Đang tải... (xem toàn văn)
hóa vô cơ nhóm 8b đại học hóa vô cơ nhóm 8b đại học mỏ địa chất vô cơ nhóm 8b đại học mỏ địa chấtỏ địa chấthóa vô cơ nhóhóa vô cơ nhóm 8b đại học mỏ địa chấtm 8b đại học mỏ địa chấthóa vô cơ nhóm 8b đạhóa vô cơ nhóm 8b đại học mỏ địa chấti học mỏ địa chấthóa vô cơ nhóm 8b đạhóa vô cơ nhóm 8b đại học mỏ địa chấti học mỏ địa chất
GV hướng dẫn: Lê Thị Phương Thảo BÀI THUYẾT TRÌNH MÔN : HÓA VÔ CƠ PHẦN thứ gồm: ruteni (Ru), rodi (Rh) paladi (Pd) Bộ thứ gồm nguyên tố: sắt (Fe), coban (Co) niken (Ni) Phân nhóm VIIIB gồm nguyên tố D thứ gồm: osmi (Os), iridi (Ir) platin (Pt) Họ sắt CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIIB Họ Platin Nguyên tố Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt 3d64s2 3d74s2 3d84s2 4d75s 4d85s1 4d105s 5d66s2 5d76s2 5d96s Đặc điểm Electron hóa trị Bán kính nguyên tử, Å 1,26 1,25 1,24 1,43 1,34 Bán kính ion M2+, Å 0,80 0,80 0,79 Năng lượng ion hóa I₁, 7,89 7,87 7,63 eV 17,10 18,15 Năng lượng ion hóa I₂, eV -0,28 (M2+/M), V Thế điện cực chuẩn (M3+/M), V 0,77 1,81 -0,23 2,10 0,88 1,35 0,89 0,89 8,50 8,90 8,34 18,10 16,00 19,40 18,6 0,85 1,00 0,90 8,90 15,00 0,60 0,45 Thế điện cực chuẩn 7,46 16,80 -0,44 1,35 1,37 7,37 16,20 1,53 0,85 1,15 1,20 Đa số nguyên tố lớp electron có 2e nên chúng kim loại Mức oxy hóa đặc trưng nguyên tố 2,3,4 Riêng Fe, Co, Ni có mức oxy hóa cao 6, nguyên tố lại có mức oxy hóa cao II Họ sắt: Đơn Chất Tính chất lí học: Coban có dạng thù hình: Co α bền < 417°C, Co β bền >417°C Niken có dạng thù hình: Ni α bền < 250°C, Ni β bền > 250°C Sắt có dạng thù hình: sắt α, sắt β, sắt γ, sắt δ Các dạng thù hình có cấu trúc tinh thể khác tồ nhiệt độ khác nhau: Fe α 7000c Fe β 9110c Fe γ 13900c Fe δ 15360c Fe lỏng Dưới số số vật lí quan trọng Kim loại Fe Co Ni Nhiệt độ nóng chảy, °C 1536 1495 1455 Nhiệt độ sôi, °C 2740 2900 2770 Nhiệt thăng hoa, KJ/mol 418 425 424 Tỷ khối, g/cm³ 7,9 8,9 8,9 Độ cứng (thang Moxơ) 4-5 5,5 Độ dẫn điện ( Hg = 1) 10 10 14 Độ dẫn nhiệt (Hg = 1) 10 Tính chất vật lí Tính chất hóa học Fe, Co, Ni kim loại hoạt động trung bình, mức độ hoạt động giảm dần từ Fe đến Ni Tác dụng với phi kim Ở đk thường ẩm, chúng tác dụng chậm với phi kim điển hình như: O2 , Cl2 , Br2, S; đun nóng nghiền nhỏ kim loại chúng phản ứng mãnh liệt với phi kim 2Fe + 3/2O2 + pH2O = Fe2O3.pH2O t 2Fe + 3O2 2Fe2O3 Co CoO o >3000C Ni NiO >500oC 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 (màu nâu đỏ) M+S = MS Tác dụng với acid * Tác dụng với acid thường, Fe dễ bị hoa tan; Ni, Co tan chậm M + 2H+ = M2+ + H2 * Thụ động acid HNO3 H2SO4 đặc nguội * Tác dụng với acid có tính OXH mạnh Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 3H2O 2Fe +6H2SO4đ,n = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Phản ứng hấp thụ Các họ nguyên tố họ sắt có khả hấp thụ Cacbon(II) oxit CO tạo thành cacbonyl: Fe2(CO)9, Co2(CO)8, Ni(CO)4,, Fe(CO)5 Trạng thái tự nhiên, điều chế, ứng dụng a Trạng thái tự nhiên • • • hematit Sắt loại phổ biến trái đất sau nhôm: chiếm 4%(k.l) vỏ đất Trong thiên nhiên, Fe có đồng vị bền: 54Fe, 56Fe(91,68%), 57Fe 58Fe Những quặng quan trọng Fe hematit (Fe2O3) chứa 60% Fe, manhetit (Fe3O4) chứa 72% Fe, pyrit (FeS2) xiderit (FeCO3) chứa 35% Fe Coban, Niken nhũng nguyên tố kèm phổ biến hơn, hàm lượng chúng vỏ đất tương ứng 0,004% 0,01% (k.l) Trong thiên nhiên, Coban có đồng vị bền Co, Niken có đồng vị bền là: 58Ni (67,7%), 60Ni, 61Ni, 62Ni 64Ni Pirit manhetit Sắt(II), Coban(II) Niken(II) hidroxit M(OH)2 Fe(OH)2 Trắng xanh Co(OH)2 Đỏ hồng Ni(OH) Xanh lục Tính khử giảm dần • Các M(OH)2 bị oxi không khí oxi hóa, trừ Ni(OH)2 Fe(OH)2 + O2 + H2O = Fe(OH)3 Co(OH)2 + O2 + H2O = Co(OH)3 • Phản ứng với dung dịch NH3 Fe(OH)2 không tan dd NH3 ; Co(OH)2 , Ni(OH)2 tan dd NH3 tạo phức Co(OH)2 + NH3 = [Co(NH3)6](OH)2 màu vàng Ni(OH)2 + NH3 = [Ni(NH3)6](OH)2 màu chàm Muối sắt(II), Coban(II) Niken(II) (muối M(II)) • Tính khử đặc trưng 4FeSO4 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)SO4 10FeSO4 + 2KMNO4 +8H2SO4 = Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O Fe2+ + Ag+ = Fe3+ + Ag • Khả tạo phức Fe2+ + CN- = [Fe(CN)6]4(vàng chanh) Fe3+ + [Fe(CN)6]4- = Fe4[Fe(CN)6]3 ( xanh Beclanh) Các hợp chất hóa trị Oxit M2O3 Các oxit Ni2O3 Co2O3 có tính oxi hóa mạnh Ni2O3 + 6HCl = NiCl2 + Cl2 + H20 Co2O3 + 4H2SO4 = 4CoSO4 + O2 + 4H2O Đều bị khử H2, Co, Al hay thân kim loại (Fe hay Co) khử đến M3O4 , MO +H2 Co2O3 125oC Co3O4 CoO300oC Co >250oC Riêng Fe2O3 tan kiềm nóng chảy tạo nên ferit Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2 Oxit hỗn hợp M3O4 • • • Các oxit bền với nhiệt M2O3 Khi đun nóng Fe3O4 Co3O4 bị khử H2, CO Al Co3O4 chât oxi hóa mạnh Co3O4 + 8HCl = 3CoCl2 + Cl2 +4H2O Hidroxit M(OH)3 • • Đều chất không tan nước, có màu đặc trưng Khi nung nóng chúng nước tạo oxit 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O Co(OH)3 • • • 150oC CoOOH 250oC Co3O4 940oC CoO 4Ni(OH)3 = 4NiO + O2 + 6H2O Fe(OH)3 dễ tan acid tạo muối Fe(III) Ni(III) Co(III) hợp chất có số tính OXH mạnh 2Ni(OH)3 + 6HCl = 2NiCl2 + Cl2 + 6H2O Riêng Fe(OH)3 tan kiềm mạnh đặc nóng tạo ferit Fe(OH)3 + NaOHđ,n = NaFeO2 + 2H2O Muối Fe(III), Co(III), Ni(III) • Tính OXH Fe3+ + HI = Fe3+ + H2S = Fe3+ + Sn2+ • Khả tạo phức Fe3+ + KCNS Fe2+ I2 + H+ Fe2+ S + H+ = Fe2+ Sn4+ = Fe(CNS)3 + 3K+ Fe(CNS)3 + KCNS = K3[Fe(SCN)6] (đỏ sẫm) Fe2+ + [Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2 (xanh Tuốcbin) Hợp chất với số OXH +6 Fe Khác với coban niken, số OXH +2, +3, sắt có số OXH đặc thù +6 Ferat tinh thể màu đỏ tím Các Ferat kim loại kiềm, canxi tan nước, ferat stronti bari không tan 4K2FeO4 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 3O2 + 8KOH Các Ferat tương đối bền môi trường kiềm mạnh Nhận biết ion dung dịch Fe2+ +2OH- = Fe(OH)2 Trắng xanh Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 nâu đỏ Fe2+ + 6SCN- = [Fe(SCN)6]3Màu đỏ máu Co2+ + Zn2+ + 2[Hg(SCN)4]2- = Co[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4] xanh chàm thẫm Ni2+ + dimetylglyoxin = hồng đỏ C ảm ơn cô v b ạn III Họ Platin Tính chất lý học Kim loại Ru Rh Pd Os Ir Pt 2250 4200 603 12,4 6,4 10 1963 3700 447 12,4 6,0 19 1554 2940 381 12,0 4,8 10 3027 5000 670 22,7 7,0 11 2450 4500 669 22,6 6,25 16 1769 3800 556 21,5 4,3 10 T/C vật lý Nhiệt độ nóng chảy, C Nhiệt độ sôi, C Nhiệt thăng hoa, KJ/mol Tỷ khối g/cm³ Độ cứng (thang Moxơ) Độ dẫn điện (Hg=1) Tính chất hóa học •* Các kim loại họ platin trơ phương diện hóa học, với vàng bạc chúng kim loại • • • quý Ở điều kiện thường phi kim mạnh không tác dụng với kim loại dạng khối Trừ paladi platin, kim loại khác không tác dụng với axit thông thường mà nước cường thủy không bị hòa tan 3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2PtCl6]+ 4NO + 8H2O Các kim loại họ platin tác dụng với kiềm nóng chảy có mặt oxi hay chất oxi hóa khác: M + 3KClO + 2NaOH = Na2MO4 + 3KCl + H2O Bạch kim toan hoàn toàn nước cường toan Trạng thái thiên nhiên điều chế * * Tất kim loại platin phổ biến phân tán Do tính chất giống nên việc tách chúng khó khăn Pladi platin khai thác từ sản phẩm phụ trình tinh chế quặng niken Hằng năm giới khai thác khoảng 20 platin Các kim loại khác họ platin khai thác it Pt Pd nhiều Các hợp chất a Các hợp chất hóa trị Các hợp chất hóa trị đặc trưng paladi hợp chất bền paladi * Các oxit MO dạng chất dạng tinh thể màu đen * Các hidroxit M(OH)2 dạng kết tủa màu đen, không tan nước tan acid * Các dihalogennua MX2 chất rắn bền với nhiệt Paladi(II) clorua không tan nước, tan dd HCl đặc PtCl2 + 2HCl = H2[PtCl4] * Phức chất platin(II) paladi(II) b Hợp chất hóa trị - Hợp chất hóa trị hợp chất đặc trưng Rh Ir - Ta biết đc oxit M2O3, hidroxit M(OH)2 bền, halogenua MX3, hợp chất khác M2(S04)3, M(NO3)3… Trạng thái OXH +3 bền Rh bền với Ir * Hidroxit M(OH)3, màu lục, bền * Các trihalogenua, chât rắn bền với nhiệt, phân hủy to cao, tan nước… * Phức chất Rh(III) Ir(III) c Các hợp chất hóa trị - Hợp chất hóa trị đặc trưng platin, iridi rutini * Các oxit MO2 (Ru, Os, Ir) dạng tinh thể màu đen, đun nóng bih H2 khử thành kim loại, không tan nước tan HCL tạo phức chất MO2 + 6HCL = H2MCl6 + 2H2O * Phức chất Ir(IV), Pd(IV) Pt(IV) - Amoni hecxacloro iridiat(IV) (NH4)[IrCL6] dạng tinh thể màu đỏ, đun nóng với dd kiềm phân hủy thành IrO2 (NH3)[IrCL6] + 4NaOH = IrO2 + 4Nacl + 2NH4Cl + 2H2O d Hợp chất hoá trị 6, Các hợp chất đặc trưng ruteni osmi - Monohidrat kali rutenat (K 2RuO4.H2O) dạng tinh thể màu lục, tan nước Bị Clo oxi hóa tạo RuO4: K2RuO4 + Cl2 = RuO4 + 2KCl Bị acid sunfuric phân hủy: 2K2RuO4 + H2SO4 = 2K2SO4 + RuO2 + 2O2 + H2O - Dihidrat kali osmat (K2OsO4.2H2O) dạng tinh thể màu tím tan nước Bị acid sunfuric phân hủy: 2K2OsO4 + 2H2SO4 = 2K2SO4 + OsO2 + OsO4 + 2H2O - Osmi tetraoxit (OsO4) dạng tinh thể không màu, dễ nóng chảy, độc, td với HCl giải phóng O2 OsO4 + 8HCl = OsCl4 + 2Cl2 + 4H2O - Ruteni tetraoxit (RuO4) tinh thể màu vàng da cam, 100o phân hủy gây nổ RuO2 + O2 RuO4 = [...]... tố này chủ yếu dùng để chế tạo hợp kim • Fe là kim loại đặc biệt quang trọng trong thực tế, là cơ sỏ của nền kĩ thuật hiện đại, các ứng dụng của sắt chủ yếu là tạo gang (1,7-5%C), thép (0,2-1,7%C) Các hợp chất 1 Các hợp chất hóa trị 2 Hợp chất của Fe(II) dễ biến thành hợp chất của Fe(III) Khả năng biến đổi hóa trị như vậy giảm dần từ Fe đến Ni ٭Sắt(II), Coban(II) và Niken(II) oxit MO ٭Sắt(II), Coban(II)... họ platin khai thác it hơn Pt và Pd rất nhiều 4 Các hợp chất a Các hợp chất hóa trị 2 Các hợp chất hóa trị 2 là đặc trưng nhất đối với paladi và cũng là hợp chất bền nhất của paladi * Các oxit MO là dạng chất ở dạng tinh thể màu đen * Các hidroxit M(OH)2 là dạng kết tủa màu đen, không tan trong nước và tan trong acid * Các dihalogennua MX2 đều là chất rắn khá bền với nhiệt Paladi(II) clorua không tan... chất lý học Kim loại Ru Rh Pd Os Ir Pt 2250 4200 603 12,4 6,4 10 1963 3700 447 12,4 6,0 19 1554 2940 381 12,0 4,8 10 3027 5000 670 22,7 7,0 11 2450 4500 669 22,6 6,25 16 1769 3800 556 21,5 4,3 10 T/C vật lý Nhiệt độ nóng chảy, C Nhiệt độ sôi, C Nhiệt thăng hoa, KJ/mol Tỷ khối g/cm³ Độ cứng (thang Moxơ) Độ dẫn điện (Hg=1) 2 Tính chất hóa học •* Các kim loại họ platin cực kì trơ về phương diện hóa học, ... nhiệt Paladi(II) clorua không tan trong nước, chỉ tan trong dd HCl đặc PtCl2 + 2HCl = H2[PtCl4] * Phức chất của platin(II) và paladi(II) b Hợp chất hóa trị 3 - Hợp chất hóa trị 3 là hợp chất đặc trưng nhất đối với Rh và Ir - Ta đã biết đc oxit M2O3, hidroxit M(OH)2 kém bền, halogenua MX3, và các hợp chất khác như M2(S04)3, M(NO3)3… Trạng thái OXH +3 bền nhất đối với Rh và kém bền với Ir * Hidroxit M(OH)3,... nhiệt, phân hủy ở to cao, ít tan trong nước… * Phức chất của Rh(III) và Ir(III) c Các hợp chất hóa trị 4 - Hợp chất hóa trị 4 đặc trưng đối với platin, iridi và rutini * Các oxit MO2 (Ru, Os, Ir) là dạng tinh thể màu đen, khi đun nóng đều bih H2 khử thành kim loại, không tan trong nước và tan trong HCL tạo phức chất MO2 + 6HCL = H2MCl6 + 2H2O * Phức chất của Ir(IV), Pd(IV) và Pt(IV) - Amoni hecxacloro... bởi H2, CO và Al Co3O4 là chât oxi hóa rất mạnh Co3O4 + 8HCl = 3CoCl2 + Cl2 +4H2O Hidroxit M(OH)3 • • Đều là những chất không tan trong nước, có màu đặc trưng Khi nung nóng chúng mất nước tạo oxit 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O Co(OH)3 • • • 150oC CoOOH 250oC Co3O4 940oC CoO 4Ni(OH)3 = 4NiO + O2 + 6H2O Fe(OH)3 dễ tan trong acid tạo muối Fe(III) Ni(III) và Co(III) đều là hợp chất có số tính OXH mạnh 2Ni(OH)3... Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O Fe2+ + Ag+ = Fe3+ + Ag • Khả năng tạo phức Fe2+ + CN- = [Fe(CN)6]4(vàng chanh) Fe3+ + [Fe(CN)6]4- = Fe4[Fe(CN)6]3 ( xanh Beclanh) 2 Các hợp chất hóa trị 3 Oxit M2O3 Các oxit Ni2O3 và Co2O3 có tính oxi hóa mạnh Ni2O3 + 6HCl = NiCl2 + Cl2 + H20 Co2O3 + 4H2SO4 = 4CoSO4 + O2 + 4H2O Đều bị khử bởi H2, Co, Al hay bản thân kim loại (Fe hay Co) khử đến M3O4 , MO +H2 Co2O3 125oC... = 3H2PtCl6]+ 4NO + 8H2O Các kim loại họ platin tác dụng với kiềm nóng chảy khi có mặt oxi hay chất oxi hóa khác: M + 3KClO + 2NaOH = Na2MO4 + 3KCl + H2O Bạch kim toan hoàn toàn trong nước cường toan 3 Trạng thái thiên nhiên và điều chế * * Tất cả các kim loại platin đều ít phổ biến và rất phân tán Do tính chất giống nhau nên việc tách chúng là rất khó khăn Pladi và platin khai thác từ các sản phẩm... tinh thể màu đỏ, khi đun nóng với dd kiềm phân hủy thành IrO2 (NH3)[IrCL6] + 4NaOH = IrO2 + 4Nacl + 2NH4Cl + 2H2O d Hợp chất hoá trị 6, 8 Các hợp chất này chỉ đặc trưng đối với ruteni và osmi - Monohidrat kali rutenat (K 2RuO4.H2O) là dạng tinh thể màu lục, tan trong nước Bị Clo oxi hóa tạo RuO4: K2RuO4 + Cl2 = RuO4 + 2KCl Bị acid sunfuric phân hủy: 2K2RuO4 + H2SO4 = 2K2SO4 + RuO2 + 2O2 + H2O - Dihidrat... M(OH)2 ٭Muối sắt(II), Coban(II) và Niken(II) (muối M(II)) ٭Dihalogenua MX2 ٭Muối sunfat MSO4 ٭Phức chất của M(II): +Phức Anomicat +Phức Xianua Ni(NH2SO3)2.4H2O CoCl2 Ni(NO3)2 Sắt(II), Coban(II) và Niken(II) oxit MO MO không tan trong nước, dễ tan trong acid MO + 2H+ = M2+ + H2O Thể hiện tính oxi hóa MO + H2 = M + H2O Thể hiện tính khử 2FeO + 4H2SO4 = Fe2(SO4)3 + SO2 +4H2O • Riêng CoO có tính lưỡng