6. Кобальт. Никель (Пособие)

Глава 6. Кобальт. Никель.6.1. Теоретическая часть.Кобальт и никель — элементы VIIIB (9, 10) группы. Электронные конфигурациивалентных уровней: Co – 3d74s2, Ni – 3d84s2. Для кобальта и никеля характерны степениокисления +2 и +3, причём в водных растворах наиболее устойчивой является степеньокисления +2.Простые вещества Co и Ni в порошкообразном виде проявляют достаточно высокуюактивность по отношению к кислотам. В результате их взаимодействия с кислотами образуютсясоли со степенью окисления +2. Соли кобальта окрашены в розовый цвет, вследствиеобразования аквакомплекса [Co(H2O)6]2–, а водные растворы солей Ni окрашены в зелёный цветиз-за присутствия иона [Ni(H2O)6]2–.Э + 2HCl = CoCl2 + H2↑Э + H2SO4 = CoSO4 + H2↑3Э + 8HNO3(разб.) = 3Co(NO3)2 + 2NO + 4H2OХолодная концентрированная азотная кислота пассивирует Co и Ni.

При нагревании защитнаяпленка разрушается и оба металла реагируют с концентрированной азотной кислотой:Э + 4HNO3(конц.) = Э(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2OС кислородом кобальт и никель образуют оксиды ЭО с основными свойствами. Эти оксиды нерастворяются в воде, не взаимодействуют со щелочами, но легко реагируют с кислотами,образуя соли Э(II).Соли Co(II) или Ni(II) наиболее часто используются для синтеза соответствующих гидроксидов,например:ЭCl2 + NaOH = Э(OH)2↓ + NaClПри получении гидроксида кобальта (II) из солей сначала образуется синий осадокмалорастворимых основных солей Co(OH)nX2-n⋅ xH2O, а затем розовый гидроксид Co(OH)2.Появление синего окрашивания можно также объяснить образованием гидроксида кобальтасостава 3Co(OH)2⋅2H2O, который образуется вместе с основными солями.

При дальнейшемдобавлении щёлочи в результате дегидратации и старения он меняет окраску от синей дорозовой.Гидроксид кобальта (II) проявляет незначительные признаки амфотерности с преимущественноосновными свойствами. Он легко растворяется в кислотах (с образованием солей Co(II)), арастворение в щёлочи идёт с большим трудом. Однако, наличие кислотных свойств Co(OH)2подтверждается существованием гидроксокомплекса [Co(OH)4]2-.Гидроксид Co(II) очень медленно окисляется кислородом воздуха и переходит в гидроксидаCo(III), окрашенный в коричневый цвет:4Co(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Co(OH)3В присутствии более сильных окислителей, например пероксида водорода, процесс окисленияCo(II) идёт значительно быстрее:2Co(OH)2 + H2O2 = 2Co(OH)3Качественной реакцией на ион Co(II) является реакция образования его нитро-комплексажёлтого цвета.CoCl2 + 7KNO2 + 2CH3COOH = K3[Co(NO2)6] ↓ + NO + 2CH3COOK + 2KClСтепень окисления (III) является неустойчивой для кобальта, поэтому гидроксид Co(III)проявляет окислительные свойства, даже под воздействием такого слабого восстановителя, какион Cl–:2Co(OH)3 + 6HCl = 2CoCl2 + Cl2↑ + 6H2OГидроксид никеля (II), зелёного цвета, по кислотно-основным свойствам похож нагидроксид Co(II).

Он легко растворяется в кислотах и практически не растворяется в щёлочах.Длительное воздействие щелочей на осадок Ni(OH)2 приводит к получению гидроксокомплексанеопределённого состава с условной формулой [Ni(OH)4]2−.Гидроксид никеля (II) не окисляется в Ni(OH)3 ни кислородом воздуха, ни пероксидомводорода. Для его окисления необходим более сильный окислитель, например, бром:2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = 2Ni(OH)3 + 2NaBrНикель и кобальт в степенях окисления +2 и +3 образуют большое количество комплексныхсоединений. Наиболее устойчивыми их катионными комплексами являются аквакомплексы иаммиакаты, а также комплексы, где лигандами являются полидентантные органическиемолекулы, например, диметилглиоксимат.

Образование нерастворимого комплексногодиметилглиоксимата ярко-красного цвета является качественной реакцией на никель (II):H3CO− … HOCH3╲H3C╱C=N╱╲↘C=N↗╲Ni2+N=C↙↖N=C╱OH …..O−╱╲CH3NiCl2 + 2NH4OH + 2(CH3CNOH)2 = (CH3CNO)4H2N+ 2NH4Cl + 2H2O (реакция Чугаева)Кобальт и никель образуют большое количество нерастворимых солей, многие из которых,например фосфаты, можно синтезировать с помощью обменных реакций в водных растворах:3MeCl2 + 4Na2HPO4 = 2Me3(PO)4 + 8NaCl + HClСредние карбонаты Co(II) или Ni(II) добавлением карбоната щелочного металла к растворам ихсолей получить невозможно.

Вследствие усиления гидролиза в присутствии карбонат ионов,идут процессы образованием плохо растворимых основных, а не средних карбонатов:2CoCl2 + Na2CO3 + 2H2O → (CoOH)2CO3↓ + 2NaCl + 2HCl2NiCl2 + Na2CO3 + 2H2O → (NiOH)2CO3↓ + 2NaCl + 2HCl6.1.1. Вопросы по теме.1. Какие степени окисления наиболее характерны для кобальта и никеля?Какие из них наиболее устойчивы?2. Напишите реакции взаимодействия Co и Ni с соляной и азотнойкислотой3. В какой форме существуют Co(II) и Ni(II)а) в кислой среде?б) в нейтральной среде?в) в щелочной среде?4.

Напишите формулы оксидов и гидроксидов кобальта и никеля5. Напишите реакции получения гидроксидов Co (II) и Ni (II) и Co (III) иNi (III)/6. Охарактеризуйте кислотно-основные свойства Co и Ni(II) и Co и Ni(III)7. Приведите по два примера катионных, анионных и нейтральныхкомплексов Co(II) и Ni(II).8. Какие координационные числа характерны для комплексныхсоединений кобальта и никеля?.