Хімічні властивості заліза, кобальту та нікелю
У хімічному відношенні залізо, кобальт і нікель відносяться до металів середньої активності. В електрохімічному ряді напруг металів вони розташовуються лівіше водню, між цинком і оловом. Чисті метали при кімнатній температурі досить стійкі, їх активність сильно збільшується при нагріванні, особливо якщо вони знаходяться в дрібнодисперсному стані. Наявність домішок значно знижує стійкість металів.
Взаємодія з неметалами
При нагріванні на повітрі вище 200 ° С залізо взаємодіє з киснем, утворюючи оксиди нестехіометріческого складу FexO, мелкодисперсное залізо згоряє з утворенням змішаного оксиду заліза (II, III):
3Fe + 2O2 = Fe3O4.
Кобальт і нікель реагують з киснем при більш високих температурах, утворюючи в основному оксиди двовалентних елементів, що мають змінний склад залежно від умов отримання:
2Co + O2 = 2CoO,
2Ni + O2 = 2NiO.
З галогенами метали реагують, утворюючи галогеніди:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3,
Co + Br2 = CoBr2,
Ni + Cl2 = NiCl2.
Метали досить стійкі до дії фтору, нікель не руйнується фтором навіть при температурі червоного розжарювання.
При взаємодії з азотом при невисокій температурі залізо, кобальт і нікель утворюють нітриди різного складу, наприклад:
4Fe + N2 = 2Fe2N,
2Co + N2 = 2CoN,
3Ni + N2 = Ni3N2.
Взаємодія з сіркою екзотермічни і починається при слабкому нагріванні, в результаті утворюються нестехіометріческіе сполуки, які мають склад, близький до ЕS:
Е + S = ЕS.
З воднем метали тріади заліза не утворюють стехіометричних сполук, але вони поглинають водень в значних кількостях.
З вуглецем, бором, кремнієм, фосфором також при нагріванні утворюють сполуки нестехіометріческого складу, наприклад:
3Co + C = Co3C,
2Ni + B = Ni2B,
Co + Si = CoSi,
3Fe + P = Fe3P.
Взаємодія з водою
У воді в присутності кисню залізо повільно окислюється киснем повітря (кородує):
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe (OH) 3.
При температурі 700-900 ° С розпечене залізо реагує з водяною парою:
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2.
Кобальт і нікель з водою не взаємодіють.
Взаємодія з кислотами
Залізо реагує з розведеними розчинами соляної та сірчаної кислот, утворюючи солі заліза (II):
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2,
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2;
З розведеною азотною кислотою утворює нітрат заліза (III) і продукт відновлення азотної кислоти, склад якого залежить від концентрації кислоти, наприклад:
Fe + 4HNO3 = Fe (NO3) 3 + NO + 2H2O.
За звичайних умов концентровані (до 70 мас.%) Сірчана і азотна кислоти пасивують залізо. При нагріванні можлива взаємодія з утворенням солей заліза (III):
2Fe + 6H2SO4 = Fe2 (SO4) 3 + 3SO2 + 6H2O,
Fe + 6HNO3 = Fe (NO3) 3 + 3NO2 + 3H2O.
По відношенню до кислот кобальт і нікель стійкіше заліза, повільно реагують з неокісляющуюся кислотами з утворенням солей кобальту (II) і нікелю (II) і водню. З розведеною азотною кислотою утворюють нітрати кобальту (II) і нікелю (II) і продукт відновлення азотної кислоти, склад якого залежить від концентрації кислоти:
3Е + 8HNO3 = 3Е (NO3) 2 + 2NO + 4H2O.
За звичайних умов концентровані сірчана і азотна кислоти пасивують кобальт і нікель, хоча в меншій мірі, ніж залізо. При нагріванні можлива взаємодія з утворенням солей заліза двовалентних металів:
Co + 2H2SO4 = CoSO4 + SO2 + 2H2O,
Ni + 4HNO3 = Ni (NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O.
Взаємодія з лугами
Розбавлені розчини лугів на метали тріади заліза не діють. Можливо тільки взаємодія заліза з лужними розплавами сильних окислювачів:
Fe + KClO3 + 2KOH = K2FeO4 + KCl + H2O.
Для кобальту і нікелю взаємодія з розплавами лугів не характерно.
Відновні властивості
Залізо, кобальт і нікель витісняють метали, які розташовані правіше в електрохімічному ряді напруг їх розчинів солей:
Fe + SnCl2 = FeCl2 + Sn,
Ni + CuSO4 = NiSO4 + Cu.
Освіта карбонилов
Для металів тріади заліза характерне утворення карбонилов, в яких залізо, кобальт і нікель мають ступінь окислення, рівну 0. Карбоніли заліза і нікелю виходять при звичайному тиску і температурі 20-60 ° С:
Fe + 5CO = Fe (CO) 5,
Ni + 4CO = Ni (CO) 4.
Карбоніли нікелю утворюються при тиску 2 – 107 – 3 – 107 Па і температурі 150-200 ° С:
2Co + 8CO = Co2 (CO) 8.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)