Михаил Бармин - Общая и Неорганическая химия с примерами решения задач

8,5

P, г/см3

7,8

12,4

Содержание, %

2

10-7

5·10-7

Важнейшие степени окисления:

Fe – +2, +3 (встречаются – +2,0, +4, +6)

К.ч. – 4,6

В природе Fe встречается в виде различных минералов: Fe3O4 – (магнетит) магнетич. железняк,

Fe2O3 – красный железняк,

FeCO3 – шпатовый железняк и бурые железняки FeS2 – железный колчедан

Rn (рутений) и Os (осмий) являются рассеянными элементами, соответствующими группе платиновых элементов.

Rn и Os – серебристо-белого цвета Ме, может быть (Os – го-лубовато-белый) в зависимости от строения кристаллической решетки.

Для Fe известно 4 кристаллических модификации: 1) α – Fe (до Т = 760°)

Структура – пространственно-объемно-центрированная кубическая решетка. Обладает ферро-магнитными свойствами.

2) Β – Fe (от 770 – 911°С)

Кристаллическая объемно-центрированная решетка. Рассто

яние между атомами больше. 3) γ – Fe (до Т= 1394° С)

Гранецентрированная кубическая решетка. Свойства паромагнитные.

4) δ – Fe (Т выше 1394°С до Т плавления). Происходит образование объемно-центрированной кубической решетки.

По химическим свойствам Fe – металл средней активности. Взаимодействует практически со всеми металлами и неметаллами. Например, C, N, Si, P, S, As. В этом случае образуются соединения переменного состава. Fe активно взаимодействует с разбавленными минеральными кислотами (без доступа кислорода с образованием Fe со степенью окисления +2)

Fe+3 + 1e = Fe +2

Fe не взаимодействует с концентрированными H2SO4 и HNO3 (При нагревании взаимодействует с умеренно конц. H2SO4 и H2NO3 с образованием соответствующих солей Fe (III) и выде-лением SO 2 и NO.При нормальных условиях Fe не растворяется в щелочах, Rn и Os – малоактивны.

Fe + 5CO 2 = Fe(CO) 5 пентакарбонил Fe

ЛЕКЦИЯ 17 Соединения железа

Fe (0)

При высоком давлении (Р = 10 Па7) и высокой температуре (200° С) железо активно взаимодействует с оксидом углерода по

схеме:

Fe(CO)5

Представляет собой достаточно подвижную жидкость (температура кипения +103° С)

Таким образом в промышленности можно получать железо высокой степени чистоты. Аналогичным методом можно получить пентакарбонилы, которые также используются для получе-ния чистых элементов.

Fe (II)

Полученное при обработке железо разбавляют кислотами в отсутствии кислорода воздуха или при взаимодействии железа

активными химическими соединениями (F2,Cl2). В водных растворах образуются аквакомплексы катионого плана.

[Fe(H2O)]+2

Поэтому цвет солей Fe(II) (светло-зеленый) определяется

цветом комплексного иона. Fe(II) образует комплексные соединения практически со всеми ионами. Причем при выпаривании из водных растворов образуют кристаллогидраты различного состава.

Например: FeSO4 ∙ 7H2O ; Fe(NO3)2 ∙ 6H2O; Fe(ClO4)2 ∙ 6H2O (все зеленого цвета). Fe(II) обладает восстановительными свойствами. Это свойство используется в аналитической практике.

FeSO4+KMnO4+H2SO4 – K2SO4+Mn2SO4+H2O+Fe2(SO4)3

Fe(II) способно к образованию как анионных, так и катионных комплексных соединений.

Fe(OH )2 + KOH → K4[Fe(OH )4]2

Конц. Тетрагидрокоферрат калия

Анионные комплексы малоустойчивы.

К наиболее устойчивым и широко используемым в лабораторной практике относятся следующие комплексные соединения:

FeSO4 + 6KCN → K4[Fe(CN)6] + K2SO4

FeSO4 + 2KCN → Fe(CN)2 + K2SO4

FE(CN)2 + 4KCN = K4[Fe(CN)6]

K4[Fe(CN)6] ∙ 3H2O – желтая кровяная соль

Данное комплексное соединение используется в аналитической практике для качественного определения иона Fe(III).

Качественная реакция:

FeCl3 + K4(Fe(CN)6 = K+3Fe(Fe+2(CN– 4)6 + 3KCl

берлинская лазурь

Соединения Fe+2 легко окисляются на воздухе с образованием Fe+3

Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe(OH)3

Fe(III)

В водных растворах Fe(III) существует в виде аквакомплекса К.ч. = 6

[Fe(H2O) 6] 3+ (сине-фиолетовый цвет в момент образования) Из водных растворов легко выделяются гидраты:

FeCl3 ∙ 6H2O ∙ Fe2 (SO4) 3 6H2O

Fe(NO3) 3 ∙ 6H2O и т.д.

Fe(III) в водных растворах обладают окислительными свойствами. Кроме того, соединения Fe(III) в водных растворах активно гидролизуется. Fe(III) способно участвовать в образовании как катионных, так и анионных комплексных соединений,

причем анионных комплексы стабильнее, чем аналогичные комплексы для Fe(II).

Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3[Fe(OH)6]

Важным комплексным соединением Fe(III) является K3[Fe(CN)6] – красная кровяная соль.

Данное соединение тоже используется в органической химии для качественного определения Fe(II).