Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ - [16]
Fe>2+ + К>+ + [Fe(CN)>6]>3- = KFe>III[Fe>II(CN)>6]↓
Fe>3+ + K>+ + [Fe(CN)>6]>4- = KFe>III[Fe>II(CN)>6]↓
Химические названия исходных реактивов и продукта реакций:
K>3[Fe(CN)>6] – гексацианоферрат (III) калия
K>4[Fe(CN)>6] – гексацианоферрат (II) калия
KFe>III[Fe>II(CN)>6] – гексацианоферрат (II) железа(III) калия
Кроме того, хорошим реактивом на ионы Fe>3+ является тиоцианат-ион NCS>-, железо (III) соединяется с ним, и появляется ярко-красная («кровавая») окраска:
Fe>3+ + 6NCS– = [Fe(NCS)>6]>3-
Этим реактивом (например, в виде соли KNCS) можно обнаружить даже следы железа (III) в водопроводной воде, если она проходит через железные трубы, покрытые изнутри ржавчиной.
6.4. Общие свойства металлов. Коррозия
Элементы с металлическими свойствами расположены в IA – VIA группах Периодической системы (табл. 7).
Металлами являются также все элементы, расположенные в IБ – VIIIБ-группах (переходные металлы).
В настоящее время в Периодической системе 92 металла.
Типичными металлами являются s-элементы (элементы IA-группы от Li до Fr, элементы IIA-группы от Mg до Ra). Общая электронная формула их атомов ns>1–2. Для них характерны степени окисления +I и +II соответственно.
Небольшое число электронов (1–2) на внешнем энергетическом уровне атомов типичных металлов предполагает легкую потерю этих электронов и проявление сильных восстановительных свойств, что отражают низкие значения электроотрицательности. Отсюда вытекает ограниченность химических свойств и способов получения типичных металлов.
Характерной особенностью типичных металлов является стремление их атомов образовывать катионы и ионные химические связи с атомами неметаллов. Соединения типичных металлов с неметаллами – это ионные кристаллы «катион металлаанион неметалла», например К>+Br>-, Са>2+O>2-. Катионы типичных металлов входят также в состав соединений со сложными анионами – гидроксидов и солей, например Mg>2+(OH>-)>2, (Li>+)>2CO>3>2-.
Металлы А-групп, образующие диагональ амфотерности в Периодической системе Be-Al-Ge-Sb-Po, а также примыкающие к ним металлы (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) не проявляют типично металлических свойств. Общая электронная формула их атомов ns>2np>0–4 предполагает большее разнообразие степеней окисления, большую способность удерживать собственные электроны, постепенное понижение их восстановительной способности и появление окислительной способности, особенно в высоких степенях окисления (характерные примеры – соединения Тl>III, Pb>IV, Bi>v). Подобное химическое поведение характерно и для большинства d-элементов, т. е. элементов Б-групп Периодической системы (типичные примеры – амфотерные элементы Cr и Zn).
Это проявление двойственности (амфотерности) свойств, одновременно металлических (основных) и неметаллических, обусловлено характером химической связи. В твердом состоянии соединения нетипичных металлов с неметаллами содержат преимущественно ковалентные связи (но менее прочные, чем связи между неметаллами). В растворе эти связи легко разрываются, а соединения диссоциируют на ионы (полностью или частично). Например, металл галлий состоит из молекул Ga>2, в твердом состоянии хлориды алюминия и ртути(II) AlCl>3 и HgCl>2 содержат сильно ковалентные связи, но в растворе AlCl>3 диссоциирует почти полностью, a HgCl>2 – в очень малой степени (да и то на ионы HgCl>+ и Cl>-).
В свободном виде все металлы – твердые вещества, кроме одного – ртути Hg, которая при обычных условиях жидкость. В кристаллах металлов преобладает особый вид связи (металлическая связь); валентные электроны слабо связаны с конкретным атомом в решетке, и внутри металла существует так называемый электронный газ. Все металлы обладают высокой электропроводимостью (наибольшая y Ag, Cu, Аи, Al, Mg) и теплопроводностью. Встречаются низкоплавкие металлы (цезий Cs с температурой плавления 28,7 °C плавится от тепла руки) и, наоборот, весьма тугоплавкие (вольфрам W плавится лишь при 3387 °C). Отличительным свойством металлов служит их пластичность (ковкость), вследствие чего они могут быть прокатаны в тонкие листы – фольгу (Sn, Al, Au) или вытянуты в проволоку (Cu, Al, Fe), однако встречаются и очень хрупкие металлы (Zn, Sb, Bi).
В промышленности часто используют не чистые металлы, а их смеси — сплавы, в которых полезные свойства одного металла дополняются полезными свойствами другого. Так, медь обладает невысокой твердостью и малопригодна для изготовления деталей машин, сплавы же меди с цинком (латунь) являются уже достаточно твердыми и широко используются в машиностроении. Алюминий обладает высокой пластичностью и достаточной легкостью (малой плотностью), но слишком мягок. На его основе готовят сплав с магнием, медью и марганцем – дуралюмин (дюраль), который, не теряя полезных свойств алюминия, приобретает высокую твердость и становится пригодным в авиастроении. Сплавы железа с углеродом (и добавками других металлов) – это широко известные чугун и сталь.
Металлы в свободном виде являются восстановителями. Однако реакционная способность некоторых металлов невелика из-за того, что они покрыты поверхностной оксидной пленкой, в разной степени устойчивой к действию таких химических реактивов, как вода, растворы кислот и щелочей.
