Кобальт и его соединения

По химической активности кобальт уступает железу. Он легко растворяется в кислотах - окислителях и медленно в обычных кислотах:

Co + 2HCl = CoCl₂ + H₂╜

В простых соединениях у кобальта наиболее устойчива степень окисления +2, в комплесных √ +3. Водные растворы солей кобальта (II) обычно окрашены в розовый цвет.

Гидроксид кобальта (II)

Образуется при действии щелочей на соли кобальта (II):

CoSO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + Co(OH)₂¯

На воздухе розовый осадок Co(OH)₂ постепенно буреет, превращаясь в гидроксид кобальта (III):

4Co(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ╝ 4Co(OH)₃

Сo(OH)₂ - слабое основание, растворимое в сильных кислотах:

Co(OH)₂ + 2HCl ╝ CoCl₂ + 2H₂O

При прокаливании Co(OH)₂ образует оксид кобальта (II) CoO:

Co(OH)₂═ ^t═ CoO + H₂O

Cоединения кобальта склонны к комплексообразованию (координационное число=6):

Co(OH)₂ + 6NH₃ = [Co(NH₃)](OH)₂

Никель и его соединения

Никель легко растворяется в разбавленной азотной кислоте и медленно в соляной и серной кислотах

Ni + 2HCl = NiCl₂ + H₂

Ион Ni²⁺ в водных растворах имеет зелёную окраску. Для никеля наиболее характерна степень окисления +2. Оксид и гидроксид никеля проявляют основной характер.

NiO + H₂SO₄═^t═ NiSO₄ + H₂O

NiCl₂ + 2NaOH═^t═ Ni(OH)₂¯(зелёный) + 2NaCl

Ni(OH)₂ + H₂SO₄ = NiSO₄ + 2H₂O

Соединения двухвалентного никеля могут давать комплексы с аммиаком:

Ni(OH)₂ + 6NH₂ = [Ni(NH₃)(OH)₂

 

_{Билет 23:}

 

 

Металлы платиновой группы, платиноиды – это химические элементы второй и третьей триад VIII группы периодической системы Менделеева. К ним принадлежат:

 

* платина (Platinum) Pt;

 

* палладий (Palladium) Pd;

 

* родий (Rhodium) Rh;

 

* рутений (Ruthenium) Ru;

 

* иридий (Iridium) lr;

 

* осмий (Osmium) Os,).

 

Металлы платиновой группы – это серебристо-белые тугоплавкие металлы. Благодаря красивому внешнему виду и высокой химической стойкости металлы платиновой группы наряду с золотом и серебром называют благородными металлами.

 

Металлы платиновой группы принадлежат к наиболее редким элементам, их среднее содержание в земной коре точно не установлено.

 

Из всех металлов платиновой группы наибольшее применение имеет платина.

 

Химические свойства Платиновых металлов имеют много общего. Все они в компактном виде (кроме Os) малоактивны. Однако в виде так называемых черни (мелкодисперсного порошка) Платиновые металлы легко адсорбируют S, галогены и других неметаллы. (Чернь обычно получают восстановлением Платиновых металлов из водных растворов их соединений.) Компактные Ru, Rh, Os, Ir, будучи сплавлены с Pt, Zn, Pb, Bi, переходят в раствор при действии царской водки, хотя она не действует на эти Платиновые металлы, взятые отдельно.

 

 

Семейство Платиновых металлов можно разделить на 3 диады (двойки), образованные двумя стоящими один под другим легким и тяжелым Платиновыми металлами, а именно: Ru, Os; Rh, Ir; Pd, Pt.

 

При нагревании с О2 и сильными окислителями Ru и Os образуют легкоплавкие кристаллы-тетроксиды - оранжевый RuO4 и желтоватый OsO4. Оба соединения летучи, пары их имеют неприятный запах и весьма ядовиты. При действии восстановителей превращаются в низшие оксиды RuO2 и OsO2 или в металлы. Со щелочами RuO4 образует рутенаты, например, рутенат калия K2RuO по реакции:

 

RuO4+2KOH=K2RuO4 + ?О2 + H2O.

 

При действии хлора K2RuO4 превращается в перрутенат калия:

 

K2RuO4 + ?Cl2=KRuO4+KCl.

 

Тетроксид OsO4 дает с КОН комплексное соединение K2[OsO4(OH)2]. С фтором и другими галогенами Ru и Os легко реагируют при нагревании, образуя соединения типа RuF3, RuF4, RuF5, RuF6. Осмий дает подобные же соединения, кроме OsF3. Весьма интересны комплексные соединения Ru с ксеноном Xe[RuF6] (канадский химик Н. Бартлетт, 1962), а также с молекулярным азотом - [(NO)(NH3)4 N2Ru(NH3)4NO]Cl (советский химик Н. М. Синицын, 1962) и [Ru(NH3)5N2]Cl2 (канадский химик А. Аллен, 1965).

 

На компактные Rh и Ir царская водка не действует. При прокаливании в О2 образуются оксиды Rh2O3 и Ir2О3, разлагающиеся при высоких температурах.

 

Pd легко растворяется при нагревании в HNO3 и концентрированной H2SO4 с образованием нитрата Pd(NO3)2 и сульфата PdSO4. На Pt эти кислоты не действуют. Царская водка растворяет Pd и Pt, причем образуются комплексные кислоты - тетрахлоропалладиевая кислота H2[PdCl4] и гексахлороплатиновая - коричнево-красные кристаллы состава H2[PtCl6]·6H2O. Из ее солей наибольшее значение для технологии Платиновых металлов имеет хлороплатинат аммония (NH4)2[PtCl6] - светло-желтые кристаллы, малорастворимые в воде и почти не растворимые в концентрированных растворах NH4Cl. При прокаливании они разлагаются по реакции:

 

(NH4)2[PtCl6] = Pt + Cl2 + 2NH4Cl

 

При этом Pt получается в мелкораздробленном виде (т. н. платиновая губка, или губчатая платина).

 

Билет 24

Лантано́иды (лантани́ды) — семейство из 14 химических элементов III группы 6-го периода периодической таблицы. Семейство состоит из церия, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия и лютеция. Лантан часто рассматривается вместе с этими элементами для удобства сравнения, хотя к лантаноидам он не относится.

 

 

Химические свойства

 

Лантаноиды химически активны, они образуют прочные оксиды, галогениды, сульфиды, реагируют с водородом, углеродом, азотом, фосфором. Разлагают воду, растворяются в соляной, серной и азотной кислотах. В плавиковой и фосфорной кислотах лантаноиды устойчивы, так как покрываются защитными пленками малорастворимых солей — фторидов и фосфатов.

 

С рядом органических соединений лантаноиды образуют комплексные соединения. Важное значение для разделения лантаноидов имеют комплексы с лимонной и этилендиаминтетрауксусной кислотой.

 

Билет 25

 

Актино́иды (актини́ды) — семейство, состоящее из 14 радиоактивных химических элементов III группы 7-го периода периодической системы с атомными номерами 90—103.

 

Данная группа состоит из тория, протактиния, урана, нептуния, плутония, америция, кюрия, берклия, калифорния, эйнштейния, фермия, менделевия, нобелия и лоуренсия. Актиний часто для удобства сравнения рассматривается вместе с этими элементами, однако к актиноидам он не относится

 

 

Поскольку наиболее долгоживущими элементами являются первые 5f-элементы (Th–Am), их химические свойства изучены лучше, а многообразие проявляемых степеней окисления в значительной мере отличает их от типичных 4f-элементов и тяжелых 5f-элементов.

 

С водородом актиноиды образуют гидриды переменного состава (ThH 2, Th 4H 15; PaH 2–2,7; AmH 2–2,7), но для урана можно получить и стехиометрический гидрид UH 3. В общем случае гидриды этих элементов термически менее устойчивы, чем гидриды 4f-элементов. С кислородом актиноиды образуют оксиды, соответствующие их наиболее устойчивым степеням окисления (ThO 2, PaO 2, Pa 2O 5, NpO 2 и др.). К исключительно сложным следует отнести систему уран–кислород. Характерными для урана являются оксиды UO 2 – UO 2,25; U 3O 8 и UO 3, из них наиболее устойчив U 3O 8 (UO 2∙2UO 3) – урановая смолка.

 

Отличительной особенностью кислородсодержащих соединений актиноидов в высших степенях окисления V, VI является наличие катионных группировок и или , , . Эти группировки называются иловыми оксоионами. Например, – уранил, – протактинил. Оксоионы устойчивы и сохраняются без изменения в разнообразных химических реакциях:

 

Особая устойчивость оксоионов объясняется тем, что связь между атомами актиноида и кислорода формально можно рассматривать как тройную:

Для ионов прочность связи увеличивается в ряду Am < Pu < Np.

 

С галогенами актиноиды образуют многообразные галогениды ЭГ n, где n = 3, 4, 5, 6. Фториды элементов в высших степенях окисления летучи, что позволило разделить изотопы урана 235U и 238U. Взаимодействие актиноидов с B, Si, C, N, P, S и Se приводит к образованию соединений нестехиометрического состава вследствие возможного присутствия элемента в разных степенях окисления.

 

Уменьшение радиусов элементов в ряду Th–Lr приводит к ослаблению основных свойств соединений.

 

Соединения актиноидов склонны к диспропорционированию. Например:

Свойства тяжелых 5f-элементов (Bk, Cf, Es, Md, No, Fm, Lr) изучены мало, поскольку они получены в виде короткоживущих радиоактивных изотопов в очень малых количествах. Однако есть основания полагать, что они подобны лантаноидам.

 

Актиноиды и их соединения используются в атомной энергетике. Торий используется как легирующая добавка в жаропрочных сталях, катализаторах при синтезе многих соединений, вакуумной электронике. Соли урана применяются как красители для стекла и глазурей, аналитические и фотографические препараты.