d — элементы

Содержание

Слайд 2

Лекция №16

Химия металлов

ОСОБЕННОСТИ ХИМИИ d -ЭЛЕМЕНТОВ

Cодержание
1. Общая характеристика d - элементов
2. Кислотно-основные

Лекция №16 Химия металлов ОСОБЕННОСТИ ХИМИИ d -ЭЛЕМЕНТОВ Cодержание 1. Общая характеристика
свойства оксидов и гидроксидов
3. Восстановительные и окислительные свойства d-элементов
4. d-элементы - хорошие комплексообразователи
5. Физические свойства. Руды. Способы получения.
6. Ряд напряжения металлов. Химические свойства металлов.

Слайд 4

Общая характеристика d - элементов

Валентными электронами являются от 1 до 10

Общая характеристика d - элементов Валентными электронами являются от 1 до 10
d-е,
а также 2, реже 1 s-е на внешнем уровне

d-элементы образуют три переходных ряда:
в 4, 5, 6 периодах соответственно.

Все d-элементы являются металлами с
характерным металлическим блеском

d-элементы и их соединения имеют характерные свойства: переменные СО, способность к образованию комплексных соединений, образование окрашенных соединений

Слайд 5

(n-1)d1-5 ns2

Две группы d-элементов

(n-1)d6-10 ns2

Свойственно проявление высших СО.
В высших СО d-элементы

(n-1)d1-5 ns2 Две группы d-элементов (n-1)d6-10 ns2 Свойственно проявление высших СО. В
III, IV, V, VI, VII групп
проявляют кислотные свойства, как р- элементы.

Проявление высших СО маловероятно.
d-элементам VIII, I, II групп характерны СО от I до III.
В них проявляются металлические свойства.

Слайд 6

Cr [Ar] 3d54s1

Mn [Ar] 3d54s2

Fe [Ar] 3d64s2

Co [Ar] 3d74s2

Ni [Ar] 3d84s2

Cu [Ar]

Cr [Ar] 3d54s1 Mn [Ar] 3d54s2 Fe [Ar] 3d64s2 Co [Ar] 3d74s2
3d104s1

Zn [Ar] 3d104s2

Ag

ЭО

1,6
1,5
1,8

1,9
1,7
1,9


7,19
7,44
7,87

8,96
7,13
10,5

t пл.

1857
1244
1535

1083
420
962

t кип.

2672
1962
2750

2567
907
2212

Слайд 7

d-элементы характеризуются большой твердостью и высокими t пл. и t кип.

d-элементы характеризуются

d-элементы характеризуются большой твердостью и высокими t пл. и t кип. d-элементы
высокой плотностью, что объясняется малыми радиусами их атомов

d-элементы - хорошие проводники электрического тока, особенно те из них, в атомах которых имеется только один внешний s-электрон

Электроотрицательности возрастают от хрома к цинку, значит ослабевают металлические свойства

Слайд 8

Химические свойства d-элементов

Сравнение d- и р-элементов в высших СО

Группа р-элементы d-элементы

VII

VI

V

HClO4

H2SO4

HPO3 (HNO3)

HMnO4

H2CrO4

HVO3

Химические свойства d-элементов Сравнение d- и р-элементов в высших СО Группа р-элементы

Слайд 9

На d-подуровне наблюдается повышенная устойчивость конфигурации d0, d5, d10

Ti:[Ar]3d24s2

Ti+IV: [Ar]3d04s0

Ti: (II),III,IV

Fe:[Ar]3d64s2

На d-подуровне наблюдается повышенная устойчивость конфигурации d0, d5, d10 Ti:[Ar]3d24s2 Ti+IV: [Ar]3d04s0
Fe: II, III, (VI)

Fe+III: [Ar]3d54s0

Zn+II: [Ar]3d104s0

Zn: II

Zn:[Ar]3d104s2

Слайд 10

VIIB

Mn: II, IV, VI, VII

TcRe

(IV,V) VII

VIB

Cr: II, III, VI

MoW

(IV, V), VI

VB

V: II,

VIIB Mn: II, IV, VI, VII TcRe (IV,V) VII VIB Cr: II,
III, IV, V

Nb Ta

(III,IV), V

Устойчивость высшей степени окисления в В-подгруппах

В отличии от s- и p-элементов у d-элементов устойчивость высшей СО возрастает вниз по подгруппе:

Слайд 11

Изменение кислотно-основных свойcтв оксидов и гидроксидов

CrO
Cr(OH)2

основные

Cr2O3
Cr(OH)3

CrO3
H2CrO4

амфотерные

кислотные

Низшие СО

Высшие СО

Кислотные свойства

Изменение кислотно-основных свойcтв оксидов и гидроксидов CrO Cr(OH)2 основные Cr2O3 Cr(OH)3 CrO3

Слайд 12

MnO
Mn(OH)2

MnO2
Mn(OH)4
MnO(OH)2

Mn2O7
HMnO4

основные

амфотерные

кислотные

FeO
Fe(OH)2

Fe2O3
Fe(OH)3, FeOOH

FeO3, неуст.
H2FeO4, не получ.

основные

амфотерные, но в жестких условиях

кислотные

MnO Mn(OH)2 MnO2 Mn(OH)4 MnO(OH)2 Mn2O7 HMnO4 основные амфотерные кислотные FeO Fe(OH)2

Слайд 13

Cr(OH)3 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + H2O

Cr(OH)3 + NaOH = Na[Cr(OH)4]

тетрагидроксохромит натрия

Cr2O3

Cr(OH)3 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + H2O Cr(OH)3 + NaOH = Na[Cr(OH)4]
+ NaOH = NaCrO2 + H2O

хромит натрия

t

СrO3

- кислотный оксид

CrO3 + KOH = K2CrO4 + H2O

хромат калия

В кислой среде хроматы переходят в дихроматы:

СrO42- + H+ = Cr2O72- + H2O

Слайд 14

Fe2O3

- обладает амфотерными свойствами, но в жестких условиях:

Fe2O3 + HCl =

Fe2O3 - обладает амфотерными свойствами, но в жестких условиях: Fe2O3 + HCl
FeCl3 + H2O

Fe2O3 + KOH = KFeO2 + H2O

феррит калия

t

Ферриты - соли
железистой кислоты HFeO2

Zn + HCl = ZnCl2 + H2

Амфотерными являются оксид и гидроксид цинка: ZnO, Zn(OH)2

Zn + NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

ZnO + NaOH = Na2[Zn(OH)4]

Слайд 15

V2+, Cr2+…

Ni2+….

Zn2+

Энергичные восстановители

Окисляется только сильными окислителями

V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ … Ni2+ …Zn2+

Восстановительные

V2+, Cr2+… Ni2+…. Zn2+ Энергичные восстановители Окисляется только сильными окислителями V2+ Cr2+
свойства

Изменение восстановительных свойств d-элементов

Восстановителем
не является

Слайд 16

Лабораторный опыт

Fe(OH)2  + O2 + H2O  FeOOH 
Co(OH)2 

Лабораторный опыт Fe(OH)2  + O2 + H2O  FeOOH  Co(OH)2
+ H2O2  CoOOH 
Ni(OH)2  +Br2 +NaOH NiOOH +NaBr+…

Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2

Восстановительные свойства
усиливаются

Сила окислителя

Слайд 17

Cr(OH)2 + H2O + O2 = Cr(OH)3

В степени +II соединения хрома являются

Cr(OH)2 + H2O + O2 = Cr(OH)3 В степени +II соединения хрома
сильными восстановителями:

Cоли Fe(II) легко окисляются и переходят в Fe(III)

FeSO4 + Cl2 = FeCl3 + Fe2(SO4)3

Окисление солей железа (III) в щелочной среде приводит к образованию ферратов - соединений железа (VI)

Fe2O3 + Cl2 + KOH = K2FeO4 + KCl + H2O

t

окислительно-щелочное плавление

Слайд 18

Изменение окислительных свойств d-элементов

В рамках одной декады:

TiIV VV CrVI MnVII FeVI

Усиление окислительных

Изменение окислительных свойств d-элементов В рамках одной декады: TiIV VV CrVI MnVII
свойств

K2Cr2O7+H2O2+H2SO4 = CrO5+ K2SO4+…

KMnO4+H2O2+H2SO4 = MnSO4 + O2 +…

эфир

пероксид хрома

K2FeO4 + Mn(NO3)2 + HNO3 Fe(NO3)3 + KMnO4 + …

Слайд 19

Дихроматы и хроматы являются сильными окислителями:

K2Cr2O7 + KJ + H2SO4 = J2

Дихроматы и хроматы являются сильными окислителями: K2Cr2O7 + KJ + H2SO4 =
+ Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Перманганаты - сильнейшие окислители:

MnO4-

Mn2+
MnO2
MnO42-

(pH  7)

(pH  7)

(pH  7)

Ферраты - сильнейшие окислители

Слайд 20

CoCl2 + 4KSCN  K2[Co(SCN)4] + 2KCl

Эту способность используют:

1) для очистки d-элементов

CoCl2 + 4KSCN  K2[Co(SCN)4] + 2KCl Эту способность используют: 1) для
от примесей

Ni + 4CO = [Ni(CO)4]

Тетракарбонил никель

Для d-элементов характерно образование комплексных соединений.

Карбонилы являются особым типом комплексных соединений.

[Fe(CO)5]

[Co(CO)4]

тетракарбонил кобальта

пентакарбонил железа

Слайд 21

2) Для разделения близких по свойствам элементов:

ZnSO4CdSO4

+ NaOHизбыток

Na2[Zn(OH)4]раствор

Cd(OH)2 + Na2SO4

AgCl 

2) Для разделения близких по свойствам элементов: ZnSO4CdSO4 + NaOHизбыток Na2[Zn(OH)4]раствор Cd(OH)2
+ 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaCl

3) для перевода малорастворимых соединений в раствор:

Слайд 22


Fe2+ + K3[Fe(CN)6] = KFeFe(CN)6 + …

III

II III

Fe3+ + 6 SCN-

Fe2+ + K3[Fe(CN)6] = KFeFe(CN)6 + … III II III Fe3+ +
= [Fe(SCN)6]3-

CoSO4+ KNO2 = K3[Co(NO2)6] + NO +...

Для обнаружения ионов калия

4) обнаружение ионов металлов в растворе:

Слайд 23


ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

- высокая электропроводность

- высокая теплопроводность

- пластичность

- твердость

- тугоплавкость

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ - высокая электропроводность - высокая теплопроводность - пластичность - твердость - тугоплавкость

Слайд 24

Руды – это природные соединения металлов.

1

Оксидные руды:

2

Сульфидные руды:

- FeS2 – пирит (железный

Руды – это природные соединения металлов. 1 Оксидные руды: 2 Сульфидные руды:
колчедан)
- CuFeS2 – халькопирит
- MoS2 – молибденит
- ZnS – сфалерит (цинковая обманка)
- PbO - галенит (свинцовый блеск)

Fe2O3 -гематит;
Al2O3 -корунд;
MnO2 -пиролюзит
TiO2 – рутил
FeO·Cr2O3 - хромистый железняк

Природные руды металлов

Слайд 25

Галогенидные руды (в основном щелочных и щелочноземельных металлов):

3

4

NaCl – галит (поваренная соль)
KCl

Галогенидные руды (в основном щелочных и щелочноземельных металлов): 3 4 NaCl –
– сильвин
KCl·MgCl2·6H2O -карналит

Сульфатные, фосфатные и карбонатные руды:

CaSO4·2H2O – гипс
Ca3(PO4)2 – фосфорит
CaCO3 – мрамор, известняк
CuCO3·Cu(OH)2 - малахит
MgCO3 - магнезит

Промышленно перерабатываются в основном оксидные, сульфидные и галогенидные руды.

Слайд 26

РУТИЛ TiO2

РУТИЛ TiO2

Слайд 27

Пиролюзит

MnO2

Пиролюзит MnO2

Слайд 28

Пирит

FeS2

Пирит FeS2

Слайд 29

1. Пирометаллургия – окислительный обжиг сульфидов и восстановление металлов из оксидов при

1. Пирометаллургия – окислительный обжиг сульфидов и восстановление металлов из оксидов при
высокой температуре.

Fe2O3 + CO

Fe + CO2

FeS2 + O2 = Fe2O3 + SO2

Cпособы получения металлов

Определяются характером сырья (рудой)

2. Электрометаллургия - электролиз расплавов или растворов солей

ZnSO4 + H2O Zn + O2  + H2SO4

электролиз

Слайд 30


3. Гидрометаллургия - выделение металлов из растворов их солей более активными

3. Гидрометаллургия - выделение металлов из растворов их солей более активными металлами
металлами

CdSO4 + Zn

Cd+ ZnSO4

цементация

Слайд 31

Au + KCN + O2 + H2O = K[Au(CN)2] + KOH

K[Au(CN)2] +

Au + KCN + O2 + H2O = K[Au(CN)2] + KOH K[Au(CN)2]
Zn = K2[Zn(CN)4] + Au

цементация золота

Гидрометаллургический способ извлечения золота

1.

2. Растворение золота в ртути с последующей разгонкой амальгамы.

Амальгама – сплав Hg с металлами (Zn, Cu, щелочные металлы).

Слайд 32

ПОЛУЧЕНИЕ ЖЕЛЕЗА

1 Доменный процесс:

Руда

чугун

сталь

Fe3O4

Fe2O3

CO, t

CO, t

FeO

Fe(C)

CO, t

Чугун: Fe+ C (1,7-5%)

ПОЛУЧЕНИЕ ЖЕЛЕЗА 1 Доменный процесс: Руда чугун сталь Fe3O4 Fe2O3 CO, t

Слайд 33

1. Разложение карбонильных комплексов (Ni, Co,
Cr…)

Fe + 5CO = Fe(CO)5
Порошок

1. Разложение карбонильных комплексов (Ni, Co, Cr…) Fe + 5CO = Fe(CO)5
желтая жидкость
пентакарбонил железо

Pt, t

Получение металла высокой чистоты

[Fe(CO)5] Fe + 5CO

160-200оС

Железо высокой чистоты

2. Иодидное рафинирование.

3. Электролиз водных растворов солей.

Слайд 34

РЯД НАПРЯЖЕНИЙ МЕТАЛЛОВ

Li Cs Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Pb

РЯД НАПРЯЖЕНИЙ МЕТАЛЛОВ Li Cs Ca Na Mg Al Zn Fe Ni
H2 Cu Ag Hg Au

Усиление восстановительной способности атомов

Усиление окислительной способности ионов

Li+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Ni2+Pb2+H+Cu2+Ag+Hg2+Au3+

Слайд 35


Растворение металлов в кислотах и щелочах

1. Кислоты неокислители: HCl, H2SO4, HBr…

Zn

Растворение металлов в кислотах и щелочах 1. Кислоты неокислители: HCl, H2SO4, HBr…
+ HCl = H2 + ZnCl2

2. Кислоты окислители: HNO3, H2SO4конц, …

Hg + HNO3изб = Hg(NO3)2 + NO + H2O

Cd + H2SO4конц = CdSO4 + SO2 + H2O

Sn + HNO3конц = H2SnO3 + NO2 + H2O

Fe + HCl = H2+ FeCl2

 - оловянная кислота

Слайд 36

3. Смеси кислот: HNO3 + HCl – «царская водка»

HNO3 + HF

Nb +

3. Смеси кислот: HNO3 + HCl – «царская водка» HNO3 + HF
HNO3 + HF = H2[NbF7] + NO + H2O

4. Взаимодействие с щелочами:

Zn + NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

Ge + O2 + 2NaOH + 2H2O = Na2[Ge(OH)6]

Ag + HNO3 + HCl = H[AgCl2] + NO + H2O

Имя файла: d-—-элементы.pptx
Количество просмотров: 502
Количество скачиваний: 8