Химия — это магия по-научному! Посмотрев наш курс, вы убедитесь в этом. Мы не только расскажем вам о неорганических веществах, их превращениях, физических и химических свойствах, но и наглядно покажем всё это в настоящей химической лаборатории. (Спойлер: у нас взорвался натрий, да и вообще много чего интересного произошло). В курсе вы узнаете об основных химических элементах Периодической системы: сначала главных подгрупп, а затем уже переходных металлов. Вряд ли в школе вы говорили об этом так подробно и увлекательно. Химия каждого элемента рассматривается на «продвинутом» уровне, поэтому в начале курса мы напомним вам основы общей химии и ключевые понятия неорганики. При рассмотрении химических свойств поддерживается концепция их разделения на три главнейшие группы: кислотно-основные свойства, окислительно-восстановительные превращения и реакции комплексообразования. Добро пожаловать в красивый (и немного опасный) мир неорганической химии! Вводный модуль. Основы общей химии (10 видео) Неделя 1. Неорганические вещества и их реакции (11 видео) Неделя 2. Водород, галогены, кислород (11 видео) Неделя 3. Сера, азот (11 видео) Неделя 4. Фосфор, углерод, кремний, металлы главных подгрупп (10 видео) Неделя 5. Переходные элементы (10 видео)
6.2. Триада в позитиве: +2, +3, +6
Loading...
來自 Novosibirsk State University 的課程
Неорганическая химия
13 個評分
與講師見面
Константин Коваленкокандидат химических наук, доцент
Факультет естественных наук
[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.
