 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Соединения железа
Соединения со степенью окисления 0. Железо способно образовывать соединения только за счет донорно-акцепторного взаимодействия. Так, нагреванием порошка железа в атмосфере оксида углерода(II) при 150 –200 ºС и давлении 1·107 - 2·107 Па образуется пентакарбонил железа – желтая летучая жидкость, нерастворимая в воде:
Fe + 5CO = [Fe(CO)5]
Молекула пентакарбонила имеет геометрию тригональной бипирамиды, что соответствует dsp3-гибридизации орбиталей центрального атома:
| 3d8 | 4s | 4p | ||||||||
| ¯ | ¯ | ¯ | ¯ |
¾¾ на s-связи Fe-CO ¾®
на p-связи Fe-CO ®
Получены карбонилы более сложного строения, например, [Fe2(CO)9]:
При нагревании карбонилы разрушаются, что используется для получения металла высокой степени чистоты.
Соединения со степенью окисления +2. Оксид железа(II) - черный диамагнитный порошок. В воде нерастворим, проявляет основные свойства:
FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O
При нагревании на воздухе окисляется, сильными восстановителями (СО, Н2) восстанавливается до металлического железа:
+ CO + O2
Fe ¾ FeO ¾® Fe2O3
Гидроксид железа(II ) - белое аморфное вещество, получаемое при действии щелочей на водные растворы солей железа(II). На воздухе быстро окисляется:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe(OH)2 - слабое основание с доминированием основных свойств.
Соли железа(II). Большинство солей хорошо растворимы в воде и слабо гидролизованы, окрашены в бледно-зеленый цвет, в водных растворах легко окисляются кислородом воздуха:
2Fe2+ + O2 + 4H+ = 2Fe3+ + 2H2O
Качественной реакцией на катион Fe2+ является образование синего осадка (турнбулева синь) при действии гексацианоферрата(III) калия (красной кровяной соли):
Fe2+ + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]¯ + 2K+
Хлорид железа(II) применяется при лечении анемии. Сульфат железа(II) (железный купорос) применяется для борьбы с вредителями растений.
Координационные соединения железа(II) бывают как катионного, так и анионного типов, наиболее характерно координационное число 6. К катионным соединениям относятся аквакомплексы и аммиакаты, которые получают взаимодействием аммиака с безводными соединениями железа(II). Координационные соединения железа(II) малостойкие, так при растворении в воде аммиакаты легко разрушаются. Для железа(II) наиболее устойчив цианидный комплекс:
FeSO4 + 6KCN = K4[Fe(CN)6] + K2SO4
K4[Fe(CN)6]·3Н2О – желтая кровяная соль – широко используется в аналитической практике и для получения неорганических пигментов. При действии на гексацианоферраты(II) сильных кислот получается Н4[Fe(CN)6] – белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, в растворе является весьма сильной кислотой.
Соединения со степенью окисления +3. Оксид железа(III) - красный порошок, нерастворимый в воде, амфотерный оксид со слабым проявлением кислотных свойств.
Гидроксид железа(III) - красно-коричневое аморфное вещество, выделяющееся при действии щелочей на водные растворы солей железа(III). Проявляет свойства амфотерного гидроксида:
Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O; Fe(OH)3 + 3KOH = K3[Fe(OH)6]
Катион Fe3+ образует соли с анионами многих кислот. В водных растворах соли железа окрашены в желто-коричневый цвет и сильно гидролизованы. По причине гидролиза нельзя получить карбонат железа(III):
2FeCl3 + 3K2CО3 + 3H2O = 2Fe(OH)3¯ + 3CО2 + 6KCl
Качественными реакциями на соли железа(III) являются реакция с гексацианоферратом(II) калия (желтая кровяная соль) или тиоцианатом (роданидом) калия:
Fe3+ + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]¯ + 3K+
темно-синий (берлинская лазурь)
Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3
кроваво-красный раствор
В отличие от солей железа(II), соли железа(III) проявляют свойства слабого окислителя и окисляют анионы некоторых кислот-восстановителей:
2Fe+3Cl3 + 6KI- = 2Fe+2I2 + I20 + 6KCl;
2Fe+3Cl3 + 3K2S-2 = 2Fe+2S¯ + S0 + 6KCl
По этой же причине не удается выделить из раствора цианид железа(III) - Fe(CN)3.
FeCl3×6H2O применяется при лечении анемии, обладает кровоостанавливающим действием. Fe2(SO4)×9H2O используют как коагулятор при очистке воды.
Наиболее характерное координационное число для Fe(III) - 6. Катионные комплексы менее устойчивы аналогичных соединений железа(II). Координационные соединения анионного типа устойчивы, например, K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль), K3[Fe(ОН)6], K3[FeF6], K4[Fe(SCN)6].
Соединения со степенью окисления +6. Соединения железа(VI) представлены производ-ными аниона FeO42-, которые получаются окислением оксида железа(III) в щелочной среде:
Fe2+3O3 + 3KN+5O3 + 4KOH = 2K2Fe+6O4 + 3KN+3O2 + 2H2O
Тетраоксоферраты(VI) - сильные окислители, в растворах быстро разлагаются с выделением кислорода:
4K2FeO4 + 10H2O = 4Fe(OH)3¯ + 8KOH + 3O2
Поиск по сайту: