معلومات عن الألمنيوم والكروم والحديد

شارك مع الأصدقاء:

الألومنيوم

العنصر الثاني في المجموعة الثالثة أ هو الألومنيوم. نظرًا لأن نصف القطر الذري للألمنيوم أكبر من نصف قطر الألومنيوم ، فإن طاقة التأين تكون أصغر ، لذا فإن الخصائص المعدنية للألمنيوم أقوى من تلك الخاصة بالبورون. هو عنصر مذبذب. مركبات A1 ​​الموجودة في الطبيعة .. - البوكسيت (اكسيد الالمونيوم) ، Me [2si2o8؛ Me5 [AL2Si2O 10] ؛ KAI 2 [AISi3 O10] (OH) 2 - موسكوفيت ، (NA، k) 2 [AL2 Si2 O8] - نفلين ، AI4 [SI4 O10] (OH) 8 - كاوليننيت ، Na3 [AIF6] -كروليت. وهو يمثل 5,5٪ من المبلغ الإجمالي للذكاء الاصطناعي في السجل العقاري. فقط العطلة المركبة موجودة في الطبيعة.

يمكن الحصول عليها. الألومنيوم ، أساسا البوكسيت AL2 o3. تم الحصول عليها من H2o بالتحليل الكهربائي. تتم إضافة الفلوريدات CaF3 ، MgF3 ، AIF3 لخفض درجة حرارة تسييل البوكسيت ، تستمر عملية التحليل الكهربائي على النحو التالي ؛

A1 2 o 3 - AI + + AIO-33 (تسييل)

عند الكاثود: AI + 3 + 3e-AI0

عند الأنود: 4AIO-3 3 - 12e-2AI2o3 + o0

جسر المحلل الكهربائي بمثابة الكاثود. في ذلك ، يتم إطلاق الألمنيوم في حالة سائلة. (سائل T = 66 0 درجة مئوية). في أنود الجرافيت ، يتم إطلاق الأكسجين ويؤكسد الجرافيت إلى أكاسيد الكربون.

الخصائص Ai-ok ، فضي ، بلاستيك (ناعم) ، موصل جيد للكهرباء الخفيفة ، معدن يتأكسد في الهواء. من حيث الخصائص الكيميائية ، يختلف بشكل مباشر عن المعادن القلوية الأرضية من حيث النشاط ، لكنه يعتبر معدنًا سلبيًا بسبب تكوين فيلم أكسيد على سطحه. AI - يدخل Metallasma raksha:

2AI + 3 SI 2 = 2 ALSI 3

تتميز المعادن القلوية مثل الألومنيوم بخاصية تكوين الهيدريدات ، وهي خالية من الهيدريدات البسيطة والمعقدة.

2AI + N2 = 2AIN

AISI 3 + 4 LIN = LI [AI N 4] +3 LISI

3 LI [AIN 4] + AISI 3 = 4 AIN 3 = 3 LISI

AIN 3 + NAH = NA [AIH 4]

غير متاح [AIH 4] = 2 NAH = NA 3 [AIH 6]

يتفاعل الألمنيوم مع كل من الأحماض والقواعد بسبب طبيعته المتذبذبة.

2AI+6HCI=2AICI3+3H2

2AI+2NAOH+2H2O=2NAAIO3+3H

كما أنه يشكل مركبًا كاتيونيًا ومركبًا أيونيًا:

2AI + 6H + 6H2O = 2 [AI (OH2) 6] 3 ++ 3 H2، e0 = - 1,66 مليار

2AI + 6 H2O + 6OH- = 2 [AI (OH) 6] 3 + 3H 2 ، E = -2 ، 35B

2AI + NAOH + 6H2O = 2NA 3 [AI (OH) 6] + 3H2

يسمى المركب الناتج سداسي هيدروكسي ألومينات ملح الصوديوم. يتفاعل المعدن بسهولة أكبر مع القلويات أكثر من تفاعله مع الأحماض ، لأن القيمة المحتملة لأكسدة الألومنيوم في بيئة حمضية أكبر منها في البيئة القلوية. إذا تمت إزالة طبقة أكسيد الألومنيوم العلوية بأداة حادة أو عن طريق تكوين ملغم ، فإن الألمنيوم يذوب بسرعة في الماء.

             2ai+6h2o——-à2ai(oh)3+3h2

عندما يتعرض الألومنيوم لأحماض النيتريك والكبريتيك ، يتشكل فيلم أكسيد على سطحه ، ويعمل هذا الأكسيد كطبقة واقية ، لذلك يصعب تفاعل معدن الألمنيوم مع هذه الأحماض ، ولا يتفاعل في المحاليل الباردة.

    أكسيد الألومنيوم AI2O3 مادة بيضاء غير قابلة للذوبان في الماء. يوجد في حالة بلورية وغير متبلورة ويذوب في الأحماض والقلويات. مادة مقاومة لدرجة الحرارة المرتفعة ، وتسمى بطبيعتها AI203-boxide ، وغالبًا ما يتم الحصول عليها عن طريق التحلل الحراري لـ AI (0H) 3.

            2AI (0H) 3 —a AI2O3 + 3H2o

يسمى AI2O3 الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة الألومينا. أكسيد الألومنيوم قابل للذوبان في الأحماض والقلويات بسبب حالة الأكسدة المذبذبة:

AI2O3 + 3H2SO 4 = AI2 (SO4) 3 + 3H2O (يصبح صعبًا)

AI2 O 3 + 2NAOH = 2NaA IO2 + H2O (من السهل أن تكون)

NaAAOI2 + 2H2O = NA [AI (OH) 4]

هيدروكسيد الألومنيوم - AI (OH) 3 مادة بيضاء غير متبلورة مذبذبة غير قابلة للذوبان في الماء (PH = 7). أما إذا تغيرت بيئة المحلول بشكل حاد فإنه يذوب تحت تأثير الأحماض (Ph <7) و (Ph> 7) القلويات.

AI (OH) 3 + 3 H CI = AICI3 + 3H2O

AI (OH) 3 + 3H + —à AI 3 + + 3H2O = [AI (H2O) 6] 3+

AI (OH) 3 + NaOH = NA {AI (OH) 4]

AI (OH) 3 + OH- à [AI (OH) 4] -

يتم الحصول على جميع الهيدروكسيدات غير القابلة للذوبان في الماء ، مثل هيدروكسيد الألومنيوم وأملاح الألومنيوم ، عن طريق عمل القلويات:

AICI 3 + 3NAOH = AI (OH) 3 إلى +3 NACI

يجب أن تكون الكواشف المأخوذة للتفاعل في نسبة متساوية تمامًا من الملح: قلوي = 1: 3. يستمر هذا التفاعل على النحو التالي. عندما تذوب أملاح AI - في الماء ، يكون أيون AI3 + في صورة رطبة [AI (H2O) 6] 3 = ويشارك هذا الأيون في التفاعل:

[AI (H2O) 6] 3 ++ OH- = [AI (H2O) 5 OH] 2 ++ H2O

[AI (H2O) 5OH] 2 ++ OH- = [AI (H2O) 4) OH] 2 ++ H2O

[AI (H2O) 4 (OH) 2] ++ OH- = [AI (H2O) 3 (OH) 3] + H2O

المركب الناتج [AI (OH) 3- (H2O) 3 له بنية بوليمر ويتوافق مع التركيبة AI (OH) 3-XH2O. يمكن تفسيره بالمعادلة العامة (التخطيطية) التالية.

N [AI (OH2) 6] 3 = à [AI (OH) 3] n à n [AI (oh) 6] 3-

                                          [H3AI3] ن

هيدرات بلورات الألومنيوم من المحاليل الحمضية في الغالب (pH <7) في هذه المعادلة ؛

AI2 (SO4) 3. 18H3O ، AI (NO3) 3. 9H2O ، AI CI 3. يتم الحصول على 6H2O. القلوية (p H> 7) ، يتم الحصول على أملاح ألومينات مختلفة NA [AI (OH) 4 (H2O) 2] ، NA3 [AI (OH) 6] من الحلول.

تتحلل أملاح الألمنيوم بالماء وتبدأ تفاعلات التحلل الرطب على مراحل. لنأخذ هذا في الاعتبار في مثال الملح AI2 (SO4) 5:

الخطوة 1: H2O

[AI (H2O) 6] +3 à [AI (OH) (H2O) 5] 2+ (فتاه <7)

يستمر أيون المركب الناتج - أيون بنتاكافو-هيغروكسالومينات في التحلل الصحي اعتمادًا على درجة الحموضة ودرجة الحرارة وتركيز الملح في المحلول.

المرحلة الثانية:

                                        H2o

[AI (OH) (H2O) 5] 2+ à [AI (OH) 2 (H2O) 4] + + H = (Ph <7)

المرحلة الثالثة:

                                        H2o

[AI (OH) 2 (H2O) 4] + à [AI (OH) 3 (H2O) 3] + H +

لكن المرحلة الأخيرة تحدث عند مستوى منخفض جدًا ، وعادةً يتوقف التحلل المائي في المراحل الأولى والثانية ، وأملاح هيدروكسو من الألومنيوم: [AI (OH) (H2O) 5] SO4 ؛ [AI (OH) 2 (H2O) 4] 2 SO4 يتكون. إذا اكتمل التحلل المائي ، فإن AI (OH) 3. سوف تشكل س H2O مادة تكاد تكون غير قابلة للذوبان في الماء. لكن الذكاء الاصطناعي 3 = معظم الأملاح تشكل حلولاً واضحة. والسبب في ذلك هو أن التحلل المائي لأملاح الألومنيوم لا ينتهي.

يستخدم الشكل المجفف لهيدروكسيد الألومنيوم كممتاز في تقنية "هلام الألومنيوم". والسبب في الاستقرار الميكانيكي والكيميائي لهلام الألومنيوم هو

منظمة العفو الدولية (أوه) 3. x في H2O (> AI - O à AI <) "oxol"

                                                                |

                                                               H

روابطها مستقرة جدًا تحت تأثير درجة الحرارة (> AI - O à AI <) - تتحول إلى روابط "أكسال".

تنتج سلسلة الألومنيوم أملاح هيدروكسي وأملاح وسيطة ومزدوجة. من هذه الأملاح الخولنجان والكبريتات والنترات والأسيتات قابلة للذوبان جيدًا في الماء.

استخدام مركبات الألمنيوم. يسمى الشكل البلوري الطبيعي لأكسيد الألومنيوم AI2O3 اكسيد الالمونيوم. يسمى اكسيد الالمونيوم الناعم الممزوج بالرمل "جيلفير". تسمى بلورات اكسيد الالمونيوم مع إضافة صغيرة من الكروم "الياقوت".

يستخدم الألمنيوم على نطاق واسع في صناعة الطيران. ثلثي الطائرات مصنوعة من الألمنيوم وسبائك الألمنيوم ، وهذا هو سبب تسمية الألمنيوم أيضًا بمعدن الجناح. تصنع الكابلات والأسلاك من الألمنيوم ، وكتلة منتجات الألمنيوم ، التي لها موصلية كهربائية قريبة جدًا من النحاس ، هي ضعف كتلة منتجات النحاس.

نظرًا لأن الألمنيوم لا يتآكل ، فإنه يستخدم لأجزاء مختلفة في بناء الآلات ، وحاويات لنقل حامض النيتريك. أجسام الحافلات والعربات مصنوعة من الألومنيوم. العديد من الأطباق والغلايات مصنوعة من الألومنيوم في صناعة المواد الغذائية.

كما يستخدم الألمنيوم وسبائكه في المجال العسكري في بناء الدبابات والمدفعية والمتفجرات والإنارة والمقذوفات الحارقة.

من أجل حماية الأجسام الحديدية من التآكل ، يتم تغطية سطحها بطلاء فضي مصنوع من مسحوق الألمنيوم.

في علم المعادن ، يتم استخراج العديد من المعادن باستخدام الألومنيوم. يزيل الأكسجين من أكاسيد معظم المعادن ، وتسمى عملية استعادة المعادن من أكاسيدها باستخدام الألمنيوم aluminothermy:

2AI + Cr2O3 à AI2 O3 + 2 ج ص

كروم والمنغنيز والفاناديوم والتيتانيوم والمعادن الأخرى من أكاسيدها ، يتم استخدام طريقة الألمنيوم للحصول على فولاذ خاص. إذا تم خلط مسحوق الألمنيوم FE 3O 4 مع السخام الحديدي بنسب متساوية ومغلف بسلك معدني (حديد) ، يتم تشكيل قطب كهربائي في اللحام الكهربائي. تسمى السبيكة الموجودة على السطح المعدني بالثرمايت. في اللحام الكهربائي ، يحدث التفاعل التالي.

8 AI + 3 FE 3 O 4 إلى 4 AI 2 O 3 + 9 FE.

في هذا التفاعل ، تتسبب الحرارة المنبعثة بمقدار ^ H = - 3300 kJ في أن يصبح السلك الحديدي سائلًا ويستقر على سطح جسم حديدي آخر.

الكروم ومركباته.

الكروم - Cr (Z = 24) هو عنصر من مجموعة Vi b ، والتي تحتوي أيضًا على Mo (الموليبدينوم) و W (5d 4 6s 2). تسمى هذه المعادن بالتآكل (Cr) والمعادن المقاومة للصهر (Mo و W) لأنها سلبية كيميائيًا وقابلة للتسييل في درجات حرارة عالية. نظرًا لأن خصائص المركبات متشابهة ومستخدمة على نطاق واسع ، سنركز فقط على مساهمات الكروم ومركباته.

يعرض الكروم خصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة. يتم تفسير سبب اختلافها أو تشابهها مع معادن d الأخرى من خلال موضع عنصر الكروم في النظام الدوري والهيكل الإلكتروني لذرته.

-3 هـ 0 -3 هـ +6 0 0

Cr 0 (Ar) 3 D 5 4s à cR 3 + (Ar) 3D 3 4s à Cr (Ar) 3D 4S

                                     0

يمكن ملاحظة أن عدد الإلكترونات الفردية في معدن الكروم (Cr) (الذرة) هو 6 ، أكثر من جميع العناصر الأخرى. لذلك فإن سبائك الكروم لها خصائص مغناطيسية. عند الانتقال إلى مركبات Cr3 + ، يتناقص عدد الإلكترونات الفردية ، لكن الخصائص المغناطيسية (البارامغناطيسية ، المغناطيسية المغناطيسية) لا تختفي ، ولكن نظرًا لأن عدد المدارات الرئيسية 3s ، 4p ، 4d- يزداد في Cr3 + أيون ، تكوينه المعقد و زيادة عدد مركبات هيكل ثماني السطوح. لا يحتوي Cr6 + على إلكترونات غريبة ، لذلك ليس له خصائص مغناطيسية ، تشكل المركبات المحورية مركبًا رباعي السطوح بسبب تهجين sp3.

لقاء في الطبيعة. يوجد هذا المعدن بشكل أساسي في مركبات الأكسيد Fe (Cro 2) 2 - الكروميت والحجر الحديدي الكروم: PbCro4 - croken holiday.

يمكن الحصول عليها. أ) يتم الحصول على الكروم بشكل أساسي بطريقة الألمنيوم:

Cr 2 O 3 + 2AI = 2Cr + AI2 O 3 ^ G 298 = -510 ك J \ مول

1. ب) في معظم الحالات ، يتم الحصول على الكروم من سبيكة من الحديد مع قوالب الكروميت - الكروميت ، والتي يتم تسخينها مرة أخرى بالكربون في فرن كهربائي:

                                                                   t

Fe (CrO 2) 2 + C == Fe + 2Cr + 4 CO

المركبات الشائعة: في سلسلة Cr-Mo-W ، صلابة هذه المعادن وصهرها لا يعلى عليهما. والسبب في ذلك هو أن استقرار الرابطة التساهمية Me-Me في الشبكة البلورية للمعادن يزداد بسبب الإلكترونات d. في الوقت نفسه ، ينخفض ​​النشاط الكيميائي لهذه العناصر. هذا يزيد من مقاومتهم للتآكل.

خصائص معادن مجموعة الكروم.

عنصر الخصائص	كر (ض = 24)	مو (ض = 42)	ث (ض = 74)
هيكل الإلكترون الخارجي	3د5 4س1	4د5 5س1	5د4 6س2
الكثافة ، جم / سم 3	7,2	10,2	19,3
نصف القطر الذري ، أ	1,17	1,37	1,40
E + نصف القطر ، أ	0,35	0,65	0,65
ر السائل 0 ج	1890	2620	3380
ر البتولا 0 ج	3390	4800	5900
التوصيل الكهربائي	7,1	20,2	19,3
انتشار المدونات البريدية (بنسبة٪)	2 * 10-2	3 * 10-4	1 * 10-4
حالة الأكسدة المميزة	0؛ (+2)؛ +3 ؛ +6	0؛ +2؛ = 4؛ +6

يذوب الكروم في HCI ويخفف محلول H 2 SO 4:

Cr = H 2SO 4 = Cr SO 4 + H2 à

يعمل HNO 3 و H 2 SO 4 المركز على تخميل الكروم. والسبب هو تكوين فيلم أكسيد Cr2 o 3 على سطحه.

يتأكسد Cr الناعم جدًا تحت تأثير الأكسجين وخالٍ من مركبات Cr (II) و Cr (III) و Cr (VI) على شكل أكاسيد وأكاسيد وأحماض وهيدروكسيدات وأملاح ومركبات معقدة.

أكاسيد. Cr (OH) 2 (أساسي) ، Cr (OH) 3 (مذبذب) و H 2 CrO 4 (حمض كرومات). يمكن ملاحظة أنه مع زيادة مستوى أكسدة الكروم في المركبات ، تضعف الخاصية الأساسية وتزداد الخاصية الحمضية: Sk (OH)_{2 +} H₂SO₄= CrSO₄ + 2 H2O (يتفاعل فقط مع الحمض). Cr 2 o 3 و Cr (OH) 3 مواد مذبذبة. Cr 2 o 3 يذوب في الأحماض والقلويات:

Cr2 O3 + 6HCI = 2CrCI3 + 3H2O

Cr2O3 + 6NAOH (أضعاف) = Na3 CrO3 + 3H2O

تذبذب Cr (OH):

                                          [H +] [H +]

[Cr (H2O) 6] 3+ (محلول) à Cr (OH) 3 (محلول) à

                                           [يا]

                                           H3CrO3

[Cr (OH) 6] 3- (محلول)

مركبات الكروم (II) هي عوامل مختزلة. قدرتها على الأكسدة (E. ⁰ = - 0,4 فولت) يسمح بالأكسدة السريعة في المحاليل المائية والحمضية.

CrCi2 + 2H2O = 2Cr (OH) CI2 + H2

4[Cr(H2O)6+2 O2 +4H+= 4[Cr(H2O)6]3+2 H2O

مركبات Cr (II) لها ألوان مختلفة حسب تكوينها. ينطبق هذا أيضًا على مركباته المعقدة والمواد الصلبة البلورية. أيون aquacomplex [Cr (H 2O) 6] 3 = أرجواني مزرق ، بينما CrCI3 6H 2 O له لون أرجواني.

من بين المركبات الشائعة للكروم (III) الأملاح المزدوجة الكبريتية - مرارة الكروم.

Ulatga K2 SO 4. Cr 2 (SO4) 3. 12 H2 O (كروميت البوتاسيوم) ، (NH4) 2 SO 4. مثال على ذلك Cr2 (SO4) 3 6 H2O (مادة كاوية الأمونيوم الكروم). يتم تشكيلها وفصلها في محلول وفقًا للتفاعل التالي.

K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 12 H 2 O = K 2 SO 4. Cr2 (SO4) 3. 12 H2O

تتميز هذه الأملاح ، مثل النترات والكلوريدات وخلات الكروم الأخرى ، بقابلية ذوبان جيدة في الماء. يتم تحللها في المحاليل المائية وفي عملية الذوبان. نظرًا لأن أيونات هيدروكسيد الكروم الناتجة هي قاعدة ضعيفة ، فإن هذه المحاليل في معظم الحالات لها بيئة حمضية (الرقم الهيدروجيني <7).

Cr (NO3) 3 + 6H2O à [Cr (OH) (H2O) 5] (HO3) 2 + HNO3

Cr = 3 + 6H2O à [Cr (OH) (H2O) 5] 2 + H +

الهيدروكسوبنتا أكواكروم الناتج (II) هو أيون معقد ، وبنيته عبارة عن إجازة ديمر أو بوليمر. OH - وأنيونات بقايا الحمض تعمل كجسور بين أيونات Cr 3 +. يعتمد استخدام مركبات Cr (III) كإضافات في صناعة الجلود على تكوين مثل هذه المركبات المعقدة. فيها ، غالبًا ما يتم استبدال جزيئات الماء ببقايا الأحماض الأمينية للكولاجين ، والتي تعد جزءًا من الجلد ، ويلعب مركب الكروم المتشكل دور مادة رابطة تخيط أنسجة الجلد معًا ، وتزيد من قوتها بشكل كبير ، وتضمن أن يتحول الجلد إلى جلد.

لا توجد أملاح كربونات وكبريتيد الكروم (III) في شكل صلب. لأنه أثناء استخلاصها ، تتشكل هذه الأملاح في محلول وتتحلل بالماء بسرعة لتكوين غازات Cr (oh) 3 و CO 2 أو H 2S.

2CrCI3 + 3Na2S + 6H2O = 2Cr (OH) 3 (راسب) = 3H2S (غاز) + 6NACI

2Cr + 3+ 3S2 - + = 2Cr (OH) 3 (راسب) = 3H2S (غاز)

الكروم + 6 مركبات حالة الأكسدة Cro 3 هي مادة بلورية ذات لون أحمر وقابلية منخفضة للذوبان في الماء وقابلية جيدة للذوبان في حامض الكبريتيك وخصائص مؤكسدة. يسمى محلول حامض الكبريتيك الكروميك. أحماض H 2 CrO 4 (الكروم) أو H 2 Cr 2 O 7 (ثنائي كرومات) تكون عطلة في المحلول. لذلك ، يُسمى CrO3 أيضًا أنهيدريد كرومات.

ح 2 يا + كروم 3 = ح 2 كروم 4

حمض الكروميك هو حمض قوي بشكل معتدل يتأين.

H2CrO4 à H + HCrO4 K1 = 2 * 10-1

H2CrO4 à H + HCrO4-2 (كرومات أنيون)

أيونات الكرومات وثنائي كرومات NA + ، K + ، NH ⁴₄  + تشكل الأيونات أملاحًا قابلة للذوبان في الماء جيدًا. محاليل هذه الأملاح لها خصائص مؤكسدة قوية:

K2cRo7 + 3 na2 so3 + 4h2so4=cR2(so4)3+ k2so4+4h2o+2na2so4

مؤكسد 2Cr + 6 + 2 * 3e à 2Cr + 3 6 1

عكسي S + 4 - 2e à S + 6 2 3

خاصية مؤكسدة أيون الكروم (VI) في محاليل الأحماض الشائعة

Cr 2 O 7-2 + 14H = = 6 YO à Cr = 3 = 7 H2O (E0 = + 1,33v)

يفسره رد الفعل. في المحاليل المائية ، تتغير الكرومات إلى ثنائي كرومات (والعكس صحيح). يعتمد ذلك على البيئة (الرقم الهيدروجيني) للحل. إذا تمت إضافة المحاليل الحمضية (الرقم الهيدروجيني <7) إلى محلول الكرومات (الأصفر) ، فإنه يتحول إلى محلول أصفر محمر (Cr 7 0 7-2). إذا تمت إضافة H 2 O (الكثير) أو محلول قلوي إلى محلول ثنائي كرومات ، فإنه يتحول إلى اللون الأصفر الباهت ، حيث Cro ​​12 4

2 CrO 2 4 + 2H + = Cr2 O 2 7 + H 2O

2 CrO 2 7 + 2H + = 2Cr2 O 4 2 + H 2O

2 CrO 2 تشكل رواسب صفراء ، صفراء حمراء مع أيونات Va (II) ، Pb (II) ، Ag (i). يتم استخدامه كرد فعل نوعي للكرومات وأيونات Va (II).

Va2 + = 2 CrO 2 4- = Va Cro 4

إذا زادت كمية H = - أيونات (حمض) من محاليل الكرومات ، يتم تكوين ثلاثي كرومات (K 2 Cr 3 o 10) ورباعي كرومات (K 2 Cr 4 O13) ، بالإضافة إلى ثنائي كرومات. تكمن خصوصية هذه المركبات في أن CrO 2 لها هيكل رباعي السطوح مكون من 4 مجموعات ، وتشكل مواد متقاربة ورباعية الشكل عن طريق الاتصال عبر ذرات الأكسجين المعاكسة.

يستخدم الكروم ومركباته في المجالات التالية. تستخدم السبائك المحفوظة بالكروم في الفولاذ المقاوم للتآكل الخاص بالعطلات. أي أن الكروم يعمل كمعدن في صناعة السبائك. التفاصيل المطلية بالكروم مقاومة للتآكل الميكانيكي وتعمل لفترة طويلة. تستخدم أملاح Cr (III) كإضافات في صناعة الجلود والفراء ، وتستخدم مركبات Cr (VI) كعوامل مؤكسدة. جميع مركبات الكروم سامة!

 الحديد ومركباته.

تختلف عناصر المجموعة VIII V في الجدول الدوري اختلافًا كبيرًا عن جميع المجموعات الأخرى من حيث الهيكل وترتيب العناصر الموجودة فيه. نظرًا لأن العناصر المضمنة في هذه المجموعة تُظهر تشابهًا أفقيًا بدلاً من التشابه الرأسي ، يتم تقسيم العناصر التسعة إلى ثلاث عائلات ، أي ثالوث.

وهي كالتالي: ثالوث الحديد (Fe ، Co ، Ni) ، ثالوث البلاديوم (Ru ، Rh ، Pd) والثالوث البلاتيني (Os ، Ir ، Pt). من هذه الثلاثيات ، سنتعرف على عناصر الأسرة الحديدية.

التوزيع في الطبيعة. من بين عناصر عائلة الحديد ، يمكن العثور على الحديد فقط في الطبيعة (الأجرام السماوية) بشكل حر (النيازك). بعد الألومنيوم ، يعتبر الحديد هو العنصر الأكثر شيوعًا في الطبيعة ويتواجد كأكاسيد وكبريتيدات: Fe3 o 4 e (زمرد مغناطيسي) ، Fe 2 o 3 (حجر حديدي أحمر) ، 2 Fe 2 O 3 # h2o (حجر حديدي بني). ، Fe CO 3 (حجر حديدي مع سبار) ، FeS 2 (حديد كولشيد أو بيريت).

يمكن الحصول عليها. عند التحويل من أكاسيد كبريتيد الحديد إلى أكاسيد ، تتم استعادة الأكاسيد باستخدام غاز ثاني أكسيد الكربون فحم الكوك:

4 FeS2 + 11O 2 = 2Fe2 O3 + 8 SO2

3 Fe 2 O 3 + C = 2Fe3O4 + CO

Fe 3O 4 + 4 CO = 3 Fe + 4 CO 2

عنصر الخصائص	Fe (Z = 26)	Co (Z = 22)	ني (Z = 28)
صيغة الإلكترون	(عربي) 3d6 4s2	(عربي) 3d7 4s2	(عربي) 3d8 4s2
نصف القطر الذري ، أ	1,26	1,25	1,24
ص أيون هـ + 2 ، أ هـ + 5 ، أ	0,80 0,67	0,78 0,64	0,74      -
ر 0 يغلي 0 درجة مئوية	1539	1493	1453
ر 0 يغلي 0 درجة مئوية	2870	3100	2900
الكثافة ، جم / سم 3	7,87	8,84	8,91
E ، v (e-2eàE = 2)	-0,44	-0,277	-0,250
التوزيع في القشرة الأرضية بنسبة٪	1,5	1 * 10-9	3 * 10-9

يأتي الحديد المعدني في 4 تعديلات مختلفة. من درجة حرارة الغرفة إلى 770 درجة مئوية ، يوجد في تعديل α-Fe ، وله هيكل مكعب محوره الحجم ، وله خصائص مغناطيسية حديدية.

من 770 درجة مئوية إلى 910 درجة مئوية ، في تعديل B-Fe ، تختفي خاصية المغناطيسية الحديدية وتصبح مغناطيسية ، لكن الشبكة البلورية لا تتغير تقريبًا.

من 910 درجة مئوية إلى 1390 درجة مئوية ، تحدث تغيرات متعددة الأشكال في الحديد ، وتتغير إلى تعديل Fe-Fe. الشبكة البلورية عبارة عن مكعب محوره الوجه ، والذي يحافظ على الخاصية المغناطيسية للحديد.

بدءًا من 1390 درجة مئوية ، يحدث تغيير آخر متعدد الأشكال ويتم تشكيل تعديل d-Fe. في هذا التعديل ، النوع الرئيسي من الشبكة البلورية هو مكعب محوره الحجم ، والذي يبقى حتى يذوب الحديد (1536 درجة مئوية).

الحديد ، مثل العناصر d الأخرى ، يشكل سبائك مختلفة. وتشمل هذه السبائك مركبات الحديد والكربون. وتشمل هذه الأسمنت - Fe 3 C (حديد خام) ، أوستينيت - محلول صلب من Fe مع C ، حديدي - B - محلول صلب من Fe مع C. عن طريق تغيير تكوين هذه السبائك ، ودرجة حرارة التكوين ، والظروف ، يتم الحصول على السبائك ذات الخواص الفيزيائية والكيميائية المختلفة.

نظرًا لتشكيل مركبات بسيطة ومعقدة ذات خصائص محددة للحديد ، يتم تفسير توزيعها من خلال بنية 3d6 4 s 2 (4po) لطبقة الإلكترون.

                                              -2 e

Fe 0 (Ar) 3d64 s 2 (4p 0) à Fe + 2 (Ar) 3 d 6 4 s 0

بالمرور ، تشارك 4 إلكترونات 2 ثانية في الطبقة الخارجية في الترابط الكيميائي. في هذا ، يتم تشكيل Fe 2+ - مركبات لها خصائص مشابهة لمعظم المعادن s (عديمة اللون أو ذات لون ضعيف جدًا). معظم المركبات قابلة للذوبان في الماء وتفقد خصائصها الحمضية القاعدية. المركبات مختزلة وتتأكسد بسهولة:

                                                 -e

Ae 2+ (Ar) 3d64 هكذا (4p 0) à Fe 3+ (Ar) 3 d 4 s 0 Fe 2+

عدد الإلكترونات الفردية هو 3 في أيون Fe + 6 ، والذي انتقل إلى حالة الأكسدة المستقرة [(Ar) 1d3 5s 4] ، مما يعطي إلكترونًا واحدًا من أصل 0 إلكترونات في المدار ثلاثي الأبعاد. هذا يسبب الخصائص المغناطيسية للحديد + 3 وتكوين المركبات غير الحديدية (مثل المعادن د).

توجد مركبات من الحديد مع حالات أكسدة + 2 و +3 و + 6. تشمل المركبات الرئيسية لـ Fe (II) Fe o (أسود) ، Fe (OH) 2 (أزرق-أبيض) ، Fe Co 3 (أبيض) ، Fe CI 2 (أبيض) ، Fe SO 4 & H2O ، (أزرق فاتح - أبيض) Fe (CIO4) 2 6 H 2 O Fe (NO 3) 2 6 H2 O (NH 4) 2 Fe (SO4) 2 6 H2O (أخضر فاتح - أبيض) ، (ملح مور).

الحديد O هو أكسيد قاعدي. لا يذوب في الماء. يذوب الحمض في الماء المحيط ويشكل أيون مركب سداسي أكوافير (II):

Fe O + 2 H + 5 H2O = [Fe (H2O) 6] 2 +

Fe (OH) 2 هو هيدروكسيد الحديد (II) ، وهو مادة لها خصائص أساسية. لا يذوب في الماء. تتشكل مركبات الحديد (II) - الأيونية (الأملاح) المحضرة حديثًا عن طريق عمل القلويات على المحاليل. لكن سرعان ما يتأكسد ويتحول إلى اللون البني ، لأن العملية التالية تحدث:

4 Fe 2+ + 8 OH à 4 Fe (OH) 2 + 2 H2O à 4 Fe (OH)

FeS هو مادة ضعيفة الذوبان ، والتي تتشكل عندما يذوب Fe 2+ في غاز أو ماء H2S.

Fe 2+ + H2S à FeS يعجل + 2H +

خصوصية تكوين هذه المادة هي أنه إذا استنشق الناس الهواء ، فيمكن أن يتسمموا ويسببوا عواقب غير واعية. لأنه عند استنشاق كبريتيد الهيدروجين في الهواء ، يدخل كبريتيد الهيدروجين إلى دم الإنسان ويتفاعل مع أيونات Fe2 + في الهيموجلوبين ، وهو أساس الدم ، وهذا يؤدي إلى اضطرابات الدم ، وفي النهاية ، حدث مؤسف. لذلك ، يجب ألا تتجاوز كمية H2S في الهواء المستوى المسموح به (2٪) (YQM h0,001s = 2-10٪). يتحلل FeCO 3 و Fe S أيضًا بسرعة ويتحولان إلى مواد أخرى:

4 FeS + O2 + 10H2O = 4 Fe (OH) 3+ 4H2S

Fe (II) ion K3 [Fe (CN) 6] - يشكل مركبًا ضعيف الذوبان يسمى تورنبول بلو في وجود ملح الدم الأحمر.

في هذا التفاعل ، يتم استخدام المادة التحليلية في الكيمياء لتحديد أيون الحديد (II):

3 Fe2 + 2K3 [Fe (CN) 6] = Fe 3 [Fe (CN) 6] 2 راسب + 6k +

Fe (II) ion له خاصية مثيرة للاشمئزاز. خاصة في البيئة الحمضية ، نظرًا لأن E 0 = -0,46 v ، يكون التفاعل Fe2 = - e = à Fe = 3 أمرًا سهلاً. باستخدام ميزة Fe (II) هذه ، من الممكن تحديد كمية أيونات الحديد في عينات مختلفة من خلال طريقة قياس البرمنجنات للتحليل الحجمي:

5Fe3 + + mMnO4 + 8 H = à Fe3 + + Mn2 + + 4 H2O

نظرًا لأن نصف التفاعل الثاني MnO4 + 8H + 5e à Mn2 + + 4 H2O يحتوي على E = + 1,51 ، يلعب الزوج الجلفاني دور القطب الكهربائي (+) حيث تحدث هذه العملية ، وتحدث عملية الإرجاع فيه. تفاعل الأكسدة والاختزال المعطى بواسطة المعادلة EYUK E = 1,51 - (0,46) = 1 من العنصر موجه بلا شك إلى اليمين.

المركبات المركبة من Fe (II) [Fe (NH3) 6] CI2 [Fe (H2O) 6] SO4 و K4 [FE (CN6)] ، الأخير هو الأكثر استقرارًا (K = 4. 10 -36). حمض H4 [Fe (CN) 6] مادة بلورية بيضاء ، قابلة للذوبان في الماء (150 جم / 100 جم H2O) ولها خصائص تحمضية قوية. ملح البوتاسيوم - K4 [Fe (CN) 6] يسمى ملح الدم الأصفر.

سمي ملح الدم الأصفر بهذا الاسم لأنه يتم الحصول عليه عن طريق تسخين غلاف الحديد في الدم باستخدام K2 CO3. في المجمعات المكونة من هذا الملح مع أيونات النحاس (II) ، الحديد (II) ، الزنك (II) ، تشكل أيونات CN- رابطة مباشرة ، لذلك يمكن تسميتها بأملاح السيانيد المختلطة. هذه المواد ضعيفة الذوبان في الماء وهي سامة.

مركبات Fe (II) Fe2O3 - أكسيد مذبذب ذو لون بني أحمر ، ضعيف الذوبان في الماء. لها حالات متعددة الأشكال: أ - Fe2 CO3 (الهيماتيت) ، B - Fe2o3 الخواص المغناطيسية (البني في الأشرطة المغناطيسية). هذه المادة هي الجزء الرئيسي من خام الحديد في الطبيعة. يتم إنتاجه أيضًا عن طريق حرق FeS و FeS2 ، وهو المادة الخام الرئيسية للحصول على الحديد وسبائكه.

Fe (OH) 3 مادة بنية حمراء (الصدأ) ، تسمى هيدروكسيد الحديد (III). التركيب المتغير هو Fe2O3 xH2O. اعتمادًا على الظروف ، اعتمادًا على درجة الحرارة ، يفقد H2O ويشكل أوكسي هيدروكسيد يحتوي على Fe O (OH). إذا تم تسخينه على درجة حرارة عالية ، فإنه يتحول إلى Fe2O3.

2Fe (OH) 3 à Fe2O3 = 3 h2o.

 يذوب Fe2O3 و Fe (OH) 3 في الأحماض ويشكلان الأملاح.

Fe2 O3 + 6HIC=2FeCI3+3H2O

المحلول المائي لأملاح الحديد (III) أصفر اللون. يذوب Fe (OH) 3 حديثًا في محاليل مركزة من القلويات

Fe (OH) 3 + 3KOH = K3 [Fe (OH _6]

ينتج Hexahydroxyferrate (III) البوتاسيوم. بنفس الطريقة ، Fe2 O3 (سبب مذبذب) الأحماض الضعيفة ، مثل الأكاسيد ، يتم دمجها مع القلويات وكربونات الصوديوم والبوتاسيوم وتسخينها لتشكيل الفريت (MFeO2):

Fe2CO3 + NA2 CO 3 = 2 NAFeO2 + Co2

تذوب هذه المواد جيدًا في الماء. ويسمى Ferrite of Fe (II) Fe (FeO2) 2 أو Fe3O4 - magnetite (مختلط أكسيد الحديد FeO Fe2O3). نظرًا لأن حديدي المعادن d الأخرى (CO ، Ni ، Cu ، Mn) M (FeO2) 2 لها خصائص مغناطيسية حديدية ، يتم استخدام مغناطيسات مختلفة في إنتاج الأشرطة.

تم فصل الأملاح في محلول مائي FeCi3 6H2O Fe2 (SO4) 3 7H2O ؛ Fe) NO3) 3 6H2O ؛ هيدرات الكريستال مثل Fe (CIO4) 3 10 H2O هي عطلة. الأملاح التي لا تحتوي على الماء: Fe (SCN) 3 - لون دم أحمر غامق. FeCI3 بني-بني ، FeF3- أخضر غامق. تقريبا كل هذه الأملاح قابلة للذوبان في الماء. يتم تحلل أملاح الحديد (II) والحديد (III) في المحاليل المائية ، ويستمر التحلل المائي وفقًا للكاتيون ، وتكون بيئة المحلول حمضية (درجة الحموضة <7) ، ويتوقف التحلل المائي في المرحلة الأولى أو الثانية. من الممكن الوصول إلى النهاية تحت تأثير درجة الحرارة ، نتيجة للتسخين المفرط والبقاء لفترة طويلة ، يتشكل راسب بني Fe (OH) 4 في محلول هذه الأملاح. إذا تمت إضافة محلول حمضي ، يتم تكوين محلول أصفر واضح. تفاعل التحلل المائي:

FeCI3 + H2O = Fe (OH) CI2 + HCI

وفقًا للمعلومات الواردة أعلاه ، يكون رد الفعل في هذا المحلول صحيحًا إذا كان مكتوبًا على النحو التالي:

[Fe (H2O) 6] 3+ + 3CI + H2O à [Fe (H2O) 5 (OH) 2+ H + 3CI-

في كل مرحلة ، يتفكك جزيء ماء واحد في [[Fe (H2O) 6] 3+ إلى أيونات OH و H + ، مكونًا مركب هيدروكسي. في مركبات الهيدروكسي ، OH - أيونات جسر أيونات Fe3 + ، وهذه المركبات لها بنية بوليميت وأقل قابلية للذوبان في الماء.

مركبات معقدة مختلفة من Fe (III): M ++ 3 [FeF6] ؛ M == [FeCI4]: M3 = [Fe (SCN6): M3 + [Fe (CN6) موجود. أكثرها ثباتًا هو K1.10 [Fe (CN) 44] - معدل سداسي البوتاسيوم (III) مع K bek = 3 -6 يطلق عليه ملح الدم الأحمر ويذوب جيدا في الماء.

K3 [Fe (CN)] à [Fe (CN) 6] 3-

يستخدم هذا الملح في الكشف عن أيون الحديد (II) (بسبب تكوين تورنبول الأزرق). جميع مركبات الحديد (III) لها خصائص مؤكسدة:

2 FeCI3 + 2KJ = j2 + 2 FECI2 + 2KCI

بما في ذلك المجمعات:

2 [FE (CN) 6] 43 - + H2O2 +2 OH - = 2 [Fe (CN) 6] 4 - + O2 + 2H2O

عند إضافته إلى محلول ملح أصفر في الدم لاكتشاف الحديد + أيون ، يكون الراسب الأخضر الداكن "برلين أزور"

Fe 34 + 3 k4 [Fe (CN) 6] = Fe4 [Fe (CN) 3 9 (راسب) + 12K +