鐵系元素和鉑系元素【-】

1、第 21 章鐵系元素和鉑系元素 21 1 鐵系元素的單質(zhì) Iron (Ferrum) (Fe) Cobalt (Co) Nickel (Ni) (1) 鐵系元素的熔、沸點(diǎn)隨原子序數(shù)的增加而降低，這可能是因?yàn)?d軌道中成單電子數(shù)依次減少，金屬晶體中自由電子數(shù)減少，金屬鍵減弱的緣故； (2) 它們都具有金屬光澤，都是鐵磁性物質(zhì)； (3) 密度隨原子序數(shù)的增大而增大，這是由于鐵系元素的原子半徑隨原子序數(shù)的增大而變小的緣故。 1 物理性質(zhì)2 化學(xué)性質(zhì) (1) 它們的標(biāo)準(zhǔn)還原電位為E (Fe2/Fe ) V; E (Co2/Co ) 0.28 V; E (Ni2/Ni ) 0.23 V; (2) Fe、

2、Co、Ni與稀酸反應(yīng)，放出H2。但在濃硫酸、濃 硝酸中發(fā)生鈍化; (3) 濃堿緩慢腐蝕Fe；而Co、Ni在濃堿中比較穩(wěn)定。所以可以用鎳坩堝來熔融堿性物質(zhì)的樣品 212 鐵系元素的化合物 21 2 1 化合物的溶解性 鐵系金屬的二價(jià)強(qiáng)酸鹽幾乎都溶于水，如硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物。鐵系元素的碳酸鹽、磷酸鹽及硫化物等弱酸鹽在水中都是難溶的。鐵系元素的氫氧化物和氧化物不溶于水。這些難溶化合物易溶于強(qiáng)酸。Co(OH)2和Ni(OH)2易溶于氨水，在有NH4Cl存在時(shí)，溶解度增大。 21 2 2 化合物顏色 Fe2近無色 Fe(H2O)62呈淺綠色 Fe(H2O)63淡紫色 Co2藍(lán)色 Co(H2O)62粉

3、紅色 Ni2黃色 Ni(H2O)62亮綠色 鐵系金屬離子的d軌道處于未充滿狀態(tài)，它們的水合離子和化合物均具有不同的顏色隨著配體和價(jià)態(tài)的不同,會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。 2123 化合物的氧化還原性 EA/V FeO42 Fe3 Fe2 Fe2.20 0.770.45Co3 Co2 Co 1.68 0.261.830.28NiO2 Ni2 NiEB/V FeO42 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Fe0.720.560.92Co(OH)3 Co(OH)2 Co0.170.73NiO2 Ni(OH)2 Ni 0.490.72Fe3的氧化性 2 Fe3 2 I 2 Fe2 I22 Fe3 H2S 2 Fe2

4、 S 2 HFeCl3的水溶液對銅的溶解能力，使之用于印刷電路板的刻蝕2 Fe3 Cu 2 Fe2 Cu2 1 介質(zhì)可以改變電對的氧化還原性質(zhì) 在強(qiáng)堿中Fe(OH)3可以被氧化生成紫色的FeO422 Fe(OH)3 3 Cl2 10 OH 2 FeO42 6 Cl 8 H2OFeO42 Ba2 BaFeO4（紅棕色）在酸性條件下，F(xiàn)eO42 氧化性極強(qiáng)而不穩(wěn)定4 FeO42 20 H 4 Fe3 3 O2 10 H2O 2 Fe(CN)64 I2 2 Fe(CN)63 2 I2 Fe2 I2 12 F 2 FeF63 2 I2 Co(NH3)62 I2 2 Co(NH3)63 2 I 2 有配

5、體存在時(shí)，低價(jià)金屬離子的還原性增強(qiáng)Co(H2O)62, 粉紅色簡單的Co3 不可能存在于水溶液中.Co(H2O)63 Co(H2O)62 E 1.81 VCo(NH3)63 Co(NH3)62 E 0.1 V Co(CN)63 Co (CN)5 (H2O)3 CN E 0.8 V2124 化合物的水解性 鹽的水解與金屬離子的電荷高低有關(guān)，金屬離子的電荷越高，極化能力越強(qiáng)，鹽越容易水解。 同時(shí)發(fā)生縮合Fe(H2O)6 3(淡紫)H2OFe(H2O)5(OH) 2 H3OK1103H2OFe(H2O)4(OH)2 H3OK2106.3213 鐵系元素的配位化合物 2131 鐵的配位化合物 1 CN

6、配合物Fe(CN)63, Fe(CN) 64Fe3 和 Fe(CN)64 , Prussian blue;Fe2 和 Fe(CN)63, Turnbulls blue. KFeFe(CN)6Fe(CN)63KFeFe(CN)6Fe(CN)2TPP 2 冠醚類配合物茂鐵 Fe(5C5H5)2的可能結(jié)構(gòu) 3 茂鐵 4 與有機(jī)配體形成配位化合物 5 與羰基形成配位化合物 Fe(CO)52131 鈷和鎳的配位化合物 Co2CNCo(CN)2CNCo(CN)64 Ni2CNNi(CN)2CNNi(CN)42平面正方形dsp2雜化，穩(wěn)定H2OCo(CN)63 H2(a) Co2Cl62(b) Co4Cl2

7、 (-Cl)6 (TPP) 6Co2 7 NO2 2 H NO 2O Co(NO2)632133 鐵系元素的生物配位化合物 維生素B12 輔酶F340的結(jié)構(gòu) 214鉑系元素 Ru Rh Pd釕 銠 鈀Os Ir Pt鋨 銥 鉑 優(yōu)良的催化劑：易于變價(jià) 生成配位化合物 ：d 軌道未充滿電子 磁性 ：d 軌道有未成對電子 2141 鉑系元素的單質(zhì) 顏色：除 Os為藍(lán)灰色外，其余都是銀白色； 熔點(diǎn)高：這六種元素中，Os 熔點(diǎn)最高，Pd 熔點(diǎn)最低； 硬度： Ru Rh Pd Os Ir Pt 6.5 4.8 7.0 6.5 4.3(4) 延展性：鉑的延展性最好，冷軋可制 0.0025 mm 的鉑箔。1

8、 物理性質(zhì)(1) 化學(xué)穩(wěn)定性特別高 Ru Rh Pd Os Ir Pt EA(2) 與酸反應(yīng) Pd、Pt 溶于王水，Pd 也可溶于濃 HNO3和熱、濃H2SO4中，Pt也可溶于HClH2O2、HClHClO4中。 2 化學(xué)性質(zhì)3 Pt 4 HNO3 18 HCl 3 H2PtCl6 4 NO 8 H2O(3) 與堿反應(yīng) 所有鉑系金屬在有氧化劑存在時(shí)，與堿一起熔融，成為可溶性化合物，所以白金坩堝不能用于 NaOH Na2O2 或者 Na2CO3 S 等試劑的加熱使用。 (4) 大多數(shù)的鉑系金屬能吸收氣體，特別是吸收氫氣。Pd吸收氫氣最多，常溫下，1體積的鈀能吸收（溶解）200體積以上的氫氣。 2

9、142 鉑系元素化合物 1 含氧化合物 Oxidation state 8 4 Ru RuO4 RuO2 Os OsO4 OsO2 鹵化物PdCl2 1 鹵化物及配合物PtF6：強(qiáng)氧化劑PtF6 O2 O2PtF6 2143 鉑系元素配位化合物Xe PtF6 XePtF6 （橙黃色） 第一個(gè)稀有氣體化合物 3Pt 4HNO318HCl 3H2PtCl64NO8H2O Na2PtCl6 橙紅色晶體易溶于水和酒精 (NH4)2PtCl6、K2PtCl6 黃色晶體難溶于水 Pt 的 dsp2 雜化軌道 Pt 的 d 軌道 乙烯的空 * 反鍵分子軌道 乙烯的 成鍵分子軌道 Pt(C2H4)Cl3 中成

10、鍵示意圖2 鉑()乙烯配位化合物H3N Cl Pt 反式 Cl NH3Cl NH3 Pt 順式 治療癌癥 Cl NH33 氨配合物 PtCl2(NH3)2 為反磁性物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)為平面正方形。 淡黃色 0 0.0366 g/100g H2O 棕黃色 0 0.2577 g/100g H2O N2rP4sR5uS7vU8xVayXbAYdB#eD!gE%hG&jH(kJ)mK+oM1pO2rP4sR5uS7vU8xVayXbAYdB#eD!gE%hG&jH(lJ-mL+oM1pO2rP4sR5uS7vU8xVayXbAYdB#eD!gE%iG*jI(lJ-mL+oM1pO2rP4sR5uS7vU8x

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