Бейорганикалық химия: қосымша топшалардың металдары.

VIII B топша элементтерінің жалпы сипаттамалары

Элементтердің физикалық, химиялық қасиеттері.

Fe …3d⁶4s² Co …3d⁷4s² Ni…3d⁸4s²

Алу. Fe₂O₃ +3C→2Fe+3CO карботермия (кокс).

Fe₂O₃ + CO→2Fe+3CO₂ шойын, болат (домна пештерінде).

Химиялық қасиеттері: үш металл да ферромагнитті.

Т_б Fe(1536); Co(1493); Ni (1453⁰C) қиын балқитын металлдар, балқу t⁰-сы азаяды,

Бұл металлдар активтігі орташа. Сутегіге дейін тұрғандықтан, қышқылдан H₂ ығыстырады. Концентрациясы H₂SO₄ > 70% болса,Fe пассивтеледі. Концентрлі HNO₃ Fe, Co, Ni үшеуінде пассивтейді, Co + қымыз қышқылында ериді, [Co(C₂O₄)₃]^3- қосылыс түзеді. Егер Fe құрамында қоспалар (примесь) болса, коррозияға тез түседі.

4Fe+6H₂O+3O₂=4Fe(OH)₃

Fe(OH)₂ Fe(OH)₃ H₂FeO₄

негіздік амфотер. қышқылдық қасиет көрсетеді

Fe(OH)₃ + NaOH→^t0 Na⁺Fe⁺³O₂^2- (феррит)+H₂O ;HFeO₂ – темірлі қышқыл.

Fe₂O₃ +Na₂CO₃→^{балқытып} NaFeO₂+CO₂

Fe(OH)₃ + 3NaOH→Na3[Fe(OH)] сулы ортада

Fe(OH)₃ + КOH+Br₂→K₂FeO₄(феррат)+KBr+H₂O; HFeO₄ – темір қышқыл. Фераттар

күшті тотықтырғыш.

Металл еместермен қосылыстары тек Г₂, S валенттіліктеріне сәйкес қосылыстар түзеді

Fe +Cl₂→FeCl₃

Co, Ni +Cl₂→ЭCl₂ ;

Fe+S →FeS ;

Э+S → ЭS ;

Э(ЭО)+HCl →ЭCl₂+H₂O

Co +S→CoS ;

CoCl₂+(NH₄)₂S→CoS↓+2NH₄Cl

Сульфаты: Э+H₂SO₄(сұйыт.)→ ЭSO₄ +H₂ ;

Ерітіндіден олар кристаллогидрат ретінде бөлінеді: \(ЭSO_4 \cdot 7H_2O\) (купорос):

\(FeSO_4 \cdot 7H_2O\) – ашық жасыл,

\(CoSO_4 \cdot 7H_2O\) –  қызыл ,

\(NiSO_4 \cdot 7H_2O\) – жасыл.

Fe₂O₃ +H₂SO₄(конц.)→ Fe₂(SO₄)₃+3Н₂О;

\(Fe_2(SO_4)_3 \cdot 6H_2O\) не \(Fe_2(SO_4)_3 \cdot 10H_2O\)

Нитраттар: Э+HNO₃(сұйыт.)→ Э(NO₃) ₂+NO+H₂O

Э(NO₃) ₂6Н₂О тек Fe(NO₃)₃ белгілі ; Fe+HNO₃(25%)→ Fe(NO₃)₃ ×6H₂O+NO₂+H₂O;

Fe³⁺ аңықтау үшін (сапалық реакция) . Fe³⁺ +NH₄CNS – роданид: Fe(CSN)₃

VII B топша элементтері.

Mn, Tc, Re

Алу. Mn оксидіне +Al→Al₂O₃+Mn

3Mn₃O₄+8Al→4Al₂O₃+9Mn

\(Mn_3O_4-2MnO \cdot Mn_2O_3\)

8| Al- 3e^-→Al³⁺Алюмотермия

Кендегі Re Re₂O₇ айналады,

Re₂O₇ +2KOH→2KReO₄(перренат)+H₂O

2KRe⁺⁷O₄+7H₂^O →2Re⁰(порошок-ұнтақ)+2KOH+6H₂⁺O

Re ұнтағын →^t0(дуга) металл спиткасына айналады

⁹⁸₄₂Mo +¹₀n(нейтрон)→⁹⁹₄₂Mo→^{-ß 99}₄₃Tc

¹⁰⁴₄₄Ru+¹₀n→¹⁰⁴₄₃Tc+¹₁H

Қолдану: Mn-қара түсті металлургия (легирующий металл); Tc –нейтронды жұтады, катализатор құрамына қосылады, радиациялық диагностикада; Re – электроникада, Т_б (балқу температурасы) үлкен болғандықтан, ыстыққа төзімді құймалар құрамына кіреді, соңдықтан самолеттер мен ракеталардың детальдарын жасайды.

Қасиеттері: 3Mn +2O₂(ауа)→^t0 Mn₃O₄ ;

Tc, Re+O₂→^300C Э₂O₇ ;

Mn+2HCl (конц., сұйық)→ H₂ +Mn²⁺Cl₂,

Mn+4HNO₃(сұйық) →Mn(NO₃)₂+2NO+2H₂O

2 Tc, Re+7 HNO₃ →HЭO₄ +7NO+2H₂O

HTcO₄-технеций қышқылы ; HReO₄-рений қышқылы

Mn+Г₂→ Mn⁺²Г₂

Tc, Re+F₂, Cl₂→^100C+Br₂→^300C

Mn⁺⁴O₂+H₂→Mn⁺²O+H₂O

4MnO₄→^300C 2Mn⁺³₂O₃+O₂

2KMnO₄+2H₂SO₄(конц.)→Mn₂O₇(жасыл сұйық зат)+2KHSO₄+H₂O

Tc, Re+O₂→^t0Э₂O₇

Re₂O₇+CO→2ReO₃+CO₂

3Re⁺⁶O₃ →^t0 Re₂⁺⁷O₇+ Re⁺⁴O₂

тек Э₂O₇+H₂O→H ЭO₄ ~10%

HMnO₄→HTeO₄→HReO₄ күші азаяды, себебі металдық қасиет артады.

3ЭO₄^2-+2H₂O→2 ЭO₄^-+ ЭO₂+4OH^- тұздары манганат, технат, ренат.

Н₂ЭO₄ – бос күйінде жоқ, тек тұзы ғана болады.

2KMnO₄+Na₂SO₃+2KOH→2K₂MnO₄+Na₂SO₄+H₂O ;

ЭO₄^2- - жасыл. MnO₄^- қызыл, TcO₄^- қызыл-сары , ReO₄^- - түссіз.

MnO₂+KOH+O₂→K₂MnO₄+H₂О ;

Re+KOH+O₂→K₂ReO₄+H₂O

Зертханада O₂ алу үшін KMnO₄ →^t0 K₂MnO₄ + MnO₂+O₂

MnO₂ (қышқылдық қасиет) +BaO(негіз)→BaMn⁴O₃(гаусманит)

Тұздары: Mn²⁺ тұздары суда ериді , тек MnCO₃, Mn₃(PO₄)₂

VI B , II B, ІВ топша элементтері

Алу: Хлорлы железняк (хромит) FeO^.Cr₂O₃ ,қорғасын хроматы PbCrO₄ MoS₂ молибден жылтыры; CaWO₄-шеелит, PbWO₄-штольцит, Fe₄Mn_1-x WO₄, WS₂ ; Тұздарының балқымасы→^эл-з Э ; Э₂О₃+C карботермия, ( АІ, мырыш), металлотермия. Қара металлургияда қолданылады, феррохром, ферромолибден.

Қасиеттері:Бұл металлдардың сыртында жұқа оксид қабаттары болғандықтан (Cr₂O₃ , WO₃, MoО₃ ) элементтер инертті, яғни суда, ауада өзгеріске ұшырамайды, оксидтік қабатты еріткен соң реакцияға түседі.

Э(Cr, Mo ) + HCl (H₂SO₄)→ ЭCl₃+H₂

Қышқылдар қоспасында жақсы ериді, егер бір қышқыл тотықтырғыш болса:

Э+HNO₃+HF→H₂[ЭF₈]+NO₂+H₂O ;

Э+ O₂→ Cr₂O₃ , MoО₃, WO₃ .

Қосылыстары: Сr +2, +3, +4, +6 - CrO, Cr₂О₃, СrО₂, СrО₃

Мо +4, +5, +6. МоО₂, МоО₅, МоО₃,

W +4, +6: WO₂ , WO₃ ;

(NH₄)₂ Cr₂O₇ →^t0 Cr₂О₃ +N₂+H₂O ;

Молекула ішіндегі ТТР: Cr(ОН)₃ ↓ , соңдықтан жанама жолмен алады CrCl₃+3NaOH→… ;

Cr₂(SO₄)₃ + 6NH₄OH→ Cr(ОН)₃ +(NH₄)₂SO₄

CrO-қара негіздік оксид Cr₂О₃ СrО₃

Cr(ОН)₂ сары амф. Cr(ОН)₃ НсrO₂ H₂CrО₄

CrОН)₃ ↓+3HCl→; Cr(ОН)₃ ↓+3NaOH→ CrCl₂+2NaOH→ ЭO₃ алу: W, Мо+O₂→^t0 ЭO₃ ( Вольфрам, молибден),

ал хром - СrО₃ алынбайды, оны K₂ Cr₂O₇+H₂SO₄конц.→ K₂ SO₄ + 2СrО₃(қызыл кристалл)+H₂O ; ЭO₃+H₂O→↓ H₂CrО₄-хром қышқылы; ↓ H₂МоО₄ – молибден қышқылы; ↓ H₂WО₄ –вольфрам қышқылы күші әлсірейді, әлсіз қышқылдар : Тұздары : CrО₄^2- сары , МоО₄^2-, WО₄^2- - түссіз, хромат, молибдат, вольфрамат.

VI B топшаэлементтері жоғарғы т.д. полиқосылыстар түзеді. Ерітінді концентрациясы өскен сайын алдымен дихромат Cr₂О₇^2- , сосын трихромат Cr₃О₁₀^2- - қызыл, тетрахромат Cr₄О₁₃^2- - қызыл-қоңыр болады, қышқылдары тұрақсыз, тұздары бар: дихромат суда жақсырақ ериді: H₂O+ Cr₂О₇^2- (тоқ сары)↔ 2 CrО₄^2- (сары) )+ 2H⁺ қышқыл ортада , сулы не сілті ортада.

K₂Cr₂O₇+2КОН→2К₂CrО₄ +H₂O; К₂CrО₄ + H₂SO₄→ K₂ Cr₂O₇+ K₂ SO₄ + H₂O

Хроматтар күшті тотықтырғыш, әсіресе қышқыл ортада.

Н₂CrО₄ + H₂O₂→ H₂O+ CrО₅(СrО₃+O₂)

Cu, Ag, Au элементтерінің химиялық активтігінің төмендегі IB топ элементтері +1,+2, +3 т.д. көрсетеді ; Cu+1,+2; Ag+1; Au+1,+3. ; Бұл элементтер комплекс қосылыс түзуге өте бейімді. Ag -ақ сұр түсті , жылтыр. Cu-қызыл, Au –сары.

Кездесу, алу. 3*10^-3 % - Cu; 6*10^-6 % Ag; 4*10^-7 % Au .

Алу: Cu₂S+2O₂→2CuO+SO₂ 2|2Cu+-2e-→2Cu2+

O₂+4e^-→2O^2-

2SO₂+O₂↔2SO₃ ; Өндірістен шыққан күкіртті газды күкірт қышқылына айналдырады. SO₃+H₂O→H₂SO₄ , пирометаллургия нәтижесінде түзілген мыс оксиді күкірт қышқылымен әрекеттесіп, мыс сульфатын түзеді: CuO+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O , бұл тұз ерітіндісінен гидрометаллургия (сулы тұз ерітіндісінің электролизі) арқылы мыс алынады. 2CuSO₄(ерітінді)→ ^эл-з Cu⁰+O₂+H₂SO₄

II алу. Металдар Hg ериді –амальгама, Ag|Hg→ ^t0 Hg +Ag

Қосылыстары: Э₂O: Cu₂O; Ag₂O; Au₂O

2Cu+O₂→ ^t0 Cu₂O; не күміс пен алтынды: 2 ЭOH → ^t0 Ag₂O, Au₂O + H₂O

AgOH болады→негіздік қасиет көрсетеді , CuOH, AuOH болмайды : Ag₂O; Au₂O + H₂O;

CuO, Au₂O₃ тұрақты 2Cu+O₂→2CuO;

2Au(OH)₃→ ^t0 Au₂O₃+3H₂O CuCl₂+2NaOH→Cu(OH)₂↓+2NaCl AuCl₃+3NaOH→Au(OH)₃↓+3NaCl

Cu(OH)₂ ↓+NaOH→ Na₂[Cu(OH)₄]

Au(OH)₃↓+NaOH=Na[Au(OH)₄]

Тұрақсыз Cu₂O₃ алу үшін 2CuSO₄+2NaOH+H₂O₂→Cu₂O₃(қаныққызыл)+Na₂SO₄+H₂SO₄+H₂O

Cu₂O₃ – күшті тотықтырғыш. Cu₂O₃ →^120С Сu₂O+O₂

Cu₂O₃ +6HCl→Cl₂+2CuCl₂+3H₂O

Э+S→Cu₂S(CuS) бұл қосылыстар табиғатта да бар. Ag₂S, Ag₂Se, Ag₂Te түзеді,

ал 2Au+3S→Au₂S₃

фотоматериалдарды бекіту үшін.AgBr+2Na₂S₂O₃=Na₃[Ag(S₂O₃)₂]+NaBr Аммиакаттар тұрақты:

[Ag(NH₃)] ⁺ pK=3,2 ; [Ag(NH₃)₂]⁺ pK=7,0 лиганда саны артқан сайын , тұрақтылығы артады. Ал тек «патша арағында» ериді. Au+HNO₃+4HCl=H[AuCl₄]+NO+H₂O

II B топша элементтері. Табиғатта кездесуі, алу .Элементтердің химиялық қасиеттері, қолданылуы. Қосылыстары, алу, қасиеттері .Комплексті қосылыстары, алу, қасиеттері

Zn, Cd, Hg (n-1)d¹⁰ ns² d-элементтерді аяқтайды. Zn 10^-3%; Cd~10^-5%; Hg~ 10^-6% жер қыртысында Э²⁺ тұрақты:

ZnS- сфалерит ; ZnCO₃-галмей ; CdS-гринокит. ; Zn+Cd- көбінесе бірге болады. HgS-киноварь.

Алу: пирометаллургия ZnS(CdS)+O₂→ZnO(CdO)+SO₂ ЭО+СО(С)→ Zn (Cd); карботермия + СО(СО₂) ZnO+H₂SO₄→ZnSO₄+H₂O CdO+H₂SO₄→CdSO₄+H₂O

Қасиеттері: Cd , Zn –жұмсақ металлдар, Hg-сұйық металл Э: Cd , Zn +О₂(S)→ CdS, ZnS, ЭO.Hg +S→ Hg S; ZnО- амфотерлі, CdO, HgО- негіздік оксид.

Zn(ОH)₂↓+2NaOH→Na₂[Zn(OH)₄]

ZnO+Na₂CO₃→^{балқытып} Na₂ZnO₂+CO₂

6Hg+8HNO₃=3Hg(NO₃)₂+2NO+4H₂O