[МУЗЫКА]
[БЕЗ_ЗВУКА] Переходим
к соединениям железа, кобальта и никеля в положительных степенях
окисления и начнем с самой маленькой из них, то есть со степени окисления +2.
В этой степени окисления железо, кобальт и никель образуют оксиды FeO, CoO и NiO.
Это нерастворимые в воде оксиды, поскольку им соответствуют нерастворимые и
слабые основания: Fe(OH)2, Co(OH)2 и Ni(OH)2,
соответственно, белого, розового и зеленого цвета.
Надо отметить, что эти оксиды и гидроксиды проявляют только осно́вные свойства,
то есть могут реагировать, вступать в реакции только с кислотами.
Растворимыми солями железа, кобальта и никеля в степени
окисления +2 в воде являются сульфат, нитрат и хлорид.
Эти соли обычно кристаллизуются с шестью молекулами воды.
В водных растворах они присутствуют в виде аквакомплексов,
содержащих частички [M(H2O)6]2+,
и цвет этих комплексов совпадает с цветом раствора.
Так, растворимые соли Fe2 окрашивают раствор в светло-зеленый цвет.
Растворимые соли кобальта окрашивают растворы в розовый цвет,
а соли никеля – в зеленый цвет.
Нерастворимыми в воде являются сульфиды этих металлов черного цвета — карбонаты.
В случае железа это белый FeCO3, в случае кобальта
— CoCO3 розового цвета, а NiCO3 – светло-зеленого цвета.
Отмечу, что соединения металлов со степенью окисления +2 могут окисляться,
причем и сама возможность протекания этих реакций, и скорость этих реакций
зависит как от природы катиона, так и от среды, в которой протекает эта реакция.
Давайте посмотрим, что происходит в щелочной среде.
Железо 2+ чрезвычайно быстро в щелочной среде окисляется
кислородом воздуха с образованием железа 3+.
Медленно идет окисление кобальта 2 в кобальт 3.
Совсем не идет реакция окисления никеля 2 в никель 3.
В кислой среде по-прежнему быстро идет окисление железа 2 в железо 3,
но окисление кобальта и никеля уже не наблюдается.
Дело в том,
что кобальт 3+ и никель 3+ проявляют довольно сильные окислительные свойства.
Как мы знаем, окислительные свойства в кислой среде обычно выше,
чем в нейтральной или щелочной.
Как же тогда получить, например, гидроксиды кобальта 3 и никеля 3?
Их получают действием более сильных окислителей на соли или
на соединения кобальта 2 и никеля 2 обязательно в щелочной среде.
Такими сильными окислителями могут быть, например, галогены, хлор 2 или бром 2.
Итак, при действии брома в щелочной среде на M(OH)2 получается M(OH)3.
Простые соли в водной среде получить не удается.
Можно получить лишь фториды кобальта и никеля прямой реакции между
кобальтом и никелем с фтором в отсутствие воды.
Оксиды и гидроксиды M2O3 и M(OH)3 обладают только основными свойствами.
Это означает, что Fe2O3 или Fe(OH)3 может вступать в реакцию только с кислотами.
Например, в реакции с HCl образуется FeCl3 и выделяется вода.
Однако если мы возьмем кислоту,
обладающую более сильными восстановительными свойствами, чем HCl,
то есть HI, то эта реакция будет протекать уже несколько иначе.
Fe3+, который обладает очень слабыми окислительными свойствами, может окислять
чрезвычайно сильные восстановители, которым является йод минус.
В этой реакции образуется FeI2, и выделяется молекулярный йод.
А вот кобальт и никель в степени окисления +3 способны окислять
даже такие слабые восстановители, как HCl или H2SO4, или даже HNO3.
В этом случае в них будет окисляться
кислород −2 до кислорода в молекулярном состоянии.
Простые соли для металлов в степени окисления +3 известны и характерны только
для железа.
FeX3, то есть FeCl3, FeNi3, Fe2(SO4)3 растворимы в воде.
В водных растворах соли железа 3 подвергаются чрезвычайно сильному
гидролизу, поэтому все растворы этих солей окрашены в бурый цвет.
Надо отметить, что вода в аквакомлексе железа 3 сильно увеличивает свои кислотные
свойства, и поэтому аквакомплекс железа 3 Fe (H2O)3 легко теряет свой протон,
превращаясь в [Fe(H2O)5 (OH)]2+, который и обуславливает бурую окраску.
Если мы будем вовлекать соединение железо 3 в реакцию,
аналогичную окислению соединения кобальта и никеля 2, то есть будем действовать
на него сильным окислителем в щелочной среде, например, бромом в щелочной среде,
то мы можем получить соединение железа в степени окисления 6+.
Я отмечу, что ни оксида, ни кислоты для железа в степени окисления 6+ неизвестно,
они не существуют, но известны соли, например, Na2FeO4.
Это растворимая в воде соль фиолетового цвета,
по окраске очень напоминает перманганат калия.
Существует и нерастворимый феррат бария, BaFeO4,
который выпадает в осадок при действии растворимой соли бария на феррат натрия.
Ну и в заключение кратко рассмотрим комплексные соединения железа,
кобальта и никеля.
Важнейшими комплексными соединениями железа являются цианидные соли: желтая
кровяная соль K4[Fe(CN)6] и красная кровяная соль K3[Fe(CN)6].
Их можно получить, действуя цианидом калия на соединения железа 2 и 3 соответственно.
Отмечу, что желтая кровяная соль K4[Fe(CN)6]
является реагентом, дает качественную реакцию с катионами железа 3+.
При этом выпадает красивый синий осадок, который называется берлинская лазурь.
А красная кровяная соль, содержащая железо 3, K3[Fe(CN)6] является реактивом,
то есть дает качественную реакцию с катионами железа 2+.
В этой реакции выпадает аналогичный по составу осадок,
но называется она турнбулева синь.
На самом деле это одно и то же соединение.
Ну и в заключение отмечу,
что железо обладает чрезвычайно важной биологической ролью.
Комплексы железа с таким органическим лигандом, как порфирин, это
так называемое гемовое железо, отвечающее за перенос кислорода в крови животных.
Пару слов про комплексы кобальта и никеля.
Для кобальта характерны комплексные соединения как в степени окисления 2+,
так и в степени окисления 3+.
Однако комплексы кобальта в степени окисления 2+ чрезвычайно лабильны и
очень легко окисляются, превращаясь в комплексы кобальта 3+.
Комплексы кобальта 3 устойчивы, и их много.
Комплексы образования увеличивают устойчивую степень окисления +3.
Для никеля все наоборот,
комплексных соединений никеля в степени окисления 3+ практически нет.
Никель в степени окисления +3 — чрезвычайно сильный окислитель,
а вот комплексы никеля в степени окисления +2 многочисленны.