8., 9. in 10. skupina Flashcards
- skupina elementi
valenčni el
oksidacijski
pridobivanje
Fe železo
Ru rutenij
Os osmij
2s in 6d elektronov
običajni oksidacijski +2 in +3, dosegljiva tudi višja (predvsem Ru in Os)
pridobivanje v industriji v plavžih: redukcija oksidnih rud z ogljikom
v laboratoriju dobimo železo iz oksidov z vodikom
surovo železo iz plavža
čisto železo
jeklo
surovo železo iz plavža vsebuje primesi (C, Si, P, Mn)
vsebnost primesi zmanjšamo v konverterjih (bazična obloga caO in MgO)
čisto železo mehko in kovno
v jeklu je železu primešano nekaj ogljika (atomi c v vrzelih tvorijo vezi z Fe atomi)
zlitina zato trša
za prehodne kovine značilno da so v rudi pomešane z železom
z redukcijo take rude dobimo kar zlitino
FeCr2O4 + C → Fe + Cr + CO
plavž reakcije
850-1000 C
Fe2O3 + CO → Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
CO ⇔ C + CO2
CaCO3 → CaO + CO2
CaO + SiO2 →CaSiO3
C + O2 → CO
jeklo
jeklo= trdna raztopina ogljika v železu
pridobivanje: segrevanje železa v prisotnosti ogljika (koksa) in ohlajanjem
pri visoki temp. Fe v prisotnosti C preide v viskotemperaturno gama obliko (kubični NS), ki ima med atomi Fe večje praznine, kamor gre C
pri ohlajanju alfaFe (kubični gosti sklad) ima manjše praznine
hitro ohlajanje/kaljenje= C atomi ne morejo zapustiti praznin in v materialu ustvarijo napetost
prepočasno hlajenje: ogljik se umakne iz strukture na meje med kristalnimi zrni- krhka litina
s temp. obdelavo kontroliramo lastnosti jekla
raztapljanje železa
železo na zraku
reakcija s halogeni, hidroksidi
Fe se raztaplja v kislinah:
v neoksidativnih do oksidacijskega +2
v oksidativnih do oksidacijskega +3
Fe + H2SO4 (razt.) (25C) →FeSO4 + H2
Fe + HNO3 (80C) →Fe(NO3)3 + NO + H2O
v koncentrirani dušikovi in žveplovi kislini se Fe pasivira!
železo v prahu je PIROFORNO= s kisikom iz zraka se bujno spaja
kos železa je suhem zraku obstojen (pasiviran s Fe2O3)
v vlažnem zraku nastane trioksid-X-hidrat, ki se lušči in korozija lahko napreduje
popolnoma suh zrak: Fe →Fe2O3
običajen zrak (vlaga, CO2, SO2, NaCl itd.) Fe2O3 x xH2O = rja
s halogeni reagira (500-600C) →FeX3
s hidroksidi ne reagira
oksidi Fe Ru in Os
Fe naštej okside, pridobivanje
Ru v kisiku in z oksidacijo
Os na zraku gori
Fe: tri oksidi FeO, Fe2O3 in Fe3O4 (FeFe2O4)
-pridobivanje FeO
segrevanje FeC2O4 →FeO neobstojen, pri višjih temp. disproporcionira → Fe2O3 + Fe
-pridobivanje Fe2O3
Fe gori v prebitku kisika, znanih več polimorfnih oblik
-pridobivanje Fe3O4
segrevanje Fe2O3 pri T več od 1400
Ru:
v kisiku → RuO2
z oksidacijo Na2RuO4 → RuO4
Os:
na zraku gori → OsO4
pri nižjih temp nastane OsO3
soli Fe(2+) in Fe(3+)
obstojnost
Fe(2+) v vodi, na zraku
Fe(3+) protoliza v vodni razt.
Fe(2+) koordinacijske spojine so obstojnejše od Fe(3+)
Fe(2+) soli:
v vodnih razt: [Fe(H2O)6]’2+
na zraku oksidirajo → [Fe(H2O)6]’3+
protoliza v vodni raztopini
[Fe(H2O)6]’3+ + H2O ⇿[Fe(H2O)5OH]’2+ + H3O
končni produkt Fe2O3 x xH2O
iz vodnih raztopin kristalizirajo hidrati:
Fe(ClO3)3x6H2O kot Fe(OH2)63
Fe(ClO3)3x9H2O kot Fe(OH2)63 x 3H2O
Fe(NO3)3x9H2O kot Fe(OH2)63 x 3H2O
Fe(NH4)(SO4)2x12H2O kot [Fe(OH2)6](NH4)(OH2)2
spojine Fe, Ru in Os
nastanek halogenidov Fe
nastanek halogenidov Ru in Os
struktura
halogenidi Fe:
pri višjih T reakcije s X2 → FeX3
z HX → FeX2
halogenidi Ru in Os:
z F2 pri povišanem tlaku → RuF6 in OsF6
kloridi in bromidi RuX4 in OsX4 so polimerni (oktaedrična koordinacija atomov Ru in Os)
MX4 → oktaedri se povezujejo prek dveh robov (veriga)
ali prek štirih oglišč (plast)
oksidacijska +6, +7 in +8
nastanek spojin Fe z visokim oksidacijskim
nastanek spojin Ru in Os z visokim oksidacijskim
Fe2O3 oksidiramo s klorom v konc. raztopini hidroksida
oksidativna talina npr. zmes KOH in KNO3
→ K2FeO4 (Fe +6)
spojine Fe z visokimi oksidacijskimi so močni oksidanti
Fe’3+ + ClO- + H- → [FeO4]’2- + Cl- + H2O
[FeO4]’2- + H3O+ + e- → Fe’3+ + H2O
RuO4 in OsO4 reagirajo z raztopinami hidroksidov npr.NaOH
→ NaRuO4 (Ru+7); Na2RuO4 (Ru+6); Na2[OsO4(OH)2] (Os+8)
- skupina elementi
pridobivanje Co
značilnosti Co
reaktivnost
s kisikom
s kislinami
s hidroksidi
s halogeni
Co kobalt
Rh rodij
Ir iridij
kobalt: pridobivanje z redukcijo Co2O3 z ogljikom ali aluminijem
uporablja največ za korozijsko odporna jekla
Co manj reaktiven kot Fe
s kisikom reagira šele fino disperzen in s segrevanjem
se počasi raztaplja v raztopinah kisin
v konc. HNO3 se pasivira
s hidroksidi ne reagira
pri 500C reagira z F2 → CoF3
s Cl2, Br2, I2 → CoX2
z H2 in N2 ne reagira
Co oksidi
Rh in Ir oksidi
naštej
obstojnost soli
Co tvori tri okside kot Fe
CoO
Co2O3
Co3O4 (za razliko od Fe je ta II,IV oksid in ne II,III)
Rh2O3/ Ir2O3
RhO2/ IrO2
Co(2+) soli so obstojne, v vodnih raztopinah ioni [Co(H2O)6]’2+
Co(3+) soli so manj obstojne
kompleksni ioni z Co(3+) centralnim ionom bolj obstojni kot z Co(2+)
- skupina elementi
Ni pridobivanje
Ni nikelj
Pd paladij
Pt platina
Ni pridobivajo s praženjem sulfidnih rud in redukcijo oksida z ogljikom
- skupina
reaktivnost
s kislinami
zlatotopka
oksidacijska št
nereaktivnost pri nižjih temperaturah
pri višjih treba biti s Pt previden (reagira z mnogimi materiali)
Pd v prahu absorbira velike količine vodika
žlahtne kovine (Pd, Pt, Ag, Au) se NE raztapljajo v kislinah
reagirajo pa z zlatotopko (HNO3 in HCl 1:3)
Pt + KCl + HNO3 + HCl →K2PtCl6 + NOCl + H2O
običajno oksidacijsko Ni je +2, Pd in Pt +2 in +4
dosegljiva tudi višja vendar le z močnimi oksidanti (npr. s fluorom za pripravo PtF6)
Ni
podobnost
v kislini
oksidacija
s F2
Pd s katero kislino reagira
Pt
kje so topi
reagira z ..
Ni
po lastnostih podoben Co
se tpi v raztopinah kislin
konc. HNO3 ga pasivira
oksidira s kisikom iz zraka ali vodno paro šele pri visokih T
s F2 se prevleče s plastjo NiF2
Pd reagira s konc. HNO3
Pt se topi v zlatotopki
reagira s talinami hidroksidov, cianidov, sulfidov, Li, Ba
Ni, Pd, Pt oksidacijsko +2
detekror za CO
Ni2+ in Pd2+ soli so obstojne
iz vodnih razt kristalizirajo hidrati NiCl2x6H2O, NiSO4x7H2O
PdCl2x2H2O in CuCl2x2H2O uporabljajo za detektor CO
reakcije v detektorju
-CO reducira Pd(2+) do Pd
PdCl2x2H2O + CO → Pd + CO2 + HCl + H2O nosilec potemni
-na zraku se Pd oksidira z CuCl2
Pd + CuCl2xH2O → PdCl2x2H2O + CuCl
-CuCl se s kisikom iz zraka regenerira→ CuCl2
CuCl + O2 + HCl → CuCl2 + H2O
[Pt(H2O)4]’2+ ioni dobimo z reakcijo → K2[PtCl4] in AgClO4
K2[PtCl4] redukcija →K2[PtCl6]
v vodnih razt pride do izmenjave liganda z vodo
