Ang tanging sangkap ay nananatiling likido sa mga temperatura hanggang sa 0 K. Nag-crystallize lamang ito sa ilalim ng presyon na 25 atm. may pinakamababang punto ng kumukulo. sa mga temperatura sa ibaba 2.2 K, ang likidong helium ay umiiral bilang isang pinaghalong dalawang likido, ang isa ay may mga maanomalyang katangian - lalo na, ang superfluidity (ang lagkit ay 10 bilyong beses na mas mababa kaysa sa tubig).
Ang helium ay ang pangalawang pinaka-sagana (pagkatapos ng hydrogen) na elemento sa uniberso. Mga 10% nito ay ang Araw (natuklasan noong 1868). Sa lupa, ang helium ay natagpuan noong 1895 sa mga reaksyong gas nang ang mineral na kleveite ay natunaw sa mga acid. Ang natitirang mga marangal na gas ay nakahiwalay sa hangin.
Ang neon ay isang magaan na gas: ito ay 1.44 beses na mas magaan kaysa sa hangin, halos 2 beses na mas magaan kaysa sa argon, ngunit 5 beses na mas mabigat kaysa sa helium. Ayon sa kumplikadong mga katangian, ito ay mas malapit sa helium kaysa sa argon. Ang spectrum ng neon ay mayaman: higit sa 900 mga linya ang nakikilala sa loob nito. Ang pinakamaliwanag na linya ay bumubuo ng isang sinag sa pula, orange at dilaw na bahagi ng spectrum sa mga wavelength mula 6599 hanggang 5400 Ǻ. Ang mga sinag na ito ay hindi gaanong hinihigop at nakakalat ng hangin at mga particle na nasuspinde dito kaysa sa mga sinag ng maikling alon - asul, asul, kulay-lila.
Noong 1898, sa Lumang Daigdig, nang gumamit ng spectroscope upang pag-aralan ang mga unang bahagi ng gas na sumingaw mula sa likidong hangin, ang Scottish chemist na si William Ramsay (Ramsey), kasama si Morris William Traver, ay natuklasan sa kanila ang isang bagong gas, Neon (Ne 6). ), isang inert gas na nakapaloob sa hangin sa mga mikroskopikong dami.
Ang argon ay isang monatomic gas na may kumukulo na punto (sa normal na presyon) na -185.9°C (medyo mas mababa kaysa sa oxygen, ngunit bahagyang mas mataas kaysa sa nitrogen), natutunaw na punto ng -189.3°C Sa 100 ml ng tubig sa 20 °C 3.3 ml ng argon ay natutunaw; sa ilang mga organikong solvent, ang argon ay natutunaw nang mas mahusay kaysa sa tubig.
Natuklasan ni J. Rayleigh at ng English physicist na si W. Ramsay noong 1894 mula sa himpapawid. Ang gas ay nakikilala sa pamamagitan ng isang monatomic na komposisyon ng mga molekula at halos kumpletong hindi aktibo ng kemikal (ang argon ay hindi pumapasok sa anumang mga reaksiyong kemikal). bagong gas at nakuha ang pangalan nito (Greek argos inactive).
Ang Krypton ay isang inert monatomic gas na walang kulay, lasa o amoy. 3 beses na mas mabigat kaysa sa hangin. katumbas ng 3.74 g/l. Binuksan noong 1898 ni W. Ramsay (England) Application: para sa pagpuno ng mga lamp na maliwanag na maliwanag. Ang mga krypton compound ay mga oxidizer at fluorinating agent sa mga reaksiyong kemikal na synthesis.
Ang Xenon ay isang inert monatomic gas na walang kulay, lasa o amoy. Tm 112 °C, Tk t 108 °C, kumikinang sa discharge sa purple. Noong 1889, ang Ingles na siyentipiko na si Wu Ramsay ay naghiwalay ng isang halo mula sa likidong hangin, kung saan ang dalawang gas ay natuklasan sa pamamagitan ng parang multo na pamamaraan: krypton ("nakatago", "lihim") at xenon ("alien", "hindi pangkaraniwan").
Ang Radon ay isang radioactive monatomic gas, walang kulay at walang amoy. Solubility sa tubig 460 ml/l; sa mga organikong solvent, sa adipose tissue ng tao, ang solubility ng radon ay sampung beses na mas mataas kaysa sa tubig. Ang sariling radyaktibidad ng Radon ay nagiging sanhi ng pag-fluoresce nito. Ang gaseous at liquid radon ay nag-fluoresce na may asul na liwanag. Ang kulay ng glow sa gas discharge ng radon ay asul.
Walang kulay na mga kristal, natutunaw sa tubig. Ang molekula ay linear. Ang solusyon sa tubig ay isang napakalakas na ahente ng oxidizing, lalo na sa isang acidic na kapaligiran, kung saan ito ay nag-oxidize ng bromine at manganese sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon na +7. Sa isang alkaline na kapaligiran, nag-hydrolyze ito ayon sa equation: XeF 2 + 4KOH \u003d 2Xe + 4KF + O 2 + 2H 2 O
Kapag nakikipag-ugnayan sa tubig, ang XeF 4 ay hindi katimbang: 6XeF H 2 O \u003d 2XeO HF + 4Xe + 3O 2
Ito ay nabuo sa panahon ng hydrolysis ng XeF 4. Ito ay isang puti, hindi pabagu-bago, mataas na sumasabog na substansiya, lubos na natutunaw sa tubig, at ang solusyon ay may bahagyang alkaline na reaksyon. Sa ilalim ng pagkilos ng ozone sa naturang solusyon, nabuo ang isang asin ng xenonic acid, kung saan ang xenon ay may estado ng oksihenasyon ng +8: XeO 3 + O 3 + 4NaOH \u003d Na 4 XeO 6 + O H 2 O
Maaari itong makuha sa pamamagitan ng pag-react ng barium perxenate na may anhydrous sulfuric acid sa mababang temperatura: Ba 2 XeO 6 + 2H 2 SO 4 \u003d 2 BaSO 4 + XeO H 2 O XeO 4 ay isang walang kulay na gas na napakasabog at nabubulok sa mga temperatura sa itaas 0 ° C : 3XeО 4 = 2XeО 3 + Xe + 3О 2
Ang subgroup ay binubuo ng 9 na elemento at natatangi sa ganitong kahulugan sa Periodic Table. Ang isa pang natatanging katangian ng pangkat na ito ay ang mga elemento ng subgroup na ito ay hindi umabot sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon (maliban sa Ru at Os). Karaniwang tinatanggap na hatiin ang 9 na elemento sa 4 na pamilya: ang triad ng bakal at ang mga dyad na Ru-Os, Rh-Ir, Pd-Pt. Ang paghahati na ito ay nabibigyang katwiran sa pamamagitan ng kainosymmetry ng 3d sublevel ng mga elementong Fe, Co, at Ni, gayundin ng lanthanide contraction ng Os, Ir, at Pt.
Chemistry ng mga elemento ng iron triad Mga simpleng sangkap
Ang bakal ay ang ikaapat na pinaka-sagana sa Earth, ngunit karamihan sa mga ito ay nasa isang estado na hindi angkop para sa pang-industriya na paggamit (aluminosilicates). Ang mga ores lamang na nakabatay sa mga iron oxide na FeO at Fe 2 O 3 ang may kahalagahan sa industriya. Ang kobalt at nikel ay mga bihirang elemento, na, bagaman bumubuo sila ng kanilang sariling mga mineral, ay nakuha sa industriya mula sa polymetallic ores.
Ang pagkuha ng mga elemento ay nabawasan sa pagpapanumbalik ng mga ito mula sa mga oxide. Ang mga derivatives ng carbon (coke, CO) ay ginagamit bilang isang reducing agent, kaya ang resultang metal ay naglalaman ng hanggang ilang porsyento ng carbon. Ang bakal na naglalaman ng higit sa 2% carbon ay tinatawag na cast iron; ang materyal na ito ay angkop para sa paghahagis ng napakalaking produkto, ngunit ang mekanikal na lakas nito ay mababa. Sa pamamagitan ng pagsunog ng carbon sa mga open-hearth furnace o converter, ang bakal ay nakuha, kung saan ang mga mekanikal na malakas na produkto ay maaaring makuha. Ang pag-asa ng mga materyal na katangian sa paraan ng paggawa at pagproseso nito ay lalong malinaw para sa bakal: ang kumbinasyon ng pagsusubo at pag-tempera ay ginagawang posible upang makakuha ng mga materyales na may iba't ibang mga katangian.
Ang pagkuha ng Co at Ni ay isang kumplikadong proseso. Sa huling yugto, ang mga metal oxide (CoO, Co 2 O 3, NiO) ay nababawasan ng karbon, at ang resultang metal ay dinadalisay ng electrolysis.
Ang mga katangian ng mga simpleng sangkap ay lubos na nakasalalay sa pagkakaroon ng mga impurities ng iba pang mga elemento sa kanila. Ang mga purong compact na metal ay matatag sa hangin sa mga ordinaryong temperatura dahil sa pagbuo ng isang malakas na oxide film, lalo na ang Ni. Gayunpaman, sa mataas na dispersed na estado, ang mga metal na ito ay pyrophoric; mag-apoy sa sarili.
Kapag pinainit, ang Fe, Co, Ni ay tumutugon sa mga pangunahing di-metal, at ang pakikipag-ugnayan ng bakal sa chlorine ay lalong matindi dahil sa pagkasumpungin ng nagreresultang FeCl 3, na hindi nagpoprotekta sa ibabaw ng metal mula sa oksihenasyon. Sa kabaligtaran, ang pakikipag-ugnayan ng Ni sa fluorine ay halos hindi nangyayari dahil sa pagbuo ng isang malakas na fluoride film; samakatuwid, ang mga kagamitan sa nikel ay ginagamit kapag nagtatrabaho sa fluorine.
Ang Fe, Co, Ni ay hindi bumubuo ng ilang mga compound na may hydrogen, ngunit nagagawa nilang sumipsip nito sa mga kapansin-pansing halaga, lalo na sa isang mataas na dispersed na estado. Samakatuwid, ang mga bakal na metal ng pamilya ay mahusay na mga katalista para sa mga proseso ng hydrogenation.
Ang mga metal ay mahusay na tumutugon sa mga non-oxidizing acid:
E + 2HCl ECl 2 + H 2
Ang mga oxidizing acid ay nagpapasibo ng mga metal, ngunit sa alkalis, ang reaksyon ay hindi nagpapatuloy dahil sa pangunahing katangian ng mga metal oxide.
e(0) mga compound
Ang estado ng oksihenasyon na ito ay katangian ng mga carbonyl. Ang bakal ay bumubuo ng isang carbonyl ng komposisyon Fe(CO) 5 , cobalt forms Co 2 (CO) 8 , at nickel forms Ni(CO) 4 . Ang nickel carbonyl ay lalong madaling mabuo (50 °C, atmospheric pressure), kaya ginagamit ito upang makakuha ng purong nickel.
E(+2) compound
Ang katatagan ng mga compound sa estado ng oksihenasyon na ito ay tumataas mula sa Fe hanggang Ni. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang pagtaas ng singil ng nucleus na may parehong laki ng atom ay nagpapatibay sa bono sa pagitan ng nucleus at d-electrons, kaya ang huli ay mas mahirap na masira.
Nakukuha ang mga E(+2) compound sa pamamagitan ng pagtunaw ng mga metal sa mga acid. Ang Hydroxides E (OH) 2 ay namuo kapag ang isang alkali na solusyon ay idinagdag sa may tubig na mga solusyon ng mga asin:
ECl 2 + 2NaOH \u003d E (OH) 2 + 2NaCl
Mula dito maaari nating tapusin na ang mga asing-gamot ng mga metal na isinasaalang-alang ay madaling kapitan ng hydrolysis ng cation. Bilang resulta ng hydrolysis, ang iba't ibang mga produkto ay nakuha, kabilang ang mga polynuclear complex, tulad ng NiOH + ,.
Sa pamamagitan ng calcining E (OH) 2 nang walang access sa hangin, maaaring makuha ang mga oxide. Ang mga oxide at hydroxides ay pangunahing pangunahing; ferrates (+2), cobaltates (+2) at nickelates (+2) ay nakukuha lamang sa ilalim ng malupit na mga kondisyon, halimbawa, sa pamamagitan ng pagsasanib:
Na 2 O + NiO = Na 2 NiO 2
Ang E(+2) sulfide ay maaaring ma-precipitate mula sa mga may tubig na solusyon na may Na 2 S o kahit H 2 S (hindi tulad ng MnS, na hindi namuo ng H 2 S), ngunit ang mga sulfide na ito ay natutunaw sa mga malakas na acid, na ginagamit sa pagsusuri ng kemikal :
E 2+ + S 2– E 2 S, E 2 S + 2H + (hal.) E 2+ + H 2 S
Sa mga E(+2) compound, tanging ang Fe(+2) ang nagpapakita ng kapansin-pansing pagbabawas ng mga katangian. Kaya, lahat ng simple (di-komplikadong) Fe(+2) compound ay na-oxidize ng atmospheric oxygen at iba pang malakas na oxidizing agent:
4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 4Fe(OH) 3
10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O
Ang mga compound ng cobalt (+2) at nickel (+2) ay nao-oxidize lamang ng malalakas na oxidizing agent, gaya ng NaOCl:
E(OH) 2 + NaOCl + x H 2 O E 2 O 3 x H 2 O + NaCl
E(+3) compound
Ang mga matatag na compound sa ganitong estado ng oksihenasyon ay ginawa ng bakal at, sa ilang lawak, kobalt. Sa mga derivatives ng Ni(+3), ang mga kumplikadong compound lamang ang matatag.
Ang hydroxides E (OH) 3 ay nakukuha sa pamamagitan ng pagkilos ng alkali sa mga solusyon sa asin o sa pamamagitan ng oksihenasyon ng E (OH) 2:
FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 ↓ + 3NaCl
2Co(OH) 2 + H 2 O 2 = 2Co(OH) 3
Nagreresulta ito sa mga produktong naglalaman ng variable na dami ng tubig (walang pare-pareho ang komposisyon). Ang mga oxide ay ang mga huling produkto ng hydroxide dehydration, gayunpaman, hindi posible na makakuha ng purong Co 2 O 3 at Ni 2 O 3 dahil sa kanilang pagkabulok sa oxygen at mas mababang oksido. Para sa iron at cobalt, posibleng makakuha ng mga oxide ng komposisyon E 3 O 4 , na maaaring ituring bilang mixed oxides EOE 2 O 3 . Sa kabilang banda, ang E 3 O 4 ay mga asin na tumutugma sa acidic function ng E(OH) 3 hydroxides.
Fe 2 O 3 + Na 2 O 2NaFeO 2
Ang mga pangunahing pag-andar ng Fe (OH) 3 ay mas mahusay na ipinahayag:
Fe(OH) 3 + 3HCl FeCl 3 + 3H 2 O
Dahil sa ang katunayan na ang Fe (OH) 3 ay isang mahinang electrolyte, ang Fe (+3) na mga asing-gamot ay napapailalim sa hydrolysis. Ang mga produktong hydrolysis ay nagbibigay kulay sa solusyon sa isang katangiang kayumanggi na kulay, at kapag ang solusyon ay pinakuluan, ang Fe (OH) 3 ay namuo:
Fe 3+ + 3H 2 O Fe (OH) 3 + 3H +
Hindi posible na makakuha ng mga simpleng asing-gamot na Co (+3) at Ni (+3), na tumutugma sa pangunahing pag-andar ng hydroxide E (OH) 3: sa isang acidic na kapaligiran, ang mga reaksyon ng redox ay nangyayari sa pagbuo ng E (+2). ):
2Co 3 O 4 + 12HCl 6CoCl 2 + O 2 + 6H 2 O
Ang mga compound na Co(+3) at Ni(+3) ay maaari lamang maging mga oxidizing agent, at sa halip ay malakas, habang ang iron(+3) ay hindi kabilang sa mga malalakas na oxidizer. Gayunpaman, hindi laging posible na makakuha ng mga E(+3) na asin na may nagpapababang anion (I – , S 2–). Halimbawa:
2Fe(OH) 3 + 6HI 2FeI 2 + 6H 2 O + I 2
Hindi tulad ng cobalt at nickel, ang iron ay nagbibigay ng Fe (+6) derivatives, na nakukuha sa pamamagitan ng hard oxidation ng Fe (OH) 3 sa isang alkaline medium:
2Fe(OH) 3 + 3Br 2 +10KOH 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O
Ang Ferrates(+6) ay mas malakas na oxidizer kaysa sa permanganate.
Ang mga elemento ng ikawalong (iron, ruthenium, osmium, gassium), ikasiyam (cobalt, rhodium, iridium, meitnerium) at ikasampu (nickel, palladium, platinum, darmstadtium) na mga grupo ay isinasaalang-alang sa kasaysayan na magkakasama kaugnay ng kanilang pagkakaisa sa isang solong ikawalo pangkat ng maikling-panahong bersyon ng periodic table . Ang mga elemento ng ikalima at ikaanim na panahon na kasama dito (ruthenium, osmium, rhodium, iridium, palladium, platinum) ay marangal, madalas na magkasama sa anyo ng mga haluang metal kung saan nangingibabaw ang platinum, kaya kadalasang pinagsama sila sa isang pamilya ng platinum mga metal (platinoids). Gayundin, ang iron, cobalt at nickel ay minsan ay itinuturing bilang isang hiwalay na triad (iron triad). Sa ilang walang kondisyon na pagkakapareho ng mga platinum na metal, ang kimika ng mga elemento na kasama sa iba't ibang mga grupo, halimbawa, osmium, rhodium at palladium, ay naiiba nang malaki, ngunit sa parehong oras, mayroong isang kapansin-pansing pagkakapareho sa pagitan ng magkatulad na mga compound ng mga elemento sa loob ng grupo, para sa halimbawa, cobalt (III) ammoniates, rhodium(III) at iridium(III). Samakatuwid, ang mga kemikal na katangian ng naglalaman ng oxygen at kumplikadong mga compound ay inilarawan sa aklat-aralin sa pamamagitan ng mga grupo. Ang mga elemento ng ikapitong yugto ng gassium, meitnerium at darmstadtium ay radioactive na may maikling kalahating buhay at nakukuha lamang sa dami ng ilang sampu ng mga atomo.
Ang bakal ay isa sa pitong mga metal ng sinaunang panahon, iyon ay, kilala sa sangkatauhan mula sa pinakamaagang panahon ng kasaysayan ng lipunan. Kahit na alam na ng mga Egyptian at Phoenician ang kakayahan ng mga kobalt compound na magbigay ng mga baso ng maliwanag na asul na kulay, ang elemento mismo sa anyo ng isang simpleng sangkap ay nakuha lamang noong 1735 ng German chemist na si G. Brandt, at pagkalipas ng ilang taon ang Swedish. metalurhista AF Ibinukod ng Cronstedt ang nickel mula sa copper ore. Ang platinum ay tradisyonal na itinuturing na metal ng mga Indian ng Ecuador, dahil ito ay ginamit nila sa paggawa ng mga alahas at ritwal na maskara bago dumating ang mga conquistador. Ang nabubulok na metal, panlabas na katulad ng pilak, ay natanggap mula sa mga Kastila ang pangalang platina, isang diminutive ng salitang "pilak". Sa loob ng mahabang panahon, ang metal ay hindi nakahanap ng anumang gamit dahil sa mataas na tigas at refractoriness nito. Sa unang pagkakataon, ang English chemist na si W. Wollaston ay nakakuha ng malleable na platinum noong 1805, na nagpabuti sa proseso ng hot forging. Siya ay pinarangalan sa pagkatuklas ng palladium (pinangalanan sa asteroid Pallas, na natuklasan noong 1802) at rhodium, na pinangalanan sa kulay rosas-pulang kulay ng mga asin. Iridium (mula sa Latin na iris - bahaghari, ayon sa mga compound na may maliwanag na kulay ng iba't ibang kulay) at osmium (mula sa Greek οσμη - amoy, ayon sa matalim na hindi kanais-nais na amoy ng pabagu-bago ng isip tetroxide) ay malapit nang nahiwalay sa pulbos na natitira pagkatapos ng pagproseso. hilaw na platinum na may aqua regia. Noong 1844, si Klaus, propesor ng kimika sa Kazan University, ay naghiwalay ng ruthenium, na pinangalanan niya sa Russia, mula sa Ural ore na ipinadala sa kanya para sa pagsusuri.
Ang napakabigat na platinum na mga metal ay ang radioactive gassium, meitnerium, at darmstadtium. Ang mga elementong ito ay nakuha noong 1980s–1990s. sa napakalakas na nuclear accelerator sa Darmstadt (Germany) sa mga reaksyon
208 Pb + 58 Fe 265 Hs + 1 n τ 1/2 (265 Hs) = 2×10 –3 s
209 Bi + 58 Fe 266 Mt + 1 n τ 1/2 (266 Mt) = 3.4 × 10 -3 s
208 Pb + 62 Ni 269 Ds + 1 n τ 1/2 (269 Ds) = 2.7 × 10 -4 s
Ang Gassium ay pinangalanan sa lupain ng Hesse, kung saan matatagpuan ang lungsod ng Darmstadt, meitnerium - bilang parangal sa siyentipiko ng Australia na si Lise Meitner, na pinag-aralan ang mga reaksyon ng fission ng uranium nuclei, at darmshadtium bilang parangal kay Darmstadt. Ang pangalan ng huling elemento ay inaprubahan ng komisyon ng IUPAC noong 2003.
Ang mga elemento ng ikawalong pangkat ay may karaniwang elektronikong pagsasaayos sa ground state (n – 1)d 6 ns 2 ay nasira sa ruthenium dahil sa "electron slip". Ang mga katulad na phenomena ay nangyayari sa rhodium atom, na bahagi ng ika-siyam na pangkat, na may karaniwang pagsasaayos ng elektron. (n – 1)d 7 ns 2 . Kabilang sa mga elemento ng ikasampung pangkat, ang pagsasaayos (n – 1)d 8 ns 2 ay sinusunod lamang sa nickel atom: sa platinum sa ground state, isang electron "breakthrough" ang nangyayari, at sa palladium, dalawa, na humahantong sa kumpletong pagkumpleto ng d-shell (Talahanayan 6.1).
Talahanayan 6.1.
Ang ilang mga katangian ng mga elemento ng ikawalo - ikasampung grupo.
| Grupo | ikawalo | ikasiyam | Ikasampu | ||||||||
| Core charge | 26 Fe | 44 Ru | 76 Os | 27Co | 45 Rh | 77 Ir | 28 Ni | 46 Pd | 78 Pt | ||
| Bilang ng mga natural na isotopes | |||||||||||
| Electronic na pagsasaayos | 3d 6 4s 2 | [kr] 4d 7 5s 1 | [Xe]4f 14 5d 6 6s 2 | 3d 7 4s 2 | [kr]4d 8 5s 1 | [Xe]4f 14 5d 7 6s 2 | 3d 8 4s 2 | [kr]4d 10 | [Xe]4f 14 5d 9 6s 1 | ||
| Metal radius, nm | 0.126 | 0.134 | 0.135 | 0.125 | 0.134 | 0.136 | 0.124 | 0.137 | 0.139 | ||
| Enerhiya ng ionization, kJ/mol, | I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 | (4500) (6100) | (1600) (2400) (3900) (5200) | (4400) (6500) | (1680) (2600) (3800) (5500) | (4700) (6300) | (2800) (3900) (5300) | ||||
| Ionic radius, nm (cn = 6) | E 2+ E 3+ E 4+ E 5+ E 6+ E 7+ | 0.061* 0.065* 0.059 | - 0.068 0.062 0.057 | - - 0.063 0.058 0.055 0.053 | 0.065* 0.054* 0.053 | - 0.067 0.060 0.055 | - 0.068 0.063 0.057 | 0.069 0.056* 0.048 | 0.086 0.076 0.062 | 0.080 ‘ 0.063 0.057 | |
| Electronegativity ayon kay Pauling | 1.83 | 2.2 | 2.2 | 1.88 | 2.28 | 2.20 | 1.91 | 2.20 | 2.28 | ||
| Electronegativity ayon kay Allred-Rochow | 1.64 | 1.42 | 1.52 | 1.70 | 1.45 | 1.55 | 1.75 | 1.35 | 1.44 | ||
| Mga estado ng oksihenasyon | (–2), (–1), 0, +2, +3, (+4), (+5), +6 | (–2), 0, (+2), (+3), +4, (+5), +6, +7, +8 | (–2), 0, (+2), +3, +4, (+5), +6, +7, +8 | (–1), 0, (+1) (+2), (+3), +4, (+5), (+6), (+7), +8 | (–1), 0, +1, +2, +3, (+4), (+5), (+6) | (–1), 0, +1, (+2), +3, +4, (+5), (+6) | (–1), 0, (+1), +2, (+3), (+4) | 0, (+1), +2, (+3), (+4) | 0, (+1), +2, (+3), +4, (+5), (+6) | ||
* nasa mababang estado ng pag-ikot
Ang mga pattern ng mga pagbabago sa mga katangian ng mga elemento ng mga grupo 8–10 kapag gumagalaw sa isang panahon at sa kabuuan ng isang grupo ay sumusunod sa mga pangkalahatang batas na tinalakay sa Kabanata 1. Ang unang ionization energies sa ikawalo at ikasiyam na grupo ay bumababa kapag lumilipat mula sa 3d metal patungo sa 4d (Talahanayan 6.1.), na dahil sa pagtaas ng atomic radius at ang pag-alis ng mga valence electron mula sa nucleus. Ang karagdagang pagtaas sa E 1 sa pagpunta sa d-metal ng ikaanim na yugto ay ipinaliwanag ng mga epekto ng screening na nauugnay sa pagpuno ng 4f sublevel. Ang pangkalahatang pattern ay hindi nalalapat sa mga elemento ng ikasampung pangkat dahil sa makabuluhang pagpapapanatag ng d-orbitals ng nickel atom, na sanhi ng dobleng "breakthrough" ng mga electron.
Ang mga metal ng iron triad, tulad ng ibang mga elemento ng 3d-series, na may maliit na atomic radius at medyo maliit na d-orbitals na may hindi gaanong antas ng overlap, ay may mas mataas na aktibidad ng kemikal kumpara sa mga platinum na metal. Hindi tulad nila, ang iron, cobalt at nickel ay nag-aalis ng hydrogen mula sa mga acid solution at nag-oxidize sa hangin. Ang mga ito ay hindi nailalarawan sa pamamagitan ng mga compound ng kumpol, na, kung nabuo, ay madalas na nagiging hindi matatag sa hangin at sa may tubig na solusyon. Sa pangkalahatan, ang mga platinum na metal ay maaaring ituring na hindi gaanong aktibo sa kemikal na mga metal, dahil sa medyo mababa (kumpara sa mga d-elemento sa simula ng mga hilera ng paglipat) atomic radius at ang mataas na antas ng overlapping ng mga d-orbital. Sa mga ito, ang osmium lamang ang direktang nakikipag-ugnayan sa oxygen, at ang palladium lamang ang tumutugon sa puro nitric acid. Sa pangkalahatan, ang mga platinum na metal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga kumplikadong compound, kabilang ang mga complex na may π-acceptor ligand (carbon monoxide, alkenes, alkadienes), hydride, na kadalasang matatag kahit na sa aqueous solution, at mga cluster. Tulad ng ibang mabibigat na transition metal, ang mga platinoids ay nagpapakita ng mataas na estado ng oksihenasyon, hanggang +8 (OsO 4). Ang katatagan ng mas mataas na mga estado ng oksihenasyon ay tumataas pababa sa mga grupo (Talababa: Para sa pagsusuri ng kimika ng mga platinum na metal sa mga estado ng oksihenasyon mula +4 hanggang +8, tingnan ang DJ Gulliver, W. Levason, Coord. Chem. Rev., 1982, 46 , 1).
Kapag gumagalaw sa panahon, habang ang bilang ng mga valence electron ay tumataas at ang kanilang pagpapares, ang d-sublevel ay nagpapatatag, at ang katatagan ng mas mataas na mga estado ng oksihenasyon ay bumababa. Kaya, ang iron ay maaaring ma-oxidize sa isang may tubig na solusyon upang i-ferrate ang FeO 4 2–, na naglalaman ng isang metal na atom sa estado ng oksihenasyon +6, kobalt at nikel sa ilalim ng mga kundisyong ito ay nakuha ang estado ng oksihenasyon +3. Ang pinakamataas na estado ng oksihenasyon ay pinaka-matatag sa mga elemento ng ikawalong pangkat - iron (+6), ruthenium (+8) at osmium (+8) (Talababa: May impormasyon sa paghahanda ng mga compound ng bakal sa estado ng oksihenasyon +8 : Tingnan ang Kiselev Yu. Kopelev N. S., Spitsyn V. I., Martynenko L. I. Doklady AN SSSR, 1987, v. 292, blg. 3, p. 628). Ang mga metal na ito ay nagpapakita ng pinakamababang estado ng oksihenasyon na may mga compound na may π-acceptor ligand, halimbawa, sa mga carbonyl: K 2 , K. Ang halaga ng pinaka-matatag na estado ng oksihenasyon ay bumababa nang monotonically habang lumilipat ka sa panahon: para sa bakal, ang pinaka-katangiang oksihenasyon ang estado ay +3, ang kobalt sa mga may tubig na solusyon ay umiiral nang nakararami sa +2 na estado ng oksihenasyon, at sa +3 na mga complex, ang nickel ay eksklusibo sa +2 na estado ng oksihenasyon. Ito ay pare-pareho sa pagtaas ng ikatlong ionization energies sa seryeng Fe - Co - Ni (Talahanayan 6.1.). Ni 2+ ions ay lumalaban sa air oxygen oxidation sa anumang pH, cobalt(II) salts ay stable sa acidic at neutral na media, at na-oxidized sa presensya ng OH ions, ang iron(II) ay na-convert sa iron(III) sa ilalim ng pagkilos ng oxygen (E 0 ( O 2 /H 2 O) = 1.229 B, pH = 0, at 0.401 B, pH = 14) sa anumang pH. Ang pagbabawas ng aktibidad ng mga metal ng triad ay bumababa din kapag gumagalaw kasama ang 3d-series (Talahanayan 6.2.).
Talahanayan 6.2. Mga karaniwang potensyal ng elektrod M(III)/M(II) at M(III)/M(0) para sa mga elemento ng iron triad
Ang pagbabago sa mga estado ng oksihenasyon na matatag sa may tubig na mga solusyon ay maaaring katawanin bilang isang diagram:
Ang mga halimbawa ng mga compound ng mga elemento ng 8 - 10 grupo na may iba't ibang antas ng oksihenasyon ay ibinibigay sa talahanayan. 6.3. Para sa mga ions na may mga elektronikong configuration d 3 (Ru +5), d 5 (Fe +3,) at d 6 (Fe +2, Co +3, Rh +3, Ir +3), ang mga octahedral complex ay katangian, para sa mga configuration d Ang 4 ( Ru +4, Os +4) at d 7 (Co +2) ay tetragonally distorted octahedral, na nagmumula dahil sa epekto ng Jahn-Teller, para sa d 8 - octahedral (Ni +2 na may mahina at katamtamang field ligand) - o parisukat na planar ( Pd +2 , Pt +2 , at gayundin ang Ni +2 na may malalakas na ligand ng field). Ang mga molekula at ion na may tetrahedral geometry ay bumangon kapag ang mga metal ions ay nakikipag-ugnayan sa mga bulk ligand (PR3, Cl–, Br–, I–) o kapag ang d sublevel ay ganap na napuno (d10, Pd0, Rh–1, Ru–2).
Ang sunud-sunod na pagbaba sa atomic at ionic radii habang gumagalaw ang isang panahon ay humahantong sa unti-unting pagbaba sa maximum na mga numero ng koordinasyon mula 10 para sa iron (sa ferrocene) hanggang 8 para sa cobalt (sa 2–) at 7 para sa nickel (sa mga complex na may macrocyclic ligand). Ang mabibigat na analogs ng iron - ruthenium at osmium ay bihirang dagdagan ang numero ng koordinasyon ng higit sa anim. Para sa platinum(II) at palladium(II), na mayroong d 8 electronic configuration, ang mga square planar complex na may coordination number na 4 ang pinaka-katangian.
Ang isa pang kahihinatnan ng isang pagbawas sa ionic radii ay isang tiyak na pagbaba sa mga halaga ng produkto ng solubility ng hydroxides M(OH) 2, at, dahil dito, ang kanilang basicity constants kapag gumagalaw kasama ang 3d series:
Mn(OH) 2 Fe(OH) 2 Co(OH) 2 Ni(OH) 2
PR, 20 °C 1.9×10 –13 7.1×10 –16 2.0×10 –16 6.3×10 –18
Ang antas ng hydrolysis ng mga asing-gamot na may mga anion ng parehong pangalan ay tumataas din sa parehong direksyon. Ito ay humahantong sa katotohanan na kapag ang mga manganese(II) at iron(II) na mga asing-gamot ay nalantad sa isang solusyon ng average na sodium carbonate, ang mga average na carbonate ay namuo, at ang mga kobalt at nikel na ion ay nagbibigay ng mga pangunahing asin sa ilalim ng mga kondisyong ito. Ang pagtaas sa lambot ng Pearson ng mga 3d-metal na cations habang gumagalaw ang mga ito sa panahon habang napupuno ang d-sublevel at ang pagbaba ng ionic radii ay nagiging sanhi ng pagpapalakas ng M-S bond kumpara sa M-O. Ito ay malinaw na naglalarawan ng monotonikong pagbabago sa mga produkto ng solubility ng sulfide:
MnS FeS CoS NiS CuS
PR, 20 °C 2.5×10 –13 5.0×10 –1 8 2.0×10 – 25 2.0×10 – 26 6.3×10 – 36
Kaya, ang manganese at iron ay nangyayari sa kalikasan pangunahin sa anyo ng mga compound ng oxygen, na sinusundan ng iron, cobalt, nickel at copper sa polysulfide ores.
Talahanayan 6.3. Oxidation states, electronic configurations, coordination number (C.N.) at geometry ng mga molekula at ion
| Electronic Configuration | K.Ch. | Geometry | Ikawalong pangkat | Ikasiyam na pangkat | Ikasampung pangkat | ||||
| Katayuan ng oksihenasyon | Mga halimbawa | Katayuan ng oksihenasyon | Mga halimbawa | Katayuan ng oksihenasyon | Mga halimbawa | ||||
| d 10 | tetrahedron | –2 | 2– , M = Fe, Ru, Os | –1 | – , M = Co, Rh | Ni(CO) 4 , M(PF 3) 4 , M = Pd, Pt | |||
| d9 | trigonal bipyramid | –1 | 2– | – | +1 | – | |||
| – | Co 2 (CO) 8, M 4 (CO) 12, M = Rh, Ir | – | |||||||
| octahedron | |||||||||
| d8 | octahedron | – | +1 | – | +2 | 2+ , 3+ | |||
| trigonal bipyramid | , | 3– | |||||||
| – | – | 2– | |||||||
| tetrahedron | |||||||||
| – | RhCl(PPh 3) 2 | 2–. 2– , M = Pd, Pt | |||||||
| parisukat | |||||||||
| d7 | octahedron | +1 | + | +2 | 2+, Rh 2 (CH 3 COO) 4 (H 2 O) 2 | +3 | 3– , M = Ni, Pd | ||
| tetrahedron | – | 2– | – | ||||||
| d6 | tetrahedron | +2 | 2– | +3 | 5– | +4 | 2– , 2– , M = Pd, Pt | ||
| octahedron | 2+ , 4– | 3+ | – | ||||||
| d5 | tetrahedron | +3 | – | +4 | – | +5 | – | ||
| octahedron | 3+ , 3– | 2– , 2– , M = Co, Rh | – | ||||||
| d4 | tetrahedron | +4 | +5 | – | +6 | PTF 6 | |||
| octahedron | 2– , M = Ru, Os | – , M = Rh, Ir | – | ||||||
| d3 | tetrahedron | +5 | 3– , – , M = Ru, Os | +6 | MF 6 , M = Rh, Ir | ||||
| d2 | tetrahedron | +6 | 2– , 2– , | – | |||||
| d1 | tetrahedron | +7 | – , M = Ru, Os | – | |||||
| octahedron | OsOF 5 | – | |||||||
| pentagonal bipyramid | OSF 7 | – | |||||||
| d0 | tetrahedron | +8 | MO 4 , M = Ru, Os | – |
DAGDAG. Biochemistry ng bakal.
Bagaman ang katawan ng isang may sapat na gulang ay naglalaman lamang ng halos 4 g ng bakal, ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga proseso ng paglipat ng oxygen sa mga tisyu at mga selula, ang pag-alis ng carbon dioxide, at oxidative phosphorylation. Ang tatlong-kapat ng mga iron atoms sa katawan ay nasa anyo ng hemoglobin, na binubuo ng isang porphyrin complex ng iron na tinatawag na heme at ang protein globin. Ang hemoglobin ay nagbibigay ng transportasyon ng oxygen sa mga tisyu ng katawan, at ang nauugnay na protina na myoglobin, na may mas simpleng istraktura at, hindi tulad ng hemoglobin, ay walang quaternary na istraktura, tinutukoy ang kakayahan ng mga tisyu na mag-imbak ng oxygen. Ang hemoglobin ay matatagpuan sa mga pulang selula ng dugo at ang myoglobin ay matatagpuan sa tissue ng kalamnan. Ang parehong mga compound ay may pulang kulay dahil sa pagkakaroon ng isang iron atom sa kanila sa +2 na estado ng oksihenasyon, at ang oksihenasyon ng bakal ay humahantong sa pagkawala ng kanilang biological na aktibidad! Sa istruktura ng protina, ang heme ay matatagpuan sa puwang sa pagitan ng dalawang helice na nabuo ng polypeptide chain. Tinitiyak ng porphyrin complex ang square planar coordination ng iron atom ng apat na nitrogen atoms ng porphyrin cycle. Ang nitrogen atom ng imidazole ring ng histidine amino acid na kabilang sa pinakamalapit na polypeptide chain ay umaakma sa coordination number ng iron hanggang lima. Kaya, sa non-oxygenated form ng hemoglobin, ang ikaanim na posisyon sa coordination sphere ng iron atom ay nananatiling bakante. Dito pumapasok ang molekula ng oxygen. Kapag ang oxygen ay idinagdag, ang iron atom ay umalis sa eroplano ng porphyrin cycle ng 0.02 nm kumpara sa deoxy form. Ito ay humahantong sa mga pagbabago sa conformational sa pag-aayos ng mga polypeptide chain. Sa kasong ito, ang complex ay nagiging diamagnetic dahil sa paglipat ng iron atom sa isang mababang-spin na estado:
Ang arterial blood ay naglalaman ng higit sa lahat oxyhemoglobin, at habang ang mga molekula ng oxygen na nilalaman nito ay pumapasok sa myoglobin, ang kulay ng dugo ay nagiging mas madilim - ito ay nagpapahiwatig ng pagbabalik ng heme sa dati nitong deoxy na anyo. Ang Hemoglobin ay hindi lamang nagdadala ng oxygen mula sa mga baga patungo sa mga peripheral na tisyu, ngunit pinabilis din ang transportasyon ng carbon dioxide mula sa mga tisyu patungo sa mga baga. Kaagad pagkatapos ng paglabas ng oxygen, ito ay nagbubuklod ng humigit-kumulang 15% ng CO 2 na natunaw sa dugo.
Ang molekula ng CO ay nagagawang bumuo ng mas malakas na complex na may heme kaysa sa molekula ng oxygen, sa gayo'y pinipigilan ang pagdadala nito mula sa mga baga patungo sa mga tisyu. Iyon ang dahilan kung bakit ang paglanghap ng carbon monoxide ay humahantong sa kamatayan dahil sa kakulangan ng oxygen. Ang cyanide ion ay gumaganap din ng isang katulad na papel, bagaman ang toxicity nito ay higit sa lahat dahil sa pakikipag-ugnayan sa iba pang mga hemoprotein na naglalaman ng bakal - cytochromes. Ang mga cytochromes ay kasangkot sa oxidative phosphorylation - ang oksihenasyon ng pyruvate na nagaganap sa mitochondria, na nabuo sa panahon ng pangunahing oksihenasyon ng carbohydrates. Ang enerhiya na inilabas sa prosesong ito ay nakaimbak sa anyo ng mga high-energy bond ng ATP molecule. Sa isang kumplikadong chain ng oxidative phosphorylation, ang mga cytochromes a, b, at c ay mga electron carrier mula sa isang enzyme patungo sa isa pa at, sa huli, sa oxygen. Sa kasong ito, ang iron atom ay patuloy na nagbabago sa estado ng oksihenasyon nito.
Ang pinaka-pinag-aralan ay cytochrome P 450, na isang heme na naiiba sa heme sa hemoglobin sa pamamagitan ng isang hanay ng mga substituent at naglalaman ng iron +3, na pinag-ugnay ng isang molekula ng tubig at isang sulfur atom na kabilang sa amino acid cysteine (Larawan 6.1). . Modelo ng aktibong sentro ng cytochrome P 450na napapalibutan ng bahagi ng protina ng molekula) . Ang papel nito ay ang hydroxylate lipophilic compound na dayuhan sa katawan, na nabuo bilang mga by-product o pumapasok sa katawan mula sa labas:
R–H + O 2 + 2e – + 2H + ¾® ROH + H 2 O
Sa unang yugto (Larawan 6.2. Catalytic cycle ng cytochrome P 450). Ang Cytochrome ay nakakabit ng substrate molecule, na pagkatapos ay (hakbang 2) ay sumasailalim sa pagbawas ng isa pang enzyme. Ang ikatlong yugto ay ang pagdaragdag ng oxygen, katulad ng inilarawan sa itaas para sa hemoglobin. Sa nagresultang low-spin iron complex, ang coordinated O2 molecule ay nabawasan sa isang peroxide ion (stage 4), na, bilang resulta ng intramolecular electron transfer, ay humahantong sa isang oxoferryl complex na naglalaman ng iron sa +5 oxidation state (stage 5). ). Kapag ito ay naibalik, ang oxidized substrate ay pinaghihiwalay, at ang cytochrome ay pumasa sa orihinal nitong estado (stage 6).
Binubuo din ng heme ang batayan ng mga catalases at peroxidases, mga enzyme na nagpapagana ng mga reaksyon ng oksihenasyon sa hydrogen peroxide. Ang isang molekula ng catalase bawat segundo ay may kakayahang magdulot ng pagkabulok ng 44,000 H 2 O 2 molekula.
Sa oxidative phosphorylation, kasama ang mga cytochrome, ang mga ferredoxin ay kasangkot - mga protina ng iron-sulfur, ang aktibong sentro nito ay isang kumpol na naglalaman ng isang iron atom, sulfide bridges at cysteine amino acid residues (Fig. 6.3. Ang istraktura ng bacterial ferredoxin ( a), ang aktibong sentro ng ferredoxin (b)). Ang mga ferredoxin na matatagpuan sa bacteria, na naglalaman ng walong iron at sulfur atoms bawat isa, ay may mahalagang papel sa mga proseso ng atmospheric nitrogen fixation. Sa molekula ng bacterial ferredoxin, dalawang magkaparehong grupo ng Fe 4 S 4 ang natagpuan, na may hugis ng isang kubo at matatagpuan sa layo na 1.2 nm mula sa bawat isa. Ang dalawang kumpol na ito ay matatagpuan sa loob ng isang lukab na nabuo sa pamamagitan ng mga kadena ng mga amino acid na naka-link sa isa't isa. Ang komposisyon ng nitrogenase (tingnan ang p. 169, volume 2) ay kinabibilangan din ng mga protina na may molecular weight na humigit-kumulang 220 thousand, na naglalaman ng dalawang molybdenum atoms at hanggang 32 iron atoms. (R. Murray, D. Grenner, P. Meyes, W. Rodwell, Human Biochemistry, M., Mir, 1993).
END OF SUPPLEMENT
6.2. Pamamahagi sa kalikasan, paggawa at paggamit ng mga simpleng sangkap ng 8-10 na grupo.
Sa mga tuntunin ng pagkalat sa kalikasan sa mga elemento ng mga pangkat 8-10, ang hindi mapag-aalinlanganan na pinuno ay bakal, mas tiyak, ang isotope nito 56 Fe, ang nuclei na kung saan ay may pinakamataas na nagbubuklod na enerhiya ng mga proton at neutron, at, samakatuwid, ay lubos na matatag.
Sa katunayan, ang bilang ng mga atomo ng bakal sa Uniberso ay higit na lumampas sa bilang ng mga atomo ng alinman sa mga kalapit na elemento sa Periodic system at malapit ito sa hydrogen at helium. Halimbawa, sa Araw, ang nilalaman ng hydrogen ay tinatantya sa 1 × 10 12 conventional units, helium - sa 6.31 × 10 10, at iron - sa 3.16 × 10 17. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang nucleus ng nuclide 56 Fe ay kabilang sa bilang ng magic, iyon ay, ganap na napuno ang mga nuclear shell. Habang tumataas ang bilang ng mga nucleon sa nucleus, mabilis na tumataas ang nagbubuklod na enerhiya sa bawat nucleon, na umaabot sa maximum sa iron nucleus, at pagkatapos ay unti-unting bumababa (Larawan 6.4. Binding energy bawat nucleon bilang isang function ng atomic number ng elemento).(RJ Theiler, Pinagmulan ng mga elemento ng kemikal, M., Mir, 1975).
Ayon sa nilalaman sa crust ng lupa, ang bakal ay nasa ikaapat na lugar (4.1%), pangalawa lamang sa oxygen, silikon at aluminyo, ang nikel (8 × 10 -3%) ay nasa pangalawang sampu, kobalt (2 × 10 -3). %) - sa ikatlo, at ang mga platinum na metal ay bihira (Ru 10–7%, Pt 10–7%, Pd 6×10–8%, Rh 2×10–8%, Os 10–8%, Ir 3× 10–10%) . Sa crust ng lupa, ang bakal ay pangunahing kinakatawan ng hematite Fe 2 O 3 (pulang iron ore), magnetite Fe 3 O 4 (magnetic iron ore), limonite Fe 2 O 3 ×xH 2 O (brown iron ore), siderite FeCO 3 (iron spar, spar iron ore ), ilmenite FeTiO 3 at sulfur-bearing mineral pyrite FeS 2 (iron pyrites). Sa pangkalahatan, higit sa 300 mineral na naglalaman ng bakal ang kilala. Ang isang malaking halaga ng bakal ay bahagi ng iba't ibang silicates at aluminosilicates na bumubuo sa mga bato. Kapag na-weather, ang mga compound ng bakal, pangunahin ang iron(III) oxide at oxohydroxide, ay pumapasok sa quartz sand, clay, at lupa, na nagbibigay sa kanila ng dilaw-kayumanggi, makalupang kulay. Ang bakal ng meteoric na pinagmulan ay matatagpuan sa libreng anyo sa lupa, kadalasan sa anyo ng isang haluang metal na may nikel. Ang katutubong bakal ay kilala rin sa anyo ng mga natuklap o maliliit na dahon na nakasabit sa mga basalt. Paminsan-minsan lamang ito ay bumubuo ng mga hiwalay na piraso. Ang ganitong mga nahanap ay napakabihirang na sa Panahon ng Bato at Tanso ang mga kasangkapang ginawa mula rito ay mas pinahahalagahan kaysa sa ginto. Ang mantle ng Earth ay naglalaman ng malaking halaga ng bakal sa anyo ng mga spinel, silicates, at oxides. Ito ay pinaniniwalaan na ang bakal na may pinaghalong nickel at sulfur ang pangunahing bahagi ng core ng daigdig. Sa ibabaw na layer ng Buwan, ang nilalaman ng bakal ay umabot sa 0.5%.
Ang pag-unlad ng pagkuha ng bakal mula sa iron ore ay ang simula ng Panahon ng Bakal. Upang mabawasan ang mga iron oxide na may karbon, ang temperatura na higit sa 1400 °C ay kinakailangan, na hindi maibibigay ng ordinaryong apoy. Iyon ang dahilan kung bakit, sa mga unang yugto ng pag-unlad ng lipunan, ang mga iron ores ay hindi magagamit bilang isang hilaw na materyal para sa paggawa ng metal. Kinailangan ng mga tao na limitahan ang kanilang sarili sa mga random na paghahanap lamang ng meteoric na bakal. Sa simula ng unang milenyo BC. Noong ika-18 siglo, ang isang raw-working na paraan ng pagbawi ng ore ay pinagkadalubhasaan, batay sa paggamit ng isang forge - isang istraktura na gawa sa mga bato na pinahiran ng luad. Ang mga butas ay naiwan sa mga dingding ng forge, kung saan ang hangin ay na-injected sa pamamagitan ng mga espesyal na clay tubes - mga nozzle - sa tulong ng mga leather bag na tinatawag na furs. Ang uling at iron ore ay ibinuhos sa pugon, at isang apoy ang ginawa sa ibabaw. Ang resultang metal ay hinangin sa isang kritsa - isang buhaghag na masa, mula sa kung saan ang mga produkto ay nakuha sa pamamagitan ng forging. Ang produksyon ng blast-furnace ay dumating upang palitan ang paraan ng hilaw na kuwarta. Nangyari ito bilang isang resulta ng pagtaas sa taas ng pugon, na nangangailangan din ng pagpapakilala ng mga flux - mga espesyal na additives na bumubuo ng mga low-melting slags na may waste rock na nilalaman sa ore. Dahil sa isang blast furnace, hindi tulad ng isang apuyan, ang tinunaw na metal ay nakikipag-ugnay sa karbon sa loob ng mahabang panahon, ito ay nag-carburize, nagiging cast iron. Nangangailangan ito ng karagdagang operasyon para sa "muling pamamahagi" ng cast iron sa bakal at bakal. Ang unang blast furnace ay lumitaw sa Netherlands sa pagtatapos ng ika-14 - simula ng ika-15 na siglo, noong ika-16 na siglo ay umabot sila sa taas na 4 - 5 m. Sa Russia, ang produksyon ng blast furnace ay lumitaw noong ika-17 siglo, at sa sa susunod na siglo ito ay binuo sa Urals.
Dagdag. Diagram ng estado ng iron-carbon system.
State diagram ng Fe-C system sa rehiyon hanggang 6.5 wt. Ang % C, na ipinapakita sa Fig. 6.5 a, ay mahalaga sa metalurhiya para sa target na produksyon ng iba't ibang grado ng mga bakal at cast iron. Ang purong bakal ay nag-kristal sa tatlong pagbabago, α, γ at δ, na ang bawat isa ay natutunaw ang isang tiyak na halaga ng carbon at matatag sa isang tiyak na hanay ng temperatura. Ang mga solidong solusyon ng carbon sa mga pagbabagong ito, α-Fe, γ-Fe at δ-Fe-C, ay tinatawag na α-ferrite, γ-austenite at δ-ferrite, ayon sa pagkakabanggit. Ang α-Fe at δ-Fe ay may cubic body-centered at ang γ-Fe ay may cubic face-centered na sala-sala. Ang solubility ng carbon ay pinakamalaki sa austenite (γ-Fe).
Natutunaw na naglalaman ng hanggang 1.75 wt. % C, pagkatapos ng mabilis na paglamig sa 1150 ° C, sila ay isang homogenous solid solution - austenite. Ang bakal ay ginawa mula sa mga haluang metal na ito. Sa mga natutunaw na naglalaman ng higit sa 1.75% C pagkatapos ng paglamig sa 1150 ° C, bilang karagdagan sa solid austenite, mayroon ding likidong eutectic ng komposisyon ng punto A (Larawan 6.5.a) Kapag pinalamig sa ibaba 1150 ° C, nag-crystallize ito at pinupuno ang espasyo sa pagitan ng mga kristal na austenite. Ang mga resultang solid system ay cast iron. Depende sa mga kondisyon, ang eutectic ay maaaring mag-kristal sa dalawang paraan. Sa mabilis na paglamig, ang solidified ectectics ay binubuo ng austenite crystals at hindi matatag na Fe 3 C crystals na tinatawag na cementite. Sa mabagal na paglamig, nabuo ang isang halo ng austenite crystals at stable graphite. Ang cast iron na naglalaman ng cementite ay tinatawag na puti, at ang grapayt na naglalaman ay tinatawag na gray. Ang solidified eutectic mula sa austenite at cementite ay tinatawag na ledeburite, at ang ledeburite lamang ang pinakawalan mula sa melt na naglalaman ng 4.3% C.
Kapag ang austenite ay pinalamig sa ibaba 1150 o C, ito ay nagre-recrystallize. Mula sa mga solidong solusyon na naglalaman ng mas mababa sa 0.9 wt. Ang % C, α-Fe ferrite ay unang inilabas (tingnan ang inset sa Fig. 6.5.a), at mula sa mga solusyon na naglalaman ng higit sa 0.9 wt. % C, ang cementite ay pangunahing inilabas, na tinatawag na pangalawang cementite. Sa parehong mga kaso, ang komposisyon ng natitirang solidong solusyon ay lumalapit sa eutectoid point B. Sa puntong ito, ang ferrite at cementite crystals ay sabay na namuo sa isang manipis na layered mixture na tinatawag na pearlite. Ang isang matunaw na naglalaman ng 0.9% C, sa paglamig, ay maaaring bumuo ng purong perlite, na hindi naglalaman ng malalaking kristal ng ferrite o Fe 3 C na naunang namuo.
Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng komposisyon ng unang pagkatunaw, ang bilis ng paglamig, at ang oras ng pag-init sa mga temperaturang pinili mula sa diagram, posibleng makakuha ng mga haluang metal na may iba't ibang microstructure, komposisyon, oryentasyon, at mga stress sa mga kristal. Kung pagkatapos ay ang nagresultang sistema ay pinalamig nang napakabilis (napatay), kung gayon ang lahat ng karagdagang mga pagbabagong-anyo ay malakas na hinahadlangan, at ang nilikha na istraktura ay napanatili, bagaman ito ay lumalabas na hindi matatag sa thermodynamically. Ito ang paraan upang makakuha ng iba't ibang grado ng bakal.
kanin. 6.5. Phase diagram ng iron-carbon system
END OF SUPPLEMENT.
Sa kasalukuyan, ang iron ore ay nababawasan ng coke sa mga blast furnace, habang ang molten iron ay bahagyang tumutugon sa carbon, na bumubuo ng iron carbide Fe 3 C (cementite), at bahagyang natutunaw ito. Kapag tumigas ang tunaw, cast iron. Ang cast iron na ginagamit sa paggawa ng bakal ay tinatawag na pig iron. bakal, hindi tulad ng cast iron, naglalaman ng mas kaunting carbon. Ang sobrang carbon na nasa cast iron ay dapat sunugin. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpasa ng oxygen-enriched na hangin sa ibabaw ng tinunaw na bakal. Mayroon ding direktang paraan para sa paggawa ng bakal, batay sa pagbabawas ng magnetic iron ore pellets na may natural gas o hydrogen:
Fe 3 O 4 + CH 4 \u003d 3Fe + CO 2 + 2H 2 O.
Ang napakadalisay na bakal sa anyo ng pulbos ay nakukuha sa pamamagitan ng agnas ng Fe(CO) 5 carbonyl.
DAGDAG. Mga haluang metal na bakal.
Ang mga bakal na haluang metal ay nahahati sa mga cast iron at steel.
Cast iron- isang haluang metal na bakal na may carbon (naglalaman mula 2 hanggang 6% C), na naglalaman ng carbon sa anyo ng isang solidong solusyon, pati na rin ang mga kristal ng grapayt at cementite Fe 3 C. Mayroong ilang mga uri ng cast iron na naiiba sa mga katangian at kulay ng bali. Ang puting cast iron ay naglalaman ng carbon sa anyo ng cementite. Ito ay lubos na malutong at hindi nakakahanap ng direktang aplikasyon. Lahat ng puting cast iron ay ginagawang bakal (pig iron). Ang gray cast iron ay naglalaman ng mga graphite inclusions - malinaw na nakikita ang mga ito sa bali. Ito ay hindi gaanong malutong kaysa puti at ginagamit upang gumawa ng mga flywheel at mga radiator ng pagpainit ng tubig. Ang pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng magnesiyo sa matunaw ay nagiging sanhi ng pag-ulan ng grapayt hindi sa anyo ng mga plato, ngunit sa anyo ng mga spherical inclusions. Ang binagong cast iron na ito ay may mataas na lakas at ginagamit upang gumawa ng mga crankshaft ng makina. Ang mirror cast iron, na naglalaman ng 10–20% manganese at humigit-kumulang 4% na carbon, ay ginagamit bilang isang deoxidizer sa paggawa ng bakal.
Fig.6.6. Gray na cast iron (a) at heavy duty cast iron (b) sa ilalim ng mikroskopyo.
Ang iron ore at coke ay ang mga hilaw na materyales para sa produksyon ng bakal. Ang bakal na baboy ay tinutunaw sa mga blast furnace - malalaking furnace, hanggang 80 m ang taas, nilagyan ng refractory brick mula sa loob, at natatakpan ng bakal na pambalot sa itaas. Ang itaas na bahagi ng blast furnace ay tinatawag na baras, ang ibabang bahagi ay tinatawag na bundok, at ang itaas na butas, na nagsisilbing pagkarga ng singil, ay tinatawag na tuktok. Mula sa ibaba, ang mainit na hangin na pinayaman ng oxygen ay ipinapasok sa hurno. Sa itaas na bahagi ng apuyan, ang karbon ay sinusunog sa pagbuo ng carbon dioxide. Ang init na inilabas sa kasong ito ay sapat na para magpatuloy ang proseso. Ang carbon dioxide, na dumadaan sa mga layer ng coke, ay nabawasan sa carbon monoxide (II) CO, na, na tumutugon sa iron ore, ay binabawasan ito sa metal. Upang alisin ang mga impurities na nakapaloob sa ore, halimbawa, quartz sand SiO 2, ang mga flux ay idinagdag sa pugon - limestone o dolomite, na nabubulok sa oxides CaO, MgO, nagbubuklod ng slag sa mga low-melting fluxes (CaSiO 3, MgSiO 3). Bilang karagdagan sa bakal, binabawasan din ng coke ang mga impurities na nakapaloob sa ore, halimbawa, phosphorus, sulfur, manganese, at bahagyang silikon:
Ca 3 (PO 4) 2 + 5C = 3CaO + 5CO + 2P,
CaSO 4 + 4C \u003d CaS + 4CO,
MnO + C = Mn + CO
SiO2 + 2C = Si + 2CO.
Sa tinunaw na metal, ang asupre ay nasa anyo ng FeS sulfide, ang posporus ay nasa anyo ng Fe 3 P phosphide, ang silikon ay nasa anyo ng SiC silicide, at ang labis na carbon ay nasa anyo ng Fe 3 C carbide (cementite) . Ang mga gas na umaalis sa blast furnace ay tinatawag na blast furnace o blast furnace gas. Humigit-kumulang isang-katlo sa dami ang mga ito ay binubuo ng carbon monoxide, kaya ginagamit ang mga ito bilang panggatong upang magpainit ng hangin na pumapasok sa blast furnace.
BIGAS. 6.7 Scheme ng isang blast furnace
bakal– isang haluang metal na bakal na may carbon (naglalaman mula 0.5 hanggang 2% C), na naglalaman lamang ng carbon sa anyo ng isang solidong solusyon. Ang bakal ay mas matigas kaysa sa bakal, mas mahirap yumuko, mas nababanat, mas madaling masira, bagama't hindi kasing malutong ng cast iron. Kung mas maraming carbon ang nilalaman nito, mas mahirap ito. Sa ordinaryong mga grado ng bakal, hindi hihigit sa 0.05% sulfur at 0.08% phosphorus ang pinapayagan. Kahit na ang isang bahagyang paghahalo ng asupre ay nagiging malutong ng bakal kapag pinainit; sa metalurhiya, ang katangian ng bakal na ito ay tinatawag na pulang brittleness. Ang nilalaman ng phosphorus sa bakal ay nagiging sanhi ng malamig na brittleness - brittleness sa mababang temperatura. Ang tumigas na bakal ay nabuo sa pamamagitan ng isang matalim na paglamig ng bakal na pinainit sa isang pulang temperatura ng init. Ang ganitong bakal ay may mataas na tigas, ngunit malutong. Ang mga tool sa pagputol ay ginawa mula sa matigas na bakal. Sa mabagal na paglamig, ang tempered steel ay nakuha - ito ay malambot at malagkit. Sa pamamagitan ng pagpapasok ng mga haluang additives sa matunaw ( doping) - chromium, manganese, vanadium, atbp., Tumatanggap ng mga espesyal na grado ng bakal. Ang bakal na naglalaman ng higit sa 13% chromium ay nawawalan ng kakayahang mag-corrode sa hangin at nagiging hindi kinakalawang. Ginagamit ito sa industriya ng kemikal, sa pang-araw-araw na buhay, sa konstruksyon. Lalo na ang malalakas na bakal na naglalaman ng vanadium ay ginagamit para sa paghahagis ng baluti.
Ang hilaw na materyal para sa paggawa ng bakal ay cast iron, at ang kakanyahan ng mga proseso na nagaganap sa panahon ng smelting ay ang pag-alis ng labis na carbon mula sa haluang metal. Upang gawin ito, ang oxygen ay ipinapasa sa pamamagitan ng tinunaw na bakal, na nag-oxidize ng carbon na nakapaloob sa bakal sa anyo ng grapayt o cementite sa carbon monoxide CO. Gayunpaman, sa kasong ito, ang bahagi ng bakal ay na-oxidized din ng oxygen sa isang oxide:
2Fe + O 2 \u003d 2FeO.
Para sa reverse reduction ng FeO sa iron, ang mga deoxidizer ay ipinakilala sa matunaw, bilang panuntunan, ito ay mga aktibong metal - mangganeso, barium, calcium, lanthanum. Binabawasan nila ang oxidized iron sa metal:
Mn + FeO = MnO + Fe,
at pagkatapos ay ihiwalay mula sa matunaw, lumulutang sa ibabaw nito sa anyo ng fusible slag, na nakikipag-ugnayan sa alinman sa lining ng pugon o may espesyal na idinagdag mga flux:
MnO + SiO 2 \u003d MnSiO 3.
Ang bakal ay tinutunaw sa mga espesyal na hurno. Depende sa uri ng mga hurno, mayroong ilang mga paraan ng paggawa ng bakal. Sa isang open hearth furnace, ang natutunaw na espasyo ay isang paliguan na natatakpan ng vault ng refractory bricks (Figure 6.8. Steelmaking: (a) Open-hearth furnace, Oxygen converter). Ang gasolina ay iniksyon sa itaas na bahagi ng hurno - ang mga ito ay natural na gas o langis ng gasolina. Ang init na inilabas sa panahon ng pagkasunog nito ay nagpapainit sa timpla at nagiging sanhi ng pagkatunaw nito. Sa loob ng 6 - 8 na oras, kung saan ang tinunaw na cast iron ay nasa open-hearth furnace, unti-unting nasusunog ang carbon sa loob nito. Pagkatapos nito, ang tinunaw na bakal ay ibinubuhos at pagkaraan ng ilang sandali ay muling kinakarga ang bakal na bakal. Pana-panahon ang proseso ng open-hearth. Ang pangunahing bentahe nito ay ang nagresultang bakal ay maaaring ibuhos sa malalaking hulma. Sa mga tuntunin ng pagganap, ang proseso ng open-hearth ay mas mababa kaysa sa proseso ng oxygen-converter, na isinasagawa hindi sa malalaking hurno, ngunit sa mga maliliit na converter - hugis-peras na aparato na hinangin mula sa bakal at may linya na may matigas na mga brick mula sa loob. Mula sa itaas, ang oxygen-enriched na hangin ay hinihipan sa pamamagitan ng isang converter na naka-mount sa isang pahalang na axis. Ang nabuo na mga oxide ng mangganeso at bakal ay tumutugon sa silicate lining ng converter, na bumubuo ng mga slags. Ang proseso ay tumatagal ng mga 40 minuto, pagkatapos kung saan ang converter ay inilipat sa isang hilig na posisyon at ang tinunaw na bakal at slag ay ibinubuhos nang sunud-sunod (Larawan 6.8. b). Ang mga sand-lime brick-lined converter, na tinatawag na Bessemer converter pagkatapos ng English inventor na si Henry Bessemer, ay hindi angkop para sa paggawa ng bakal mula sa mga bakal na naglalaman ng iron phosphides. Para sa muling pamamahagi ng cast iron na mayaman sa posporus, ginagamit ang mga Thomas converter, na nilagyan ng limestone o dolomite mula sa loob. Ang pagtunaw ng bakal ay isinasagawa sa pagkakaroon ng dayap, na nagbubuklod sa posporus na nakapaloob sa cast iron sa mga pospeyt, na bumubuo ng slag (Thomas slag), na ginagamit bilang isang pataba. Ang mga bakal na haluang metal ay tinutunaw sa mga electric furnace sa temperaturang higit sa 3000 °C. Ginagawa nitong posible na makakuha ng mga bakal na may mga espesyal na katangian, kabilang ang mga superstrong at refractory.
END OF SUPPLEMENT
Ang Cobalt ay nangyayari sa kalikasan pangunahin sa anyo ng mga compound na may arsenic, smaltite CoAs 2 (cobalt spice) at cobaltite CoAsS (cobalt luster), gayunpaman, ang mga mineral na ito ay napakabihirang at hindi bumubuo ng mga independiyenteng deposito. Ito rin ay bahagi ng kumplikadong copper-cobalt-nickel at copper-cobalt sulfide ores, sa maliit na dami ay matatagpuan ito sa mga clay at shales, na nabuo sa ilalim ng mga kondisyon ng kakulangan ng oxygen.
Ang nikel, tulad ng cobalt, ay may mataas na pagkakaugnay para sa mga elemento ng post-transition ng ikalimang panahon - arsenic at sulfur, at dahil sa kalapitan ng ionic radii, madalas itong isomorphic sa mga compound ng kobalt, bakal, at tanso. Dahil dito, ang malalaking halaga ng nickel sa lithosphere ay nakatali sa polysulfide copper-nickel ores. Sa mga mineral na sulfide, ang millerite NiS (dilaw na nickel pyrite), pentlandite (Fe, Ni) 9 S 8 , at chloantite NiAs 2 (white nickel pyrite) ang pinakamahalaga. Ang isa pang mahalagang nickel raw material ay serpentine rocks, na mga pangunahing silicate, halimbawa, garnierite (Ni, Mg) 6 × 4H 2 O. Maliit na halaga ng nickel compound ay matatagpuan sa fossil coals, shale, at oil.
Ang pangunahing hilaw na materyales para sa paggawa ng cobalt at nickel ay polysulfide ores (footnote: silicates at iba pang oxygen-containing nickel ores ay unang na-convert sa sulfides sa pamamagitan ng pagsasanib na may dehydrated gypsum at coal sa 1500 ° C: CaSO 4 + 4C = CaS + 4CO ; 3NiO + 3CaS = Ni 3 S 2 + 3CaO + S). Ang pinagsama-samang ore ay hinaluan ng sulfuric acid at natunaw sa isang shaft furnace sa isang matte na binubuo ng iron, cobalt, nickel at copper sulfides. Pinapayagan ka nitong paghiwalayin ito mula sa mga silicate na bumubuo ng mga slags. Kapag ang molten matte ay pinalamig, ang mga sulfide ay inilabas sa mala-kristal na anyo. Ang mga ito ay dinudurog at pagkatapos ay pinainit sa 1300 °C sa isang stream ng hangin. Ang kakayahan ng mga sulfide na mag-oxidize ay bumababa sa seryeng FeS > CoS > Ni 3 S 2, samakatuwid, ang iron sulfide ay unang tumutugon sa oxygen, na na-convert sa slag sa pamamagitan ng pagdaragdag ng silica. Ang karagdagang oksihenasyon ay humahantong sa pagbuo ng mga oksido ng kobalt at nikel
2Ni 2 S 3 + 7O 2 \u003d 6NiO + 4SO 2.
Ang mga ito ay dinadala sa solusyon sa pamamagitan ng paggamot na may sulfuric acid o sa pamamagitan ng paggamit sa anodic oxidation. Ang karumihan ng tanso ay tinanggal sa pamamagitan ng pagpapakilala ng nickel powder, na binabawasan ito sa isang simpleng sangkap. Ang kobalt at nikel ay may magkatulad na mga katangian ng kemikal. Upang paghiwalayin ang mga ito, ang solusyon ay alkalized at ginagamot ng sodium chlorate, na nag-oxidize lamang ng mga cobalt ions:
2CoSO 4 + Cl 2 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Co (OH) 3 ¯ + 2NaCl + 3CO 2 + 2Na 2 SO 4.
Sa isang bahagyang acidic na kapaligiran, ang cobalt ay nananatili sa precipitate sa anyo ng hydroxide, at ang nickel ay pumasa sa solusyon sa anyo ng isang asin, na na-convert sa hydroxide. Ang mga oxide na nakuha sa pamamagitan ng calcining hydroxides ay nababawasan ng karbon:
Co 3 O 4 + 4C \u003d 3CO + 4CO,
NiO + C = Ni + CO.
Sa panahon ng pagbawas, ang mga carbides Co 3 C, Ni 3 C ay nabuo din, upang alisin ang mga ito, ang oksido ay kinuha nang labis:
Ni 3 C + NiO = 4Ni + CO.
Ginagamit ang electrolytic refining upang makakuha ng mga dalisay na metal. Ginagawa rin nitong posible na ihiwalay ang mga platinum na metal na nakapaloob sa matte.
Mahigit sa kalahati ng ginawang cobalt at nickel ay ginugugol sa paggawa ng mga haluang metal. Ang mga magnetic alloy na nakabase sa cobalt (Fe-Co-Mo, Fe-Ni-Co-Al, Sm-Co) ay nakakapagpanatili ng mga magnetic na katangian sa mataas na temperatura. Ang mga metal-ceramic na haluang metal, na titanium, tungsten, molibdenum, vanadium at tantalum carbide na semento na may kobalt, ay ginagamit sa paggawa ng mga tool sa paggupit. Ang mga bakal na may mataas na nilalaman ng nickel at chromium ay hindi nabubulok sa hangin; ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga instrumento sa pag-opera at kagamitan para sa industriya ng kemikal. Ang heat-resistant chromium-nickel alloy nichrome, na naglalaman ng 20 - 30% chromium, ay may mataas na electrical resistance, ginagamit ito upang gumawa ng mga electric heater coils. Copper-nickel alloys constantan (40% Ni, 60% Cu) at nickelin (30% Ni, 56% Cu, 14% Zn), mula sa monel (68% Ni, 28% Cu, 2.5 % Fe, 1.5% Mn) mint isang barya.
Ay mahalaga mga superalloy– mga materyales na batay sa bakal, kobalt o nikel, espesyal na idinisenyo para sa mataas na temperatura na serbisyo. Mayroon silang mataas na paglaban sa kaagnasan, nagpapanatili ng lakas sa hanay ng temperatura kung saan gumagana ang mga turbine ng gas, ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na modulus ng pagkalastiko at isang mababang koepisyent ng thermal expansion. Ang kumbinasyon ng paglaban sa oksihenasyon at lakas ng mga materyales na ito ay walang kapantay. Maraming mga superalloy ang may nakasentro sa mukha na kubiko na sala-sala, na, bilang ang pinakasiksik sa lahat ng mga istrukturang kristal, ay nagbibigay ng pambihirang thermomechanical na katangian ng materyal. Ang haluang metal ay binubuo ng isang base (Fe, Co, Ni), naglalaman ng mga metal additives na nagpapataas ng resistensya sa ibabaw (Cr) at mga elemento (Al), na bumubuo ng isang cubic γ'-phase (γ'-Ni 3 Al), na may mataas na lakas at paglaban sa oksihenasyon. Ang pagpapakilala ng maliit na halaga ng carbon (0.05 - 0.2%) sa mga superalloy ay humahantong sa pagbuo ng mga carbide, halimbawa, TiC, na, sa panahon ng pagpapatakbo ng haluang metal sa mataas na temperatura, unti-unting nagiging mga carbide ng komposisyon M 23 C 6 at M 6 C, na madaling maapektuhan ng heat treatment. Ang nagresultang carbon ay pumasa sa anyo ng isang solidong solusyon. Kaya, ang istraktura ng isang superalloy ay maaaring kinakatawan bilang isang solidong solusyon na may makinis na mala-kristal na mga pagsasama ng mga intermetallic compound at carbide, na nagbibigay ng katigasan at lakas nito. Ang karagdagang doping ay nag-aambag sa pagbagal ng mga proseso ng pagsasabog, pagtaas ng katatagan ng istraktura sa mataas na temperatura. Ang isa sa mga unang superalloy ay binuo noong 1935, Rex-78, na binubuo ng 60% na bakal, 18% Ni, 14% Cr, at naglalaman din ng maliit na halaga ng molibdenum, titanium, tanso, boron, carbon. Ito ay ginagamit para sa paggawa ng turbine blades at nozzles (Superalloys II. Heat-resistant materials para sa aerospace at industrial power plants, M., Metalurgy, 1995)
Ang pinong dispersed cobalt at nickel ay may mataas na catalytic activity. Ang pinong cobalt powder na idineposito sa suporta ay nagsisilbing aktibong katalista para sa Fischer-Tropsch hydrocarbonylation. Madalas na pinapalitan ng nikel ang platinum sa mga proseso ng hydrogenation, tulad ng mga taba ng gulay. Sa laboratoryo, ang catalytically active fine nickel powder (skeletal nickel, Raney nickel) ay nakukuha sa pamamagitan ng paggamot sa isang nickel-aluminum alloy na may alkali sa isang inert o reducing atmosphere. Ang nikel ay napupunta sa paggawa ng mga alkaline na baterya.
Maraming mga kobalt compound ang maliwanag na kulay at ginamit mula noong sinaunang panahon bilang mga pigment para sa paghahanda ng mga pintura: cobalt aluminate CoAl 2 O 4 (“asul na cobalt”, “Gzhel blue”) ay may asul na kulay, stannate Co 2 SnO 4 (“ ceruleum”, “sky-blue”) - asul na may mala-bughaw na tint, phosphates Co 3 (PO 4) 2 ("cobalt purple dark") at CoNH 4 PO 4 × H 2 O ("cobalt purple light") - mamula-mula- violet, mixed oxide ng cobalt (II ) at zinc CoO × xZnO (“green cobalt”) - maliwanag na berde, cobalt silicates (“schmalt”, “cobalt glass”) - dark blue (EF Belenky, IV Riskin, Chemistry and Technology of Pigments, L., Chemistry, 1974). Ang pagdaragdag ng cobalt oxide sa salamin ay nagbibigay ito ng asul na kulay.
Ang mga bakal na pigment ay karaniwang dilaw-kayumanggi o pula-kayumanggi sa iba't ibang kulay. Sa mga natural na pigment, ang pinakakilala ay ocher - crystalline oxohydroxide FeOOH at sienna na naglalaman ng luad. Kapag na-calcined, nag-dehydrate sila, nakakakuha ng pulang kulay. Ang brown umber ay nabuo sa pamamagitan ng weathering ng mga iron ores na naglalaman ng manganese. Ang itim na pigment ay magnetite.
Ang mga metal na platinum ay nangyayari sa kalikasan pangunahin sa kanilang katutubong anyo - sa anyo ng mga simpleng sangkap, mga haluang metal sa bawat isa at sa iba pang mga marangal na metal. Sa napakaliit na dami, ang mga ito ay bahagi ng ilang polysulfide ores; ang mga paghahanap ng kanilang sariling sulfide mineral ay napakabihirang, halimbawa, RuS 2 laurite, PtS cooperite. Ang average na kabuuang nilalaman ng mga platinum na metal sa Ural sulphide rad ay 2-5 gramo bawat tonelada. Sa likas na katangian, ang mga butil ng platinum ay madalas na matatagpuan sa parehong mga placer bilang ginto, samakatuwid, sa anyo ng mga hiwalay na inklusyon, kung minsan ay kapansin-pansin ang mga ito sa ibabaw ng mga sinaunang bagay na ginto, pangunahin sa pinagmulan ng Egypt. Ang malalaking reserba ng katutubong platinum ay puro sa South American Andes. Sa kanilang mga constituent na bato, ang mga butil ng platinum, kasama ang mga butil ng ginto, ay madalas na kasama sa mga pyroxenes at iba pang mga pangunahing silicate, kung saan, bilang isang resulta ng pagguho, pumasa sila sa mga buhangin ng ilog. Ang gintong nahugasan mula sa mga ito ay naglalaman ng maliliit na kristal ng platinum, na napakahirap paghiwalayin. Sa Middle Ages, hindi sila nagsusumikap para dito: ang admixture ng mabibigat na butil ay nadagdagan lamang ang masa ng mahalagang metal. Paminsan-minsan mayroon ding malalaking nuggets ng platinum, hanggang siyam na kilo. Ang mga ito ay kinakailangang naglalaman ng mga dumi ng bakal, tanso, platinum iodide, at kung minsan ay ginto at pilak. Halimbawa, ang metal mula sa Choco deposit sa Colombia, na binuo ng mga sinaunang Inca, ay may tinatayang komposisyon na Pt 86.2%, Pd 0.4%, Rh 2.2%, Ir 1.2%, Os 1.2%, Cu 0, 40% , Fe 8.0%, Si 0.5%. Ang katutubong iridium ay naglalaman ng 80 - 95% Ir, hanggang 2.7% Ru, hanggang 6.1% Pt; osmium - 82 - 98.9% Os, 0.9 - 19.8% Ir, hanggang 10% Ru, 0.1 - 3.0% Pt, hanggang 1.3% Rh, hanggang 1% Fe.
Sa Russia, ang unang platinum placer ay natuklasan noong 1824 sa Northern Urals, at sa lalong madaling panahon nagsimula ang pagmimina sa rehiyon ng Nizhny Tagil. Mula sa oras na iyon hanggang 1934, ang Russia ang nangunguna sa merkado ng mga tagapagtustos ng platinum sa mundo, na unang nagbigay daan sa Canada, at mula 1954 hanggang South Africa, na may pinakamalaking deposito ng metal.
DAGDAG. Pinipino.
Ang pagpino ay ang paggawa ng mataas na kadalisayan na mahahalagang metal. Ang pagpino ng mga platinum na metal ay batay sa paghihiwalay ng mga kemikal na compound ng mga elementong ito, dahil sa pagkakaiba sa ilan sa kanilang mga katangian - solubility, volatility, reactivity. Ang hilaw na materyal ay pinayaman na putik na naiwan mula sa produksyon ng tanso at nikel, na nakuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng scrap ng mga teknikal na produkto na naglalaman ng mahahalagang metal, kabilang ang mga ginugol na catalyst. Ang mga putik ay naglalaman ng mga platinum na metal, gayundin ng ginto, pilak, tanso, at bakal. Upang alisin ang silica at base metal, karamihan sa mga teknolohikal na pamamaraan ay gumagamit ng pagtunaw ng putik na may lead litharge at uling. Sa kasong ito, ang mga base na metal na nakapaloob sa putik ay na-oxidize ng lead litharge sa mga oxide, at ang nagreresultang lead ay nagko-concentrate sa mga metal ng grupong pilak, ginto at platinum. Ang resultang lead bead, na tinatawag ding werkble, ay sumasailalim sa cupellation - oxidative melting sa isang drop - isang porous na sisidlan na gawa sa bone ash, magnesite at Portland cement. Sa kasong ito, karamihan sa tingga ay na-oxidized at nasisipsip ng droplet na materyal. Pagkatapos ng cupellation, ang haluang metal ay ginagamot ng sulfuric acid upang alisin ang pilak. Ngayon ay naglalaman na ito ng mahahalagang metal. Ang pinakamahalagang operasyon sa pagpino ay ang pakikipag-ugnayan sa aqua regia (Larawan 6.9. Pinasimpleng pagpino ng mga marangal na metal), kung saan ang karamihan sa ginto, palladium at platinum ay natutunaw, habang ang ruthenium, osmium, rhodium at iridium ay pangunahing nananatili sa sediment. Upang paghiwalayin ang ginto mula sa platinum at palladium, ang iron sulfate ay inilapat sa solusyon, na humahantong sa paglabas ng ginto sa isang libreng anyo. Ang Palladium at platinum, na nasa solusyon sa anyo ng mga chloride at chloride complex, ay pinaghihiwalay batay sa iba't ibang solubilities ng mga salts. Maraming oras ng pagpapakulo ng putik sa aqua regia ay humahantong sa isang bahagyang paglipat ng iba pang mga platinum na metal sa solusyon, kaya ang platinum na nakuha ayon sa pamamaraang ito ay naglalaman ng mga impurities ng rhodium at iridium. Mula sa nalalabi, hindi matutunaw sa aqua regia, ang rhodium ay nakahiwalay sa pamamagitan ng pagsasanib sa sodium hydrosulfate. Kapag natunaw ang pagkatunaw, napupunta ito sa solusyon sa anyo ng mga kumplikadong sulfate. Ang Ruthenium, osmium at iridium, na lumalaban sa pag-atake ng acid, ay napapailalim sa oxidative fusion na may alkali. Ang solusyon na nakuha sa pamamagitan ng leaching ang matunaw ay naglalaman ng ruthenate at osmates, at karamihan sa iridium precipitates sa anyo ng dioxide. Ang paghihiwalay ng ruthenium mula sa osmium ay batay sa sublimation ng kanilang mas mataas na mga oksido sa kanilang pag-trap sa isang solusyon ng hydrochloric acid. Sa kasong ito, ang ruthenium oxide ay nababawasan at napupunta sa solusyon, habang ang osmium anhydride ay napupunta sa gas phase at bahagyang tumakas sa atmospera. Ito ay hindi nakakagulat, dahil ang osmium ay ang hindi gaanong hinahangad sa mga platinum na metal. Ang eksaktong pamamaraan ng pagpino ay pinili para sa isang tiyak na hilaw na materyal, depende sa porsyento ng iba't ibang mga metal sa loob nito.
END OF SUPPLEMENT.
Dahil sa mataas na punto ng pagkatunaw nito, ang platinum, hindi katulad ng ginto at pilak, ay hindi natutunaw sa isang hurno, hindi maaaring huwad alinman sa malamig o mainit. Samakatuwid, ang metal ay hindi nakahanap ng praktikal na aplikasyon sa loob ng mahabang panahon, ito ay hinihiling lamang sa mga pekeng, na pinaghalo ito ng ginto upang madagdagan ang masa nito. Ang mga bagay ay umabot sa punto na ang Hari ng Espanya noong 1755 ay naglabas ng isang utos ayon sa kung saan ang lahat ng platinum na mina sa panahon ng pagbuo ng mga Colombian placer sa Choco ay maingat na ihiwalay sa ginto at malunod sa mga ilog. Sa loob ng 43 taon ng kautusan, hanggang apat na tonelada ng mahalagang metal ang nawasak.
Sa kauna-unahang pagkakataon, ang mga inhinyero ng Russia ay nakakuha ng isang ingot ng metal noong 1826. Upang gawin ito, ang mga butil ng katutubong platinum ay natunaw sa aqua regia at pagkatapos ay na-precipitate sa anyo ng isang porous na spongy mass, na hinulma sa ilalim ng presyon sa 1000 °. C. Sa kasong ito, ang metal ay nakakuha ng malleability at ductility. Sa Russia, mula 1828 hanggang 1845, ang mga platinum na barya ay ginawa, pati na rin ang mga medalya at alahas. Ang pagtatakda para sa mga diamante at maraming iba pang mahahalagang bato na gawa sa platinum ay mukhang mas kahanga-hanga kaysa sa pilak. Ang pagdaragdag ng platinum sa pilak na alahas ay ginagawa itong mas mabigat at mas matibay. Ang malawakang paggamit sa alahas ay "puting ginto" - isang kulay-pilak-puting haluang metal ng paleydyum at ginto sa isang ratio na 1: 5. Kapansin-pansin, ang ginto ay hindi nahahalo sa platinum sa solidong anyo, ang haluang ito ay isang halo ng mga solidong solusyon ng platinum sa ginto at ginto sa platinum. Sa pagtaas ng porsyento ng platinum, ang kulay ng ginto ay nagbabago sa kulay-abo na dilaw at kulay-pilak na kulay abo. Ang ganitong mga haluang metal ay ginamit ng mga alahas ng Faberge.
Ang taunang pagkonsumo sa mundo ng mga platinum na metal ay tinatantya sa 200 tonelada. Ang platinum ay bahagyang mas mahal kaysa sa ginto, habang ang rhodium, iridium, ruthenium at osmium ay ilang beses na mas mahal kaysa sa platinum. Ang pinakamurang sa mga metal na platinum ay palladium. Nagkakahalaga ito ng mas mababa sa $4 kada gramo.
Ang pinakamahalagang lugar ng paggamit ng mga platinum na metal ay ipinakita sa talahanayan
Talahanayan 6.4. Istraktura ng pagkonsumo ng mga platinum na metal sa %
Hindi kasama dito ang osmium, ang taunang produksyon ng mundo ay ilang kilo lamang. Kahit na ang hydrogenation catalysts na binuo sa batayan nito ay mas mahusay kaysa sa mga platinum, at ang pagdaragdag nito sa mga haluang metal ay lubos na nagpapataas ng kanilang wear resistance, ang osmium at ang mga compound nito ay hindi pa nakakahanap ng praktikal na aplikasyon dahil sa kanilang mataas na gastos.
Sa mga mamimili ng platinum, rhodium at palladium, ang industriya ng automotive ay nasa unang lugar, na malawakang nagpapakilala ng mga catalyst na ginawa sa kanilang batayan na nagpapabuti sa afterburning ng mga maubos na gas. Ang kahusayan ng kanilang paggamit ay direktang nakasalalay sa kalidad ng gasolina - isang mataas na nilalaman ng mga organikong sulfur compound sa loob nito ay humahantong sa isang mabilis na pagkalason ng katalista at binabawasan ang epekto nito sa wala. Sa mga proseso ng pagbabago, ginagamit ang platinum-rhenium alloys, sa hydrogenation, pati na rin sa oksihenasyon ng ammonia sa nitric oxide (II) at sulfur dioxide sa sulfuric anhydride - platinized asbestos, sa paggawa ng synthetic acetaldehyde (Wacker process) - palladium (II) klorido. Ang mga rhodium compound ay nakakahanap ng aplikasyon pangunahin sa homogenous catalysis. Kabilang sa mga ito, ang triphenylphosphinerhodium(I) chloride Rh(PPh 3) 3 Cl, na madalas na tinutukoy bilang Wilkinson's catalyst, ay pinakakilala. Sa presensya nito, maraming mga proseso ng hydrogenation ang nagpapatuloy kahit na sa temperatura ng silid.
Dahil sa kanilang mataas na thermal stability at mataas na thermal EMF values, ang mga platinum metal alloy ay ginagamit sa paggawa ng mga thermocouples para sa pagsukat ng mataas na temperatura: ang mga platinum-rhodium thermocouples ay nagpapatakbo sa temperatura hanggang sa 1300 °C, at rhodium-iridium - 2300 °C.
Ang chemical inertness at refractoriness ay gumagawa ng platinum at platinoids na maginhawang mga materyales para sa paggawa ng mga electrodes, laboratoryo glassware, chemical reactors, halimbawa, glass melters. Ang Palladium ay ang pangunahing materyal para sa multilayer ceramic capacitors na ginagamit sa mga computer at mobile phone. Sa electrical engineering, ang platinum at palladium ay ginagamit upang maglapat ng mga protective coatings sa mga electrical contact at resistances, upang maalis ang mga ito sa mga ginamit na electrical device. Ang mga paghahanda ng platinum ay ginagamit sa chemotherapy ng mga sakit sa oncological tumor.
Matatagpuan sa ikaapat na yugto.
Ang atomic weight ng iron ay 55.84, ang nuclear charge ay +26. Pamamahagi ng mga electron ayon sa mga antas ng enerhiya (+26): 2, 8, 14, 2. Electronic na pagsasaayos ng panlabas at pre-outer na layer ng bakal na 3s23p63d64s2.
Kaya, para sa isang iron atom, bilang karagdagan sa dalawa s-mga electron ng ikaapat na panlabas na layer, may anim pa d-mga electron ng ikatlong preexternal na layer. Sa mga ito d-Ang mga electron ay pinaka-aktibo 4 na walang kapares. Dahil dito, 6 na electron ang partikular na aktibong kasangkot sa pagbuo ng mga iron valence bond - 2 mula sa panlabas at 4 mula sa pre-outer na mga layer. Ang pinakakaraniwang estado ng oksihenasyon ng bakal ay Fe +2 at Fe +3. Ang bakal ay isa sa mga pinakakaraniwang nakikitang elemento sa kalikasan. Sa mga tuntunin ng pagkalat sa iba pang mga elemento, ito ay nasa ikaapat na ranggo.
■ 57. Batay sa istruktura ng iron atom, pati na rin ang distribusyon ng mga electron sa mga orbital, ipahiwatig ang posibleng mga estado ng oksihenasyon ng elementong ito.
Ang bakal sa malayang estado ay isang kulay-pilak na kulay-abo na makintab na metal na may density na 7.87, isang melting point na 1535° at isang boiling point na 2740°. Ang bakal ay binibigkas ang mga katangian ng ferromagnetic, ibig sabihin, sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetic field, ito ay nagiging magnetized at, kapag ang field ay tumigil, pinapanatili ang mga magnetic na katangian nito, na nagiging isang magnet. Ang lahat ng mga elemento ng pangkat ng bakal ay may mga katangiang ito.
Ayon sa mga kemikal na katangian nito, ang bakal ay isang napakaaktibong metal. Sa kawalan ng kahalumigmigan, ang bakal ay hindi nagbabago sa hangin, ngunit kapag nalantad sa kahalumigmigan at oxygen sa hangin, ito ay sumasailalim sa matinding kaagnasan at natatakpan ng isang maluwag na pelikula ng kalawang, na bakal, na hindi nagpoprotekta mula sa karagdagang oksihenasyon. , at unti-unting nag-oxidize ang iron sa buong masa nito:
4Fe + 2Н2О + 3О2 = 2Fe2O3 2H2O
Ang isang bilang ng mga pamamaraan ay binuo upang maprotektahan ang pinakamahalagang metal mula sa kaagnasan.
Sa serye ng mga boltahe, ang bakal ay matatagpuan sa kaliwa ng hydrogen. Sa pagsasaalang-alang na ito, madali itong nalantad sa pagkilos ng mga dilute acid, na nagiging isang ferrous na asin, halimbawa:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Ang iron ay hindi tumutugon sa puro sulfuric at nitric acid. Ang mga acid na ito ay lumikha ng isang malakas at siksik na oxide film sa ibabaw ng metal na ang metal ay nagiging ganap na passive at hindi na pumapasok sa iba pang mga reaksyon. Kasabay nito, sa direktang pakikipag-ugnayan sa mga malakas na ahente ng oxidizing tulad ng iron ay palaging nagpapakita ng isang estado ng oksihenasyon ng +3:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
Ang bakal ay tumutugon sa sobrang init na singaw; sa parehong oras, ito ay inilipat mula sa tubig, at ang pulang mainit na bakal ay nagiging oxide, at ito ay palaging alinman sa ferrous oxide FeO o ferrous oxide Fe3O4 (Fe2O3 FeO):
Fe + H2O = FeO + H2
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
Ang bakal na pinainit sa purong oxygen ay nasusunog nang husto sa pagbuo ng sukat ng bakal (tingnan ang Fig. 40).
3Fe + 2O2 = Fe3O4
Kapag na-calcined, ang bakal ay bumubuo ng isang haluang metal na may carbon at, sa parehong oras, iron carbide Fe3C.
■ 58. Ilista ang mga pisikal na katangian ng bakal.
59. Ano ang mga kemikal na katangian ng bakal? Magbigay ng makatwirang sagot.
Mga compound ng bakal
Ang bakal ay bumubuo ng dalawang serye ng mga compound - mga compound na Fe +2 at Fe +3. Ang bakal ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang oxides - oxide FeO at oxide Fe2O3. Totoo, kilala ang isang halo-halong oxide Fe3O4, ang molekula nito ay two- at ferric iron: Fe2O3 · FeO. Ang oxide na ito ay tinatawag ding iron oxide, o ferrous oxide.
Ang mga ferrous iron compound ay hindi gaanong matatag kaysa sa oxide-o, at sa pagkakaroon ng isang oxidizing agent, kahit na ito ay hangin lamang, sila ay karaniwang nagiging mga ferric iron compound. Halimbawa, ang iron (II) hydroxide Fe (OH) 2 ay isang puting solid, ngunit maaari itong makuha sa purong anyo lamang kapag ang mga solusyon ng mga reactant ay hindi naglalaman ng dissolved oxygen at kung ang reaksyon ay isinasagawa sa kawalan ng atmospera. oxygen:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4
Ang asin kung saan nakuha ang iron (II) hydroxide, siyempre, ay hindi dapat maglaman ng kaunting karumihan ng mga oxidic compound. Dahil napakahirap lumikha ng ganitong mga kondisyon sa isang ordinaryong laboratoryo sa edukasyon, ang iron (II) hydroxide ay nakuha sa anyo ng isang mas marami o mas kaunting madilim na berdeng gelatinous precipitate, na nagpapahiwatig ng patuloy na oksihenasyon ng mga ferrous compound sa ferric. Kung ang iron (II) hydroxide ay pinananatili sa hangin sa loob ng mahabang panahon, ito ay unti-unting nagiging iron (III) hydroxide Fe (OH) 3:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Ang bakal ay karaniwang hindi matutunaw na hydroxides. Ang iron hydroxide (II) ay may mga pangunahing katangian, habang ang Fe (OH) 3 ay may napakahina na ipinahayag na mga katangian ng amphoteric.
■ 60. Ilista ang mga katangian ng iron oxide bilang isang tipikal na basic oxide. Magbigay ng makatwirang sagot. Isulat ang lahat ng mga equation ng reaksyon sa buo at pinaikling mga ionic na anyo.
61. Ilista ang mga katangian ng iron hydroxide (II). Suportahan ang iyong sagot gamit ang mga equation ng reaksyon.
Kabilang sa mga salts ng iron (II), ang iron sulfate FeSO4 7H2O, na naglalaman ng 7 molecule ng tubig ng crystallization, ay ang pinakamalaking kahalagahan. Ang iron sulphate ay lubos na natutunaw sa tubig. Ginagamit ito upang makontrol ang mga peste sa agrikultura, gayundin sa paggawa ng mga tina.
Sa mga ferric salt, ang pinakamahalaga ay ang ferric chloride FeCl3, na isang napaka-hygroscopic na orange na kristal na sumisipsip ng tubig sa panahon ng pag-iimbak at kumakalat sa isang brown slurry.
Ang mga asin ng bakal (II) ay madaling maging mga asin ng bakal (III), halimbawa, kapag pinainit ng nitric acid o potassium permanganate sa pagkakaroon ng sulfuric acid:
6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O
Ang oksihenasyon ng Fe +2 salts sa Fe +3 salts ay maaari ding mangyari sa ilalim ng pagkilos ng atmospheric oxygen sa panahon ng pag-iimbak ng mga compound na ito, ngunit ang prosesong ito lamang ang mas mahaba. Para sa pagkilala sa mga Fe 2+ at Fe 3+ na mga kasyon, ginagamit ang mga napaka-katangiang partikular na reagents. Halimbawa, upang makilala ang ferrous iron, kumukuha sila ng red blood salt K3, na, sa pagkakaroon ng mga ferrous ions, ay nagbibigay sa kanila ng isang katangian na matinding asul na precipitate ng turnbull blue:
3FeSO4 + 2K3 = Fe32 + 3K2SO4
o sa ionic form
3Fe 2+ + 2 3- = Fe32
Upang makilala ang Fe3 + salts, ang isang reaksyon na may dilaw na blood salt K4 ay ginagamit:
4FeCl3 + 3K4 = Fe43 + 12KCl
4Fe 3+ + 3 4- = Fe43
Sa kasong ito, isang matinding asul na precipitate ng Prussian blue ang namuo. Ang Prussian blue at turnbull blue ay ginagamit bilang mga tina.
Bilang karagdagan, ang ferric iron ay maaaring makilala gamit ang mga natutunaw na asing-gamot - potassium thiocyanate KCNS o ammonium thiocyanate NH4CNS. Kapag ang mga sangkap na ito ay nakikipag-ugnayan sa Fe(III) na mga asing-gamot, ang solusyon ay nakakakuha ng kulay-dugo na pula.
■ 62. Ilista ang mga katangian ng mga asin Fe +3 at Fe +2. Aling estado ng oksihenasyon ang mas matatag?
63. Paano i-convert ang Fe +2 salt sa Fe +3 salt at vice versa? Magbigay ng halimbawa.
Ang reaksyon ay napupunta ayon sa equation:
FeCl3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3KCl
o sa ionic form
Fe 3+ + 3CNS - \u003d Fe (CNS),
Ang mga compound ng bakal ay may mahalagang papel sa buhay ng mga organismo. Halimbawa, ito ay bahagi ng pangunahing protina ng dugo - hemoglobin, pati na rin ang mga berdeng halaman - chlorophyll. Ang bakal ay pumapasok sa katawan pangunahin sa organikong bagay ng mga produktong pagkain. Ang maraming bakal ay naglalaman ng mga mansanas, itlog, spinach, beets. Bilang mga gamot, ang bakal ay ginagamit sa anyo ng mga asing-gamot ng mga organikong acid. Ang Ferric chloride ay nagsisilbing hemostatic agent.
■ 64. Tatlong test tube ang naglalaman ng: a) iron (II) sulfate, b) iron (III) sulfate at c) iron (III) chloride. Paano matukoy kung aling test tube ang naglalaman ng aling asin?
65. Paano magsagawa ng serye ng mga pagbabago:
Fe → FeCl2 → FeSO4 → Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3.
66. Ang mga sumusunod ay ibinigay: iron, caustic soda. Paano, gamit lamang ang mga sangkap na ito, upang makakuha ng iron (II) hydroxide at iron (III) hydroxide?
67. Ang isang solusyon na naglalaman ng chromium (III) chloride at iron (III) chloride ay ginagamot na may labis na alkali. Ang nagresultang precipitate ay na-filter off. Ano ang nananatili sa filter at ano ang pumasa sa filtrate? Magbigay ng matalinong sagot gamit ang mga equation ng reaksyon sa molecular, full ionic, at abbreviated ionic forms.
bakal na haluang metal
Ang bakal ay ang batayan ng ferrous metalurhiya, kaya ito ay minahan sa napakalaking dami. Ang bagong programa para sa ganap na konstruksyon ng komunismo ay nagbibigay para sa produksyon ng 250 milyong tonelada ng bakal noong 1980. Ito ay 3.8 beses na mas mataas kaysa noong 1960.
Ang bakal ay halos hindi ginagamit sa dalisay na anyo nito, ngunit sa anyo lamang ng mga haluang metal. Ang pinakamahalagang haluang metal ng bakal ay ang carbon nito - iba't ibang cast irons at steels. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng cast iron at steel ay ang carbon content: ang cast iron ay naglalaman ng higit sa 1.7% carbon, habang ang bakal ay naglalaman ng mas mababa sa 1.7%.
Ang pinakamahalagang praktikal ay ang ferroalloys (isang haluang metal na bakal na may silikon), ferrochrome (isang haluang metal na bakal na may chromium), at ferromanganese (isang haluang metal na bakal na may mangganeso). Ang mga ferroalloy ay mga cast iron na naglalaman ng higit sa 10% na bakal at hindi bababa sa 10% ng kaukulang bahagi. Bilang karagdagan, naglalaman ang mga ito ng parehong mga elemento tulad ng sa cast iron. Ang mga ferroalloy ay pangunahing ginagamit sa "deoxidation" ng bakal at bilang mga impurities ng alloying.
Kabilang sa mga cast iron, ang mga linear at pig iron ay nakikilala. Ang Foundry iron ay ginagamit para sa paghahagis ng iba't ibang bahagi, ang pig iron ay natutunaw sa bakal, dahil ito ay may napakataas na tigas at hindi maproseso. Ang bakal ng baboy ay puti, at ang pandayan ay kulay abo. Ang baboy na bakal ay naglalaman ng mas maraming mangganeso.
Ang mga bakal ay carbon at alloyed. Ang mga bakal na carbon ay karaniwang isang haluang metal na bakal at carbon, habang ang mga bakal na haluang metal ay naglalaman ng mga haluang additives, ibig sabihin, mga dumi ng iba pang mga metal na nagbibigay sa bakal ng mas mahalagang mga katangian. nagbibigay ng steel malleability, elasticity, stability sa panahon ng hardening, at - hardness at heat resistance. Ang mga bakal na may zirconium additives ay napaka nababanat at ductile; ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga armor plate. Ginagawa ng mga impurities ng manganese ang bakal na lumalaban sa epekto at alitan. Pinapabuti ng Boron ang mga katangian ng pagputol ng bakal sa paggawa ng mga tool steel.
Minsan kahit na ang mga maliliit na dumi ng mga bihirang metal ay nagbibigay ng mga bagong katangian ng bakal. Kung ang isang bahagi ng bakal ay pinananatili sa beryllium powder sa temperatura na 900-1000 °, ang tigas ng bakal at ang wear resistance nito ay tumataas nang malaki.
Ang Chrome-nickel o, gaya ng tawag sa kanila, ang mga hindi kinakalawang na asero ay lumalaban sa kaagnasan. Ang mga impurities ng sulfur at phosphorus ay lubhang nakakapinsala sa bakal - ginagawa nilang malutong ang metal.
■ 68. Ano ang pinakamahalagang bakal na alam mo?
69. Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng bakal at cast iron?
70. Ano ang mga katangian ng cast iron at anong uri ng cast iron ang alam mo?
71. Ano ang mga bakal na haluang metal at mga additives ng haluang metal?
proseso ng domain
Ang bakal ng baboy ay ginawa sa pamamagitan ng pagbabawas ng smelting sa mga blast furnace. Ang mga ito ay malalaking istruktura tatlumpung metro ang taas, na gumagawa ng higit sa 2,000 tonelada ng cast iron bawat araw. Ang scheme ng blast furnace device ay ipinapakita sa fig. 83.
Ang itaas na bahagi ng blast furnace, kung saan ang singil ay ikinarga, ay tinatawag na tuktok. Sa pamamagitan ng tuktok ng bayad
kanin. 83. Scheme ng device ng isang blast furnace.
nahuhulog sa isang mahabang baras ng hurno, na lumalawak mula sa itaas hanggang sa ibaba, na nagpapadali sa paggalaw ng na-load na materyal mula sa itaas hanggang sa ibaba. Habang ang singil ay gumagalaw sa pinakamalawak na bahagi ng pugon - singaw - isang serye ng mga pagbabagong-anyo ang nangyayari kasama nito, bilang isang resulta kung saan nabuo ang cast iron, na dumadaloy sa apuyan - ang pinakamainit na bahagi ng pugon. Dito nagtitipon ang slag. Ang cast iron at slag ay inilalabas mula sa furnace sa pamamagitan ng mga espesyal na butas sa apuyan, na tinatawag na tapholes. Sa pamamagitan ng itaas na bahagi ng pugon, ang hangin ay hinihipan sa blast furnace, na sumusuporta sa pagkasunog ng gasolina sa pugon.
Isaalang-alang ang mga kemikal na proseso na nagaganap sa panahon ng pagtunaw ng bakal. Ang singil ng isang blast furnace, ibig sabihin, ang complex ng mga substance na na-load dito, ay binubuo ng iron ore, fuel at fluxes, o fluxes. Maraming iron ores. Ang mga pangunahing ores ay magnetic iron ore Fe3O4, red iron ore Fe2O3, brown iron ore 2Fe2O8 3H2O. Sa proseso ng blast-furnace, ang siderite na FeCO3, at kung minsan ay FeS2, ay ginagamit bilang iron ore, na, pagkatapos ng pagpapaputok sa mga pyrite furnace, ay nagiging Fe2O3 cinder, na maaaring magamit sa metalurhiya. Ang nasabing mineral ay hindi gaanong kanais-nais dahil sa malaking admixture ng asupre. Hindi lamang cast iron, kundi pati na rin ang mga ferroalloy ay natunaw sa isang blast furnace. Ang gasolina na na-load sa pugon ay nagsisilbi nang sabay-sabay upang mapanatili ang isang mataas na temperatura sa pugon at upang mabawi ang bakal mula sa ore, at nakikibahagi din sa pagbuo ng isang haluang metal na may carbon. Ang panggatong ay karaniwang coke.
Sa proseso ng pagtunaw ng bakal, ang coke ay gasified, nagiging, tulad ng sa isang generator ng gas, una sa dioxide at pagkatapos ay sa carbon monoxide:
C + O2 = CO3 CO2 + C = 2CO
Ang resultang carbon monoxide ay isang magandang gaseous reducing agent. Sa tulong nito, ang iron ore ay naibalik:
Fe2O3 + 3CO = 3CO2 + 2Fe
Kasama ng iron-containing ore, ang mga dumi ng basurang bato ay siguradong papasok sa pugon. Ang mga ito ay napaka-refractory at maaaring makabara sa isang pugon na patuloy na tumatakbo sa loob ng maraming taon. Upang ang basurang bato ay madaling maalis mula sa hurno, ito ay na-convert sa isang fusible compound, na ginagawa itong slag na may mga flux (fluxes). Upang ilipat sa slag ang base rock na naglalaman, halimbawa, limestone, na nabubulok sa isang pugon ayon sa equation
CaCO3 = CaO + CO2
magdagdag ng buhangin. Ang pagsasama sa calcium oxide, ang buhangin ay bumubuo ng isang silicate:
CaO + SiO3 = CaSiO3
Ito ay isang sangkap na may hindi maihahambing na mas mababang punto ng pagkatunaw. Sa likidong estado, maaari itong ilabas mula sa pugon.
Kung ang bato ay acidic, na naglalaman ng isang malaking halaga ng silikon dioxide, kung gayon, sa kabaligtaran, ang limestone ay na-load sa pugon, na nagpapalit ng silikon dioxide sa silicate, at ang parehong slag ay nakuha bilang isang resulta. Dati, ang slag ay isang basura, ngunit ngayon ito ay pinalamig ng tubig at ginagamit bilang isang materyales sa gusali.
Upang mapanatili ang pagkasunog ng gasolina, ang pinainit, pinayaman ng oxygen na hangin ay patuloy na ibinibigay sa blast furnace. Ito ay pinainit sa mga espesyal na air heater - kiupers. Ang Cowper ay isang mataas na tore na gawa sa mga refractory brick, kung saan ang mga maiinit na gas mula sa blast furnace ay pinalalabas. Ang mga blast-furnace gas ay naglalaman ng carbon dioxide CO2, N2 at carbon monoxide CO. Ang carbon monoxide ay nasusunog sa cowper, sa gayon ay nagpapataas ng temperatura nito. Pagkatapos ang mga blast-furnace na gas ay awtomatikong ipinadala sa isa pang cowper, at sa pamamagitan ng una, ang pag-ihip ng hangin na nakadirekta sa blast furnace ay nagsisimula. Sa isang mainit na cowper, ang hangin ay pinainit, at sa gayon ay nai-save ang gasolina, na gagastusin sa malalaking dami sa pagpainit ng hangin na pumapasok sa pugon ng sabog. Ang bawat blast furnace ay may ilang cowper.
■ 72. Ano ang komposisyon ng singil sa blast furnace?
73. Ilista ang mga pangunahing proseso ng kemikal na nagaganap sa panahon ng pagtunaw ng bakal.
74. Ano ang komposisyon ng blast-furnace gas at paano ito ginagamit sa mga cowper?
75. Magkano ang cast iron na naglalaman ng 4% carbon ay maaaring makuha mula sa 519.1 kg ng magnetic iron ore na naglalaman ng 10% impurities?
76. Anong halaga ng coke ang nagbibigay ng dami ng carbon monoxide na sapat upang mabawasan ang 320 kg ng iron oxide kung ang coke ay naglalaman ng 97% purong carbon?
77. Paano dapat iproseso ang siderite upang makakuha ng bakal mula sa kanila?
pagtunaw ng bakal
Ang bakal ay tinutunaw sa tatlong uri ng mga hurno - mga open-hearth na regenerative furnace, mga Bessemer converter at mga electric furnace.
Ang open-hearth furnace ay ang pinakamodernong furnace na idinisenyo para sa pagtunaw ng pangunahing masa ng bakal (Fig. 84). Ang open-hearth furnace, hindi katulad ng blast furnace, ay hindi patuloy na gumaganang furnace.
kanin. 84. Scheme ng device ng open-hearth furnace
Ang pangunahing bahagi nito ay isang paliguan, kung saan ang mga kinakailangang materyales ay ikinarga sa mga bintana ng isang espesyal na makina. Ang paliguan ay konektado sa pamamagitan ng mga espesyal na daanan sa mga regenerator, na nagsisilbing init ng mga nasusunog na gas at hangin na ibinibigay sa hurno. Ang pag-init ay nangyayari dahil sa init ng mga produkto ng pagkasunog, na ipinapasa sa mga regenerator paminsan-minsan. Dahil may ilan sa kanila, sila ay nagtatrabaho sa turn at umiinit. Ang isang open-hearth furnace ay maaaring makagawa ng hanggang 500 tonelada ng bakal sa bawat pagtunaw.
Ang singil ng isang open-hearth furnace ay napaka-magkakaibang: ang komposisyon ng singil ay kinabibilangan ng pig iron, scrap metal, ore, fluxes (fluxes) ng parehong kalikasan tulad ng sa proseso ng blast furnace. Tulad ng sa proseso ng blast furnace, sa panahon ng paggawa ng bakal, ang hangin at mga nasusunog na gas ay pinainit sa mga regenerator dahil sa init ng mga maubos na gas. Ang panggatong sa mga open-hearth furnace ay alinman sa fuel oil na na-spray ng mga nozzle o mga nasusunog na gas, na kasalukuyang ginagamit lalo na nang malawakan. Ang gasolina dito ay nagsisilbi lamang upang mapanatili ang isang mataas na temperatura sa pugon.
Ang proseso ng steel smelting ay sa panimula ay naiiba sa proseso ng blast furnace, dahil ang proseso ng blast furnace ay isang proseso ng pagbabawas, at ang steel smelting ay isang proseso ng oxidative, ang layunin nito ay upang bawasan ang nilalaman ng carbon sa pamamagitan ng pag-oxidize nito sa masa ng metal. Ang mga prosesong kasangkot dito ay medyo kumplikado.
Na nilalaman sa ore at ibinibigay ng hangin sa hurno para sa pagsunog ng gas na gasolina, nag-oxidize ito, pati na rin ang isang malaking halaga ng bakal, na ginagawa itong higit sa lahat sa iron oxide (II): 2Fe + O2 \u003d 2FeO
Nakapaloob sa cast iron, o anumang mga dumi ng iba pang mga metal sa mataas na temperatura, bawasan muli ang resultang iron (II) oxide sa metallic iron ayon sa equation: Si + 2FeO \u003d SiO2 + 2Fe Mn + FeO \u003d MnO + Fe
Parehong tumutugon sa iron oxide (II) at: C + FeO = Fe + CO
Sa pagtatapos ng proseso, upang maibalik ang natitirang iron oxide (II) (o, tulad ng sinasabi nila, upang "deoxidize" ito), "deoxidizers" - ferroalloys - ay idinagdag. Ang mga additives ng mangganeso at silikon na naroroon sa kanila ay binabawasan ang natitirang iron oxide (II) ayon sa mga equation sa itaas. Pagkatapos nito, nagtatapos ang pagtunaw. Ang pagtunaw sa mga open-hearth furnace ay tumatagal ng 8-10 oras.
kanin. 85. Bessemer converter device diagram
Bessemer converter (Larawan 85) - isang mas lumang uri ng hurno, ngunit may napakataas na pagganap. Dahil ang converter ay gumagana nang walang pagkonsumo ng gasolina, ang pamamaraang ito ng paggawa ng bakal ay sumasakop sa isang makabuluhang lugar sa metalurhiya. Ang converter ay isang hugis-peras na bakal na sisidlan na may kapasidad na 20-30 tonelada, na may linya mula sa loob na may matigas na mga brick. Ang bawat init sa converter ay tumatagal ng 12-15 minuto. Ang converter ay may isang bilang ng mga disadvantages: maaari lamang itong gumana sa likidong bakal. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang oksihenasyon ng carbon ay isinasagawa sa pamamagitan ng hangin na dumadaan mula sa ibaba sa buong masa ng likidong bakal, na makabuluhang pinabilis ang pagtunaw at pinatataas ang intensity ng oksihenasyon. Naturally, ang "basura" ng bakal sa kasong ito ay lalong mahusay. Kasabay nito, ang maikling oras ng pagkatunaw ay hindi pinapayagan na ayusin ito, upang magdagdag ng mga impurities ng alloying, samakatuwid, higit sa lahat ang carbon steels ay natunaw sa mga converter. Sa dulo ng pagkatunaw, ang suplay ng hangin ay huminto at, tulad ng sa open-hearth na proseso, ang "deoxidizers" ay idinagdag.
Sa mga electric furnace (Larawan 86), ang haluang metal na bakal ng mga espesyal na grado ay natunaw, pangunahin na may mataas na temperatura ng pagkatunaw, na naglalaman at iba pang mga additives. Ang tapos na bakal ay ipinadala sa rolling. Doon, sa malalaking rolling mill - namumulaklak at mga slab - pinipiga nila ang mga red-hot steel ingot sa tulong ng mga roll, na ginagawang posible na makagawa ng iba't ibang mga hugis mula sa isang bakal na ingot.
Fig 86. Scheme ng isang electric arc furnace. 1 - electrodes, 2 - loading window, 3 - chute para sa paglabas ng bakal, 4 - rotary mechanism
Ang bakal sa anyo ng mga haluang metal ay malawakang ginagamit sa pambansang ekonomiya. Wala ni isang sangay ng pambansang ekonomiya ang magagawa kung wala ito. Upang mai-save ang mga ferrous na metal, sa kasalukuyan, hangga't maaari, sinusubukan nilang palitan ang mga ito ng mga sintetikong materyales.
Ang mga kagamitan sa makina at mga sasakyan, mga eroplano at kasangkapan, mga kasangkapan para sa reinforced concrete structures, lata para sa mga kahon ng lata at mga roofing sheet, mga barko at tulay, mga makinang pang-agrikultura at mga beam, mga tubo at isang buong hanay ng mga produktong pambahay ay gawa sa mga ferrous na metal.
■ 78. Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng proseso ng paggawa ng bakal at ng proseso ng blast furnace?
79. Anong mga hurno ang ginagamit para sa pagtunaw ng bakal?
80. Ano ang mga regenerator sa isang open hearth furnace?
81. Tukuyin ang komposisyon ng singil ng isang open-hearth furnace at ang pagkakaiba nito mula sa komposisyon ng singil ng isang blast furnace?
82. Ano ang "deoxidizers"?
83. Bakit tinatawag na oxidative smelting ang steel smelting?
84. Magkano ang bakal na naglalaman ng 1% carbon ay maaaring makuha mula sa 116.7 kg ng cast iron na naglalaman ng 4% carbon?
85. Gaano karaming ferromanganese na naglalaman ng 80% manganese ang kakailanganin para "mag-deoxidize" ng 36 kg ng ferrous oxide?
Artikulo sa paksa ng Iron, isang pangalawang subgroup ng pangkat VIII
IRON AT KURYENTE Ang mga katangian ng bakal ay iba-iba. May mga bakal na idinisenyo para sa mahabang pananatili sa tubig dagat, mga bakal na makatiis sa mataas na temperatura at...
Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba
Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga mag-aaral, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.
Nai-post sa http://www.allbest.ru//
Nai-post sa http://www.allbest.ru//
Ministry of Health at Social Development ng Russian Federation
Ang institusyong pang-edukasyon ng estado ng mas mataas na propesyonal na edukasyon
Unang Moscow State Medical University
pinangalanang I.M. Sechenov
Kagawaran ng Pangkalahatang Chemistry
Paksa: “Chemistry ng mga elemento ng pangkat VIII B ng Periodic system ng D.I. Mendeleev"
Nakumpleto ng isang mag-aaral
Kirillova Anastasia Alexandrovna
2 kurso ng pediatric faculty
Lektor: Garnova N.Yu.
Moscow 2015
Pangkalahatang katangian ng mga kemikal na elemento ng pangkat VIIIB
Ang Group VIII ng pangalawang subgroup ay kinabibilangan ng mga elemento ng triads ng iron (iron, cobalt, nickel), ruthenium (ruthenium, rhodium, palladium) at osmium (osmium, iridium, platinum). Karamihan sa mga elemento ng subgroup na isinasaalang-alang ay may dalawang electron sa panlabas na electron layer ng atom; lahat sila ay mga metal. Bilang karagdagan sa mga panlabas na electron, ang mga electron mula sa nakaraang hindi natapos na layer ay nakikibahagi din sa pagbuo ng mga bono ng kemikal. Ang mga elementong ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga estado ng oksihenasyon na katumbas ng 2, 3, 4. Ang mas mataas na mga estado ng oksihenasyon ay hindi gaanong karaniwan.
Ang paghahambing ng pisikal at kemikal na mga katangian ng mga elemento ng ikawalong pangkat ay nagpapakita na ang bakal, kobalt at nikel, na nasa unang malaking panahon, ay halos magkapareho sa isa't isa at sa parehong oras ay ibang-iba mula sa mga elemento ng dalawa pang triad. Samakatuwid, kadalasan sila ay nakahiwalay sa pamilyang bakal. Ang natitirang anim na elemento ng ikawalong grupo ay pinagsama sa ilalim ng pangkalahatang pangalan ng mga platinum na metal.
Ang mga atom ng iron triad sa huling antas ay naglalaman ng 2 electron, gayunpaman, ang bilang ng mga electron sa 3d sublevel ay iba para sa kanila. Fe - 3d 6.4s 2; Co-3d 7.4s 2; Ni -3d 8.4s 2 . Ang mga atomo ng mga elemento ng pamilyang bakal, sa kaibahan sa mga atomo ng mga platinum na metal, ay walang libreng f-sublevel, samakatuwid ang kanilang mga katangian ay ibang-iba sa mga katangian ng mga elemento ng iba pang mga triad (Ru, Rh, Pd at Os , Ir, Pt) Sa kanilang mga compound, ang Fe, Co, Ni ay nagpapakita ng antas ng +2 at +3 na mga oksihenasyon. Ang bakal ay maaari ding magpakita ng estado ng oksihenasyon na +6, cobalt +5, nickel +4. Ang lahat ng mga elemento ng tatlong triad ay malakas na mga ahente ng kumplikado.
Ang kasaysayan ng pagtuklas ng mga kemikal na elemento ng pangkat VIIIB
subgroup ng bakal.
Ang bakal bilang isang materyal na kasangkapan ay kilala mula noong sinaunang panahon. Ang kasaysayan ng paggawa at paggamit ng bakal ay nagmula sa prehistoric na panahon, malamang sa paggamit ng meteoric na bakal. Ang pagtunaw sa isang cheese-blast furnace ay ginamit noong ika-12 siglo BC. e. sa India, Anatolia at Caucasus. Ang paggamit ng bakal sa pagtunaw at paggawa ng mga kasangkapan at kasangkapan ay nabanggit din noong 1200 BC. e. Sa Africa sa timog ng Sahara.
Ang Ruthenium ay natuklasan ng propesor ng Kazan University na si Karl Klaus noong 1844. Inihiwalay ito ni Klaus mula sa Ural platinum ore sa dalisay nitong anyo at itinuro ang pagkakatulad sa pagitan ng mga triad ng ruthenium - rhodium - palladium at osmium - iridium - platinum. Pinangalanan niya ang bagong elementong ruthenium bilang parangal sa Russia (Ruthenia ang Latin na pangalan para sa Russia).
Ang Osmium ay natuklasan noong 1804 ng English chemist na si Smithson Tennant sa sediment na naiwan pagkatapos matunaw ang platinum sa aqua regia.
subgroup ng kobalt.
Ang mga compound ng kobalt ay kilala sa tao mula noong sinaunang panahon, ang mga asul na baso ng kobalt, enamel, mga pintura ay matatagpuan sa mga libingan ng Sinaunang Ehipto. Noong 1735, ang Swedish mineralogist na si Georg Brand ay nagawang ihiwalay ang isang dating hindi kilalang metal mula sa mineral na ito, na tinawag niyang cobalt. Nalaman din niya na ang mga compound ng partikular na elementong ito ay nagiging asul na salamin - ang ari-arian na ito ay ginamit kahit na sa sinaunang Assyria at Babylon.
Ang rhodium ay natuklasan sa England noong 1803 ni William Hyde Wollaston. Ang pangalan ay nagmula sa sinaunang Griyego - rosas, tipikal na mga compound ng rhodium ay may malalim na madilim na pulang kulay.
Natuklasan ang Iridium noong 1803 ng English chemist na si S. Tennant kasabay ng osmium, na naroroon bilang mga impurities sa natural na platinum na inihatid mula sa South America. Ang pangalan (sinaunang Griyego - bahaghari) ay dahil sa iba't ibang kulay ng mga asin nito.
Subgroup ng nikel.
Natuklasan ang nikel noong 1751. Gayunpaman, bago iyon, alam na ng mga minero ng Saxon ang ore, na sa panlabas ay kahawig ng tansong ore at ginamit sa paggawa ng salamin upang kulayan ang berdeng salamin.
Ang Palladium ay natuklasan ng English chemist na si William Wollaston noong 1803. Inihiwalay ito ni Wollaston mula sa platinum ore na dinala mula sa South America.
Ang Platinum ay hindi kilala sa Europa hanggang sa ika-18 siglo. Sa unang pagkakataon, nakuha ang platinum sa purong anyo mula sa ores ng English chemist na si W. Wollaston noong 1803. Sa Russia, noong 1819, sa alluvial na gintong minahan sa Urals, natuklasan ang isang "bagong metal ng Siberia". Sa una ay tinawag itong puting ginto, ang platinum ay natagpuan sa Verkh-Isetsky, at pagkatapos ay sa mga minahan ng Nevyansk at Bilimbaevsky. Ang mga rich placer ng platinum ay natuklasan noong ikalawang kalahati ng 1824, at nang sumunod na taon, nagsimula ang pagmimina nito sa Russia.
Pamamahagi sa kalikasan
subgroup ng bakal.
Ang bakal ay ang pinakakaraniwang metal sa mundo pagkatapos ng aluminyo: bumubuo ito ng 4% (mass) ng crust ng lupa. Ang bakal ay nangyayari sa anyo ng iba't ibang mga compound: oxides, sulfides, silicates. Ang bakal ay matatagpuan sa malayang estado lamang sa mga meteorite.
Ang pinakamahalagang iron ores ay kinabibilangan ng magnetic iron ore FeO·Fe2O3, red iron ore Fe2O3, brown iron ore 2Fe2O3* 3H2O at spar iron ore FeCO3.
Ang pyrite, o iron pyrite FeS2, na nangyayari sa malalaking dami, ay bihirang ginagamit sa metalurhiya, dahil ang cast iron ay nakuha mula dito na napakababa ng kalidad dahil sa mataas na nilalaman ng asupre. Gayunpaman, ang iron pyrite ay may pinakamahalagang paggamit - ito ay nagsisilbing isang feedstock para sa produksyon ng sulfuric acid.
Ang Ruthenium ay ang pinakakaraniwang platinum na metal sa mga tao, ngunit halos ang pinakabihirang sa lahat. Hindi gumaganap ng isang biological na papel. Ito ay puro pangunahin sa tissue ng kalamnan. Ang mas mataas na ruthenium oxide ay lubhang nakakalason at, bilang isang malakas na ahente ng oxidizing, ay maaaring mag-apoy ng mga nasusunog na sangkap. Ang Osmium ay maaari ding umiral sa mga tao sa hindi mahahalata na maliliit na halaga.
Sa katutubong estado nito, ang osmium ay nangyayari sa anyo ng mga solidong solusyon na may iridium, na naglalaman ng 10 hanggang 50% osmium. Ang osmium ay matatagpuan sa polymetallic ores na naglalaman din ng platinum at palladium (sulfide copper-nickel at copper-molybdenum ores), sa mga platinum na mineral at basura mula sa pagproseso ng mga gold-bearing ores. Ang mga pangunahing mineral ng osmium ay mga natural na haluang metal ng osmium at iridium (nevyanskite at sysertskite) na kabilang sa klase ng mga solidong solusyon. Ang Nevyanskite ay bumubuo ng siksik (c = 17000–22000 kg/m3) puti o mapusyaw na kulay abong lamellar na hexagonal na kristal na may tigas na 6–7 puntos sa Mohs scale. Ang nilalaman ng osmium sa nevyanskite ay maaaring umabot sa 21-49.3%.
subgroup ng kobalt.
Ang mass fraction ng cobalt sa crust ng lupa ay 4·10?3%. Sa kabuuan, mga 30 mineral na naglalaman ng cobalt ang kilala. Ang nilalaman sa tubig dagat ay humigit-kumulang (1.7) 10-10%. Ang rhodium ay matatagpuan sa mga platinum ores, sa ilang mga gintong buhangin ng South America at iba pang mga bansa. Ang nilalaman ng rhodium at iridium sa crust ng lupa ay 10-11%.
Ang Cobalt ay isa sa mga trace elements na mahalaga sa katawan. Ito ay bahagi ng bitamina B12 (cobalamin). Ang Cobalt ay kasangkot sa hematopoiesis, ang mga function ng nervous system at atay, enzymatic reactions. Ang pangangailangan ng tao para sa kobalt ay 0.007-0.015 mg araw-araw. Ang katawan ng tao ay naglalaman ng 0.2 mg ng kobalt para sa bawat kilo ng timbang ng tao. Sa kawalan ng kobalt, bubuo ang acobaltosis.
Ang sobrang kobalt ay nakakapinsala din sa mga tao.
Ang rhodium at iridium ay marahil ang pinakabihirang elemento sa katawan ng tao (hanggang sa ganap na napatunayan na sila ay umiiral doon).
Ang rhodium ay isang napakabihirang at trace na elemento. Tanging ang isotope 103Rh ay nangyayari sa kalikasan. Ang average na nilalaman ng rhodium sa crust ng lupa ay 1·10?7% ayon sa masa, sa mabatong meteorites 4.8·10?5%. Ang nilalaman ng rhodium ay nakataas sa ultramafic igneous na mga bato. Wala itong sariling mineral. Natagpuan sa ilan sa mga gintong buhangin ng South America. Ito ay matatagpuan sa nickel at platinum ores bilang isang simpleng tambalan. Hanggang 43% ng rhodium ay mula sa Mexican gold deposits. Ito ay matatagpuan din sa isang isomorphic admixture ng mga mineral ng osmic iridium group (hanggang sa 3.3%), sa copper-nickel ores. Ang isang bihirang uri ng osmic iridium, rhodium nevyanskite, ay ang pinakamayamang mineral sa rhodium (hanggang sa 11.3%).
Ang Iridium ay medyo karaniwan sa mga meteorite. Posible na ang aktwal na nilalaman ng metal sa planeta ay mas mataas: ang mataas na density at mataas na pagkakaugnay nito para sa bakal (siderophilicity) ay maaaring humantong sa pag-aalis ng iridium nang malalim sa Earth, sa core ng planeta, sa proseso. ng pagbuo nito mula sa protoplanetary disk. Ang isang maliit na halaga ng iridium ay natagpuan sa solar photosphere.
Subgroup ng nikel.
Ang nikel ay karaniwan sa kalikasan - ang nilalaman nito sa crust ng lupa ay humigit-kumulang. 0.01% (wt.). Ito ay matatagpuan sa crust ng lupa lamang sa nakagapos na anyo; ang mga meteorite na bakal ay naglalaman ng katutubong nikel (hanggang 8%). Ang nilalaman nito sa mga ultrabasic na bato ay humigit-kumulang 200 beses na mas mataas kaysa sa mga acidic (1.2 kg/t at 8 g/t). Sa mga ultramafic na bato, ang pangunahing dami ng nickel ay nauugnay sa mga olivine na naglalaman ng 0.13-0.41% Ni. Pinapalitan nito ang iron at magnesium isomorphically. Ang isang maliit na bahagi ng nickel ay naroroon sa anyo ng mga sulfide. Ang nikel ay nagpapakita ng siderophilic at chalcophilic na mga katangian. Sa pagtaas ng nilalaman ng sulfur sa magma, lumilitaw ang nickel sulfide kasama ng tanso, kobalt, bakal, at mga platinoids. Sa isang prosesong hydrothermal, kasama ng cobalt, arsenic at sulfur, at kung minsan ay may bismuth, uranium at silver, ang nickel ay bumubuo ng mga matataas na konsentrasyon sa anyo ng nickel arsenides at sulfides. Ang nikel ay karaniwang matatagpuan sa sulfide at arsenic-bearing copper-nickel ores.
nickeline (pulang nickel pyrite, kupfernickel) NiAs
chloantite (white nickel pyrite) (Ni, Co, Fe)As2
garnierite(Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O at iba pang silicates
magnetic pyrites (Fe, Ni, Cu)S
arsenic-nickel gloss (gersdorfite) NiAsS,
pentlandite(Fe,Ni)9S8
Sa mga halaman, sa karaniwan, 5 × 10?5 porsyento ng timbang ng nikel, sa mga hayop sa dagat - 1.6 × 10?4, sa mga hayop sa lupa - 1 × 10?6, sa katawan ng tao - 1 ... 2 × 10?6 . Marami ang nalalaman tungkol sa nickel sa mga organismo. Ito ay itinatag, halimbawa, na ang nilalaman nito sa dugo ng tao ay nagbabago sa edad, na sa mga hayop ang halaga ng nickel sa katawan ay nadagdagan, at sa wakas, na mayroong ilang mga halaman at microorganism - "concentrators" ng nikel, na naglalaman ng libu-libo at kahit na daan-daang libong beses na mas maraming nickel, kaysa sa kapaligiran.
Ang Palladium at platinum sa hindi mahahalata na maliliit na halaga at nang hindi gumaganap ng anumang papel, ayon sa ilang mga mapagkukunan, ay umiiral sa mga buhay na organismo.
Ang natural na platinum ay nangyayari bilang pinaghalong anim na isotopes: 190Pt (0.014%), 192Pt (0.782%), 194Pt (32.967%), 195Pt (33.832%), 196Pt (25.242%), 198Pt (7.163%) Ang isa sa kanila ay mahina radioactive. Ang pagkakaroon ng napakahinang radioactivity ng dalawa pang natural na isotopes ng platinum ay hinuhulaan: alpha decay 192Pt?188Os at double beta decay 198Pt? ito ay itinatag lamang na ang kalahating buhay ay lumampas sa 4.7 × 1016 taon at 3.2 × 1014 taon, ayon sa pagkakabanggit.
Pangkalahatang katangian ng subgroup ng bakal.
Baguhin ang laki ng radii ng mga atom at ion.
Atomic radius Fe=0.126nm, Radius ng Fe2+ ions =0.80E, Fe3+ =0.67E
Ru=0.134nm Ru=0.68E
Os=0.135nm Os=0.63E
Atomic radius Co=0.125nm Radius ng mga ion Co2+=0.78E at Co3+=0.64E
Rh=0.1342nm Rh=0.68E
Ir=0.136nm Ir=0.625Е
Atomic radius Ni=0.124nm Ion radius Ni=0.69Е
Pd=0.137nm Pd=0.86E
Pt=0.138nm Pt=0.625E
Pagbabago sa potensyal ng ionization.
Sa mga panahon, bilang panuntunan, ang potensyal ng ionization ay tumataas mula kaliwa hanggang kanan.
Ang potensyal ng ionization sa magkasunod. paglipat mula sa Fe0 hanggang Fe5+ = 7.893; 16.183; 30.65; 57.79 eV ayon sa pagkakabanggit
Ionization potential ng Ru0:Ru1+:Ru2+:Ru3+ resp. = 7.366; 16.763 at 28.46 eV
Potensyal sa ionization Os0 hanggang Os2+ = 8.5 eV, 17 eV
Posibleng huli. ionization ng cobalt atom 7.865, 17.06, 33.50, 53.2 at 82.2 eV
Potensyal sa ionization Rh0:Rh+ : Rh2+ : Rh3+ resp. 7.46, 18.077 at 31.04 eV
Ang potensyal ng ionization sa wakas. Ang paglipat mula sa Ir0 hanggang Ir5+ ay pantay-pantay. 9.1, 17.0, (27), (39), (57) eV
Nikel ionization potensyal 7.635; 18.15; 35.17; 56.0 at 79 eV
Ang potensyal ng ionization ng palladium Pd0? Pd+? Pd2+? Pd3+ resp. katumbas ng 8.336, 19.428 at 32.92 eV
Ionization potential ng platinum Pt0 ? Pt+? Pt2+? Pt3+ resp. katumbas ng 9.0, 18.56 at 23.6 eV
Kemikal na elemento ng pangkat VIII ng periodic system, atomic number 26, atomic mass 55.847. Ang configuration ng dalawang panlabas na layer ng electron ay 3s2p6d64s2. Ang bakal ay nagpapakita ng variable na valency (ang pinaka-matatag na compound ay 2- at 3-valent Iron). Sa oxygen, ang iron ay bumubuo ng oxide (II) FeO, oxide (III) Fe2O3, at oxide (II,III) Fe3O4.
Sa mataas na temperatura (700-900) ito ay tumutugon sa singaw ng tubig:
3Fe+4H2O? Fe3O4+4H2
Tumutugon sa mga dilute acid na HCl at H2SO4 upang bumuo ng iron salt dalawa at hydrogen:
Fe+2HCl= FeCl2+H2
Fe+H2SO4(razb.)=FeSO4+H2
Sa concentrated oxidizing acids, ang iron ay natutunaw lamang kapag pinainit at agad na pumasa sa Fe3 + cation:
2Fe+6H2SO4(conc)=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O
Fe+6HNO3(conc)=Fe(NO3)3+3NO2+3H2O
(sa malamig, conc. nitric at sulfuric acids passivate iron)
Sa razb. Sa nitric acid, ang iron ay na-oxidized pareho sa malamig at kapag pinainit, malalim na binabawasan ito.
10Fe + 36HNO3diff. = 10Fe(NO3)3 + 3N2 + 18H20
Sa hangin sa presensya ng tubig, madali itong mag-oxidize (kalawang)
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
Ang bakal ay tumutugon sa mga halogen kapag pinainit. Kapag ang iron at iodine 1 ay tumutugon, ang iodide Fe3I8 ay nabuo.
2Fe+3Cl2=2FeCl3 kapag pinainit
Kapag pinainit, ang iron ay tumutugon sa nitrogen, na bumubuo ng iron nitride Fe3N, na may phosphorus, na bumubuo ng phosphides FeP, Fe2P at Fe3P, na may carbon, na bumubuo ng Fe3C carbide, na may silikon, na bumubuo ng ilang mga silicide, halimbawa, FeSi.
Kwalitatibong reaksyon sa iron (II) ion - reaksyon sa pulang asin sa dugo.
Sa pagkakaroon ng mga iron(II) ions, isang madilim na asul na precipitate ang nabuo. Ito ay ang Turnbull blue complex iron salt KFe).
2 K3 + 3 Fe SO4 \u003d KFe)? + 3K2SO4
Ang isang qualitative na reaksyon sa isang iron (II) ion ay isang reaksyon na may alkali.
Ang isang kulay-abo-berdeng namuo ay bumubuo.
FeSO4+2 NaOH = Fe(OH)2? + Na2SO4
Ang isang qualitative na reaksyon sa iron (III) ion ay isang reaksyon na may alkali.
Ang isang brown precipitate ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga iron (III) ions sa paunang solusyon.
FeCl3 + 3 NaOH = Fe(OH)3? + 3 NaCl
Kwalitatibong reaksyon sa iron (III) ion - reaksyon na may dilaw na asin sa dugo.
Ang dilaw na asin sa dugo ay potassium hexacyanoferrate K4.
3K4 +4 FeCl3 \u003d KFe)? + 12 KCl
Ang isang qualitative na reaksyon sa iron (III) ion ay isang reaksyon sa potassium thiocyanate.
Ang isang pulang sangkap ay nabuo. Ito ay iron(III) thiocyanate.
FeCl3 + 3 KCNS= Fe(CNS)3 + 3KCl
Kapag nakikipag-ugnayan ang mga ion 4? na may Fe3 + cations, isang madilim na asul na precipitate ay nabuo - Prussian blue:
3Fe(CN)6]4? + 4Fe3+ = Fe43?
OXIDATION PROPERTY NG IRON(III) COMPOUNDS
1. 2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl
2. CuS + Fe2(SO4)3 = CuSO4 + 2FeSO4 + S
3. 2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl
4. 2FeCl3 + Na2SO3 + H2O = Na2SO4 + 2HCl + 2FeCl2
5. 2CuI + 2Fe2(SO4)3 = I2 + 2CuSO4 + 4FeSO4
6. SnCl2 + 2FeCl3 = SnCl4 + 2FeCl2
7. 2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 8. Cu2S + 2Fe2(SO4)3 = 4FeSO4 + 2CuSO4 + S
mga compound ng bakal.
Ang iron pentacarbonyl ay isang inorganic na compound, iron carbonyl complex ng Fe(CO)5 na komposisyon. Banayad na dilaw na likido, hindi nahahalo sa tubig. Sa mataas na presyon, ang metal na bakal ay tumutugon sa carbon monoxide CO, at likido, sa ilalim ng normal na mga kondisyon, madaling mabuo ang pabagu-bago ng iron pentacarbonyl Fe (CO) 5. Ang mga iron carbonyl ng mga komposisyon na Fe2(CO)9 at Fe3(CO)12 ay kilala rin. Ang mga iron carbonyl ay nagsisilbing panimulang materyales sa synthesis ng mga organo-iron compound, kabilang ang komposisyon ng ferrocene.
Resibo:
Ang pagkilos ng may presyon ng carbon monoxide sa iron powder:
Pagkilos ng carbon monoxide sa ilalim ng presyon sa iron(II) at copper iodide:
Pagkabulok sa pag-init ng nonacarbonyl iron:
Nabubulok sa pag-init:
Tumutugon sa mainit na tubig:
Tumutugon sa mga acid (sa diethyl ether):
Na-oxidized ng oxygen:
Tumutugon sa hydroiodic acid:
Kapag ang isang solusyon sa acetic acid ay na-irradiated na may ultraviolet light, mas mataas na carbonyls ay nabuo:
Sa ilalim ng pagkilos ng isang sodium alcoholate catalyst sa isang solusyon sa ethanol, ang mas mataas na carbonyls ay nabuo:
Tumutugon sa mga base sa methanol:
Tumutugon sa sodium sa likidong ammonia:
Tumutugon sa nitrogen monoxide sa ilalim ng presyon:
Ang iron oxide (II) FeO ay may mga pangunahing katangian, tumutugma ito sa base Fe (OH) 2. Ang iron oxide (III) Fe2O3 ay mahina amphoteric, tumutugma ito sa isang mas mahina kaysa sa Fe (OH) 2 base Fe (OH) 3, na tumutugon sa mga acid:
2Fe(OH)3+ 3H2SO4= Fe2(SO4)3 + 6H2O
Ang iron hydroxide (III) Fe(OH)3 ay nagpapakita ng bahagyang amphoteric properties; ito ay magagawang tumugon lamang sa mga puro alkali na solusyon:
Fe(OH)3 + KOH = K
Ang nagreresultang iron(III) hydroxocomplexes ay matatag sa malakas na alkaline na solusyon. Kapag ang mga solusyon ay natunaw ng tubig, sila ay nawasak, at ang iron (III) Fe(OH)3 hydroxide ay namuo.
Sa mga salts ng iron (II) sa mga may tubig na solusyon, ang Mohr's salt ay stable - double ammonium sulfate at iron (II) (NH4) 2Fe (SO4) 2 6H2O.
Ang iron (III) ay nakakabuo ng double sulfate na may mga single charged alum-type cations, halimbawa, Kfe (SO4) 2 - iron-potassium alum, (NH4) Fe (SO4) 2 - iron-ammonium alum, atbp.
Nakuha sa pamamagitan ng paglamig ng acidified mixture ng saturated solutions ng ferrous sulfate at ammonium:
Sa gamot, ginagamit ang mga ito bilang isang astringent, cauterizing, hemostatic agent; bilang isang antiperspirant.
Mga ferrous compound.
Iron oxide (II) FeO. Diamagnetic na itim na hindi matatag na mala-kristal na pulbos. Nagbabago sa kapag pinainit sa hangin. Bahagyang natutunaw sa tubig at alkalis. Natutunaw sa mga acid. Nabubulok ang tubig kapag pinainit. Nakuha sa pamamagitan ng oksihenasyon ng metal na bakal, pagbabawas ng iron (III) oxide na may CO o hydrogen, calcination ng pinaghalong Fe2O3 at iron powder.
Iron hydroxide (II) Fe (OH) 2. Ito ay nabubuo sa anyo ng isang patumpik-tumpik na madilaw-dilaw-puting namuo kapag ang mga solusyon ng iron (II) na mga asing-gamot ay ginagamot sa alkalis na walang air access. Bahagyang natutunaw sa alkalis. Natutunaw sa mga acid. Nagpapakita ng mga pangunahing katangian. Sa pagkakaroon ng mga ahente ng oxidizing, agad itong nagiging Fe(OH)3.
Iron sulfate (II) FeSO4. Nakakalason, sobrang hygroscopic, paramagnetic, puti, orthorhombic na mga kristal. Kapag pinainit sa hangin, ito ay nagiging Fe2O3. Nakuha sa pamamagitan ng calcining pyrite, pagpainit ng PbSO4 na may bakal, pag-aalis ng tubig ng FeSO4.7H2O crystalline hydrate.
Sa gamot, ginagamit ito bilang gamot para sa paggamot at pag-iwas sa iron deficiency anemia.
Iron (II) orthophosphate Fe3(PO4)2.8H2O. Ito ay natural na nangyayari bilang mineral na vivianite. Maasul na puti na mga monoclinic na kristal. Natutunaw sa mga mineral acid.
Iron (II) carbonate FeCO3. Ito ay natural na nangyayari bilang mineral siderite o iron spar. Bahagyang natutunaw sa tubig, natutunaw sa mga mineral acid at sodium bikarbonate na solusyon. Nag-oxidize sa basa-basa na hangin. Nabubulok sa pag-init sa FeO at CO2. Ito ay nababawasan ng hydrogen kapag pinainit. Nakukuha sa pamamagitan ng paggamot sa mga solusyon ng iron (II) salts na may mga solusyon ng sodium carbonate o bikarbonate.
Iron hexacyanoferrate (II) K4.3H2O. Diamagnetic yellow monoclinic crystals, non-toxic, maalat at mapait na lasa. Natutunaw sa tubig, ethylamine, acetone. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng KCN sa Fe(CN)2. Ginagamit para sa paggawa ng photographic na papel, bilang isang kemikal na reagent para sa pagpapasiya ng bakal, sink, tanso, uranium, methylene blue at sa paggawa ng mga mineral na tina.
IRON(III) COMPOUNDS
Iron oxide (III) - Fe2O3 - isang hindi natutunaw na red-brown substance, ay nagpapakita ng amphoteric properties. Tumutugon sa mga acid at piyus sa alkalis at carbonates upang bumuo ng mga ferrite. Ang mga ferrite ay may malakas na magnetic properties at ginagamit sa mga electromagnet.
Fe2O3 + 6HCl = FeCl 3 + 3H2O;
Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H 2 O;
Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2:
Fe2 O 3 + CaCO3 \u003d Ca (FeO2) 2 + CO2
Ang iron oxide (III) ay nakukuha sa pamamagitan ng calcination ng iron hydroxide o salts.
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3 + 8NO2 + O2
4FeCO3 + O2 = 2Fe2O3 + 4CO2
Iron (III) hydroxide - Fe (OH) 3 - isang bahagyang natutunaw na kayumanggi na sangkap, na nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng alkalis o carbonates sa mga iron (III) na asing-gamot, dahil ang Fe2O3 ay hindi nakikipag-ugnayan sa tubig. Sa pangkalahatan, ang hydroxide na ito ay isang polymeric compound na may variable na komposisyon Fe2O3 .nH2O
FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3 + 3KCl
Ang Fe(OH)3 ay isang hindi matatag na tambalan at unti-unting nawawalan ng tubig, nagiging Fe2O3. Ito ay may mahinang amphoteric properties (reacts with acids, reacts with alkalis in solutions or during fusion).
Fe(OH)3 = FeO(OH) + H2O;
2FeO(OH) = Fe2O3 + H2O
Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O;
Fe(OH)3 + NaOH = NaFeO2 + 2H2O;
Fe(OH)3 + NaOH = Na - sodium tetrahydroxyferrite
Mga asin ng bakal (III)
FeCl3 .6H2O - etching ng radio circuit boards, water treatment Fe2(SO4)3 *9H2O - coagulant sa water treatment
Fe(NO3)3 - mordant para sa pagtitina ng mga tela
Ang mga phosphate at sulfide ng iron (III) ay hindi matutunaw sa tubig. Ang mga asin ng iron (III) ay hydrolyzed at ang kanilang mga solusyon ay acidic:
FeCl3 + Na2HPO4 + CH3COONa = FePO4 + 2NaCl + CH3COOH
2FeCl3 + 3(NH4)2S \u003d Fe2S3 + 6NH4Cl (inilalabas ang elemental na sulfur kapag pinainit o inaasido)
FeCl3 + H2O = Fe(OH)Cl2 + Hcl;
Fe(OH)Cl2 + H2O = Fe(OH)2Cl + Hcl
Fe(OH)2Cl + H2O = Fe(OH)3 + Hcl;
2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2
IRON(VI) COMPOUNDS
Ang mga asin ng iron acid - ang mga ferrates ay nakukuha sa pamamagitan ng oksihenasyon ng iron (III) compounds.
2Fe(OH)3 + 10KOH + Br2 = 2K2FeO4 + 6KBr + 8H2O
Fe2O3 + 3KNO3 + 2K2CO3 = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2CO2
Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O
Fe2O3 + KClO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + KCl + 2H2O
Ang mga ferrates ay malakas na oxidizer: CrCl3 + K2FeO4 = K2CrO4 + FeCl3
2NH4OH + 2K2FeO4 = N2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH
Ang bakal ay kasama rin sa istraktura ng heme. Ang Heme ay isang prosthetic na grupo ng maraming protina: hemoglobin, myoglobin, cytochromes ng mitochondrial CPE, cytochrome P450 na kasangkot sa microsomal oxidation. Ang mga enzyme na catalase, peroxidase, cytochrome oxidase ay naglalaman ng heme bilang isang coenzyme.
Ang heme ay binubuo ng ferrous ion at porphyrin. Ang istraktura ng porphyrins ay batay sa porphin. Binubuo ang Porphin ng apat na pyrrole ring na pinag-uugnay ng mga methene bridge. Depende sa istraktura ng mga substituent sa mga singsing ng pyrrole, ang ilang mga uri ng porphyrin ay nakikilala: protoporphyrins, etioporphyrins, mesoporphyrins, at coproporphyrins. Ang mga protoporphyrin ay ang pasimula ng lahat ng iba pang uri ng porphyrin.
Ang mga heme ng iba't ibang mga protina ay maaaring maglaman ng iba't ibang uri ng mga porphyrin. Ang bakal sa heme ay nasa pinababang estado (Fe+2) at nakatali ng dalawang covalent at dalawang coordination bond sa nitrogen atoms ng pyrrole rings. Kapag ang iron ay na-oxidize, ang heme ay na-convert sa hematin (Fe3+). Ang pinakamalaking halaga ng heme ay nakapaloob sa mga erythrocytes na puno ng hemoglobin, mga selula ng kalamnan na may myoglobin, at mga selula ng atay dahil sa mataas na nilalaman ng cytochrome P450 sa kanila.
Ang istraktura ng porphin (A), protoporphyrin IX (B), at hemoglobin heme (C). Ang Porphin ay isang cyclic na istraktura na binubuo ng apat na pyrrole ring na pinag-uugnay ng mga methane bridge.
Ang myoglobin ay isang oxygen-binding protein sa skeletal at cardiac muscles. Ang myoglobin ay naglalaman ng isang bahagi na hindi protina (heme) at isang bahagi ng protina (apomyoglobin).
Ang apomyoglobin ay ang protina na bahagi ng myoglobin; ang pangunahing istraktura ay kinakatawan ng isang pagkakasunud-sunod ng 153 amino acid, na nakaayos sa 8 α-helice sa pangalawang istraktura. ?-Ang mga helice ay itinalaga ng mga letrang Latin mula A hanggang H, simula sa N-terminus ng polypeptide chain, at naglalaman ng 7 hanggang 23 amino acid. Upang italaga ang mga indibidwal na amino acid sa pangunahing istraktura ng apomyoglobin, alinman sa pagsulat ng kanilang serial number mula sa N-terminus (halimbawa, His64, Phen138), o ang titik?-helix at ang serial number ng amino acid na ito sa helix na ito, simula mula sa N-terminus (halimbawa, Kanyang F8 ).
Ang istrukturang tersiyaryo ay may anyo ng isang compact globule (halos walang libreng espasyo sa loob), na nabuo dahil sa mga loop at pagliko sa rehiyon ng mga hindi nakapulupot na mga seksyon ng protina. Ang panloob na bahagi ng molekula ay halos binubuo ng mga hydrophobic radical, maliban sa dalawang His residues na matatagpuan sa aktibong sentro.
Ang mga monooxygenases na umaasa sa Cytochrome P450 ay nagpapagana sa pagkasira ng iba't ibang mga sangkap sa pamamagitan ng hydroxylation na kinasasangkutan ng electron donor NADH at molecular oxygen. Sa reaksyong ito, ang isang atom ng oxygen ay nakakabit sa substrate, at ang pangalawa ay nabawasan sa tubig.
Ang mga enzyme ng pamilya ng cytochrome P450, hindi tulad ng iba pang mga hemoprotein, bilang isang panuntunan, na may isang uri ng aktibidad at isang mahigpit na tinukoy na pag-andar, ay medyo magkakaibang sa mga pag-andar, mga uri ng aktibidad ng enzymatic, at madalas na may mababang pagtitiyak ng substrate. Ang mga P450 ay maaaring magpakita ng parehong aktibidad ng monooxygenase at oxygenase, at samakatuwid ay tinutukoy kung minsan bilang mga mixed-function na oxidases.
* functional (bilang bahagi ng hemoglobin, myoglobin, enzymes at coenzymes);
* transportasyon (transferrin, lactoferrin, mobilferrin);
*idineposito (ferritin, hemosiderin);
* bakal na bumubuo ng libreng pool.
Electronic formula 4s24p64d75s1
Katayuan ng oksihenasyon: +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8; valency: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
Mga katangiang pisikal: silver-white brittle metal, tmelt=2250оС, tboil=4200оС, density 12.4 g/cm3
Prevalence sa kalikasan: nilalaman sa crust ng lupa 5.0.10-6% (mass.)
Pangunahing Mineral: Laurite RuS2
Pagkuha: bilang isang resulta ng kumplikadong pagproseso ng mga ores, nakuha ang RuO4, na nabawasan ng hydrogen
Mga katangian ng kemikal: hindi aktibong metal. Sa serye ng mga boltahe, ito ay pagkatapos ng hydrogen. Hindi tumutugon sa mga acid. Tumutugon kapag pinainit gamit ang mga halogen. Tumutugon sa mga pinaghalong oxidizing-alkaline.
Mga compound ng divalent ruthenium.
Ruthenium (II) hydroxide Ru(OH)2. Isang brown precipitate ang nabuo kapag ang solusyon ng ruthenium(II) chloride ay ginagamot ng alkali. Ito ay hindi masyadong matatag at madaling ma-oxidize, nagiging Ru(OH)3.
Ruthenium(II) chloride RuCl2. Brown powder, bahagyang natutunaw sa malamig na tubig, acids, alkalis at natutunaw sa alkohol. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng chlorine sa powdered ruthenium metal na pinainit hanggang 250°C.
Mga compound ng trivalent ruthenium.
Ruthenium (III) hydroxide Ru(OH)3. Ito ay nabuo bilang isang itim na namuo sa panahon ng paggamot ng mga solusyon ng mga ruthenium salts na may alkalis o oksihenasyon ng ruthenium (II) hydroxide.
Ruthenium (III) chloride RuCl3. Makikinang na kayumanggi-itim na mala-kristal na pulbos. Bahagyang natutunaw sa tubig at mga acid.
RuCl3+ 2KCl (conc.) + H2O = K2
Sa concentrated hydrochloric acid ay bumubuo ng mga chlorocomplexes:
Sa mga puro solusyon ng alkali metal chlorides ito ay bumubuo ng mga kumplikadong asing-gamot:
Kapag pinainit, ito ay na-oxidize ng atmospheric oxygen:
Nabawi gamit ang hydrogen:
Ruthenium (III) bromide RuBr3. Itim na mala-kristal na pulbos. Nakukuha sa pamamagitan ng direktang interaksyon ng mga elemento o sa pamamagitan ng paggamot ng ruthenium (III) hydroxide na may hydrogen bromide.
Ruthenium(III) iodide RuI3. Isang itim na mala-kristal na pulbos na nabubulok sa mga elemento nito kapag pinainit hanggang 127°C. Nakukuha sa pamamagitan ng direktang interaksyon ng mga elemento kapag pinainit o sa pamamagitan ng paggamot sa ruthenium (III) hydroxide na may hydrogen iodide.
Ang reaksyon ng ruthenium (III) chloride at potassium iodide:
Mga compound ng tetravalent ruthenium.
Ruthenium (IV) oxide RuO2. Napaka-stable. Bahagyang natutunaw sa tubig at alkohol. Natutunaw sa mga acid. Ito ay nakukuha sa pamamagitan ng pag-init ng powdered ruthenium sa oxygen o sa pamamagitan ng calcining ruthenium (IV) sulfide sa isang stream ng oxygen.
Pagkabulok sa pag-init ng ruthenium(VIII) oxide:
Reaksyon ng ruthenium(VIII) oxide at hydrogen peroxide:
Ruthenium(IV) sulfide RuS2. Ito ay natural na nangyayari bilang mineral laurite. Nakukuha ito sa pamamagitan ng pag-init ng pinaghalong powdered ruthenium na may sulfur o sa pagkilos ng hydrogen sulfide sa mga solusyon ng ruthenium (IV) salts.
Mga compound ng pentavalent ruthenium.
Ruthenium(V) fluoride RuF5. Mga transparent na madilim na berdeng kristal. Nakakasira ng salamin. Nabulok ng tubig at binawasan ng iodine sa ruthenium(III) fluoride. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng fluorine sa ruthenium metal na pinainit hanggang 300°C.
4RuF5+10H2O =3RuO2+ RuO4 + 20HF
Mga compound ng hexavalent ruthenium.
Potassium ruthenate K2RuO4. Madilim na berdeng tetrahedral na kristal. Binawasan ng hydrogen sa ruthenium(IV) oxide o ruthenium metal. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng isang oxidizing-alkaline mixture sa ruthenium metal powder.
Tumutugon sa dilute acids:
Tumutugon sa puro acids:
Tumutugon sa chlorine:
Mga compound ng heptavalent ruthenium.
Potassium perruthenate KruO4. Itim na tetragonal na kristal. Nakuha sa pamamagitan ng oksihenasyon ng potassium ruthenate na may gaseous chlorine o liquid bromine.
Mga compound ng Octavalent routenium.
Ruthenium (VIII) oxide RuO4. Nabubulok nang paputok sa ruthenium (IV) oxide at oxygen kapag pinainit sa ibaba ng boiling point. Nagbabago sa mga ruthenate sa ilalim ng pagkilos ng alkalis. Ang mga singaw ay may malakas na amoy ng ozone at nakakalason. May mga katangian ng oxidizing. Nakuha sa pamamagitan ng calcining ruthenium sa oxygen sa mga temperaturang higit sa 1000°C.
Electronic configuration ext. mga shell ng elektron 5s25p65d66s2
Nahihiwalay ang Osmium mula sa pinayamang hilaw na materyal ng mga platinum na metal sa pamamagitan ng pag-calcine sa concentrate na ito sa hangin sa temperaturang 800–900 °C. Sa kasong ito, ang mga singaw ng highly volatile osmium tetroxide OsO4 quantitatively sublimate, na pagkatapos ay hinihigop ng NaOH solution.
Sa pamamagitan ng pagsingaw ng solusyon, ang isang asin ay nakahiwalay - sodium perosmate, na pagkatapos ay binabawasan ng hydrogen sa 120 ° C sa osmium:
Mga compound ng divalent osmium.
Osmium(II) oxide OsO. Grayish-black powder, bahagyang natutunaw sa tubig at acids. Nakukuha sa pamamagitan ng pag-init ng pinaghalong osmium, osmium (II) sulfite at sodium carbonate sa isang stream ng carbon dioxide.
Osmium(II) chloride OsCl2. Natutunaw sa alkohol, eter at nitric acid. Nakuha sa pamamagitan ng pagpainit ng osmium (III) chloride sa 500°C at pinababang presyon. elemento ng kemikal iron cobalt nickel
Osmium(II) iodide OsI2. Isang berdeng solid na nabubuo kapag ang mga acid solution ng osmium(IV) salts ay ginagamot ng potassium iodide.
Mga trivalent osmium compound.
Osmium(III) oxide Os2O3. Madilim na kayumanggi pulbos (o tanso-pulang mga natuklap), bahagyang natutunaw sa tubig. Nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng OsO4 na may metal na osmium sa pamamagitan ng pag-init o sa pamamagitan ng pag-init ng mga asing-gamot ng osmium (III) na may sodium carbonate sa isang stream ng carbon dioxide.
Osmium(III) chloride OsCl3. Hygroscopic brown cubic crystals. Madaling natutunaw sa tubig at alkohol. Nabulok ito sa OsCl2 at Cl2 sa itaas ng 500°C. Ang crystalline hydrate na OsCl3.3H2O ay kilala.
Mga compound ng tetravalent osmium.
Osmium (IV) oxide OsO2. Bahagyang natutunaw sa tubig at mga acid. Nakuha sa pamamagitan ng pag-init ng pinong dispersed metallic osmium sa OsO4 vapor.
Osmium(IV) fluoride OsF4. Brown powder na nabubulok sa tubig o init. Nakukuha ito sa pamamagitan ng pagpasa ng fluorine sa metallic osmium na pinainit hanggang 280 ° C.
Osmium(IV) chloride OsCl4. Brown-red needles, na dahan-dahang na-convert sa OsO2.2H2O sa pamamagitan ng tubig. Ito ay nakukuha sa pamamagitan ng pagtrato sa OsO4 na may puro HCl o sa pamamagitan ng paglamig ng kayumanggi-dilaw na singaw na nabuo sa pamamagitan ng pagpasa ng chlorine sa metallic osmium na pinainit hanggang 650-700 ° C.
Osmium(IV) sulfide OsS2. Mga itim na cubic crystal. Bahagyang natutunaw sa tubig at alkohol. Kapag pinainit sa hangin, ito ay nagiging OsO4. Binawasan ng hydrogen sa metal.
Mga compound ng valent osmium.
Osmium (VI) fluoride OsF6. Nakakasira ng salamin. Hydrolyzes sa tubig. Ang mga singaw ng osmium(VI) fluoride ay walang kulay at nakakalason. Nakuha kasama ng OsF4 at OsF8 sa pamamagitan ng pag-init ng osmium sa isang fluorine na kapaligiran.
Potassium osmate K2OsO4. Violet octahedral crystals. Kapag pinainit, ito ay nagiging OsO4. Nabulok ng mga acid. Nakuha sa pamamagitan ng pagbawas sa potassium nitrite o OsO4 alcohol sa isang solusyon ng caustic potash.
Octovalent osmium compounds.
Osmium oxide (VIII) OsO4. Ito ay may masangsang na amoy. Natutunaw sa tubig, alkohol, eter. Ang mga singaw ay napakalason. Nagpapakita ng mga katangian ng oxidizing. Ginamit sa maraming reaksyon bilang isang katalista.
Osmium(VIII) fluoride OsF8. Mga dilaw na kristal. Nabubulok kapag pinainit sa itaas ng 225°C. May mga katangian ng oxidizing. Nagdudulot ng paso kapag nadikit sa balat. Tumutugon sa tubig upang bumuo ng OsO4 at hydrofluoric acid.
Osmium(VIII) sulfide OsS4. Madilim na kayumanggi pulbos. Nakuha sa pamamagitan ng pagpasa ng hydrogen sulfide sa pamamagitan ng acidified na solusyon ng OsO4 o sa pamamagitan ng pagkilos ng ammonium o sodium sulfides sa mga alkaline na solusyon ng OsO4.
Ang Cobalt (lat. Сobaltum, Co) ay isang kemikal na elemento na may atomic number 27, atomic mass 58.9332. Ang pagsasaayos ng dalawang panlabas na layer ng elektron ng cobalt atom ay 3s2 3p6 3d7 4s2 . Ang Cobalt ay bumubuo ng mga compound nang madalas sa oxidation state +2 (valence II), mas madalas sa oxidation state +3 (valency III) at napakabihirang sa oxidation states +1, +4 at +5 (valencies, ayon sa pagkakabanggit, I, IV, V).
Ang mga simpleng sangkap ng Co sa anyo ng pulbos ay nagpapakita ng medyo mataas na aktibidad na may paggalang sa mga acid. Bilang resulta ng kanilang pakikipag-ugnayan sa mga acid, ang mga asing-gamot na may estado ng oksihenasyon ng +2 ay nabuo. Ang mga cobalt salt ay kulay pink dahil sa pagbuo ng 2- aqua complex.
Co + 2HCl = CoCl2 + H2?
Co + H2SO4 = CoSO4 + H2?
3 Co + 8HNO3(sc.) = 3Co(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cold concentrated nitric acid passivates Co. Kapag pinainit, ang proteksiyon na pelikula ay nawasak at ang metal ay tumutugon sa puro nitric acid:
Co + 4HNO3(conc.) = Co(NO3)2 + 2NO2? + 2H2O
Sa oxygen, ang kobalt ay bumubuo ng mga EO oxide na may mga pangunahing katangian. Ang mga oxide na ito ay hindi natutunaw sa tubig, hindi nakikipag-ugnayan sa alkalis, ngunit madaling tumutugon sa mga acid upang bumuo ng Co(II) salts. Ang mga Co(II) na asin ay kadalasang ginagamit para sa synthesis ng kaukulang hydroxides, halimbawa: CoCl2 + NaOH = Co(OH)2? + NaCl
Sa pagtanggap ng cobalt (II) hydroxide mula sa mga asing-gamot, isang asul na namuo ng hindi natutunaw na mga pangunahing asin Co(OH)nX2-n? xH2O at pagkatapos ay pink hydroxide Co(OH)2. Ang hitsura ng asul na kulay ay maaari ding ipaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng cobalt hydroxide na may komposisyon na 3Co(OH)2?2H2O, na nabuo kasama ng mga pangunahing asin. Sa karagdagang pagdaragdag ng alkali bilang resulta ng pag-aalis ng tubig at pagtanda, nagbabago ito ng kulay mula sa asul hanggang sa rosas. Ang Cobalt(II) hydroxide ay nagpapakita ng kaunting ebidensya ng amphoterism na may mga pangunahing katangian. Madali itong natutunaw sa mga acid (na may pagbuo ng mga Co (II) salts), at napakahirap ang paglusaw sa alkali.Gayunpaman, ang pagkakaroon ng acidic na katangian ng Co (OH) 2 ay kinumpirma ng pagkakaroon ng 2- hydroxo complex. Ang Co (II) hydroxide ay napakabagal na na-oxidize ng atmospheric oxygen at nagiging Co(III) hydroxide, may kulay na kayumanggi: 4Co(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Co(OH)3
Sa pagkakaroon ng mas malakas na oxidizing agent, tulad ng hydrogen peroxide, ang proseso ng Co(II) oxidation ay nagpapatuloy nang mas mabilis: 2Co(OH)2 + H2O2 = 2Co(OH)3
Ang isang qualitative reaction sa Co(II) ion ay ang pagbuo ng yellow nitro complex nito.
CoCl2 + 7KNO2 + 2CH3COOH = K3 ? + HINDI + 2CH3COOK + 2KCl
Qualitative reaction para sa cobalt (II) cations Co2+
Ang kakaiba ng mga cation na ito ay ang pagbuo ng mga kumplikadong asing-gamot na may mga molekula ng ammonia - ammoniates: Co2 + + 4NH3 \u003d 2+ Ammonias na mga solusyon sa kulay sa maliliwanag na kulay. Ang yellow-brown cobalt(II) ammonia ay unti-unting na-oxidize ng atmospheric oxygen sa cherry-red cobalt(III) ammonia. Sa pagkakaroon ng mga ahente ng oxidizing, ang reaksyong ito ay nagpapatuloy kaagad.
Ang estado ng oksihenasyon (III) ay hindi matatag para sa cobalt, kaya ang Co(III) hydroxide ay nagpapakita ng mga katangian ng pag-oxidizing, kahit na sa ilalim ng impluwensya ng isang mahinang ahente ng pagbabawas gaya ng Cl- ion: 2Co(OH)3 + 6HCl = 2CoCl2 + Cl2? + 6H2O
Ang Cobalt ay bumubuo ng isang malaking bilang ng mga hindi matutunaw na asin, na marami sa mga ito, tulad ng mga pospeyt, ay maaaring synthesize gamit ang mga exchange reaction sa mga may tubig na solusyon:
3 CoCl2 + 4Na2HPO4 = 2 Co3(PO)4 + 8NaCl + HCl
Ang Medium Co(II) carbonates ay hindi maaaring makuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng alkali metal carbonate sa mga solusyon ng kanilang mga asin. Dahil sa pagtaas ng hydrolysis sa pagkakaroon ng mga carbonate ions, ang pagbuo ng hindi gaanong natutunaw na basic kaysa sa mga intermediate na carbonate ay nangyayari:
2CoCl2 + Na2CO3 + 2H2O ? (CoOH)2CO3? + 2NaCl + 2HCl
Sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, ang cobalamin, bitamina B12, ay nakahiwalay sa atay ng mga hayop, at ang bitamina na ito lamang ang naglalaman ng kobalt - naglalaman lamang ito ng 4%, at naroroon ito sa isang aktibong anyo.
Ang Cobalt ay nakikibahagi sa maraming mga proseso sa katawan: pinapagana nito ang proseso ng hematopoiesis - salamat dito, ang mga pulang selula ng dugo ay ginawa sa utak ng buto, ang bakal ay mas mahusay na hinihigop, at ang komposisyon ng dugo ay patuloy na nananatiling normal. Ang bituka microflora, "responsable" para sa pagsipsip ng bakal, ay nangangailangan ng kobalt - para sa mga bakterya ito ay pagkain, samakatuwid, kung ang kobalt ay hindi sapat, ang iba't ibang uri ng anemia ay madalas na nabubuo; ang proseso ng sirkulasyon ng dugo na may kakulangan ng kobalt ay hindi rin maaaring magpatuloy nang normal.
Ang pakikilahok sa mga proseso ng metabolic, ang kobalt ay nag-normalize sa aktibidad ng endocrine system, pinapagana ang paggawa ng mga enzyme, at nakikilahok sa synthesis ng mga protina, karbohidrat at taba. Nakikipag-ugnayan sa iba pang mga sangkap, sinisimulan ng cobalt ang proseso ng pag-renew ng lahat ng mga selula ng katawan, na nakikilahok din sa synthesis ng RNA at DNA.
Para sa normal na pag-unlad at pagpapanatili ng istraktura ng tissue ng buto, mahalaga din na mayroong sapat na kobalt sa katawan, kaya ang mga produkto na may kobalt ay kinakailangan lalo na para sa mga bata, kababaihan at matatanda.
Ang Cobalt ay mahalaga para sa pagpapanatili ng isang malusog na estado ng mga daluyan ng dugo - pinipigilan nito ang pag-unlad ng atherosclerosis, dahil hindi lamang nito binabawasan ang dami ng "masamang" kolesterol sa dugo, ngunit tumutulong din sa katawan na alisin ito, kaya wala itong oras na idedeposito sa mga sisidlan.
Ang immunostimulatory effect ng cobalt ay ipinakita sa pamamagitan ng kakayahang dagdagan ang aktibidad ng phagocytic ng mga leukocytes - nangangahulugan ito na ang mga leukocyte ay mas aktibong nagbubuklod, sumisipsip at natutunaw ang mga pathogen na pumapasok sa katawan. Ang aktibidad ng pancreas ay nakasalalay din sa dami ng kobalt sa katawan - kung ito ay kulang, ang organ na ito ay hindi maaaring gumana nang normal.
Ang Cobalt, kasama ng iba pang mga sangkap, ay tumutulong sa katawan na mapanatili ang kabataan - halimbawa, kasama ng tanso at mangganeso, pinipigilan nito ang maagang pag-abo ng buhok at pinapabilis ang paggaling pagkatapos ng malubhang sakit.
Ang electronic formula ay 4s24p64d85s1.
Katayuan ng oksihenasyon: +1, +2, +3, +4, +6; valency: 1, 2, 3, 4, 6
Mga katangian ng kemikal: hindi aktibong metal. Natutunaw ito sa aqua regia at sa puro sulfuric at hydrochloric acid sa pagkakaroon ng oxygen. Na-oxidized sa pamamagitan ng oxidizing-alkaline mixtures.
Rhodium(II) oxide RhO. Itim-kayumanggi na sangkap, bahagyang natutunaw sa tubig at mga acid.
Rhodium (II) chloride RhCl2. Pulbos na maaaring makulayan sa iba't ibang kulay - mula sa dark brown hanggang purple-red. Nakukuha sa pamamagitan ng pagpainit ng rhodium (III) chloride sa 950°C.
Rhodium(II) sulfide RhS. Madilim na kulay abong kristal. Bahagyang natutunaw sa tubig at aqua regia. Nakuha sa pamamagitan ng pagpainit ng metalikong rhodium sa isang pulang init sa singaw ng asupre.
Trivalent rhodium compounds.
Rhodium (III) oxide Rh2O3. Bahagyang natutunaw sa tubig, acids at aqua regia. Nababawasan ito sa metal na rhodium ng hydrogen kapag pinainit. Nakukuha sa pamamagitan ng pagpainit ng powdered rhodium, rhodium (III) nitrate o rhodium (III) chloride sa hangin sa 800°C.
Rhodium hydroxide (III) Rh(OH)3. Dilaw na gelatinous precipitate na nakuha sa pamamagitan ng paggamot sa rhodium(III) salts na may alkalis o alkali metal carbonates. Natutunaw sa mga acid o labis na alkali. Kapag na-dehydrate, ito ay nagiging Rh2O3.
Rhodium(III) fluoride RhF3. Mga pulang kristal na rhombic. Nakukuha sa pamamagitan ng pagpasa ng fluorine sa metal na rhodium na pinainit hanggang 500-600°C.
Rhodium (III) chloride RhCl3. Mapula-pula kayumangging pulbos na deliquescent sa hangin. Hindi gaanong natutunaw sa tubig at mga acid. Sa itaas ng 948°C ito ay nabubulok sa mga elemento. Kilalang crystal hydrate RhCl3.4H2O. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng chlorine sa rhodium na pinainit hanggang 250-300 ° C o sa pamamagitan ng pag-aalis ng tubig ng RhCl3.4H2O.
Rhodium (III) iodide RhI3. Isang itim na substansiya, mahinang natutunaw sa tubig. Nabubulok sa 327°C. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng potassium iodide sa mga solusyon ng rhodium (III) salts habang kumukulo.
Rhodium(III) sulfide Rh2S3. Greyish-black powder, stable hanggang 500°C. Sa itaas ng temperaturang ito, sa hangin o oxygen, ito ay nag-aapoy at nasusunog upang bumuo ng rhodium metal. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrogen sulfide sa rhodium (III) chloride.
Mga compound ng tetravalent rhodium.
Rhodium (IV) oxide RhO2. Solid na itim na substance. Nakuha sa pamamagitan ng pagsasama ng metal na rhodium na may hydroxide at potassium nitrate.
Hydrated oxide ng rhodium (IV) RhO2.nH2O. Solid na berdeng oliba. Natutunaw sa mga acid. Nagbabago sa Rh2O3 kapag pinainit. Nakukuha ito sa pamamagitan ng electrolytic oxidation ng Rh (OH) 3 sa labis na alkali o sa pamamagitan ng oksihenasyon ng mga solusyon ng rhodium (III) salts na may chlorine sa isang alkaline na medium.
Rhodium (IV) bromide RhBr4. kayumanggi pulbos. Nabubulok sa mga elemento kapag pinainit hanggang 527°C. Nakuha sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnayan ng mga elemento kapag pinainit.
Electronic formula 5s25p65d76s2
Katayuan ng oksihenasyon: +1, +2, +3, +4, +5, +6; valency: 1, 2, 3, 4, 5, 6
Pisikal na Katangian: Pilak-pilak na puting matigas na metal
Pagkuha: bilang isang resulta ng kumplikadong pagproseso ng mga ores, (NH4) 2 ay nakuha, sa panahon ng thermal decomposition kung saan nakuha ang iridium.
Mga katangian ng kemikal: inert metal. Hindi nakikipag-ugnayan sa mga acid; hindi nagre-react kahit sa aqua regia. Tumutugon sa mga pinaghalong oxidizing-alkaline. Kapag pinainit, nakikipag-ugnayan ito sa mga halogens.
Mga compound ng divalent iridium.
Iridium(II) chloride IrCl2. Makikinang na madilim na berdeng kristal. Hindi gaanong natutunaw sa mga acid at alkalis. Nakukuha sa pamamagitan ng pag-init ng metallic iridium o IrCl3 sa isang stream ng chlorine sa 763°C.
Iridium(II) sulfide IrS. Makikinang na madilim na asul na solid. Natutunaw sa potassium sulfide. Nakuha sa pamamagitan ng pag-init ng metallic iridium sa sulfur vapor.
Mga compound ng trivalent iridium.
Iridium(III) oxide Ir2O3. Madilim na asul na solid. Bahagyang natutunaw sa tubig at alkohol. Natutunaw sa sulfuric acid. Nakuha sa pamamagitan ng light calcination ng iridium (III) sulfide.
Iridium(III) chloride IrCl3. Ang pabagu-bago ng isip compound ay olive green ang kulay. Bahagyang natutunaw sa tubig, alkalis at acids. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng chlorine sa iridium na pinainit hanggang 600 ° C.
Iridium(III) bromide IrBr3. Mga kristal na berdeng olibo. Natutunaw sa tubig, bahagyang natutunaw sa alkohol. Nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng IrO2 sa hydrobromic acid.
Iridium(III) sulfide Ir2S3. Kayumanggi solid. Bahagyang natutunaw sa tubig. Natutunaw sa nitric acid at potassium sulfide solution. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrogen sulfide sa iridium (III) chloride.
Mga compound ng tetravalent iridium.
Iridium(IV) oxide IrO2. Itim na tetragonal na kristal na may rutile na sala-sala. Bahagyang natutunaw sa tubig, alkohol at mga acid. Ito ay nabawasan sa metal na may hydrogen. Ang thermally dissociates sa mga elemento kapag pinainit. Nakuha sa pamamagitan ng pagpainit ng powdered iridium sa hangin o oxygen sa 700°C, pag-init ng IrO2.nH2O.
Iridium(IV) fluoride IrF4. Dilaw na madulas na likido na nabubulok sa hangin at nag-hydrolyze sa tubig. Nakuha sa pamamagitan ng pagpainit ng IrF6 na may iridium powder sa 150°C.
Iridium(IV) chloride IrCl4. Hygroscopic brown solid. Natutunaw ito sa malamig na tubig at nabubulok sa maligamgam na tubig. Nakuha sa pamamagitan ng pag-init (600-700 ° C) metallic iridium na may chlorine sa mataas na presyon.
Iridium(IV) bromide IrBr4. Isang asul na substance na lumulutang sa hangin. Natutunaw sa alkohol. Nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng IrO2 sa hydrobromic acid sa mababang temperatura.
Iridium(IV) sulfide IrS2. Kayumanggi solid. Bahagyang natutunaw sa tubig. Nakuha sa pamamagitan ng pagpasa ng hydrogen sulfide sa pamamagitan ng mga solusyon ng iridium (IV) salts.
Mga compound ng hexavalent iridium.
Iridium(VI) fluoride IrF6. Mga dilaw na kristal na tetragonal. Sa ilalim ng pagkilos ng metal na iridium, ito ay nagiging IrF4, ay binabawasan ng hydrogen sa metal na iridium. Nakakasira ng basang salamin. Nakuha sa pamamagitan ng pagpainit ng iridium sa isang fluorine na kapaligiran sa isang fluorite tube.
Iridium(VI) sulfide IrS3. Gray na pulbos, bahagyang natutunaw sa tubig. Nakukuha sa pamamagitan ng pag-init ng pulbos na metal na iridium na may labis na asupre sa isang vacuum.
Electronic formula 3s23p63d84s2
Katayuan ng oksihenasyon: (+1), +2, (+3, +4); valency: (1), 2, (3, 4)
Mga katangiang pisikal: kulay abong matigas na metal
Mga pangunahing mineral: iron-nickel pyrite (Fe,Ni)9S8, nickeline NiAs
Mga katangian ng kemikal: hindi aktibong metal. Lumalaban sa tubig at mahalumigmig na hangin. Mabagal na tumutugon sa mga dilute acid. Kapag pinainit, ito ay tumutugon sa oxygen, halogens, nitrogen, sulfur at iba pang hindi metal. Lumalaban sa normal na temperatura sa pagkilos ng fluorine, na nakaimbak sa mga cylinder na gawa sa nickel.
Ang isang qualitative na reaksyon para sa nickel ay ang reaksyon ng nickel na may dimethylglyoxime. Ang Dimethylglyoxime ay iminungkahi noong 1905 ng L.A. Chugaev, kaya ang dimethylglyoxime ay minsang tinatawag na "Chugaev's reagent".
Kapag tumutugon sa mga nickel ions, ang dimethylglyoxime ay bumubuo ng isang pulang complex, na madaling ma-precipitate at matukoy nang gravimetric.
Ang mga simpleng Ni substance sa anyo ng pulbos ay nagpapakita ng medyo mataas na aktibidad na may paggalang sa mga acid. Bilang resulta ng kanilang pakikipag-ugnayan sa mga acid, ang mga asing-gamot na may estado ng oksihenasyon ng +2 ay nabuo. Ang mga may tubig na solusyon ng Ni salts ay may kulay na berde dahil sa pagkakaroon ng 2- ion.
Ni + 2HCl = NiСl2 + H2?
Ni + H2SO4 = NiSO4 + H2?
3Ni + 8HNO3(diff.) = 3Ni(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Ang malamig na konsentradong nitric acid ay nagpapasa ng Ni. Kapag pinainit, ang proteksiyon na pelikula ay nawasak at ang metal ay tumutugon sa puro nitric acid:
Ni+ 4HNO3(conc.) = Ni(NO3)2 + 2NO2? + 2H2O
Sa oxygen, ang nickel ay bumubuo ng mga EO oxide na may mga pangunahing katangian. Ang mga oxide na ito ay hindi natutunaw sa tubig, hindi nakikipag-ugnayan sa alkalis, ngunit madaling tumutugon sa mga acid upang bumuo ng Ni(II) salts. Ang Ni(II) salts ay kadalasang ginagamit para sa synthesis ng kaukulang hydroxides, halimbawa:
NiCl2 + NaOH = Ni(OH)2? + NaCl
Ang Nickel(II) hydroxide, berde ang kulay, ay katulad ng acid-base properties sa Co(II) hydroxide. Ito ay madaling natutunaw sa mga acid at halos hindi matutunaw sa alkalis. Ang matagal na pagkakalantad ng alkalis sa Ni(OH)2 precipitate ay humahantong sa pagbuo ng isang hydroxocomplex ng hindi tiyak na komposisyon na may conditional formula 2? . Ang Nickel(II) hydroxide ay hindi na-oxidized sa Ni(OH)3 ni ng atmospheric oxygen o ng hydrogen peroxide. Upang ma-oxidize ito, kinakailangan ang isang mas malakas na ahente ng oxidizing, halimbawa, bromine:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = 2Ni(OH)3 + 2NaBr
Ang nikel sa mga estado ng oksihenasyon na +2 at +3 ay bumubuo ng isang malaking bilang ng mga kumplikadong compound. Ang kanilang pinaka-matatag na cationic complex ay mga aqua complex at ammoniates, pati na rin ang mga complex kung saan ang mga ligand ay polydentate na mga organikong molekula, halimbawa, dimethylglyoxymate. Ang nikel ay bumubuo ng isang malaking bilang ng mga hindi matutunaw na asin, na marami sa mga ito, tulad ng mga pospeyt, ay maaaring synthesize gamit ang mga exchange reaction sa mga may tubig na solusyon:
3NiCl2 + 4Na2HPO4 = 2Ni3(PO)4 + 8NaCl + HCl
Ang medium Ni(II) carbonates ay hindi makukuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng alkali metal carbonate sa mga solusyon ng kanilang mga asin. Dahil sa pagtaas ng hydrolysis sa pagkakaroon ng mga carbonate ions, ang pagbuo ng hindi gaanong natutunaw na basic kaysa sa mga intermediate na carbonate ay nangyayari:
2NiCl2 + Na2CO3 + 2H2O ? (NiOH)2CO3? + 2NaCl + 2HCl
Ang nikel ay isang trace element na nakakaapekto sa mga proseso ng hematopoiesis at kasangkot sa maraming proseso ng redox sa katawan.
Ang katawan ng isang may sapat na gulang ay naglalaman lamang ng mga 5-14 ml ng nickel. Naiipon ang elemento sa tissue ng kalamnan, atay, baga, bato, pancreas at thyroid gland, pituitary gland, utak at epithelium. Ito ay nabanggit na sa edad, ang konsentrasyon ng nikel sa baga ay tumataas. Nikel ay excreted mula sa katawan higit sa lahat na may feces (hanggang sa 95%).
sa kumbinasyon ng kobalt, bakal, tanso ay nakikilahok sa mga proseso ng hematopoiesis (nakakaapekto sa pagkahinog ng mga batang pulang selula ng dugo at pinatataas ang antas ng hemoglobin)
pinatataas ang aktibidad ng hypoglycemic (tinataas ang pagiging epektibo ng insulin)
nakikilahok sa istrukturang organisasyon at paggana ng DNA, RNA at mga protina
pinahuhusay ang pagpasa ng mga proseso ng redox sa mga tisyu (nagbibigay ng mga selula ng oxygen)
pinahuhusay ang antidiuretic na pagkilos ng pituitary gland
pinapagana ang isang bilang ng mga enzyme (kabilang ang arginase)
mahalaga para sa hormonal regulation ng katawan
kasangkot sa metabolismo ng taba
nag-oxidize ng bitamina C
nagpapababa ng presyon ng dugo
pang-araw-araw na pangangailangan
Ang pang-araw-araw na pangangailangan para sa nickel, depende sa edad, kasarian at timbang, ay humigit-kumulang 100-300 mcg.
Mga sintomas ng kakulangan at labis na dosis
Ang labis na dosis ng nikel ay isang hindi madalas na kababalaghan, na ipinaliwanag ng mataas na antas ng toxicity ng elemento - mga 20-40 mg bawat araw. Sa labis nito, ang mga sumusunod na sintomas ay sinusunod:
tachycardia
dermatitis
nabawasan ang resistensya sa mga nakakahawang sakit
pangangati ng mauhog lamad ng itaas na respiratory tract
nadagdagan ang excitability ng nervous system
nabawasan ang kaligtasan sa sakit
kakulangan ng magnesiyo sa katawan
akumulasyon ng bakal o sink
pagpapahinto ng paglaki ng buto
edema ng baga at utak
panganib sa kanser
Palladium.
Electronic formula 4s24p64d10
Katayuan ng oksihenasyon: +1, +2, +3, +4; valency: 1, 2, 3, 4
Pisikal na Katangian: Pilak-pilak na puting malambot na metal
Pangunahing mineral: palladite PdO; matatagpuan din sa katutubong anyo
Mga katangian ng kemikal: hindi aktibong metal. Matatag sa tuyo at mahalumigmig na hangin sa normal na temperatura. Natutunaw sa puro nitric acid at aqua regia. Kapag pinainit, natutunaw ito sa puro sulfuric acid. Kapag pinainit, ito ay tumutugon sa mga di-metal.
Monovalent palladium compounds.
Palladium(I) sulfide Pd2S. Maberde-kulay-abo na amorphous substance. Bahagyang natutunaw sa tubig, acids at aqua regia. Nakuha sa pamamagitan ng pagpainit ng Cl2 na may asupre sa ilalim ng isang layer ng borax.
Mga compound ng divalent palladium.
Palladium(II) oxide PdO. Ang pinaka-matatag na palladium oxide. Itim na pulbura. Bahagyang natutunaw sa tubig at mga acid. May mga katangian ng oxidizing. Nakuha sa pamamagitan ng malakas na pag-init ng metallic palladium sa oxygen o sa pamamagitan ng calcination ng palladium (II) nitrate.
Palladium(II) hydroxide Pd(OH)2. kayumanggi-pulang pulbos. Bahagyang natutunaw sa tubig. Natutunaw sa mga acid. Nagtataglay ng mahinang ipinahayag na mga katangian ng oxidizing. Ito ay nakukuha sa pamamagitan ng hydrolysis ng palladium (II) nitrate na may mainit na tubig o sa pamamagitan ng pagkilos ng alkalis sa palladium (II) salts.
Palladium(II) fluoride PdF2. Mga kayumangging kristal. Mahinang natutunaw sa tubig. Ito ay natutunaw sa hydrofluoric acid upang bumuo ng tetrafluoropalladic acid H2. Nakuha sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnayan ng mga elemento o sa pamamagitan ng pagpainit ng PdF3 na may palladium.
Palladium(II) bromide PdBr2. Kayumanggi-pulang sangkap. Bahagyang natutunaw sa tubig. Ito ay natutunaw sa isang may tubig na solusyon ng hydrogen bromide (na may pagbuo ng tetrabromopalladic acid H2) o alkali metal bromide. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng bromine water sa palladium metal o sa pamamagitan ng pagkilos ng potassium bromide sa PdCl2.
Palladium(II) iodide PdI2. Madilim na pulang pulbos. Bahagyang natutunaw sa tubig at alkohol. Natutunaw ito sa hydroiodic acid (na may pagbuo ng tetraiodopalladic acid H2) o mga solusyon ng alkali metal iodide. Nakuha sa pamamagitan ng paggamot sa isang solusyon ng palladium (II) chloride na may potassium iodide.
Palladium(II) sulfide PdS. Madilim na kayumanggi solidong bagay na parang metal. Bahagyang natutunaw sa tubig, hydrochloric acid, ammonium sulfide. Natutunaw sa nitric acid at aqua regia. Nakuha sa pamamagitan ng interaksyon ng mga elemento sa panahon ng pag-init, thermal decomposition ng PdS2, o sa pamamagitan ng pagpasa ng hydrogen sulfide sa pamamagitan ng isang may tubig na solusyon ng mga palladium (II) salts.
...Mga Katulad na Dokumento
Ang mga transition metal ay mga elemento ng pangalawang subgroup ng periodic table ng mga kemikal na elemento. Pangkat VIIB at VIIIB elemento: kemikal at pisikal na katangian. mga compound ng mangganeso. Ang paggamit ng potassium permanganate. Mga compound ng cobalt at nickel at ang kanilang mga katangian.
pagtatanghal, idinagdag noong 05/02/2013
Pangkalahatang katangian ng mga elemento ng kemikal ng pangkat IV ng periodic table, ang kanilang presensya sa kalikasan at mga compound sa iba pang mga non-metal. Pagkuha ng germanium, lata at tingga. Physico-kemikal na mga katangian ng mga metal ng titanium subgroup. Saklaw ng zirconium.
pagtatanghal, idinagdag 04/23/2014
Pangunahing klase ng mga inorganikong compound. Ang pagkalat ng mga elemento ng kemikal. Pangkalahatang batas ng kimika ng s-elemento ng mga pangkat I, II at III ng periodic system D.I. Mendeleev: pisikal, kemikal na mga katangian, pamamaraan ng produksyon, biological na papel.
tutorial, idinagdag noong 02/03/2011
Mga katangian, impormasyon tungkol sa kasaysayan ng pagtuklas ng mga elemento at ang kanilang pagkalat sa kalikasan. Pagbabago sa pangkat ng radii ng mga atom at ion, ang potensyal ng ionization. Mga katangian ng mga compound ng nitrogen sa mga estado ng negatibong oksihenasyon: nitride, hydroxylamine.
abstract, idinagdag 04/28/2016
Isang komprehensibong pag-aaral ng mga elemento ng periodic system ng Mendeleev, ang kasaysayan ng pagtuklas at ang mga anyo ng paghahanap ng ginto sa kalikasan. Pag-aaral ng mga pangunahing deposito, pisikal at kemikal na katangian ng ginto at mga compound nito, mga paraan ng pagkuha at mga lugar ng aplikasyon.
term paper, idinagdag noong 11/17/2011
Ang pag-unlad ng pana-panahong batas sa XX siglo. Mga pana-panahong katangian ng mga elemento ng kemikal: pagbabago sa enerhiya ng ionization, electronegativity, screening at mga epekto ng pagtagos. Pagbabago sa mga halaga ng atomic at ionic radii. Pangkalahatang impormasyon tungkol sa mga di-metal.
pagtatanghal, idinagdag 08/07/2015
Paglalarawan ng mga kagiliw-giliw na katotohanan ng pagtuklas ng isang bilang ng mga elemento ng periodic table. Mga katangian ng mga elemento ng kemikal, ang pinagmulan ng kanilang mga pangalan. Kasaysayan ng pagtuklas, sa ilang mga kaso, pagkuha ng mga elemento, ang kanilang kahalagahan sa pambansang ekonomiya, saklaw, kaligtasan.
abstract, idinagdag noong 11/10/2009
Kasaysayan ng pagtuklas at lugar sa pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal D.I. Mendeleev halogens: fluorine, chlorine, bromine, yodo at astatine. Mga kemikal at pisikal na katangian ng mga elemento, ang kanilang aplikasyon. Ang kasaganaan ng mga elemento at ang paggawa ng mga simpleng sangkap.
pagtatanghal, idinagdag noong 03/13/2014
Pag-aaral ng pisikal at kemikal na katangian ng chromium, tungsten, molibdenum. Ang Chromium oxide ay ang pinaka-matatag na chromium compound. Hydroxides, mga asin ng mga acid na naglalaman ng oxygen ng mga elemento ng ikaanim na pangkat B. Ang mga peroxide, carbides, nitride, boride ng mga elemento ng ikaanim na pangkat B.
lecture, idinagdag 06/29/2011
Ang Silicon ay isang elemento ng pangunahing subgroup ng ikaapat na grupo ng ikatlong panahon ng D.I. Mendeleev; pamamahagi sa kalikasan. Mga uri ng mineral batay sa silicon oxide. Saklaw ng mga compound ng silikon; salamin.
