X-PDF

Некоторые характеристики оксидов Fe, Co, Ni

Поделиться статьей

Оксид Цвет Плотность, г/см3 Температура плавления, оС DGо образования кДж/моль
FeO черный 5,4 1400 –244,30
CoO серо-зеленый 5,7 1830  
NiO темно-зеленый 7,4 1955 –211,6
Fe3O4 черный 5,2 1540 (разлагается) –1014,17
Co3O4 черный 6/1 900 (разлагается)  
Fe2O3 Красно-коричневый 5,3 1565 (разлагается) –740,34

При нагревании выше 500оС монооксид FeO  преобразуется в Fe3O4. Аналогичное превращение испытывает и CoO.

Моноксиды можно получать при прокаливании гидроксидов Me(OH)2, карбонатов, нитратов. Все оксиды в воде не растворяются.  

Оксид Fe2O3  – это твердое кристаллическое красно-коричневое вещество, которое при плавлении (1560оС) разлагается на FeO и O2. Оно не растворяется в воде, растворяется в кислотах и не взаимодействует с водными растворами щелочей. При сплавлении со щелочью или карбонатами образуются ферриты. Растворимые ферриты подвергаются полному гидролизу в растворах.

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2

NaFeO2 + H2O = FeOOH + NaOH

Таким образом, оксид Fe2O3 является амфотерным, но основные свойства  превосходят кислотные.

Оксид Fe3O4  – это твердое черное,  кристаллическое вещество, которое при плавлении (1540оС) разлагается.

                                                                                                                            +2 +3            +2 +3

Оксиды Fe3O4 и Co3O4 описывают также формулами: Fe(FeO2)2 и Co(CoO2)2. Они обладают магнитными свойствами.

    Гидроксиды типа Me(OH)  выпадают в виде гелеобразных осадков при действии щелочей на растворы солей Ме(+2). Гидроксиды Me(OH)2  легко разлагаются  при  небольшом нагревании на моноксиды и воду.

Гидроксид Fe(OH)2, выделенный из раствора, в котором отсутствуют соединения Fe(+3), – белый, но он очень быстро окисляется на воздухе, вначале образуются соединения переменного состава xMe(OH)2 .   yMeOOH грязного сине-зеленого цвета, при полном окислении образуется оранжево-коричневый FeOOH.

2Fe(OH)2 + O2 = 2FeOOH + 2H2O

Гидроксид Co(OH)2 – розовый.   Гидроксид Co(OH)2 легко растворяется под действием. Гидроксид Co(OH)2 довольно устойчив к окислению на воздухе, но легко может быть окислен, например, H2O2 до CoOOH.

2Co(OH)2 + H2O2 = 2CoOOH + 2H2O

Гидроксид Ni(OH)2  образуется в виде светло-зеленого осадка.

Он устойчив к окислению. Растворяется в кислотах. Не растворяется даже в концентрированных щелочах.

Гидроксиды Co(OH)2 и Ni(OH)2 растворяются под действием аммиака с образованием амминных комплексов.

Ni(OH)2 + 6NH3 =  [Ni(NH3)6]2+

Таким образом, у гидроксидов Me(OH)2 преобладает основной характер. Гидроксид Fe(OH)2 неустойчив и очень быстро окисляется на воздухе.

Гидроксиды состава Me(OH)3 как индивидуальные фазы не известны, скорее всего, это фазы переменного состава Me2O3. nH2O. При небольшом нагревании гидратированные оксиды переходят в гидроксиды состава MeO(OH) – метагидроксиды. У Fe известен природный метагидроксид FeOOH – минерал гетит.

  Метагидроксид FeOOH  можно получить при действии щелочей на растворы солей Fe(+3). Он выпадает в виде оранжево-коричневого осадка.

FeCl3 + 3NaOH = FeOOH +3NaCl+ H2O

Гидроксид FeOOH выпадает также при действии на растворимые соли Fe(+3) аммиака и карбонатов.

FeCl3 + 3NH3 + 2H2O = FeOOH +3NH4Cl

         2FeCl3 + 3Na2CO3 + H2O = 2FeOOH + 3CO2 + 6NaCl

    Гидроксид FeOOH легко растворяется в кислотах, но не растворяется в щелочах.

2FeOOH + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 4H2O

 Таким образом, гидроксид FeOOH является основанием.

Гидроксиды CoOOH  и  NiOOH   можно  получить в щелочной среде окислением соединений Co(+2) и Ni(+2). Причем из-за большой устойчивости степени окисления (+2) у Ni для получения NiOOH необходим сильный окислитель, например, Br2, Cl2,  NaClO.

2Ni(OH)2 + Br2 + 2NaOH= 2NiOOH + +2NaBr

Гидроксиды СоOОH и NiOOH нерастворимые в воде вещества, соответственно,  коричневого и  черного цвета.

Степень окисления (+3) у Ni и Co стабилизируется в щелочной среде, в кислой среде соединения Ni(+3) и Co(+3) будут восстанавливаться даже кислородом из воды.

     4CoOOH + 4H2SO4 = 4CoSO4 + O2 + 6H2O,

2NiOOH + 6HCl = 2NiCl2 + Cl2 + 4H2O

Гидроксид CoOOH можно растворить, действуя на него аммиаком, при этом образуются прочные амминные комплексы   [Co(NH3)6]3+.

Таким образом, гидроксиды CoOOH и NiOOH являются основными, но при растворении в кислотах они проявляют  сильные окислительные свойства.

Представленная информация была полезной?
ДА
58.58%
НЕТ
41.42%
Проголосовало: 985

Соли железа, кобальта, никеля 

В степени окисления (+2) Fe, Co, Ni образуют простые соли почти со всеми известными анионами. К растворимым солям относятся, прежде всего: нитраты, сульфаты, галогениды, за исключением – фторидов. Соли Co(+2)  и Ni(+2) устойчивы к окислению. Соли Fe(+2) окисляются даже в твердом виде. Наиболее устойчивой является соль Мора: (NH4)2[Fe(H2O)6](SO4)2.

При растворении в воде  соли образуют аквакатионы: бесцветный [Fe(H2O)6]2+, розовый  [Co(H2O)6]2+, зеленый [Ni(H2O)6]2+, которые в уравнениях упрощенно записывают как Fe2+, Co2+, Ni2+.

В степени окисления +3 большое число солей образует только Fe. Простых солей Co(+3) известно немного, Ni(+3) солей не образует. Простые соли Co(+3) переходя в раствор, окисляют воду с выделением O2.

Соли Fe(+3) в сильной мере подвергаются гидролизу.

Гидролиз солей Fe(+3) условно часто описывают упрощенным уравнением:    

Fe2+ + H2O D H+  + Fe(OH)2+

 

Комплексные соединения Fe, Co, Ni

  Атомы Fe, Co, Ni являются хорошими акцепторами электронных пар. Комплексообразователями являются не только катионы этих металлов, но и сами металлы. В большинстве комплексных соединений координационное число Fe, Co, Ni равно 6, но известны также комплексы с координационным числом 4, чаще всего тетраэдрические, но иногда и квадратные.

В  водных растворах  присутствуют аквакомплексы: [Fe(H2O)6]2+ (бесцветные), [Co(H2O)6]2+ (розовые), [Ni(H2O)6]2+ (зеленые), [Fe(H2O)6]3+ (бесцветные в сильнокислых растворах).

В сильно щелочных растворах образуется темно-синий гидроксокомплекс [Co(OH)4]2–.

Катионы Ni2+, Co2+, Co3+ образуют амминые комплексы: [Ni(NH3)6]2+  (синий),  [Co(NH3)6]2+, [Co(NH3)6]3+ (желтый). Амминные комплексы Co(+3) значительно прочнее, чем у Co(+2).

Железо в водных растворах комплексов с аммиаком не образует. При добавлении раствора аммиака к растворам солей железа выпадают гидроксиды.

  Все Me(+2) и Fe(+3)  образуют прочные цианидные комплексы.

 Известны комплексные соли: K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль) и K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль).  Цианидные комплексы, которые содержат одновременно Fe(+2) и Fe(+3), интенсивно окрашены. Темно-синий комплекс KFe[Fe(CN)6] называют турнбулевой синью. Этот комплекс используют для обнаружения железа в растворе.

Качественной реакцией на ионы Fe3+ выступают тиоцианатные комплексы, содержащие от 1 до 5 анионов NCS. Эти комплексы имеют ярко-красную («кровавую») окраску.

  Металлы Fe, Co, Ni образуют с СО карбонильные комплексы: [Fe(CO)5], [Co2(CO)8], [Ni(CO)4]. Карбонилы: [Fe(CO)5], [Ni(CO)4] – это жидкости с температурами кипения 103 и 42оС, соответственно. Карбонил [Co2(CO)8] – оранжевое кристаллическое вещество с температурой плавления 51оС.

 При нагревании все карбонилы диссоцируют с образованием металла и СО.   Карбонилы используют для получения металлов высокой чистоты (менее 0,01% примесей). Для этого исходные металлы, содержащие примеси, обрабатывают под давлением при 150 – 200оС моноксидом углерода. При повышении температуры и понижении давления  карбонилы разрушаются с образованием чистого металла и выделением CO.

Ni(т.) + 4CO (г.) D [Ni(CO)4] (г.)

 Очистка основана на том, что примеси либо не образуют карбонилов в данных условиях, либо температуры кипения карбонилов сильно отличаются и их можно разделить перегонкой.

 

Окислительно-восстановительные свойства соединений Fe, Co, Ni

Среди соединений Fe, Co, Ni сильными окислителями является феррат FeO42–  и гидроксиды COOOH и NiOOH. Особенно сильно их окислительные свойства проявляются в кислой среде. В кислых водных растворах они окисляют воду с выделением O2.

4K2FeO4 + 10H2SO4 = 2Fe2(SO4)3 + 3O2 + 10H2O

Феррат K2FeO4  является окислителем, более сильным, чем KMnO4.

     4NiOOH + 4H2SO4 = 4NiSO4 + O2 + 6H2O

В кислых средах окислительные свойства проявляет катион Fe3+.

Так, например, При взаимодействии FeCl3 с Cu, KI, Na2S, Fe(+3) восстанавливается до Fe(+2),  этой причине не существуют иодиды и сульфиды Fe(+3).

2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2

   2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl

2FeCl3 + 3H2S = 2FeS + S + 6HCl

Восстановительные свойства проявляют соединения Fe(+2). Так кислый фиолетовый раствор KMnO4 обесцвечивается при добавлении соли Fe(+2):

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4+8H2O

Способность к окислению соединений Fe (+2) усиливается в щелочной среде.

 


Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.58%
НЕТ
41.42%
Проголосовало: 985

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет