1. Переходные элементы

3. d-орбитали d Orbitals

4. Последовательность заполнения орбиталей

6. Изменение атомных радиусов 1 Ǻ=100pm (пикометры)

7. Доступные степени окисления

8. Соединения переходных металлов • Проявляют как ионный так и ковалентный характер. • MnO т.пл. 1785о C. • Mn2O7 летучая жидкость. • Характерно образование многоатомных анионов и катионов. • VO2+, MnO4-, Cr2O72- и др.

9. Получение свободных металлов (металлургия) • Концентрирование. • Отделение руды. • Обжиг. • Получение оксидов . • Восстановление. • Обычно восстановитель - углерод в разных видах. • Очистка.

10. Альтернативные методы • Восстановление смесей металлов. • Fe(CrO2)2 восстанавливается в феррохром (добавка к стали). • Аналогично V2O5 и MnO2. • Титан - не восстанавливается углем, используют металлический магний.

11. Получение чугуна и стали Fe2O3(тв) + 3 CO(газ)→2 Fe(ж) + 3 CO2(газ)

12. Химические реакции в доменной печи Образование газов - восстановителей Восстановление оксида железа Образование шлака Примеси в образующемся металле

13. Превращение чугуна в сталь • Три основных изменения. • Уменьшение содержания C. • 2,14-4% чугун • 0-1.5% сталь. • Удаление (путем образования шлаков): • Si, Mn, P (до 1% в чугуне) • иные примеси. • Добавление металлов, образующих сплавы. • Cr, Ni, Mn, V, Mo, и W.

14. Титан • TiCl4 - исходное для производства соединений титана. • катализаторов полимеризаци. TiCl4(ж) + H2O(ж) → TiO2 + 4 HCl • TiO2 пигменты красителей .

15. Ванадий • Ванадит 3Pb3(VO4)2·PbCl2 • Феррованадий 35-95% V в Fe • Высокопрочные стали • Пентаоксид ванадия. • Катализатор. • Теряет кислород (обратимо) при 700-1000 C. • Широкий диапазон степеней окисления. +5 +4 +3 +2

16. Хром При растворении в кислотах получаются голубые растворы Cr2+:Cr + 2 HCl = CrCl2 + H2 ­ Двухвалентный хром – сильный восстановитель: 2 CrCl2 + 2 H2O = 2 Cr(OH)Cl2 + H2 ­ Гидроксид хрома +3 амфотерен: Cr(OH)3 + 3 H3O+ [Cr(H2O)6]3+ Cr(OH)3 + 3 OH– [Cr(OH)6]3– Соединения хрома +6 – сильные окислители: (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + 4 H2O + N2

17. Хром

18. Марганец • Веьсма распространен 1% земной коры. • Пиролюзит MnO2. • MnO2 + Fe2O3 + 5 C → Mn + 2 Fe + 5 CO • Степени окисления +2 до +7 • Гидроксид марганца +2 легко окисляется: • 2 Mn(OH)2 + O2 = 2 MnO2*H2O 2 MnO2 + O2 + 4 KOH = 2 K2MnO4 + 2 H2O Неустойчивый манганат диспропорционирует: 3 K2MnO4 + 2 H2O = 2 KMnO4 + MnO2 + 4 KOH Соединения марганца +4 и +7 в кислой среде – сильные окислители:MnO2 + 4 HCl = MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

19. Триада железа Fe Co Ni • Fe • производство более 500 миллионов тонн в год. • наиболее важный металл. • 4.7% содержание в земной коре (самый распространенный тяжелый металл) • Co • 0.002% . • Сплавы, Co5Sm магнит. • Ni • Сплавы, никелевые покрытия.

20. Различные степени окисления

21. Химические свойства железа 4Fe + 3O2 + 6H2 O  4Fe(OH)3 (ржавление)3Fe + 2O2 Fe3O4 (железная окалина) 3Fe + 4H2O –t°  Fe3O4 + 4H2 (700–900°C) 2Fe + 3Br2 –t°  2FeBr3Fe + S –t°  FeSFe + H2SO4(разб.)  FeSO4 + H22Fe + 6H2SO4(конц.) –t°  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2OFe + 6HNO3(конц.) –t°  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2OFeCl2 + 2KOH  2KCl + Fе(OH)2Fe(OH)2 + H2SO4 FeSO4 + 2H2OFe(OH)2 –t°  FeO + H2O (без доступа воздуха) 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)3

22. Соединения железа (+3) 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 (при обжиге пирита) Fe2O3 + 6HCl –t° 2FeCl3 + 3H2OFe2O3 + 2NaOH + 3H2O –t° 2Na[Fe(OH)4]Fe3+ + H2O  [Fe(OH)]2+ + H+[Fe(OH)]2+ + H2O  [Fe(OH)2]+ + H+[Fe(OH)2]+ + H2O  Fe(OH)3 + H+Fe(OH)3 + 3HCl  FeCl3 + 3H2OFe(OH)3 + NaOH  Na[Fe(OH)4]2Fe+3Cl3 + H2S-2 S0 + 2Fe+2Cl2 + 2HCl 2Fe+3Cl3 + Cu0 2Fe+2Cl2 +Cu2+Cl2

23. Соединения железа (+6) Оксоферраты (+6) получаются в щелочной среде:Fe2O3 + 3 KNO3 + 4 KOH = 2 K2FeO4 + 3 KNO2 + 2 H2O Соединения железа +6 – сильные окислители:2 FeO42– + 2 Cr3+ + 2 H+ = 2 Fe3+ + Cr2O72– + H2OУстойчивость к окислению возрастает в ряду: Fe2+, Co2+, Ni2+

24. Fe2O3 + Al = Al2O3 + Fe

25. Металлы 12 группы (Zn Cd Hg) • Цинк • 40% мирового производства цинка идет на защиту стали • Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2 ­ • Zn + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2 • Кадмий • аккумуляторы • стержни атомных реакторов.

26. Токсичность кадмия и ртути • Hg изменяет свойства ферментов, содержащих серу. • Органические производные Cd и Hg значительно токсичнее металлов • Некоторые бактерии превращают Hg2+ в производные CH3Hg+. • Накопление в водоемах. • Cd вызывает поврежедения печени, почек и легких

27. Химические свойства меди Cu + 4HNO3(конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2 +2 H2O 3Cu + 8HNO3(разб) = 3Cu(NO3)2 + 2NO +4 H2O В присутствии кислорода медь растворяется водном растворе аммиака: 4 Cu + 8 NH3 + O2 + 2 H2O = 4 [Cu(NH3)2] OH Cu2+ - окислитель: 2 [CuI2] = 2 CuI + I2 2 CuCl2 + 4 KI = 2 CuI + I2 + 4 KCl Соединения меди +2 (амфотерны) - [Cu(OH)2] + 2MOH = M2[Cu(OH)4]. Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag

28. 2CuO + C = 2Cu + CO2

29. Серебро и золото Не реагируют с кислотами (благородные металлы), за исключением: Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O 2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2H2O AgNO3 + NaHal = AgHal + NaNO3 Hal = Cl, Br, I t AgBr + 2 Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr Au + HNO3 + 4 HCl = H[AuCl4] + NO + 2H2O 4 Au + 8 NaCN + O2 + 2 H2O = 4 Na[Au(CN)2] + 4 NaOH

30. Cu + AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag

31. Координационные соединения переходных металлов

32. Теория Вернера • Соединения, состоящие из других, более простых соединений называются комплексными • Центральный атом - окружен молекулами или ионами (лигандами) • Координационное число - число лигандов во внутренней координационной сфере комплекса Альфред Вернер Нобелевская премия 1913 г.

33. Координационное число В

34. Теория Вернера • Две серии аммиакатов кобальта. • CoCl3 и NH3. • CoCl3· (NH3)6 и CoCl3·(NH3)5. • По-разному реагируют с AgNO3. CoCl3· (NH3)6 CoCl3·(NH3)5

35. Теория Вернера • Два типа валентностей. • Первичные валентности. • Сответствуют числу электронов, которые теряет атом, образуя ион. • Вторичные валентности. • Ответственны за связывание остальных групп с центральным атомом. [Co(NH3)6]Cl3 → [Co(NH3)6]3+ + 3 Cl- [CoCl(NH3)5]Cl2 → [CoCl(NH3)5]3+ + 2 Cl-

36. Определение координационного числа и степени окисления центрального иона Каково координационное число и степень окисления кобальта в комплексном ионе [CoCl(NO2)(NH3)4]+? Лиганды: 1Cl, 1NO2, 4NH3 . К.ч. = 6 С.О.= +3

37. Лиганды • Лиганды - основания Льюиса. • Донируют электронную пару металлу (кислота Льюиса). • Монодентатные лиганды. • донирует одну пару электронов • координирован в одной точке.

38. Лиганды • Бидентатные лиганды. • донируют две пары электронов • образуют две связи с ионом металла. • Тридентатные, тетрадентатные…..полидентатные

39. Номенклатура комплексных соединений • В названиях комплексов, лиганды во внутренней сфере приобретают окончание -о- хлоридо-, нитрато- • Число лигандов данного типа указывается приставкой. • Моно-, ди-, три-, тетра-… • Если лиганд имеет сложное название - прмещают в скобки с приставкой: • бис, трис, тетракис....

40. Номенклатура комплексных соединений • При написании формулы • первым пишется символ металла, • за ним формулы анионов в алфавитном порядке, • формулы нейтральных лигандов в алфавитном порядке

41. Изомерия комплексных соединений • Изомеры. • Различная структура и свойства. • Структурные изомеры. • Различное строение. • Стереоизомеры. • Одинаковое число и тип лигандов и способ координации. • Различен способ расположения лигандов вокруг центрального иона металла.

42. Примеры изомеров Ионизационная изомерия [CrSO4(NH3)5]Cl [CrCl(NH3)5]SO4 хлорид пентамминосульфатохрома (III) сульфат пентамминохлорохрома (III) Координационная изомерия [Co(NH3)6][CrCN6] [Cr(NH3)6][CoCN6] гексамминохрома(III) гексацианокобальтат (III) гексамминокобальта (III) гексацианохромат

43. Геометрические изомеры

44. Геометрические изомеры фас- изомер мер- изомер

45. Оптические изомеры

46. Оптические изомеры [Co(H2NCH2CH2NH2)3]+

47. Теория кристаллического поля • Связывание в комплексах d- элементов обусловлено притяжением между положительно заряженным ионом и электронами лигандов. • Электроны на d-орбиталях металла отталкиваются электронами лигандов. • Рассматриваются исключительно d-электроны иона металла.

48. Энергия d-орбиталей в октаэдрических комплексах  - энергия расщепления в поле лигандов

49. Электронная конфигурация октаэдрических комплексов Δ P Δ > P низкоспиновый d4 Δ < P высокоспиновый d4

50. Спектрохимический ряд Δ - великоЛиганды сильного поля CN- > NO2- > en > NH3 > EDTA4- > SCN- > H2O > ONO- > C2O42- > OH- > F-> SCN- > Cl- > Br- > I- Δ - мало Лиганды слабого поля en - H2NCH2CH2NH2 EDTA4-