3.9.2. Физические свойства

Железо, кобальт и никель представляют собой блестящие белые металлы с сероватым(Fe, Со) или серебристым (Ni) оттенком. Они тугоплавкие и тяжелые металлы, обладающие превосходными механическими свойствами и образующие множество сплавов.

Железо обладает хорошей пластичностью и ферромагнитными свойствами (намагничивается и сохраняет свои магнитные свойства по прекращению действия магнитного поля) Имеет четыре изотопа: 54,56 ( основной), 57;58; есть и радиоактивные 55;59. Кобальт более тверд и хрупок.

Таблица 3.11.

Некоторые свойства элементов подгруппы железа

Металл	R ат., нм	Плотность, г/см^3	J ион., эВ	Стандартный электродный потенциал процесса, В		T пл.., ^0C	Tкип.,^0C	Содержание в земной коре, масс.%	Относительная электроотрицательность по Полингу
				Э^2+	Э^+3
Fe	0,126	7,9	7,89	-0,44	-0,036	1539	2740	4,65	1,8
Сo	0,125	8,8	7,87	-0,28	0,4	1439	2255	410^^3	1,8
Ni	0,124	8,9	7,64	-0,25	-	1455	1728	410^^8	1,8

.

3.9.3. Химические свойства

Значение стандартных электродных потенциалов этих металлов позволяет отнести их к металлам средней активности. Причем активность в ряду уменьшается.

Отношение к неметаллам. В обычных условиях Со и Ni устойчивы к О₂ влажного воздуха а Fe ржавеет:

4 Fe +3О₂ + Н₂О = 2 Fe₂О₃n Н₂О

При температуре красного каления сгорает, превращаясь в железную окалину Fe₃О₄.

При нагревании все металлы взаимодействуют с парами Н₂О, кислорода, галогенами, серой, углеродом, CO:

3Fe +4Н₂О = Fe₃О₄ + Н₂↑ или Co + Н₂О = CoO + Н₂

3Fe + C = Fe₃C

Ni + CI₂ = NiCI₂

цементит

Схематично взаимодействие металлов подгруппы железа с неметаллами можно представить схемой:

Водород эти металлы растворяет, образуя гидриды состава: МеН, МеН₂, МеН₃ и МеН₄. Наибольшей растворяющей способностью обладает никель, чем объясняется его высокая каталитическая активность в реакциях гидрирования.

С азотом эти металлы непосредственно не реагируют, но косвенным путем можно получить металлоподобные Fe₄N; Fe₂N. Со₂N.

С углеродом образуют металлоподобные карбиды: Ме₃С, Ме₂С, а с фосфором- Ме₃Р₂.

Все металлы образуют карбонилы: Ni(CO)₄, Fe(CO)₅ ,Co(CO)₄ или Со₂(СО)₈, обладающие диамагнитными свойствами.

Отношение к кислотам. В кислотах H₂SO₄ (разб), НС1, HNO₃(разб.) Fe и Со растворяются при обычной температуре, а Ni – при нагревании с образованием солей Ме (II):

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂

5Со + 12HNO₃ = 5Со(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

В кислотах – окислителях конц. HNO₃ и H₂SO₄ все металлы пассивируют, но при нагревании растворяются с образованием солей Fe (III), а Со и Ni (II), например:

Fe + 4HNO₃ Fe (NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O

Со + 2H₂SO₄ = СоSO₄+ SO₂ +2H₂О

Царская водка растворяет все металлы:

3 Ni + 2HNO₃ +6НС1 NiС1₂ +2 NO + 4H₂O

Схематично отношение металлов семейства железа к кислотам можно представить так:

Со щелочами Fe Со и Ni не реагируют.