Вопрос 17. Катализ, катализаторы, практическое применение.

Вопрос 18. Железо: положение элемента в периодической системе, строение атома, физические и химические свойства, его роль в современной технике.

d-элементы называют главными переходными элементами. Они характеризуются внутренней застройкой d-орбиталей, так как s-орбиталь их внешней оболочки заполнена уже до заполне­ния d-орбитали. Химические свойства этих элементов определяются участием в реакциях электронов обеих указанных оболочек.

d-Элементы образуют три переходных ряда — в 4-м, 5-м и 6-м периодах соответственно. Первый переходный ряд включает 10 элементов, от скандия до цинка.

Все d-элементы являются металлами. Большинство из них имеет характерный металлический блеск. По сравнению с s-металлами их прочность в целом значительно выше. В частности, для них характерны свойства: высокий предел прочности на раз­рыв; тягучесть; ковкость (их можно расплющить ударами в лис­ты).

Физические свойства.

d-элементы в целом характеризуются высокими температурами плавления и кипения. Их твердость и высокие температуры плавления и кипения объясня­ются прочными металлическими связями в этих элементах. Наличие прочной металлической связи обусловлено способностью d-элементов поставлять на образование связи электроны не только из внешней, но и из предшествующей ей внутренней подоболочки. Например, метал­лы первого переходного ряда используют для образования связей одновременно 3d- и 4s-электроны.

d-Элементы характеризуются также более высокой плот­ностью по сравнению с другими металлами. Это объясняется сравнительно малыми радиусами их атомов. Атомные радиусы этих металлов мало изменяются в этом ряду.

d-Элементы — хорошие проводники электрического тока, особенно те из них, в атомах которых имеется только один внеш­ний s-электрон сверх полузаполненной или заполненной d-оболочки. Металлы с заполненной s-оболочкой обладают мень­шей электропроводностью.

Химические свойства.

Электроотрицательность и энергии ионизации металлов первого переходного ряда возрастают в на­правлении от хрома к цинку. Это означает, что металлические свойства элементов первого переходного ряда посте­пенно ослабевают в указанном направлении. Такое изменение их свойств проявляется и в последовательном возрастании окислительно-восстановительных потенциалов с переходом от отрицательных к положительным значениям.

Получение:

Металлическое железо получают восстановлением его окси­дов; реагируя с водяным паром, оно образует смешанный оксид железа (II, III) FеO^.Fе₂О₃:

3Fе + 4Н₂О_(пар) Fе₃О₄ + 4Н₂.

На воздухе в присутствии влаги железо ржавеет:

4Fе + 3O₂ + 6Н₂О = 4Fе(ОН)₃.

С галогенами оно образует галогениды железа (III)

2Fе + 3Вr₂ = 2FеВr₃,

а взаимодействуя с соляной и разбавленной серной кислотами — соли железа (II):

Fе + Н₂SО₄ = FеSО₄ + Н₂↑.

Концентрированные кислоты — окислители (НNО₃, Н₂SО₄) пассивируют железо на холоде, однако растворяют его при на­гревании:

2Fе + 6Н₂SО_4(конц) = Fе₂(SО₄)₃ + 3SО₂↑ + 6Н₂О,

Fе + 6НNО_3(конц) = Fе(NО₃)₃ + 3NО₂↑ + 3Н₂О.

Растворимые соли железа в воде гидролизуются и дают кис­лую реакцию, поскольку гидроксиды железа (II) и (III) в воде не растворимы.

Гидроксид железа (II) получают действием раствора щелочи на соли железа (II) без доступа воздуха:

FеSО₄ + 2NaОН = Fе(ОН)₂↓ + Na₂SО₄.

Fе(ОН)₂ — осадок белого цвета; в присутствии воздуха он быстро превращается в гидроксид железа (III) (бурый осадок):

4Fе(ОН)₂ + O₂ + 2Н₂О = 4Fе(ОН)₃.

Гидроксид железа (III), в отличие от Fе(ОН)₂, амфотерен, при нагревании он способен растворяться в щелочах с образова­нием гексагидроферрата (III):

Fе(ОН)₃ + 3КОН = К₃[Fе(ОН)₆]

Это — один из анионных комплексов железа (III).

Вопрос 19. Алюминий: положение элемента в периодической системе, строение, строение атома, физические и химические свойства, его роль в современной технике. Где этот металл применяется в вашей профессии.

Алюминий — основной представитель металлов главной под­группы III группы Периодической системы. Свойства его анало­гов — галлия, индия и таллия — напоминают свойства алюминия, поскольку все эти элементы имеют одинаковую электронную конфигурацию внешнего уровня ns²nр¹ и могут проявлять степень окисления +3