettaa Fe 3+:ksi.
Fe 3+ -ionien erityiset analyyttiset reaktiot
1.5.3. Kaliumheksasyanoferraatti(II) K 4 Fe 3+ -kationien kanssa muodostaa tummansinisen "Preussin sinisen" sakan:
4Fe 3+ + 3Fe(CN) 6 4– → Fe 4 3 ↓.
Sakka on käytännössä liukenematon happoihin, mutta emäkset hajottavat sen muodostaen Fe(OH) 3:a. Yli reagenssin sakka liukenee huomattavasti. Reaktion suorittaminen. Lisää 1 tippa reagenssia 1–2 tippaan FeCl 3 -liuosta. Jaa saatu sakka kahteen osaan. Lisää 2-3 tippaa 2 M HC1-liuosta yhteen osaan, 1-2 tippaa 2 M NaOH-liuosta toiseen, sekoita.
1.5.4. Kaliumtiosyanaatti (rodanidi) KNCS Fe 3+ -ionien kanssa muodostaa verenpunaisen kompleksin. Tiosyanaatin pitoisuudesta riippuen voi muodostua erilaisia koostumuksia sisältäviä komplekseja:
Fe 3+ + NCS – ↔ Fe(NCS) 2+ ,
Fe 3+ + 2NCS – ↔ Fe(NCS) 2+,
jne. Fe 3+ + 6NCS – ↔ Fe(NCS) 6 3– ,
Reaktio on palautuva, joten reagenssia otetaan ylimäärä. Määritystä häiritsevät ionit, jotka muodostavat stabiileja komplekseja Fe 3+:n kanssa, esimerkiksi fluoridi-ionit, fosfori-, oksaali- ja sitruunahapon suolat.
89. Ryhmän I B osat. Tärkeimpien yhdisteiden tyypilliset ominaisuudet, biologinen rooli. Ag+- ja Cu 2+ -ionien bakteereja tappava vaikutus. Analyyttiset reaktiot hopea- ja kupari-ioneille.
n = 4 Cu ns1(n-1)d10, ulkoinen taso - 1 ē,
esiulkoinen - 18 ē
n = 5 Ag Pariton ē - yksi(epäonnistuminen, lipsahdus), mutta
n = 6 Au 18 - elektroninen kerros, stabiili alaryhmässä
sinkki, ei ole vielä täysin stabiloitunut täällä ja
voi menettää ē, joten CO:t ovat mahdollisia
Vain IB-ryhmän d-alkuaineet muodostavat yhdisteitä, joissa CO ylittää N-ryhmän, ja se on stabiilimpi Cu2+:lle, Ag+:lle, Au+3:lle.
Kaksinkertaisesti varautuneiden kupari-ionien ominaisuus on niiden kyky yhdistyä ammoniakkimolekyylien kanssa muodostaen monimutkaisia ioneja.Kupari on yksi hivenaineista. Fe, Cu, Mn, Mo, B, Zn, Co saivat tämän nimen, koska niitä tarvitaan pieniä määriä kasvien normaalille toiminnalle. Mikroelementit lisäävät entsyymien toimintaa, edistävät sokerin, tärkkelyksen, proteiinien, nukleiinihappojen, vitamiinien ja entsyymien synteesiä. Hopea on heikosti aktiivinen metalli. Ilmakehässä se ei hapetu huoneenlämmössä eikä kuumennettaessa. Hopeaesineiden usein havaittu mustuminen johtuu mustan hopeasulfidin - AgS 2 - muodostumisesta niiden pinnalle. Tämä tapahtuu ilmassa olevan rikkivedyn vaikutuksesta sekä hopeaesineiden joutuessa kosketuksiin rikkiyhdisteitä sisältävien elintarvikkeiden kanssa 4Ag + 2H 2 S + O 2 -> 2Ag 2 S + 2H 2 OV Jännitealueella , hopea sijaitsee paljon kauempana vedystä. Siksi suolahappo ja laimeat rikkihapot eivät vaikuta siihen. Hopea liukenee yleensä typpihappoon, joka on vuorovaikutuksessa sen kanssa yhtälön mukaisesti: Ag + 2HNO 3 -> AgNO 3 + NO 2 + H 2 O Hopea muodostaa yhden sarjan suoloja, joiden liuokset sisältävät värittömiä Ag + kationeja. vaikuttaa hopeasuolojen liuoksiin, on mahdollista odottaa saavan AgOH:ta, mutta sen sijaan saostuu ruskea hopea(I)oksidisakka: 2AgNO 3 + 2NaOH -> Ag 2 O + 2NaNO 3 + H 2 O Hopean lisäksi (I) ) oksidi, oksidit AgO ja Ag 2 O 3 tunnetaan Hopeanitraatti (lapis ) - AgNO 3 - muodostaa värittömiä läpinäkyviä kiteitä, jotka liukenevat hyvin veteen. Sitä käytetään valokuvausmateriaalien valmistuksessa, peilien valmistuksessa, galvanoinnissa ja lääketieteessä.Kuparilla hopealla on taipumus muodostaa monimutkaisia yhdisteitä Monet veteen liukenemattomat hopeayhdisteet (esim. hopea(I)oksidi) - Ag 2 O ja hopeakloridi - AgCl), liukenevat helposti ammoniakin vesiliuokseen. Galvaaniseen hopeaan käytetään monimutkaisia hopeasyanidiyhdisteitä, koska näiden suolojen liuosten elektrolyysin aikana pintaan kertyy tiheä kerros hienokiteistä hopeaa. Kaikki hopeayhdisteet pelkistyvät helposti metallisen rikkivitun vapautuessa. Jos lasiastiassa olevaan hopea(I)oksidin ammoniakkiliuokseen lisätään pelkistysaineena hieman glukoosia tai formaliinia, vapautuu metallihopeaa tiheän kiiltävän peilikerroksen muodossa lasin pinnalle. Hopeaionit estävät bakteerien kehittymisen ja steriloivat juomaveden jopa erittäin pieninä pitoisuuksina. Lääketieteessä limakalvojen desinfiointiin käytetään hopean kolloidisia liuoksia, jotka on stabiloitu erityisillä lisäaineilla (protargol, collargol jne.) Hopea (yhdessä muiden raskasmetallien, kuten kuparin, tinan, elohopean kanssa) pystyy vaikuttamaan bakteereja tappavasti. vaikutus pieninä pitoisuuksina (ns. oligodynaaminen vaikutus) . Selkeä bakterisidinen vaikutus (kyky tappaa luotettavasti tiettyjä bakteereja) havaitaan yli 0,15 mg/l hopeaionipitoisuuksilla. Määrässä 0,05 - 0,1 mg/l hopeaioneilla on vain bakteriostaattinen vaikutus (kyky estää bakteerien kasvua ja lisääntymistä).Vaikka hopean desinfiointiaste ei ole yhtä korkea kuin otsonin tai UV-säteiden, hopea-ionit voivat jäädä veteen pitkään, mikä takaa pitkäaikaisen desinfioinnin. Hopean vaikutusmekanismia ei vielä täysin ymmärretä. Tutkijat uskovat, että desinfioiva vaikutus havaitaan, kun positiivisesti varautuneet hopea- ja kupari-ionit muodostavat sähköstaattisia sidoksia mikro-organismisolujen negatiivisesti varautuneiden pintojen kanssa. Nämä sähköstaattiset sidokset luovat jännitteitä, jotka voivat heikentää solujen läpäisevyyttä ja vähentää elintärkeiden ravintoaineiden tunkeutumista soluihin. Solujen sisään tunkeutuvat hopea- ja kupari-ionit ovat vuorovaikutuksessa aminohappojen kanssa, jotka ovat osa proteiineja ja joita käytetään fotosynteesiprosessissa. Seurauksena on, että prosessi, jossa auringonsäteily muuttuu mikro-organismien ravinnoksi ja energiaksi, häiriintyy, mikä johtaa niiden kuolemaan.Lukuisten tutkimusten tuloksena hopea-ionien tehokas bakterisidinen vaikutus useimpiin patogeenisiin mikro-organismeihin sekä viruksiin on vahvistettu. Itiöitä muodostavat mikro-organismit ovat kuitenkin käytännössä epäherkkiä hopealle Veden rikastaminen hopeaioneilla voidaan suorittaa useilla tavoilla: veden suora kosketus hopean pintaan, veden käsittely hopeasuolojen liuoksella ja elektrolyyttiliuoksella. menetelmä.
Laadullinen reaktio kupari-ioneille
Kaliumheksasyanoferraatti (2) K 4 muodostaa kuparisuolan kanssa punaruskean Cu 2 -sakan, joka on liukenematon laimeisiin happoihin, mutta liukenee ammoniakkiliuokseen.
Cu 2+ + 4+ ® Cu 2 ¯Lisää 3 tippaan CuSO 4 -liuosta 2 tippaa K 4 -suolaliuosta. Tarkkaile punaisen sakan muodostumista. Sentrifugoi sakka ja lisää siihen 3-5 tippaa ammoniakkiliuosta.
Reaktiot kupari-ionien Cu2+ havaitsemiseen
Ryhmäreagenssin H2S toiminta. Rikkivety muodostaa kupari(II)sulfidin mustan sakan kuparisuolojen happamissa liuoksissa: CuS: CuSO4 + H2S = CuS + H2SO4,Cu2+ + H2S = CuS + 2H+.
Ammoniumhydroksidin NH4OH toiminta. Ylimäärin otettu ammoniumhydroksidi NH4OH muodostaa kuparisuolojen kanssa monimutkaisen tetraamiinikuparin (II) kationin, jonka väri on voimakkaan sininen:
CuSO4 + 4NH4OH = SO4 + 4H2O,
Cu2+ + 4NH4OH = + + 4H2O.
Ag+ hopeaionien havaitsemisreaktiot
Ryhmäreagenssin HC1 toiminta. Kloorivetyhappo muodostaa Ag+-suolojen liuoksilla valkoisen hopeakloridi-AgCl-sakan, joka on käytännössä veteen liukenematon:
Ag+ + Cl- = AgCl.
Hopeakationin havaitseminen. Kloorivetyhappo ja sen suolojen liuokset (eli Cl-kloridi-ionit) muodostavat Ag+-suolojen liuosten kanssa käytännöllisesti katsoen veteen liukenemattoman valkoisen hopeakloridi-AgCl-sakan, joka liukenee hyvin ylimäärään NH4OH-liuosta; tässä tapauksessa muodostuu vesiliukoinen kompleksinen hopeasuola, diamiini hopeakloridi. Typpihapon myöhemmällä vaikutuksella kompleksi-ioni tuhoutuu ja hopeakloridi saostuu uudelleen (näitä hopeasuolojen ominaisuuksia käytetään sen havaitsemiseen):
AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3,
AgCl + 2NH4OH = Cl + 2H2O,
Cl + 2HNO3 = AgCl + 2NH4NO3.
90. II B-ryhmän osat. Tärkeimpien yhdisteiden tyypilliset ominaisuudet, biologinen rooli. Kuparia ja sinkkiä sisältävien entsyymien monimutkainen luonne. Zn 2+ -ionien analyyttiset reaktiot.
Entsyymit ovat luonnollisia proteiinikatalyyttejä. Joillakin entsyymeillä on puhtaasti proteiinikoostumus, eivätkä ne vaadi muita aineita toimiakseen. On kuitenkin olemassa suuri joukko entsyymejä, joiden aktiivisuus ilmenee vain tiettyjen ei-proteiiniyhdisteiden läsnä ollessa. Näitä yhdisteitä kutsutaan kofaktoreiksi. Kofaktoreina voivat olla esimerkiksi metalli-ionit tai monimutkaisen rakenteen orgaaniset yhdisteet - niitä kutsutaan yleensä koentsyymeiksi. On todettu, että entsyymin normaaliin toimintaan tarvitaan joskus sekä koentsyymiä että metalli-ionia, jotka muodostavat kolmikomponentin kompleksin yhdessä substraattimolekyylin kanssa. Näin ollen metallit ovat osa biologisia koneita korvaamattomana osana. Magnesiumioneja tarvitaan fosforihappojäämien siirtämiseen, ja kaliumioneja tarvitaan myös samoihin tarkoituksiin; proteiinien hydrolyysi vaatii sinkki-ioneja jne. Seuraavassa tarkastellaan näitä asioita yksityiskohtaisesti Entsyymit pääsääntöisesti kiihdyttävät samantyyppisiä reaktioita, ja vain harvat niistä vaikuttavat vain yhteen tiettyyn ja yksittäiseen reaktioon. Tällaisia entsyymejä, joilla on absoluuttinen spesifisyys, ovat erityisesti ureaasi, joka hajottaa ureaa. Useimmat entsyymit eivät ole yhtä tiukkoja substraatin valinnassa. Sama hydrolaasi pystyy esimerkiksi katalysoimaan useiden eri esterien hydrolyyttistä hajoamista.. Biologisen tutkimuksen kemiallisen puolen syventyessä ja kemististä yhä enemmän biologien avustajia ja yhteistyökumppaneita, uusien entsyymien määrä kasvoi tasaisesti; pian niitä ei tarvinnut laskea kymmeniin, vaan satoihin. Tämä biologisten katalyyttien valikoiman laajentaminen aiheutti vaikeuksia entsyymien luokittelussa ja nimikkeistössä.Aiemmin entsyymit nimettiin substraatin mukaan, johon ne vaikuttivat, ja niihin lisättiin pääte "aza". Joten jos entsyymi vaikuttaa sokerimaltoosiin, niin sitä kutsuttiin "maltaasiksi", jos laktoosiin - "laktaasiksi" jne. Tällä hetkellä on otettu käyttöön nimikkeistö, jossa nimi heijastaa myös entsyymin kemiallista toimintaa. "Aza"-partikkeli on varattu yksinkertaisille entsyymeille. Jos reaktiossa on mukana entsyymikompleksi, käytetään termiä "systeemi".
Entsyymit on jaettu kuuteen luokkaan:
Oksidoreduktaasit. Nämä ovat entsyymejä, jotka katalysoivat redox-reaktioita. Esimerkkejä oksidoreduktaaseista ovat pyruvaattidehydrogenaasi, joka poistaa vetyä palorypälehaposta, katalaasi, joka hajottaa vetyperoksidia jne.
Jaksollisen järjestelmän kahdeksannen ryhmän sivualaryhmä kattaa kolme d-alkuaineiden triadia ja kolme keinotekoisesti saatua ja vähän tutkittua alkuainetta: hassium, Hs, meitnerium, Mt, darmstadtium Ds. Ensimmäinen kolmikko muodostuu alkuaineista: rauta, Fe, eobalt Co, nikkeli Ni; toinen triadi - rutenium Ru, radium Ro, palladium Pd ja kolmas triad - osmium Os, iridium Ir ja platina Pt. Keinotekoisesti saatu hassium, matehrenium, darmstadtium, joilla on lyhyt käyttöikä, sulkevat raskaan nykyään tunnetun alkuaineen sarjan.
Suurimmalla osalla tarkasteltavina olevista ryhmän VIIB alkuaineista on kaksi valenssielektronia atomin ulkoelektronikuoressa; ne ovat kaikki metalleja. Ulkoisten ns elektronien lisäksi sidosten muodostumiseen osallistuvat elektronit toiseksi viimeisestä elektronikuoresta (n-1)d.
Ydinvarauksen lisääntymisen vuoksi kunkin triadin viimeisellä elementillä on tyypillinen hapetusaste alhaisempi kuin ensimmäisellä alkuaineella. Samaan aikaan elementin sijaintijakson lukumäärän kasvuun liittyy ominaisen oktmenttiasteen kasvu (taulukko 9.1)
Taulukko 9.1 Kahdeksannen toissijaisen alaryhmän alkuaineiden tyypilliset hapetustilat
Alkuaineiden yleisimmät hapetustilat yhdisteissään on korostettu taulukossa. 41 lihavoitu.
Nämä alkuaineet jaetaan joskus kolmeen alaryhmään: raudan alaryhmään (Fe, Ru, Os), koboltin alaryhmään (Co, Rh, Ir) ja nikkelialaryhmään (Ni, Pd, Pt). Tätä jakoa tukevat alkuaineiden tyypilliset hapetustilat (taulukko 42) ja eräät muut ominaisuudet. Esimerkiksi rauta-alaryhmän kaikki alkuaineet ovat aktiivisia katalyyttejä ammoniakin synteesissä ja nikkeli-alaryhmä on aktiivisia katalyyttejä orgaanisten yhdisteiden hydrausreaktioissa. Kobolttialaryhmän elementeille on tunnusomaista kompleksisten yhdisteiden muodostuminen [E(NH 3) 6 ]G 3, jossa G on halogeeni-ioni
Ryhmän VIIIB elementtien redox-ominaisuudet määritetään seuraavalla kaaviolla:
Metalli-ionien oksidatiivisten ominaisuuksien vahvistaminen
Kaikki ryhmän VIIIB metallit ovat katalyyttisesti aktiivisia. Kaikki pystyvät enemmän tai vähemmän absorboimaan vetyä ja aktivoimaan sen; ne kaikki muodostavat värillisiä ioneja (yhdisteitä). Kaikki metallit ovat alttiita kompleksin muodostumiselle. Alaryhmän VIII-B alkuaineiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien vertailu osoittaa, että Fe, Ni ja Co ovat hyvin samankaltaisia keskenään ja samalla hyvin erilaisia kuin kahden muun triadin alkuaineet, joten ne luokitellaan rautainen perhe. Loput kuusi vakaata elementtiä yhdistetään yhteisen nimen alle - platinametallien perhe.
Rautaperheen metallit
Rautakolmiossa d-alkuaineille yleensä tyypillinen horisontaalinen analogia ilmenee selkeimmin. Rautakolmikon elementtien ominaisuudet on esitetty taulukossa. 42.
Taulukko 9.2 Rautakolmikon elementtien ominaisuudet
Luonnonvarat. Rauta on neljänneksi runsain alkuaine maankuoressa (O 2:n, Si:n ja Al:n jälkeen). Se löytyy luonnosta vapaana: se on meteoriittialkuperää oleva rauta. Rautameteoriitit sisältävät keskimäärin 90 % Fe, 8,5 % Ni, 0,5 % Co. Keskimäärin jokaista kahtakymmentä kivimeteoriittia kohden on yksi rautameteoriitti. Joskus löydetään alkuperäistä rautaa, jota sula magma kuljettaa maan syvyyksistä.
Raudan saamiseksi käytetään magneettista rautamalmia Fe 3 O 4 (magnetiittimineraali), punaista rautamalmia Fe 2 O 3 (hematiittia) ja ruskeaa rautamalmia Fe 2 O 3 x H 2 O (limoniitti), FeS 2 - pyriittiä. Ihmiskehossa rautaa on hemoglobiinissa.
Kobolttia ja nikkeliä löytyy metallisessa tilassa meteoriiteista. Tärkeimmät mineraalit: koboltiini CoAsS (kobolttikiilto), rauta-nikkelipyriitti (Fe,Ni) 9 S 8. Näitä mineraaleja löytyy polymetallimalmeista.
Ominaisuudet. Rauta, koboltti ja nikkeli ovat hopeanvalkoisia metalleja, joissa on harmahtava (Fe), vaaleanpunainen (Co) ja kellertävä (Ni) sävy. Puhtaat metallit ovat vahvoja ja sitkeitä. Kaikki kolme metallia ovat ferromagneettisia. Kun lämmitetään tiettyyn lämpötilaan (Curie-piste), ferromagneettiset ominaisuudet katoavat ja metallit muuttuvat paramagneettisiksi.
Raudalle ja koboltille on ominaista polymorfismi, kun taas nikkeli on monomorfista ja sillä on fcc-rakenne sulamispisteeseen asti.
Epäpuhtaudet vähentävät suuresti näiden metallien kestävyyttä aggressiivisissa ilmakehissä kosteuden läsnä ollessa. Tämä johtaa korroosion (raudan ruostumisen) kehittymiseen, koska pinnalle muodostuu löysä kerros oksidien ja hydroksidien seosta, joilla on vaihteleva koostumus, joka ei suojaa pintaa lisätuhostumiselta.
E 2+ /E -järjestelmien elektrodipotentiaalien vertailu raudalle (-0,441 V), nikkelille (-0,277 V) ja koboltille (-0,25 V) ja Fe 3+ /Fe -järjestelmän elektrodipotentiaaliin (- 0,036 V), osoittaa, että tämän triadin aktiivisin elementti on rauta. Laimeat suola-, rikki- ja typpihapot liuottavat näitä metalleja muodostaen E 2+ -ioneja:
Fe + 2HC? =FeC? 2 +H2;
Ni + H2S04 = NiS04 + H2;
3Co + 8HN03 = 3Co(NO3)2 + 2NO + 4H20;
4Fe + 10HNO3 = 3Fe(NO3)2 + NH4No3 + 3H2O.
Väkevämpi typpihappo ja kuuma väkevä rikkihappo (alle 70 %) hapettavat raudan Fe (III) -yhdisteeksi muodostaen esimerkiksi NO:ta ja SO2:ta:
Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + No + 2H 2O;
2Fe + 6H2SO4Fe2(SO4)3 + 3SO2 +6H2O.
Erittäin väkevä typpihappo (sp.v. 1.4) passivoi rautaa, kobolttia, nikkeliä muodostaen oksidikalvoja niiden pinnalle.
Fe, Co, Ni ovat stabiileja suhteessa alkaliliuoksiin, mutta reagoivat sulatteiden kanssa korkeissa lämpötiloissa. Kaikki kolme metallia eivät reagoi veden kanssa normaaleissa olosuhteissa, mutta punaisen kuumassa lämpötilassa rauta on vuorovaikutuksessa vesihöyryn kanssa:
3Fe + 4H2o Fe3O4 + 4H2.
Koboltti ja nikkeli kestävät huomattavasti enemmän korroosiota kuin rauta, mikä on yhdenmukainen niiden aseman kanssa standardielektrodipotentiaalien sarjassa.
Hapen sisältämä hieno rauta palaa kuumennettaessa muodostaen Fe 3 O 4:a, joka on stabiilin rautaoksidi ja sama oksidi muodostaa kobolttia. Nämä oksidit ovat johdannaisia alkuaineista, joiden hapetusaste on +2, +3 (EO E 2 O 3). Koboltin ja nikkelin terminen hapettuminen tapahtuu korkeammissa lämpötiloissa, mikä johtaa NiO:n ja CoO:n muodostumiseen, joiden koostumus vaihtelee hapetusolosuhteista riippuen.
Raudan, nikkelin, koboltin oksidit EO ja E 2 O 3 tunnetaan (taulukko 9.3).
Taulukko 9.3 Alaryhmän VIIIB alkuaineiden happea sisältävät yhdisteet
|
Tuotteen nimi |
Hapetustila |
Hydroksidit |
|||||
|
Merkki |
Nimi |
Ioni kaava |
Nimi |
||||
|
rauta (Fe) |
Perus |
Rauta(II)hydroksidi |
Rauta(II)suolat |
||||
|
Amfoteerinen, jossa vallitsee pää |
Rauta(III)hydroksidi |
Rauta(III)suolat |
|||||
|
Rautahappo |
|||||||
|
Acid |
Rautahappo |
||||||
|
Koboltti (Co) |
Perus |
Koboltti(II)hydroksidi |
Koboltti(II)suolat |
||||
|
Perus |
Koboltti(III)hydroksidi |
Koboltti(III) suolat |
|||||
|
Nikkeli (Ni) |
Perus |
Nikkeli(II)hydroksidi |
Nikkeli(II)suolat |
||||
|
Perus |
Nikkeli(III)hydroksidi |
Nikkeli(III) suolat |
Oksideja EO ja E 2 O 3 ei voida saada puhtaassa muodossa suoralla synteesillä, koska tämä tuottaa joukon oksideja, joista jokainen on koostumukseltaan vaihteleva faasi. Niitä saadaan epäsuorasti - tiettyjen suolojen ja hydroksidien hajoamisen kautta. Oksidi E 2 O 3 on stabiili vain raudalle ja sitä saadaan dehydratoimalla hydroksidi.
EO-oksidit ovat veteen liukenemattomia eivätkä ole vuorovaikutuksessa sen tai alkaliliuosten kanssa. Sama on tyypillistä vastaaville E(OH)2-hydroksideille. E(OH)2-hydroksidit reagoivat helposti happojen kanssa muodostaen suoloja. Rautatriadin alkuaineiden hydroksidien happo-emäsominaisuudet on esitetty taulukossa. 42.
Rauta(III)hydroksidi Fe(OH)3 muodostuu hapettamalla Fe(OH)2 ilmakehän hapen kanssa:
4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3.
Samanlainen reaktio on tyypillinen koboltille. Nikkeli(II)hydroksidi on stabiili suhteessa ilmakehän happeen. Tämän seurauksena E(OH)3-hydroksidit käyttäytyvät eri tavalla vuorovaikutuksessa happojen kanssa. Jos Fe(OH)3 muodostaa rauta(III)suoloja, niin Co(OH)3:n ja Ni(OH)3:n reaktioon happojen kanssa liittyy niiden pelkistyminen E(+2):ksi:
Fe(OH)3 + 3HC? =FeC? 3 + 3H20;
2Ni(OH)3 + 6HC? = 2NiC? 2+C? 2 + 6H 2O.
Fe(OH)3-hydroksidilla on myös hapan funktio, koska se reagoi kuumien konsentroitujen alkaliliuosten kanssa muodostaen hydroksokomplekseja, esimerkiksi Na3. Rautahapon HFeO 2 johdannaisia (ferriittejä) saadaan sulattamalla alkaleja tai karbonaatteja Fe 2 O 3:n kanssa:
2NaOH + Fe2032NaFeO2 + H20;
MgCO 3 + Fe 2 O 3 MgFe 2 O 4 + CO 2.
Ferrites Me II Fe 2 O 4 kuuluvat spinelliluokkaan. Edellä käsitellyt oksidit Fe 3 O 4 ja Co 3 O 4 ovat muodollisesti spinellejä FeFe 2 O 4 ja CoCo 2 O 4.
Toisin kuin koboltti ja nikkeli, tunnetaan rautayhdisteitä, joiden hapetusaste on + 6. Ferraatteja muodostuu Fe(OH) hapettumalla. 3 kuumassa väkevässä alkalissa hapettimen läsnä ollessa:
2Fe +3 (OH)3 + 10KOH + 3Br2 = 2K2Fe +6O4 + 6KBr + 2H2O.
Ferraatit ovat termisesti epävakaita ja ne muuttuvat ferriiteiksi vähäisellä kuumennuksella (100-2000C):
4K 2 FeO 4 4KfeO 2 + 2K 2 O + 3O 2.
Vapaassa tilassa rautahappoa ja sitä vastaavaa oksidia FeO 3 ei eristetä. Liukoisuuden ja rakenteellisesti ferraatit ovat lähellä vastaavia kromaatteja ja sulfaatteja. Kaliumferraattia muodostuu fuusioimalla Fe 2 O 3 KNO 3:n ja KOH:n kanssa:
Fe203 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2feO4 + 3KNO2 + 2H2O.
Ferraatit ovat punavioletteja kiteisiä aineita. Kuumennettaessa ne hajoavat. Happoa H 2 FeO 4 ei voida eristää, se hajoaa välittömästi Fe 2 O 3:ksi, H 2 O:ksi ja O 2:ksi. Ferraatit ovat voimakkaita hapettimia. Happamissa ja neutraaleissa ympäristöissä ferraatit hajoavat ja hapettavat vettä:
2Na 2 FeO 4 + 10 H 2 O 4Fe(OH) 3 + 4NaOH + O 2.
Yhdisteet ei-metallien kanssa. Fe-, Ni-, Co-halogenideja on suhteellisen vähän ja ne vastaavat tyypillisimpiä hapetusasteita +2 ja +3. Raudan osalta tunnetaan halogenidit FeG2 ja FeG3 fluorin, kloorin ja bromin kanssa. Suoran vuorovaikutuksen aikana FeF 3, FeC? 3, helmikuuta 3. Dihalogenideja saadaan epäsuorasti liuottamalla metalli (tai sen oksidi) vastaavaan halogenidivetyhappoon. Trifluoridi CoF 3 ja trikloridi CoC saatiin koboltille? 3. Nikkeli ei muodosta trihalogenideja. Kaikki rautatriadin dihalogenidit ovat tyypillisiä suolan kaltaisia yhdisteitä, joilla on huomattava ioninen osuus kemiallisesta sidoksesta.
Rauta, koboltti, nikkeli vuorovaikuttavat energisesti kalkogeenien kanssa ja muodostavat kalkogenidejä: EC ja EC 2. Monokalkogenideja voidaan saada antamalla vastaavien komponenttien reagoida liuoksissa:
CoC? 2+ (NH4)2S = CoS + 2NH4C2.
Kaikki kalkogenidit ovat koostumukseltaan vaihtelevia faaseja.
Rautatriadin metallien yhdisteet muiden epämetallien (pniktogeenit, hiili, pii, boori) kanssa eroavat huomattavasti edellä käsitellyistä. Kaikki ne eivät noudata muodollisen valenssin sääntöjä ja useimmilla niistä on metallisia ominaisuuksia.
Rauta, koboltti ja nikkeli imevät vetyä, mutta eivät tuota tiettyjä yhdisteitä sen kanssa. Kuumennettaessa vedyn liukoisuus metalleihin kasvaa. Niihin liuennut vety on atomitilassa.
Happipitoisten happojen ja kompleksisten yhdisteiden suolat. Kaikki suola-, rikki- ja typpihapon suolat liukenevat veteen.
Nikkeli (II) suolat ovat vihreitä, koboltti (II) ovat sinisiä ja niiden liuokset ja kiteiset hydraatit ovat vaaleanpunaisia (esimerkiksi), rauta (II) suolat ovat vihertäviä ja rauta (III) ovat ruskeita. Tärkeimmät suolat ovat: FeC? 3 6H20; FeSO 4 7H 2O - rautasulfaatti, (NH 4) 2SO 4 FeSO 4 6H 2O - Mohrin suola; NH4Fe(SO4)212H20 - ferroammoniumaluna; NiSO 4 6H 2 O jne.
Rauta-, koboltti- ja nikkelisuolojen kyky muodostaa kiteisiä hydraatteja osoittaa näiden alkuaineiden taipumuksen muodostaa komplekseja. Kristallihydraatit ovat tyypillinen esimerkki vesikomplekseista:
[E(H20)6](C104)2; [E(H2O)6](NO3)2.
Anionisia komplekseja on lukuisia rautatriadin alkuaineille: halogenidi (Me I (EF 3), Me 2 I [EG 4], Me 3 [EG 4] jne.), tiosyanaatti (Me 2 I [E (CNS)) 4] , Me 4 I [E(CNS) 6 ], Me 3 I [E(CNS) 6 ]), oksolaatti (Me 2 I [E(C 2 O 4) 2 ], Me 3 [E(C 2 O ) 4) 3 ]). Syanidikompleksit ovat erityisen ominaisia ja pysyviä: K 4 - kaliumheksasyanoferraatti (II) (keltainen veren suola) ja K 3 - kaliumheksasyanoferraatti (III) (punainen veren suola). Nämä suolat ovat hyviä reagensseja Fe+3-ionien (keltainen suola) ja Fe2+-ionien (punainen suola) havaitsemiseen pH:ssa ??7:
4Fe3+ + 4- = Fe43;
Preussin sininen
3Fe 2+ + 2 3- = Fe 3 2.
Turnbull sininen
Preussin sinistä käytetään sinisenä väriaineena. Kun tiosyanaattisuoloja KCNS lisätään Fe 3+ -ioneja sisältävään liuokseen, liuos muuttuu verenpunaiseksi rautatiosyanaatin muodostumisen vuoksi:
FeC? 3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3KC?.
Tämä reaktio on erittäin herkkä ja sitä käytetään Fe 3+ -ionin löytämiseen.
Koboltille (II) on tunnusomaista stabiilit yksinkertaiset suolat ja epästabiilit kompleksiyhdisteet K2, K4, jotka muuttuvat koboltti(III)-yhdisteiksi: K3, C? 3.
Tyypillisiä raudan, raudan, koboltin ja nikkelin monimutkaisia yhdisteitä ovat karbonyylit. Samanlaisia yhdisteitä käsiteltiin aiemmin kromi- ja mangaanialaryhmien alkuaineille. Karbonyylien joukossa tyypillisimpiä ovat kuitenkin: , , . Rauta- ja nikkelikarbonyylit saadaan nesteiden muodossa normaalipaineessa ja 20-60 o C:ssa ohjaamalla CO-virtaa metallijauheiden yli. Kobolttikarbonyyliä saadaan 150-200 o C:ssa ja (2-3) 107 Pa:n paineessa. Nämä ovat oransseja kiteitä. Lisäksi on karbonyylejä, joiden koostumus on monimutkaisempi: Fe(CO) 9 ja kolminukleaariset karbonyylit, jotka ovat klusterityyppisiä yhdisteitä.
Kaikki karbonyylit ovat diamagneettisia, koska CO-ligandit (kuten CN2) luovat vahvan kentän, jonka seurauksena kompleksinmuodostajan valenssi-d-elektronit muodostavat p-sidoksia CO-molekyylien kanssa luovuttaja-akseptorimekanismin mukaisesti. Y-sidoksia muodostuu CO-molekyylien yksinäisistä elektronipareista ja kompleksinmuodostajan jäljellä olevista tyhjistä kiertoradoista:
Nikkeli (II) päinvastoin muodostaa monia stabiileja kompleksisia yhdisteitä: (OH) 2, K 2; 2+-ioni on tummansininen.
Tätä reaktiota käytetään laajalti kvalitatiivisessa ja kvantitatiivisessa analyysissä nikkelin määrittämiseksi. Nikkeli ja erityisesti kobolttiyhdisteet ovat myrkyllisiä.
Sovellus. Rauta ja sen seokset muodostavat modernin tekniikan perustan. Nikkeli ja koboltti ovat tärkeitä seosten lisäaineita teräksissä. Lämmönkestäviä nikkelipohjaisia seoksia (ni- ja kromipitoisia nikromia jne.) käytetään laajalti. Kolikot, korut ja taloustavarat valmistetaan kupari-nikkeli-seoksesta (kupronikkeli jne.). Monilla muilla nikkeliä ja kobolttia sisältävillä seoksilla on suuri käytännön merkitys. Erityisesti kobolttia käytetään viskoosina komponenttina materiaaleissa, joista metallinleikkaustyökalut valmistetaan ja joihin on upotettu yksinomaan kovien kovametallien MoC ja WC hiukkasia. Metallien galvaaniset nikkelipinnoitteet suojaavat niitä korroosiolta ja antavat niille kauniin ulkonäön.
Rautaperheen metalleja ja niiden yhdisteitä käytetään laajalti katalyytteinä. Sienirauta lisäaineineen on ammoniakin synteesin katalysaattori. Erittäin dispergoitunut nikkeli (Raney-nikkeli) on erittäin aktiivinen katalyytti orgaanisten yhdisteiden, erityisesti rasvojen, hydrauksessa. Raney-nikkeliä saadaan saattamalla alkaliliuos reagoimaan metallien välisen yhdisteen NiA2 kanssa, kun taas alumiini muodostaa liukoisen aluminaatin ja nikkeli jää pieniksi hiukkasiksi. Tämä katalyytti varastoidaan orgaanisen nestekerroksen alle, koska kuivassa tilassa se hapettuu välittömästi ilmakehän hapen vaikutuksesta. Koboltti ja mangaani ovat osa katalyyttiä, jota lisätään öljymaaleihin nopeuttamaan niiden "kuivumista".
Fe 2 O 3 -oksidia ja sen johdannaisia (ferriittejä) käytetään laajalti radioelektroniikassa magneettisina materiaaleina.
Se on ainoa aine, joka pysyy nesteenä jopa 0 K:n lämpötiloissa. Se kiteytyy vain 25 atm:n paineessa. on alhaisin kiehumispiste. alle 2,2 K lämpötiloissa nestemäinen helium esiintyy kahden nesteen seoksena, joista toisella on poikkeavia ominaisuuksia - erityisesti superfluiditeetti (viskositeetti on 10 miljardia kertaa pienempi kuin veden).
Helium on maailmankaikkeuden toiseksi yleisin alkuaine (vedyn jälkeen). Noin 10 % auringosta koostuu siitä (löydettiin vuonna 1868). Maapallolla heliumia löydettiin vuonna 1895 reaktiokaasuista, kun kleveiittimineraali liuotettiin happoihin. Loput jalokaasut eristettiin ilmasta.
Neon on kevyt kaasu: se on 1,44 kertaa ilmaa kevyempi, lähes 2 kertaa kevyempi kuin argon, mutta 5 kertaa raskaampi kuin helium. Ominaisuuksiltaan se on lähempänä heliumia kuin argonia. Neonin spektri on rikas: se sisältää yli 900 juovaa. Kirkkaimmat viivat muodostavat säteen spektrin punaisissa, oransseissa ja keltaisissa osissa aalloilla 6599 - 5400 Ǻ. Nämä säteet imeytyvät ja hajoavat paljon vähemmän ilmasta ja siihen suspendoituneista hiukkasista kuin lyhytaaltoiset säteet - sininen, indigo, violetti.
Vuonna 1898 skotlantilainen kemisti William Ramsay (Ramsay) löysi niistä yhdessä Morris William Traverin kanssa uuden kaasun, Neonin (Ne 6), tutkiessaan spektroskoopilla spektroskoopilla nestemäisestä ilmasta haihtuvaa kaasua. , inertti kaasu, joka on ilmassa mikroskooppisina määrinä.
Argon on yksiatominen kaasu, jonka kiehumispiste (normaalipaineessa) on -185,9 °C (hieman alempi kuin happi, mutta hieman korkeampi kuin typpi), sulamispiste -189,3 °C 100 ml:ssa vettä 20 °C:ssa 3,3 ml argon liukenee; argon liukenee paljon paremmin joihinkin orgaanisiin liuottimiin kuin veteen.
J. Rayleigh ja englantilainen fyysikko W. Ramsay löysivät sen vuonna 1894 ilmasta. Kaasu erottui molekyylien monoatomisesta koostumuksesta ja melkein täydellisestä kemiallisesta inaktiivisuudesta (argon ei pääse kemiallisiin reaktioihin). uusi kaasu sai nimensä (kreikaksi argos inactive).
Kryptoni on inertti yksiatominen kaasu ilman väriä, makua tai hajua. 3 kertaa ilmaa raskaampi t pl = - 157,3 o C, t kiehua = - 152,0 o C, tiheys normaaleissa olosuhteissa. yhtä suuri kuin 3,74 g/l. Avasi vuonna 1898 W. Ramsay (Englanti) Käyttökohde: hehkulamppujen täyttöön. Kryptoniyhdisteet ovat hapettavia ja fluoravia aineita kemiallisissa synteesireaktioissa.
Ksenon on inertti yksiatominen kaasu ilman väriä, makua tai hajua. Tt 112 °C, Tt 108 °C, hehku purkausvioletissa. Vuonna 1889 englantilainen tiedemies Wu Ramsay eristi nestemäisestä ilmasta seoksen, jossa spektrimenetelmällä löydettiin kaksi kaasua: kryptoni ("piilotettu", "salainen") ja ksenon ("ulkomaalainen", "epätavallinen").
Radon on radioaktiivinen yksiatominen kaasu, väritön ja hajuton. Liukoisuus veteen 460 ml/l; orgaanisissa liuottimissa ja ihmisen rasvakudoksessa radonin liukoisuus on kymmeniä kertoja suurempi kuin veteen. Radonin oma radioaktiivisuus saa sen fluoresoimaan. Kaasumainen ja nestemäinen radon fluoresoi sinisellä valolla, radonin kaasupurkauksen hehkun väri on sininen.
Värittömiä kiteitä, liukenee veteen. Molekyyli on lineaarinen. Vesiliuos on erittäin vahva hapetin, erityisesti happamassa ympäristössä, jossa se hapettaa bromin ja mangaanin korkeimpiin hapetusasteisiin +7. Alkalisessa ympäristössä se hydrolysoituu yhtälön mukaisesti: XeF 2 + 4KOH = 2Xe + 4KF + O 2 + 2H 2 O
Vuorovaikutuksessa veden kanssa XeF 4 on epäsuhtainen: 6XeF H 2 O = 2XeО НF + 4Xe + 3О 2
Se muodostuu XeF 4:n hydrolyysin aikana. Se on valkoinen, haihtumaton, erittäin räjähtävä aine, liukenee hyvin veteen ja liuoksen reaktio on lievästi emäksinen. Kun otsoni vaikuttaa tällaiseen liuokseen, muodostuu ksenonihapon suola, jossa ksenonin hapetusaste on +8: XeO 3 + O 3 + 4NaOH = Na 4 XeO 6 + O H 2 O
Voidaan saada saattamalla bariumperkseenaatti reagoimaan vedettömän rikkihapon kanssa matalissa lämpötiloissa: Ba 2 XeO 6 + 2H 2 SO 4 = 2 BaSO 4 + XeO H 2 O XeO 4 on väritön kaasu, joka on erittäin räjähdysherkkä ja hajoaa yli 0 °C:n lämpötiloissa. C: 3XeО 4 = 2XeО 3 + Xe + 3О 2
