2. Электролиз с растворимым анодом. Применяют при рафинировании Ме от примесей а также при нанесении Ме покрытий

(-) Zn-2e=Zn⁺²

Fe-2e=Fe²⁺

Cu-2e=Cu⁺²

(+) Cu⁺² +2e=Cu

Напряжение на ванне поддерживается таким образом, чтобы Ме, расположенные в ряду стандартных потенциалов после меди. Не смогли раствориться. Поэтому они выкрашиваются в виде шлама на дно ванны. На катоде получили чистейшую медь. Процесс сводится к переносу Ме с анода на катод

Электролиз распавов. Им получают активные Ме. Т. к здесь нет конкурирующих ионов воды . Основным законом электролиза является закон Фарадея - для того, чтобы выделить в процессе электролиза 1 грамм- эквивалент любого в-ва необходимо затратить одно и то же кол-во электричества, а именно 96500 Кл

m- масса I – сила тока τ- время в секундах F- постоянная Фарадея Э- эквивалентная масса продукта электролиза, Э=атомная масса/валентность

Семейство железа.

7-В группа

Fe Co Ni-семейство железа

Ru Rh Pd-Pt Ме

Os Ir Pt-вые

Техническое значение имеют Fe Co Ni(тк более доступны)

Fe 3d^6 4s^2

Co 3d^7 4s^2

Ni 3d^8 4s^2

Максимальная степень окисления Fe=+6,макс степень ок-я Co Ni=+4

Fe Co Ni

Химическая активность

(самый активный)

Физические свойства: серебристо-белые, ковкие Ме, Fe-мягкое, Co Ni-твердые как сталь. Они ферромагнетики,те намагничиваются. Характерно для сем-ва Fe(чистых элементов).

В зав-ти от своего отношения к внешнему полю пост.магнита,в-ва делятся на диамагнетики и парамагнетики.ДМ-оказывают сопротивление прохождению силовых линий магнитного поля больше,чем вакуум.Поэтому они становятся перпенд-но силовым линиям мп(оно их выталкивает)ПМ-наоборот,проводят сил.линии мп лучше вакуума,поэт мп их втягивает.они распологаются парал-но сил.линиям мп.Такое различн.поведение в-в во внешнем поле пост.магнита обусловлено строением электронных оболочек.У ПМ есть неспаренные электроны и они имеют собственный магнитный момент. У ДМ все электроны спарены(их спины скомпенсированы и собств.магн.момент равен 0)

Н-парамагнетики, O₂,No,NО₂,K,Pt

H₂-диамагнетики, H₂O,N₂,CО₂,Ar

Ферромагнетизм-крайний случай сильно выраж-го парамагнетизма. Ферромагнетизм обусловлен не строением Эл.оболочки,а явл-ся св-ом крист.решетки. Если нагреть намагниченный Ме в т.Кюри он размагничевается.

Химические св-ва Fe Co Ni

При обыч.усл. Co Ni, а так же хим.чистое Fe устойчивы к кислороду воздуха и воде. Наличие примесей сильно снижает коррозию и стойкость Fe

Fe+O₂+H₂O→Fe₂O₃H₂O (ржавчина)

Рассмотрим взаимодействие с O₂ воздуха (Ме должен быть раскален)

O₂:

Г₂(F₂,Cl₂,I₂,Br₂)

Fe+ Г₂FeГ₃,

Co,Ni+Г₂→CoГ₂,NiГ₂

не Ме: Fe+(C,N2,P,S,B,Si) (+)

Co,Ni+S,P,Si (-)

H₂: газообразный Н₂ хорошо растворяет все 3 Ме, но гидридов не дает. Поглощ Н₂ резко ухудшает мех.св-ва Ме(обусл.хрупкость)

Н₂О: Раскаленный Ме и вода виде пара.Fe+H₂O(пар) Fe₃O₄\Fe₂O₃,FeO)+H₂

Кислоты: Fe HCl Fe²⁺

Co⁺ H₂SO_4p Co²⁺ +H₂

Ni Ni²⁺

При об.усл. с кис-ми не взаимодействуют.Концентр H₂SO₄транспортируют в Fe цистернах.

щелочи:не взаимодействуют

Соединения Fe Co Ni

O₂: FeO Fe₂O₃ FeO₃ Fe₃O₄

CoO Co₂O₃ CoO₂ Co₃O₄

NiO Ni₂O₃ NiO₂ Ni₃O

Fe₃O₄=Fe₂O₃+FeO.Чтобы получить гидроксид брать соль+щелочь

Fe(2) FeSO₄+2NaOH→Fe(OH)₂↓+Na₂SO₄

Fe(OH)₂+2H⁺=Fe²⁺+2H₂O,Fe(OH)₂+OН ^-→(—)-осн.св-ва Fe(OH)₂

Fe(OH)₂ неустойчив,легко окисл O₂ воздуха:Fe(OH)₂+O₂+H₂O→Fe(OH)₃(бурый)

Fe Cl₃+3KOH=Fe(OH)₃+3KCl

Fe(OH)₃ амфотерен с преобл.осн.св-в

Fe(OH)₃+OH^- практически не идет

Согласно совр.предст. Fe(OH)₃ в вод.растворах сущ-ет в виде FeOOH оксида гидроксида (3)Ферриты сильно гидролизуют и в результате гидролиза:

NaFeO₂+H₂O^→_←FeOOH+NaOН

NaFeO₂+2H₂O^→_←Fe(OH)₃+NaOH

Гидроксида Fe⁺⁶ не существует.

Co(2):2CoSO₄+2NaOН→Co(OH)₂SO₄+Na₂SO₄(Синий осадок)

CoSO₄+2NaOH→Co(OH)₂(розовый)+Na₂SО₄

α-Со(ОН)₂(синий)β – Co(OH)₂(розовый)

Co(OH)₂ имеет преимущ.осн.св-ва

Со(ОН)₂+ОН^-→(—)

Со(ОН)₂+2Н⁺=Co²⁺+2H₂O

Со(ОН)₂+H₂O+O₂→Co(OH)₃ — Реакция идет медленно. Чтобы ускорить, нужно взять более сильный ок-ль.

Со(ОН)₂+H₂O₂+NaOH→Co(OH)₃+…

H₂O₂+2e=2OH^-

Co(OH)₃ имеет так же только осн. св-ва.

Co(OH)₃+HCl→Co²⁺+Cl₂+…|ОВР

Когда подливаем HCl падает степень ок-я

Ni(II):NiSO₄+2NiOH→Ni(OH)₂↓+Na₂SO₄

Ni(OH)₂+O₂(H₂O₂)+NaOH→(—)

Ni(OH)₂+Cl₂+NaOH→Ni(OH)₃(чётный)+Cl^-

Ni(III): Ni(OH)₃+HCl→Ni²⁺+Cl₂⁺+…|ОВР

Соли:

Fe(II): FeSO₄+KMnO₄+H₂SO₄→Fe³⁺+Mn²⁺…

Fe(III): FeCl₃+KI+H₂SO₄→Fe²⁺+I₂+ …

Co²⁺, Ni²⁺ - не участвуют

Fe+KN⁺⁵O₃+KOHK₂Fe⁺⁶O₄(феррат) +KN⁺³O₃

K₂FeO₄+H₂O→Fe(OH)₃↓+O₂ H₂FeO₄

Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺,Co(III), Ni²⁺—хорошие КО

Fe(II): FeSO₄+2KCN=Fe(CN)₂↓+K₂SO₄

Fe(CN)₂+4KCN=K₄[Fe(CN)₆] – жёлтая кровяная соль, реактив на Fe³⁺

Fe³⁺+K⁺+[Fe(CN)₆]^4-= KFe³⁺[Fe²⁺(CN)₆]↓ - берлинская лазурь

K₄[Fe²⁺(CN)₆]+J₂→KJ+K₄[Fe³⁺(CN)₆] – красная кровяная соль, реактив на Fe²⁺

Fe²⁺+K⁺+[Fe(CN)₆]^3-= KFe²⁺[Fe³⁺(CN)₆]↓ - турнбулева синь

Со временем KFe²⁺[Fe³⁺(CN)₆] меняется на KFe³⁺[Fe²⁺(CN)₆] и наоборот

FeCl₃+3KSCN=Fe(SCN)₃+3KCL

Fe(SCN) +3KSCN=K₃[Fe(SCN)₆]

Co(II)

CoCl₂(синяя)+6H₂O=[Co(H₂O)₆]Cl₂(розовый) —индикатор влажности

K₂[Ni(CN)₆] — соль для блестящего никелирования

Применение Fe, Co, Ni

Fe база современного машиностроения, основной конструкционный Ме. Fe - чугун, сталь, магнитные материалы. Co, Ni – легирующие добавки (Co-жаропрочность, Ni-коррозионная стойкость)

ВК – 6 (6%Со) ВК – 8 (8%Со)

WC

Fe, Ni – 36% инвар (-100 - +100 раширение=0) эталон метра, часовые механизмы (54Fe + 29 Ni + 17Co) – ковар на взаимодействует с ртутью, вплавляется в стекло. (60Ni + 40Cr) – нихром R>> нагревательные элементы

(40 Ni + 60 Cr) – константон R≠f(T) реостат наматывают (20Ni + 70Cu + 10Zn) – мельхиор (бижутерия)