Лекция (6) (1106716)
Текст из файла
Элементы 8й группыЛекция 10Триада железа, платиновые металлы1 ряд2 ряд3 рядПодгруппа железа3456789101112ScTiVCrMnFeCoNiCuZnYZrNbMoTcRuRhPdAgCdLaHfTaWReOsIrPtAuHgFe – железо, Ru – рутений, Os – осмийПодгруппа железаАт. №FeRuOs264476Эл. Конф.3d64s24d74s1R(ат.), пм126134135I1, эВ7.877.378.70I2, эВ16.1816.7617.0χ(A-R)1.641.421.52C.O.2,3,(4),(5),6(2),3,4,6,84f145d66s2(3),4,6,8Химические свойства Fe1. Пассивируется концентрированными H2SO4, HNO3 ицарской водкой2. Растворяется в кислотах – неокислителях и окислителяхFe + 2HCl = FeCl2 + H2Fe2+10Fe + 36HNO3 (разб) = 10Fe(NO3)3 + 3N2 + 18H2O3. Не растворяется в щелочах4.
Реагирует с кислородом при нагреваниимелкодисперсное чистое железо пирофорно!4Fe + 3O2 = 2Fe2O3Fe3+Fe3+Химические свойства Fe5. Ржавеет4Fe + 3O2 + 2H2O = 4FeO(OH)6. Реагирует с галогенами2Fe + 3Br2 = 2FeBr3Fe3+Fe + I2 = FeI2Fe2+7. Реагирует с неметаллами при нагреванииFe + S2 = FeS2Fe + P = FeP4FeO(OH)FeS2 ≡ Fe2+S22–Химические свойства Fe8. Реагирует с углеродомFe + C = Fe3C (цементит)Химические свойства Ru, Os1. Окисление кислородомOs + 2O2 = OsO4 (200 оС)Ru + O2 = RuO2(400 oC)2. Окисление фторомRu + 3F2 = RuF6Os + 3F2 = OsF63.
При Т > 1000 oC реагируют с S, Se, Te, P, Si, C, B,но не N2Ru + Si = RuSi4. Не растворяются в кислотах-окислителях и щелочах5. Щелочное окисление в расплавеRu + 3NaNO3 + 2NaOH (ж) = Na2RuVIO4 + 3NaNO2 + H2Oаналогично для OsПолучение FeЖелезо – самый распространенный d-металл (4.1%),4й по распространенности элемент в земной кореосновные минералы: Fe2O3 красный железняк, гематитFeCO3 железный шпат, сидерит; Fe3O4 магнитныйжелезняк, магнетит; FeTiO3 ильменит; FeOOH гётит; FeS2железный колчедан, пиритДоменный процесс: Fe2O3 + CO = Fe + CO2(700-900 oC)«Прямое» получение: Fe3O4 + CH4 = 3Fe + CO2 + 2H2O(1000 oC)Сверхчистое железо: Fe(CO)5 = Fe + 5CO(200 oC)Применение Fe, Ru, Os1.
Fe – стали, чугун. Чистое железоне применяется!2. α-Fe2O3 – в ферритах3. Оксиды Fe – пигменты4. Fe2O3 – в составе катализаторов5. Ru – в составе покрытий6. Ru, Os – изготовление сверхтвердых, инертных иизносостойких инструментовRuCl3·3H2OДиаграмма Фроста для FeFeO42–6pH = 0nE420Fe2+-2Fe(OH)2012FeO42–Fe3+pH = 14Fe2O33n456Соединения Fe(VI)1.
Получение2Fe(OH)3 + 10KOH + 3Br2 = 2K2FeO4 + 6KBr + 8H2OK2FeO4 + BaCl2 = BaFeO4↓ + 2KClкрасный2. Устойчивость: стабильны только в щелочном растворе4Na2FeO4 + 6H2O = 4FeO(OH) + 8NaOH + 3O23. Окислитель2K2FeO4 + 16HCl = 2FeCl3 + 3Cl2 + 4KCl + 8H2OFeO42–4K2FeO4 + 10H2SO4 = 2Fe2(SO4)3 + 3O2 + 4K2SO4 + 10H2O2K2FeO4 + 2NH3 = 2FeO(OH) + N2 + 4KOHСоединения Fe (IV, V)1. Получение оксопроизводных8Na2O2 + 2Fe2O3 = 4Na4FeO4 + 3O2(800 oC)12KO2 + Fe3O4 = 3K4FeO4 + 8O2(900 oC)2SrO + Fe2O3 + ½O2 = 2SrFeO3(900 oC)2.
Получение фторопроизводныхFeF2 + 2CsF + XeF2 = Cs2[FeF6] + Xed4: t2g3eg13. Неустойчивы в растворе3Na4FeO4 + 5H2O = Na2FeO4 + Fe2O3 + 10NaOH4. Производные Fe(V) неустойчивы2Na2FeO4 = Na3FeO4 + NaFeO2 + O2(700 oC)Соединения Fe (III)1. Наиболее устойчивая с.о. Fe2. Известны оксид и гидроксиды3. Fe2O3 – красное кристаллическое вещество,5 кристаллических модификаций, основные:α-Fe2O3 (гематит) γ-Fe2O3 (маггемит)α-Fe2O3α-Fe2O3 – низкая реакционная способностьγ-Fe2O3 – высокая реакционная способностьγ-Fe2O3α-Fe2O3400 оСFeOOHγ-Fe2O390 оСγ-Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2Oγ-Fe2O3 + 6KOH (конц) + 6H2O = 2K3[Fe(OH)6]α-Fe2O3 + KOH ≠α-Fe2O3 + HCl ≠γ-Fe2O3Соединения Fe (III)4.
ГидроксидыFe2(SO4)3 + 6KOH = 2Fe(OH)3 + 3K2SO42Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2OкоричневыйFe(OH)3 + Ba(OH)2 (конц) = Ba[Fe(OH)5]белый5. ГалогенидыИзвестны FeF3, FeCl3, FeBr32Fe + 3Cl2 = 2FeCl3Fe2O3 + 3C + 3Cl2 = 2FeCl3 + 3COFeCl3 + 6H2O = [FeCl2(H2O)4]Cl·2H2OFeCl3Гидролиз соединений Fe(III)1. Акваион [Fe(H2O)6]3+ бесцветенEd5 высокоспиновый комплексЭСКП = 0egt2g2.
Соли Fe(III) интенсивно окрашены (красные, коричневые)[Fe(H2O)6]3+ + H2O ⇔ [Fe(OH)(H2O)5]2+pK = 2.72[Fe(OH)(H2O)5]2+ ⇔ [(H2O)5FeOFe(H2O)5]4+ + H2OpK = 3.0[Fe(H2O)6]Cl3 ⇔ [FeCl2(H2O)4]Cl·2H2O3. Гидролиз под действием производных слабых кислотFe2(SO4)3 + 3Na2S + 4H2O = 2FeOOH + 3Na2SO4 + 3H2SFe2(SO4)3 + 3Na2CO3 + H2O = 2FeOOH + 3Na2SO4 + 3CO2Комплексы Fe(III)1. Аммиакаты неустойчивыFeBr3 + 6NH3 (газ) = [Fe(NH3)6]Br3H 2O[Fe(H2O)6]Br32. Устойчивы комплексы с π-лигандами и хелатные[Fe(H2O)6]3+ + SCN– = [FeSCN(H2O)5]2+красныйFe2(SO4)3 + 3K2C2O4 + 3BaC2O4 = 2K3[Fe(C2O4)3] + 3BaSO4желтыйFe2(SO4)3 + 3Ba(CN)2 + 6KCN = 2K3[Fe(CN)6] + 3BaSO4красный[FeSCN(H2O)5]2+[Fe(CN)6]3–[Fe(ox)3]3–Восстановление соединений Fe(III)1.
Соединения Fe(III) – слабые окислители в кислой средеFe2(SO4)3 + H2S = 2FeSO4 + H2SO4 + SFe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO42Fe2(SO4)3 + 2(NH3OH)HSO4 = 4FeSO4 + N2O + 4H2SO4 +H2OFe2(SO4)3 + 2KI = 2FeSO4 + K2SO4 + I22. Влияние комплексообразования:E0(Fe3+/Fe2+) = 0.77 В-0.5-1.0= 0.36 ВnEE0([Fe(CN)6]3–/[Fe(CN)6]4–)E0([Fe(С2О4)3]3–/[Fe(С2О4)3]4–) = 0.02 ВK3[Fe(С2О4)3] + KI ≠[Fe(H2O)6]n+0.0[Fe(CN)6]n–-1.5-2.0-2.5012n4K3[Fe(CN)6] + 4KOH (конц) = 4K4[Fe(CN)6] + 2H2O + O23Соединения Fe (II)1. ГалогенидыFeF2т.пл.
1100оСЦвет белыйСтр.типTiO2FeCl2674оСсветложелтыйCdCl2FeBr2FeI2688 оСсветлозеленыйCdI2594оСкоричневыйCdI2Fe + 2HBr = FeBr2 + H2Fe + I2 = FeI2FeF2 нерастворим в водеFeCl2, FeBr2, FeI2 растворимы, гидратированы в раствореСоединения Fe (II)2. Оксид FeOСтруктура NaClНестехиометрия: Fe1–xO0.05 < x < 0.16Только основные свойства FeO + 2HCl = FeCl2 + H2Oокисляется при нагревании6FeO + O2 = 2Fe3O4(600 oC)Получение:FeC2O4200 oCFeO + CO + CO2FeOСоединения Fe (II)3. Оксид Fe3O4Fe3O4 ≡ Fe2O3·FeOобращенная шпинельFe3O4 – ферромагнетик, TC = 630 oCFe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2OFe3O44.
Гидроксидпреимущественно основные свойства Fe(OH)2pKb = 3.9Fe(OH)2 + H2SO4 = FeSO4 + 2H2O6Fe(OH)2 + O2 = 2Fe3O4 + 6H2O окислениеКомплексы Fe(II)1. Устойчивы октаэдрические аквакомплексыFeCl2 (б/в) + 6NH3 = [Fe(NH3)6]Cl2[Fe(NH3)6]Cl2 + 2H2O = Fe(OH)2 + 2NH4Cl + 4NH3FeSO4 + (NH4)2SO4 = (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(соль Мора)2. Тетраэдрические комплексы неустойчивы2CsCl + FeCl2 = Cs2[FeCl4]3.
ФерроценFeCl2 + 2Na(cp) = Fe(cp)2 + 2NaCl(NH4)2Fe(SO4)2·6H2OFe(cp)2Комплексы Fe (II)4. Комплексы с лигандами сильного поляK4[Fe(CN)6] + O2 ≠2K4[Fe(CN)6] + Cl2 = 2K3[Fe(CN)6] + 2KClEegFe2+ЭСКП = 12/5 ΔОd6μ=0t2gСоединения Fe(0)1. КарбонилыFe + 5CO = Fe(CO)5 (200 oC, 20 атм)Fe0 (8e−):CO (x5)××Fe(CO)5правило 18 е– !3d×××× ×× ××4s4p3Fe(CO)5 + 4NaOH = Na2[Fe3(CO)11] + Na2CO3 + 3CO + 2H2OFe–2/3Fe(CO)5hνFe2(CO)9 + COFe2(CO)9наиболее устойчивFe3(CO)12Высшие с.о.
Ru, Os1. ПолучениеOs + 2O2 = OsO4Na2RuO4 + Cl2 = RuO4 + 2NaCl2. Соединения Os(VIII)OsO4 + 2KOH = K2[OsO4(OH)2]перосматOsO4 + 2NaF = Na2[OsO4F2]OsO4 + NH3 + KOH = K[OsO3N]3. Окислительные свойства[F(OsO2F3)2]+2OsVIIIO4 + C2H5OH + 5KOH = 2K2[OsVIO2(OH)4] + CH3COOK2RuVIIIO4 + 4KOH = 2K2RuVIO4 + O2 + 2H2O окислитель3K2RuO4 + HNO3 = 2KRuO4 + RuO2 + 4KNO3 + 2H2Oдиспропорционирование Ru6+ → Ru7+ + Ru4+Соединения Ru, Os (IV)1. Галогениды:известны RuF4, RuCl4 (неустойчив), OsF4, OsCl4, OsBr410RuF5 + I2 = 10RuF4 + 2IF5Os + 2Cl2 = OsCl42.
ГалогенокомплексыRu + 2Cl2 + 2KCl = K2[RuCl6][Ru2OCl10]4–t2g4eg0, μ = 2.8 мБOsCl4 + 2KCl = K2[OsCl6]K2[OsCl6] + en = [OsCl4(en)] + 2KClRuO4 + 14HCl + 4KCl = K4[Ru2OCl10] + 7H2O + 4Cl2темно-красныйСоединения Ru, Os (IV)3. Оксиды RuO2, OsO2структура рутилаRuO2 : темно-синий, т.разл. = 1200 оСOsO2 : светло-коричневый, т.разл. = 600 оСRu + O2 = RuO2 (400 oC)OsO4 + H2 = OsO2 + 2H2O (25 oC)2RuO2 + 8HCl (конц) = 2RuCl3 + Cl2 + 4H2O4. Кислородные соединенияRuO2RuO2 + SrCO3 = SrRuO3 (700 oC)2K4[Ru2OCl10] + 6H2SO4 + 16H2O = [Ru4O6(H2O)12](SO4)2+ 4K2SO4 + 20HClНизшие с.о. Ru, Os1. Галогениды Ru, Os(III)известны все MX3, кроме OsF32Ru + Cl2 = 2RuCl32RuO4 + 16HI (aq) = 2RuI3 + 5I2 + 8H2O2.
Комплексы Ru, Os (III) все – октаэдры, низкоспиновые2RuO4 + 16HCl (конц) + 6KCl = 2K3[RuCl6] + 5Cl2 + 8H2ORuCl3·3H2O + 2NaCl = Na2[RuCl5(H2O)] + 2H2OкрасныйRuCl3·3H2O + 3H2C2O4 = H3[Ru(C2O4)3] + 3HCl + 3H2Oтемно-зеленый2K2[OsO2(OH)4] + 16HCl (конц) + 2KCl = 2K3[OsCl6] ++ 12H2O + 3Cl2Низшие с.о. Ru, Os3. Red/Ox потенциалы[Ru(H2O)6]3+ + e– = [Ru(H2O)6]2+E0 = +0.23 В[Ru(NH3)6]3+ + e– = [Ru(NH3)6]2+E0 = +0.24 В4. Оксиды Ru, Os(II), (III) неизвестны5. Галогениды Ru, Os(II)известны все MX2, кроме MF26.
Комплексы Ru(II)Ru(CO)5 + I2 = Ru(CO)4I2 + CO[Ru(NH3)5(H2O)]Cl2 + N2PRu(CO)4I2[Ru(NH3)5(N2)]Cl2 + H2OБиологическая роль Fe1. Транспорт кислородаFeКомплекс Fe(II)с порфириномОбратимый перенос кислородаГемоглобин: 4 активных центраСвязываниесинглетного кислородаБиологическая роль Fe2. Электрохимический транспорт: перенос энергииФерменты: пероксидаза, карбоксилаза, оксигеназа,нитрогеназа, гидрогеназа[Fe4S4]ферредиксина«Кубановый кластер»[Fe4S4]2+ + e– = [Fe4S4]+2Fe3+:2Fe2+ → Fe3+:3Fe2+S=0S=½E0 = –0.2 … –0.7 ВКубановые кластеры в гидрогеназе.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
