NHÓM SẮT
CHƯƠNG 14. NHÓM VIIIB
Mp Bp rA ΔHR-K g/cm3 Moxo Hg = 1
Fe [Ar]3d64s2 II, III, VI 1539 2756 1.26 418 7.91 4-5 10 Ru [Kr]4d75s1 Os [Xe]4f145d66s2 Co [Ar]3d74s2 II, III, V 1495 2580 1.25 425 8.90 5.5 10 Rh [Kr]4d85s1 Ir [Xe]4f145d76s2 Ni [Ar]3d84s2 II, IV 1453 2436 1.24 424 8.90 5 14 Pd [Kr]4d105s0 Pt [Xe]4f145d96s1
1. Nguyên tử có 1-2 e ở lớp ngoài cùng nên là kim loại. AO-d lần lượt điền thêm e thứ hai ntố cạnh nhau trong CK có tính chất giống nhau
2. Nhóm VIIIB có hai họ: Họ sắt gồm Fe, Co, Ni; và họ
Platin gồm Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt Ion kim loại tạo nhiều phức chất bền
3. 4. Có khả năng xúc tác nhiều phản ứng hóa học 5. Biến đổi tính chất các nguyên tố trong cột giống biến đổi tính chất trong nhóm kim loại chuyển tiếp khác: từ ntố nhẹ ntố nặng: độ bền hợp chất ứng với số OXH cao tăng lên
6. Số OXH max là 8 trong RuO4, OsO4. Xu hướng tạo oxit axit ứng với số OXH cao giảm (trừ Fe, Ru, Os)
NỘI DUNG
1. ĐƠN CHẤT
1. Tính chất lý học
2. Tính chất hóa học
3. Ứng dụng
2. HỢP CHẤT
4. Trạng thái tự nhiên, điều chế
1. Oxit
2. Hydroxit
4. Phức chất
3. Muối
TÍNH CHẤT LÝ HỌC 1. Là kim loại; Fe, Co màu trắng xám, Ni màu
trắng bạc
2. Tính chất cơ học phụ thuộc nhiều vào tạp
chất
3. Có tính chất từ giống nhau, khác với các kim loại khác. Fe-α dưới 768 oC có tính sắt từ 4. Cấu trúc tinh thể, tồn tại ở nhiều dạng khác
nhau. < 912 oC: 912-1394 oC: > 1394 oC-Mp:
Fe-α là lập phương tâm khối Fe-γ là lập phương tâm mặt Fe-δ là lập phương tâm khối
1539
bcc
1394
fcc
912
bcc
1.7
2.14
0.02
M2+/M M3+/M
I1 I2 16.18 7.9 7.86 17.05 7.5
I3-eV 30.63 33.49 35.16
-0.44 -0.28 -0.23 0.77 1.81 2.1
Fe 26 Co 27 16.4 Ni 28 • Có vỏ e ngoài cùng giống nhau (4s2) •
Bán kính nguyên tử giảm dần theo chiều tăng của số e điền vào các AO-3d
TÍNH CHẤT HÓA HỌC 1. Fe hoạt động hóa học mạnh nhất, giảm dần theo
chiều Fe – Co – Ni
2. Với oxy không khí: Fe bị oxi hóa trong không khí ẩm bởi ăn mòn điện hóa tạo gỉ sắt Fe2O3.xH2O, Fe3O4.xH2O; Co, Ni bền trong không khí nên để mạ
3. Với halogen: FeX3, FeI2, CoX2, CoF2-CoF3, NiX2 4. Với S: tạo MS khi bột kim loại tác dụng với S nóng 5. Với C: Fe3C, Fe2C, Co3C, Co2C 6. Với Si, P, B: tác dụng ở nhiệt độ cao 7. Với N: không phản ứng trực tiếp; có thể TH gián tiếp 8. Với H: không phản ứng; hòa tan H khi R và NC; Ni
làm xúc tác khi hydro hóa các hợp chất hữu cơ
9. Với nước và axit: thế khử tiêu chuẩn âm
o C
~500
+
+
M không phản ứng với H2O ở nhiệt độ thường mà chỉ phản ứng ở nhiệt độ cao
Fe
H
3
4
4
H O 2
Fe O 3 4
2
= -
e
+
2
V
0.44
o Fe
Fe
/
+
+
= -
e
2
+
2
V
0.28
o Co
Co
/
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
M
H
2
e
= -
+
2
V
0.25
o Ni
Ni
/
(cid:0) (cid:0) (cid:0) Fe dễ tan trong H2SO4, HCl loãng; Co, Ni hòa tan chậm hơn + 2M H
Đều dễ tan trong HNO3 loãng tạo Fe(NO3)3, Co(NO3)2, Ni(NO3)2 Đều bị thụ động khi nhúng vào HNO3 đặc nguội; Fe thụ động khi nhúng vào H2SO4 đặc nguội
Fe3O4 manhetit
Fe2O3 hematit
Fe2O3.H2O goetit
TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
2Fe2O3.3H2O limonit
(Co, Fe)AsS cobantin
NiAsS gecdofit
ỨNG DỤNG
Gang
trắng ít C và ở
hợp Gang: kim của sắt chứa 1.7-5% C. Gang cứng, nên giòn không rèn và kéo được. Gang xám chứa C dạng than chì. Gang chứa hơn dạng Fe3C. Gang được luyện trong Lò cao
6.
7.
8.
9.
1. Hot blast from Cowper stoves 2. Melting zone 3. Reductio n zone of ferrous oxide 4. Reductio n zone of ferric oxide
Feed of ore, limeston e and coke Exhaust gases Column of ore, coke and limeston e Remova l of slag 10. Tapping of molten pig iron 11. Collecti
5. Pre-
on of waste gases
heating zone
ĐIỀU CHẾ Henry Bessemer (1813-1898) The problem of mass-producing steel was solved in 1855 by Henry Bessemer, with the introduction of the Bessemer converter at his steelworks in Sheffield, England. Thép là hợp kim của sắt chứa 0.2-1.7%C, <0.8% S, P, Mn; <0.5%Si. Thép tuy cứng nhưng dẻo, dễ rèn, dễ kéo Có 2 loại: Thép cacbon và Thép hợp kim (kim loại đen)
HỢP CHẤT
,
,
3
4
2
OXIT
,
,
2
3
4 ,
,
FeO Fe O Fe O FeO , 3 3 CoO Co O Co O CoO , 3 2 NiO Ni O Ni O NiO , 3 2
2
3
4
fuse
+
2
+ Fe O Na CO 3
2
2
3
NaFeO CO 2 2
q
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
2
Fe OH (
)
3
3
Fe O 2 3
H O 2
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
Fe2O3 sau khi nung ở nhiệt độ cao không tan trong axit như Al2O3, Cr2O3 Fe3O4 = FeO.Fe2O3 màu đen, không tan trong axit. Là các oxit quan trọng nhất của Fe, có ở trong quặng để chế tạo sắt-thép
(
HYDROXIT M OH M OH ) ) , ( 2
3
+
2
-
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
M
OH 2
M OH (
)
2
(cid:0) +
+
4
)
2
4
)
2
O 2
H O 2
3
Fe OH ( trắng
Fe OH ( nâu
(cid:0) +
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
)
2
)
2
O 2
H O 2
3
Co OH 4 ( xanh
Co OH 4 ( nâu
(cid:0) +
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
NaOH
NaBr
2
Ni OH (
)
2
2
Ni OH (
)
(cid:0) + 2
2
3
Br 2
xanh
đen
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
Thomas Edison phát minh ra battery năm 1901 Ni2O3, Ni(OH)3 là chất OXH mạnh, dùng trong acqui kiềm theo phản ứng
V
1.8
+
+
Fe
2
Ni OH (
)
Fe OH (
)
2
Ni OH (
)
2
2
3
-
tich ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ phong V
1.3
Anode: Fe
- KOH - Cathode: Ni(OH)3 Nickel-iron batteries have long been used in European mining operations because of their ability to withstand vibrations, high temperatures and other physical stress. They are being examined again for use in wind and solar power for modern electric vehicle systems and applications.
-
+
Fe OH (
)
4
NaOH dac soi (
,
)
(
)
2
4
6
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
[ Na Fe OH [
] ]
Na Co OH
Co OH (
)
4
NaOH dac soi (
,
)
(
)
2
4
6
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
HCl
Fe OH (
)
3
3
FeCl 3
H O 2 +
+
3 +
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
HCl
Co OH 2 (
)
6
CoCl 2
6
Cl
H O 2
3
+
2 +
2 +
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
HCl
2
Ni OH (
)
6
2
6
NiCl Cl 2
2
H O 2
3
+
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
Co OH 4 (
)
8
)
10
3
HNO 3
2
O 2
H O 2
+
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
4
Ni OH (
)
8
Co NO 4 ( 3 )
4
10
3
HNO 3
O 2
2
H O 2
Ni NO ( 3
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
+ 2
3
Co(III), Ni(III) có tính OXH mạnh trong môi trường axit. Fe(III) chỉ thể hiện tính OXH với chất KH mạnh +
-
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
Fe
Fe
I
I
2
2
2
2
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
]
[ Na M OH
NaOH
Tính chất OXH tăng dần theo dãy Fe(III) – Co(III) – Ni(III) Hidroxit Fe(OH)3, Co(OH)3 mới tạo thành tan trong kiềm đặc M OH ( 3
)
(
)
3
6
3
H O FeSO H O FeSO NH SO Mohr
.6
(
,
.(
,
MUỐI .7 ,
FeCl H O Fe NO 2
2
) .6 3 2
2
) 4 2
4
4
4
2
Xanh nhạt
-
H O Fe SO
H O NH Fe SO
H O Phen
.6
(
,
(
,
(
,
FeCl H O Fe NO 2
3
) .9 3 3
2
2
) .18 4 3
2
4
) .12 4 2
2
Vàng nâu
=
CoX X halogen H O Co NO
H O CoSO H O
).6
(
(
,
.7
,
2
2
) .6 3 2
2
4
2
Hồng
H O NiSO H O NiSO NH SO H O
.6
(
,
.6
.7
.(
)
,
,
NiCl H O Ni NO 2
2
) .6 3 2
4
4
2
4
2
2
4
Xanh đậm
-
o
o
o
C
C
C
C
49
o 58
90
140
CoCl
CoCl H O .6 2
2
CoCl H O .4 2
2
CoCl H O .2 2
2
CoCl H O . 2
2
2
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
2
+ 2
-
+
+
+
+ 3 Fe
Mn
+ H
8
5
4
MnO 4
H O Fe 5 2 Muối Co(II) khi đun nóng sẽ chuyển màu do mất nước kết tinh
+
+
Tất cả các muối đều dễ tan trong nước và mang màu giống muối ngậm nước tương ứng + (cid:0) (cid:0) (cid:0)
4
2
4
(
)
FeSO O 4 2
H O 2
Fe OH SO 4
fuse
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
+
+
KOH
2
3
2
3
4
K FeO 4
2
KNO 2
H O 2
KNO 3
Fe O 2 3
Muối Mohr bền nhất trong các muối Fe(II), còn các muối khác dễ bị OXH một phần trong không khí Fe2+ có tính KH trong môi trường axit, Co2+ và Ni2+ không thể hiện tính KH + (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
PHỨC CHẤT
+
3
+
-
Fe
3
)
4
(
)
6
4
� Fe CN ( �
4 � �
� Fe Fe CN �
� � 6 3
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
2
+
-
Fe
2
)
3
(
)
6
3
6
� Fe CN ( �
3 � �
� Fe Fe CN �
� � 2
+
2
+
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
Ni
NH
NH
2
2
Ni OH (
)
2
3
H O 2
2
+ 4
+
+
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
NH
NH
4
4
4
4
2
) 3 6
+ 4
O 2
) 3 6
3
H O 2
� Co NH ( �
+ 2 � �
� Co NH ( �
+ 3 � �
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
o C
-
CO
Co powder 2
(
+ ) 8
)
Co CO ( 2
8
150 200 atm 250
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
-
NH
Ni OH (
)
(cid:0) + 6
OH 2
2
3
) 3 6
� Ni NH ( �
+ 2 � �
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
CO
CO
CO
CO
Co
Co
CO
CO
CO
CO
