Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ - Лидин Ростислав Александрович - Страница 16

• Предыдущая
• 16/60
• Следующая

Fe + 2KOH + 2KNO ₃= K ₂FeO ₄+ 3KNO ₂+ H ₂O (420 °C)

и электролизе в растворе:

(феррат калия образуется на аноде).

Качественные реакции на ионыFe ²⁺и Fe ³⁺.Обнаружение ионов Fe ²⁺и Fe ³⁺в водном растворе проводят с помощью реактивов K ₃[Fe(CN) ₆] и K ₄[Fe(CN) ₆] соответственно; в обоих случаях выпадает синий продукт одинакового состава и строения, KFe ^III[Fe ^II(CN) ₆]. В лаборатории этот осадок называют берлинская лазурь,или турнбуллева синь:

Fe ²⁺+ К ⁺+ [Fe(CN) ₆] ^3-= KFe ^III[Fe ^II(CN) ₆]v

Fe ³⁺+ K ⁺+ [Fe(CN) ₆] ^4-= KFe ^III[Fe ^II(CN) ₆]v

Химические названия исходных реактивов и продукта реакций:

K ₃[Fe(CN) ₆] – гексацианоферрат (III) калия

K ₄[Fe(CN) ₆] – гексацианоферрат (II) калия

KFe ^III[Fe ^II(CN) ₆] – гексацианоферрат (II) железа(III) калия

Кроме того, хорошим реактивом на ионы Fe ³⁺является тиоцианат-ион NCS ^-, железо (III) соединяется с ним, и появляется ярко-красная («кровавая») окраска:

Fe ³⁺+ 6NCS– = [Fe(NCS) ₆] ^3-

Этим реактивом (например, в виде соли KNCS) можно обнаружить даже следы железа (III) в водопроводной воде, если она проходит через железные трубы, покрытые изнутри ржавчиной.

Элементы с металлическимисвойствами расположены в IA – VIAгруппах Периодической системы (табл. 7).

Металлами являются также все элементы, расположенные в IБ – VIIIБ-группах ( переходные металлы).

В настоящее время в Периодической системе 92 металла.

Типичнымиметаллами являются s-элементы (элементы IA-группы от Li до Fr, элементы IIA-группы от Mg до Ra). Общая электронная формула их атомов ns ^1–2. Для них характерны степени окисления +I и +II соответственно.

Небольшое число электронов (1–2) на внешнем энергетическом уровне атомов типичных металлов предполагает легкую потерю этих электронов и проявление сильных восстановительных свойств, что отражают низкие значения электроотрицательности. Отсюда вытекает ограниченность химических свойств и способов получения типичных металлов.

Характерной особенностью типичных металлов является стремление их атомов образовывать катионы и ионные химические связи с атомами неметаллов. Соединения типичных металлов с неметаллами – это ионные кристаллы «катион металлаанион неметалла», например К ⁺Br ^-, Са ²⁺O ^2-. Катионы типичных металлов входят также в состав соединений со сложными анионами – гидроксидов и солей, например Mg ²⁺(OH ^-) ₂, (Li ⁺) ₂CO ₃ ^2-.

Металлы А-групп, образующие диагональ амфотерности в Периодической системе Be-Al-Ge-Sb-Po, а также примыкающие к ним металлы (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) не проявляют типично металлических свойств. Общая электронная формула их атомов ns ²np ^0–4предполагает большее разнообразие степеней окисления, большую способность удерживать собственные электроны, постепенное понижение их восстановительной способности и появление окислительной способности, особенно в высоких степенях окисления (характерные примеры – соединения Тl ^III, Pb ^IV, Bi ^v). Подобное химическое поведение характерно и для большинства d-элементов, т. е. элементов Б-групп Периодической системы (типичные примеры – амфотерные элементы Cr и Zn).

Это проявление двойственности (амфотерности) свойств, одновременно металлических (основных) и неметаллических, обусловлено характером химической связи. В твердом состоянии соединения нетипичных металлов с неметаллами содержат преимущественно ковалентные связи (но менее прочные, чем связи между неметаллами). В растворе эти связи легко разрываются, а соединения диссоциируют на ионы (полностью или частично). Например, металл галлий состоит из молекул Ga ₂, в твердом состоянии хлориды алюминия и ртути(II) AlCl ₃и HgCl ₂содержат сильно ковалентные связи, но в растворе AlCl ₃диссоциирует почти полностью, a HgCl ₂– в очень малой степени (да и то на ионы HgCl ⁺и Cl ^-).

В свободном виде все металлы – твердые вещества, кроме одного – ртути Hg, которая при обычных условиях жидкость. В кристаллах металлов преобладает особый вид связи ( металлическаясвязь); валентные электроны слабо связаны с конкретным атомом в решетке, и внутри металла существует так называемый электронныйгаз. Все металлы обладают высокой электропроводимостью (наибольшая y Ag, Cu, Аи, Al, Mg) и теплопроводностью. Встречаются низкоплавкие металлы (цезий Cs с температурой плавления 28,7 °C плавится от тепла руки) и, наоборот, весьма тугоплавкие (вольфрам W плавится лишь при 3387 °C). Отличительным свойством металлов служит их пластичность (ковкость), вследствие чего они могут быть прокатаны в тонкие листы – фольгу (Sn, Al, Au) или вытянуты в проволоку (Cu, Al, Fe), однако встречаются и очень хрупкие металлы (Zn, Sb, Bi).

В промышленности часто используют не чистые металлы, а их смеси — сплавы,в которых полезные свойства одного металла дополняются полезными свойствами другого. Так, медь обладает невысокой твердостью и малопригодна для изготовления деталей машин, сплавы же меди с цинком ( латунь) являются уже достаточно твердыми и широко используются в машиностроении. Алюминий обладает высокой пластичностью и достаточной легкостью (малой плотностью), но слишком мягок. На его основе готовят сплав с магнием, медью и марганцем – дуралюмин (дюраль), который, не теряя полезных свойств алюминия, приобретает высокую твердость и становится пригодным в авиастроении. Сплавы железа с углеродом (и добавками других металлов) – это широко известные чугуни сталь.

Металлы в свободном виде являются восстановителями. Однако реакционная способность некоторых металлов невелика из-за того, что они покрыты поверхностной оксидной пленкой,в разной степени устойчивой к действию таких химических реактивов, как вода, растворы кислот и щелочей.

Например, свинец всегда покрыт оксидной пленкой, для его перехода в раствор требуется не только воздействие реактива (например, разбавленной азотной кислоты), но и нагревание. Оксидная пленка на алюминии препятствует его реакции с водой, но под действием кислот и щелочей разрушается. Рыхлая оксидная пленка {ржавчина), образующаяся на поверхности железа во влажном воздухе, не мешает дальнейшему окислению железа.

Под действием концентрированныхкислот на металлах образуется устойчиваяоксидная пленка. Это явление называется пассивацией.Так, в концентрированной серной кислотепассивируются (и после этого не реагируют с кислотой) такие металлы, как Be, Bi, Со, Fe, Mg и Nb, а в концентрированной азотной кислоте– металлы Al, Be, Bi, Со, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th и U.

При взаимодействии с окислителями в кислых растворах большинство металлов переходит в катионы, заряд которых определяется устойчивой степенью окисления данного элемента в соединениях (Na ⁺, Са ²⁺, Al ³⁺, Fe ²⁺и Fe ³⁺).

• Предыдущая
• 16/60
• Следующая