铁系元素和铂系元素

1、第第 11 11 章章铁系元素和铂系元素铁系元素和铂系元素 11 1 铁系元素的单质铁系元素的单质 Iron (Ferrum) (Fe) Cobalt (Co) Nickel (Ni) (1) 铁系元素的熔、沸点随原子序数的增加而降低，这可铁系元素的熔、沸点随原子序数的增加而降低，这可能是因为能是因为3d轨道中成单电子数依次减少，金属晶体中自由轨道中成单电子数依次减少，金属晶体中自由电子数减少，金属键减弱的缘故；电子数减少，金属键减弱的缘故； (2) 它们都具有金属光泽，都是铁磁性物质；它们都具有金属光泽，都是铁磁性物质； (3) 密度随原子序数的增大而增大，这是由于铁系元素的密度随原子序数的

2、增大而增大，这是由于铁系元素的原子半径随原子序数的增大而变小的缘故。原子半径随原子序数的增大而变小的缘故。 1 物理性质物理性质2 化学性质化学性质 (1) 它们的标准还原电位为它们的标准还原电位为E (Fe2/Fe ) 0.44 V; E (Co2/Co ) 0.28 V; E (Ni2/Ni ) 0.23 V; (2) Fe、Co、Ni与稀酸反应，放出与稀酸反应，放出H2。但在浓硫酸、浓。但在浓硫酸、浓 硝酸中发生钝化硝酸中发生钝化; (3) 浓碱缓慢腐蚀浓碱缓慢腐蚀Fe；而；而Co、Ni在浓碱中比较稳定。所在浓碱中比较稳定。所以可以用镍坩埚来熔融碱性物质的样品以可以用镍坩埚来熔融碱性物质

3、的样品 112 铁系元素的化合物铁系元素的化合物 11 2 1 化合物的溶解性化合物的溶解性 铁系金属的二价强酸盐几乎都溶于水，如硫酸盐、硝酸铁系金属的二价强酸盐几乎都溶于水，如硫酸盐、硝酸盐和氯化物。铁系元素的碳酸盐、磷酸盐及硫化物等弱酸盐和氯化物。铁系元素的碳酸盐、磷酸盐及硫化物等弱酸盐在水中都是难溶的。铁系元素的氢氧化物和氧化物不溶盐在水中都是难溶的。铁系元素的氢氧化物和氧化物不溶于水。这些难溶化合物易溶于强酸。于水。这些难溶化合物易溶于强酸。Co(OH)2和和Ni(OH)2易溶于氨水，在有易溶于氨水，在有NH4Cl存在时，溶解度增大。存在时，溶解度增大。 11 2 2 化合物颜色化合物

4、颜色 Fe2近无色近无色 Fe(H2O)62呈浅绿色呈浅绿色 Fe(H2O)63淡紫色淡紫色 Co2蓝色蓝色 Co(H2O)62粉红色粉红色 Ni2黄色黄色 Ni(H2O)62亮绿色亮绿色 铁系金属离子的铁系金属离子的d轨道处于未充满状态，它们的水合离轨道处于未充满状态，它们的水合离子和化合物均具有不同的颜色随着配体和价态的不同子和化合物均具有不同的颜色随着配体和价态的不同,会会呈现不同的颜色。呈现不同的颜色。 1123 化合物的氧化还原性化合物的氧化还原性 EA/V FeO42 Fe3 Fe2 Fe2.20 0.770.45Co3 Co2 Co 1.68 0.261.830.28NiO2 N

5、i2 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的氧化性的氧化性 2 Fe3 2 I 2 Fe2 I22 Fe3 H2S 2 Fe2 S 2 HFeCl3的水溶液对铜的溶解能力，使之用于印刷电路的水溶液对铜的溶解能力，使之用于印刷电路板的刻蚀板的刻蚀2 Fe3 Cu 2 Fe2 Cu2 1 1 介质可以改变电对的氧化还原性质介质可以改变电对的氧化还原性质 在强碱中在强碱中Fe(OH)3可以被氧化生成紫色的可以被氧化生成紫色的FeO422 Fe(O

6、H)3 3 Cl2 10 OH 2 FeO42 6 Cl 8 H2OFeO42 Ba2 BaFeO4（红棕色）（红棕色）在酸性条件下，在酸性条件下，FeO42 氧化性极强而不稳定氧化性极强而不稳定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 有配体存在时，低价金属离子的还原性增强有配体存在时，低价金属离子的还原性增强Co(H2O)62, 粉红色粉红色简单的简单的Co3 不可能存在于水溶液中不可能存在于水溶液中

7、.Co(II)Co(III)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 V1124 化合物的水解性化合物的水解性 盐的水解与金属离子的电荷高低有关，金属离子的电盐的水解与金属离子的电荷高低有关，金属离子的电荷越高，极化能力越强，盐越容易水解。荷越高，极化能力越强，盐越容易水解。 同时发生缩合同时发生缩合Fe(H2O)6 3(淡紫淡紫)H2OFe(H2O)5(OH) 2 H3OK1103H2OFe(H2O)4(OH)2 H3OK2106.3113 铁系元素的配位化

8、合物铁系元素的配位化合物 1131 铁的配位化合物铁的配位化合物 1 CN配合物配合物Fe(CN)63, Fe(CN) 64Fe3 和和 Fe(CN)64 , Prussian blue;Fe2 和和 Fe(CN)63, Turnbulls blue. KFeFe(CN)6Fe(CN)63KFeFe(CN)6Fe(CN)2TPP 2 冠醚类配合物冠醚类配合物茂铁茂铁 Fe( 5C5H5)2的可能结构的可能结构 3 茂铁茂铁 4 与有机配体形成配位化合物与有机配体形成配位化合物 Fe2+ + 3NNFe2+NN3 5 与羰基形成配位化合物与羰基形成配位化合物 Fe(CO)51131 钴和镍的配位

9、化合物钴和镍的配位化合物 Co2CNCo(CN)2CNCo(CN)64 Ni2CNNi(CN)2CNNi(CN)42平面正方形平面正方形dsp2杂化，稳定杂化，稳定H2OCo(CN)63 H2(a) Co2Cl62(b) Co4Cl2 (-Cl)6 (TPP) 6Co2 7 NO2 2 H NO 2O Co(NO2)631133 铁系元素的生物配位化合物铁系元素的生物配位化合物 维生素维生素B12 辅酶辅酶F340的结构的结构 114铂系元素铂系元素 Ru Rh Pd钌钌 铑铑 钯钯Os Ir Pt锇锇 铱铱 铂铂 优良的催化剂：易于变价优良的催化剂：易于变价 生成配位化合物生成配位化合物 ：

10、d 轨道未充满电子轨道未充满电子 磁性磁性 ：d 轨道有未成对电子轨道有未成对电子 1141 铂系元素的单质铂系元素的单质 (1) 颜色：除颜色：除 Os为蓝灰色外，其余都是银白色；为蓝灰色外，其余都是银白色；(2) 熔点高：这六种元素中，熔点高：这六种元素中，Os 熔点最高，熔点最高，Pd 熔点最低；熔点最低；(3) 硬度：硬度： Ru Rh Pd Os Ir Pt 6.5 4.8 7.0 6.5 4.3(4) 延展性：铂的延展性最好，冷轧可制延展性：铂的延展性最好，冷轧可制 0.0025 mm 的铂的铂箔。箔。1 物理性质物理性质(1) 化学稳定性特别高化学稳定性特别高 Ru Rh Pd

11、Os Ir Pt EA/V 0.45 0.60 0.85 0.85 1.0 1.2(2) 与酸反应与酸反应 Pd、Pt 溶于王水，溶于王水，Pd 也可溶于浓也可溶于浓 HNO3和热、浓和热、浓H2SO4中，中，Pt也可溶于也可溶于HClH2O2、HClHClO4中。中。 2 化学性质化学性质3 Pt 4 HNO3 18 HCl 3 H2PtCl6 4 NO 8 H2O(3) 与碱反应与碱反应 所有铂系金属在有氧化剂存在时，与碱一起熔融，成所有铂系金属在有氧化剂存在时，与碱一起熔融，成为可溶性化合物，所以白金坩埚不能用于为可溶性化合物，所以白金坩埚不能用于 NaOH Na2O2 或者或者 Na2

12、CO3 S 等试剂的加热使用。等试剂的加热使用。 (4) 大多数的铂系金属能吸收气体，特别是吸收氢气。大多数的铂系金属能吸收气体，特别是吸收氢气。Pd吸收氢气最多，常温下，吸收氢气最多，常温下，1体积的钯能吸收（溶解）体积的钯能吸收（溶解）200体体积以上的氢气。积以上的氢气。 1142 铂系元素化合物铂系元素化合物 1 含氧化合物含氧化合物 Oxidation state 8 4 Ru RuO4 RuO2 Os OsO4 OsO2 卤化物卤化物PdCl2 Pd + Cl2PdCl2823K823KPdCl2（不稳定）PdCl21 卤化物及配合物卤化物及配合物PtF6：强氧化剂：强氧化剂PtF

13、6 O2 O2PtF6 1143 铂系元素配位化合物铂系元素配位化合物Xe PtF6 XePtF6 （橙黄色）（橙黄色） 第一个稀有气体化合物第一个稀有气体化合物 3Pt 4HNO318HCl 3H2PtCl64NO8H2O Na2PtCl6 橙红色晶体易溶于水和酒精橙红色晶体易溶于水和酒精 (NH4)2PtCl6、K2PtCl6 黄色晶体难溶于水黄色晶体难溶于水 Pt 的的 dsp2 杂化轨道杂化轨道 Pt 的的 d 轨道轨道 乙烯的空乙烯的空 * 反键分子轨道反键分子轨道 乙烯的乙烯的 成键分子轨道成键分子轨道 Pt(C2H4)Cl3 中成键示意图中成键示意图2 铂铂()()乙烯配位化合物乙烯配位化合物H3N Cl Pt 反式反式 Cl NH3Cl NH3 Pt 顺式顺式 治疗癌症治疗癌症 Cl NH33 氨配合物氨配合物 PtCl2(NH3)2 为反磁性物质，其结构为平面正方形。为反磁性物质，其结构为平面正方形。 淡黄色淡黄色 0 0.0366 g/100g H2O 棕黄色棕黄色 0 0.2577 g