hóa vô cơ nhóm 8b đại học mỏ địa chất

GV hướng dẫn: Lê
Thị Phương Thảo

BÀI
THUYẾT TRÌNH
MÔN : HÓA VÔ
CƠ PHẦN 2


bộ thứ 2 gồm:
ruteni (Ru), rodi
(Rh) và paladi
(Pd)

Bộ thứ 1 gồm các
nguyên tố: sắt
(Fe), coban (Co)
và niken (Ni)

Phân nhóm VIIIB gồm 3 bộ
nguyên tố D

bộ thứ 3 gồm: osmi
(Os), iridi (Ir) và
platin (Pt).


Họ sắt

CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM
VIIIB

Họ Platin


Nguyên tố

Fe

Co

Ni

Ru

Rh

Pd

Os

Ir

Pt

3d64s2

3d74s2

3d84s2

4d75s

4d85s1

4d105s

5d66s2

5d76s2

5d96s

Đặc điểm
Electron hóa trị

1
Bán kính nguyên tử, Å

1,26

1,25

1,24

0
1,43

1,34
Bán kính ion M2+, Å

0,80

0,80

0,79

Năng lượng ion hóa I₁,

7,89

7,87

7,63

eV
17,10

18,15

Năng lượng ion hóa I₂,
eV

-0,28

(M2+/M), V
Thế điện cực chuẩn
(M3+/M), V

0,77

1,81

-0,23
2,10

0,88

1,35
0,89

0,89

8,50

8,90

8,34
18,10

16,00

19,40

18,6
0,85

1,00

0,90
8,90

15,00

0,60
0,45

Thế điện cực chuẩn

7,46

16,80
-0,44

1,35

1,37

7,37
16,20

1,53

0,85

1

1,15
1,20

Đa số các nguyên tố này lớp electron ngoài cùng có 2e nên chúng đều là kim loại.
Mức oxy hóa đặc trưng của các nguyên tố này là 2,3,4. Riêng Fe, Co, Ni chỉ có mức
oxy hóa cao nhất bằng 6, còn các nguyên tố còn lại có mức oxy hóa cao nhất là 8.

II. Họ sắt:
Đơn Chất
1. Tính chất lí học:
Coban có 2 dạng thù hình: Co α bền ở < 417°C, Co β bền ở >417°C.
Niken có 2 dạng thù hình: Ni α bền ở < 250°C, Ni β bền ở > 250°C.
Sắt có 4 dạng thù hình: sắt α, sắt β, sắt γ, sắt δ. Các dạng thù hình có cấu trúc tinh
thể khác nhau và tồ tại ở nhiệt độ khác nhau:
Fe α

7000c

Fe β

9110c

Fe γ

13900c

Fe δ

15360c

Fe lỏng

Dưới đây là một số hằng số vật lí quan trọng
Kim loại

Fe

Co

Ni

Nhiệt độ nóng chảy, °C

1536

1495

1455

Nhiệt độ sôi, °C

2740

2900

2770

Nhiệt thăng hoa, KJ/mol

418

425

424

Tỷ khối, g/cm³

7,9

8,9

8,9

Độ cứng (thang Moxơ)

4-5

5,5

5

Độ dẫn điện ( Hg = 1)

10

10

14

Độ dẫn nhiệt (Hg = 1)

10

8

7

Tính chất vật lí


2. Tính chất hóa học
Fe, Co, Ni là những kim loại hoạt động trung bình, mức độ hoạt động
giảm dần từ Fe đến Ni.
Tác dụng với phi kim
Ở đk thường không có hơi ẩm, chúng tác dụng rất chậm với các phi kim điển hình
như: O2 , Cl2 , Br2, S; nhưng khi đun nóng và nghiền nhỏ kim loại thì chúng
phản ứng mãnh liệt với các phi kim này.
2Fe + 3/2O2 + pH2O = Fe2O3.pH2O
t
2Fe + 3O2
2Fe2O3
Co
CoO o
>3000C
Ni
NiO
>500oC
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 (màu nâu đỏ)
M+S
=
MS

Tác dụng với acid

* Tác dụng với acid thường, Fe dễ bị hoa tan; Ni, Co tan chậm
M + 2H+ = M2+ + H2
* Thụ động trong acid HNO3 và H2SO4 đặc nguội.

* Tác dụng với acid có tính OXH mạnh
Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 3H2O
2Fe +6H2SO4đ,n = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O


Phản ứng hấp thụ
Các họ nguyên tố họ sắt có khả năng hấp thụ Cacbon(II) oxit CO tạo
thành cacbonyl: Fe2(CO)9, Co2(CO)8, Ni(CO)4,, Fe(CO)5


3. Trạng thái tự nhiên, điều chế, ứng dụng

a. Trạng thái tự nhiên

•
•
•

hematit

Sắt là loại phổ biến nhất trên trái đất sau nhôm: nó chiếm 4%(k.l) của vỏ quả
đất. Trong thiên nhiên, Fe có 4 đồng vị bền: 54Fe, 56Fe(91,68%), 57Fe và
58Fe

Những quặng quan trọng nhất của Fe là hematit (Fe2O3) chứa 60% Fe,
manhetit (Fe3O4) chứa 72% Fe, pyrit (FeS2) và xiderit (FeCO3) chứa
35% Fe.
Coban, Niken là nhũng nguyên tố kèm phổ biến hơn, hàm lượng của chúng
trong vỏ quả đất tương ứng là 0,004% và 0,01% (k.l). Trong thiên nhiên,
Coban có duy nhất 1 đồng vị bền là Co, Niken có 5 đồng vị bền là: 58Ni
(67,7%), 60Ni, 61Ni, 62Ni và 64Ni.

Pirit

manhetit


b. Điều chế
Khử quặng sắt:
Fe2O3 Fe3O4+CO
FeO
400oC

Fe

+CO

+CO

500-600oC

700-800oC

Phản ứng nhiệt nhôm

Al + Fe2O3 = Al2O3 + Fe
Điện phân các dung dịch muối của chúng:(đây là phản ứng chính sử dụng điều chế CO
và Ni)
2NiSO4 + 2H2O

đp

2Ni + O2 + 2H2SO4

c. Ứng dụng
• Nhu cầu về Co và Ni ít hơn rất nhiều, hai nguyên tố này chủ yếu dùng
để chế tạo hợp kim.
• Fe là kim loại đặc biệt quang trọng trong thực tế, là cơ sỏ của nền kĩ
thuật hiện đại, các ứng dụng của sắt chủ yếu là tạo gang (1,7-5%C),
thép (0,2-1,7%C).


Các hợp chất
1. Các hợp chất hóa trị 2
Hợp chất của Fe(II) dễ biến thành hợp chất của Fe(III). Khả năng biến đổi hóa trị như vậy giảm dần
từ Fe đến Ni.
‫٭‬Sắt(II), Coban(II) và Niken(II) oxit MO.
‫٭‬Sắt(II), Coban(II) và Niken(II) hidroxit M(OH)2.
‫٭‬Muối sắt(II), Coban(II) và Niken(II) (muối M(II)).
‫٭‬Dihalogenua MX2.
‫٭‬Muối sunfat MSO4.
‫٭‬Phức chất của M(II):
+Phức Anomicat.
+Phức Xianua.

Ni(NH2SO3)2.4H2O

CoCl2

Ni(NO3)2


Sắt(II), Coban(II) và Niken(II) oxit MO.
MO không tan trong nước, dễ tan trong acid
MO + 2H+ = M2+ + H2O
Thể hiện tính oxi hóa
MO + H2 = M + H2O
Thể hiện tính khử
2FeO + 4H2SO4 = Fe2(SO4)3 + SO2 +4H2O
• Riêng CoO có tính lưỡng tính
CoO + 2HCl = CoCl2 + H2O
CoO + 2NaOHđ,n +H2O = Na2[Co(OH)4]
xanh lam

Click to edit Master text


Sắt(II), Coban(II) và Niken(II) hidroxit M(OH)2

Fe(OH)2
Trắng xanh

Co(OH)2
Đỏ hồng

Ni(OH)
2
Xanh lục

Tính khử giảm dần
•

Các M(OH)2 bị oxi trong không khí oxi hóa, trừ Ni(OH)2

Fe(OH)2
+ O2 + H2O = Fe(OH)3
Co(OH)2 + O2 + H2O = Co(OH)3
• Phản ứng với dung dịch NH3
Fe(OH)2 không tan trong dd NH3 ; Co(OH)2 , Ni(OH)2 tan trong dd NH3 tạo phức
Co(OH)2 + NH3 = [Co(NH3)6](OH)2 màu vàng
Ni(OH)2 + NH3 = [Ni(NH3)6](OH)2 màu chàm


Muối sắt(II), Coban(II) và Niken(II) (muối M(II)).
• Tính khử là đặc trưng
4FeSO4 + O2 + 2H2O
= 4Fe(OH)SO4
10FeSO4 + 2KMNO4 +8H2SO4 = Fe2(SO4)3
+ K2SO4 + 2MnSO4 +
8H2O
Fe2+ + Ag+
= Fe3+
+ Ag
• Khả năng tạo phức
Fe2+ + CN- = [Fe(CN)6]4(vàng chanh)

Fe3+ + [Fe(CN)6]4- =
Fe4[Fe(CN)6]3
( xanh Beclanh)


2. Các hợp chất hóa trị 3.
Oxit M2O3
Các oxit Ni2O3 và Co2O3 có tính oxi hóa mạnh
Ni2O3 + 6HCl
= NiCl2 + Cl2 + H20
Co2O3 + 4H2SO4 =
4CoSO4 + O2 + 4H2O
Đều bị khử bởi H2, Co, Al hay bản thân kim loại (Fe hay Co) khử đến M3O4 ,
MO
+H2

Co2O3

125oC
Co3O4

CoO300oC

Co

>250oC

Riêng Fe2O3 có thể tan trong kiềm nóng chảy tạo nên ferit
Fe2O3 + 2NaOH
= 2NaFeO2 + H2O

Fe2O3 + Na2CO3
= 2NaFeO2 + CO2


Oxit hỗn hợp M3O4

•
•
•

Các oxit này đều bền với nhiệt hơn các M2O3
Khi đun nóng cả Fe3O4 và Co3O4 đều bị khử bởi H2, CO và Al
Co3O4 là chât oxi hóa rất mạnh
Co3O4 + 8HCl = 3CoCl2 + Cl2 +4H2O

Hidroxit M(OH)3
•
•

Đều là những chất không tan trong nước, có màu đặc trưng
Khi nung nóng chúng mất nước tạo oxit
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
Co(OH)3

•
•
•

150oC

CoOOH

250oC

Co3O4

940oC

CoO

4Ni(OH)3 = 4NiO + O2 + 6H2O
Fe(OH)3 dễ tan trong acid tạo muối Fe(III)
Ni(III) và Co(III) đều là hợp chất có số tính OXH mạnh
2Ni(OH)3 + 6HCl = 2NiCl2 + Cl2 + 6H2O
Riêng Fe(OH)3 tan trong kiềm mạnh đặc nóng tạo ferit
Fe(OH)3 + NaOHđ,n = NaFeO2 + 2H2O


Muối Fe(III), Co(III), Ni(III)
• Tính OXH
Fe3+ + HI
=
Fe3+ + H2S
=
Fe3+ + Sn2+
• Khả năng tạo phức
Fe3+ + KCNS

Fe2+ I2 + H+
Fe2+ S + H+

= Fe2+ Sn4+
=

Fe(CNS)3 + 3K+

Fe(CNS)3 + KCNS = K3[Fe(SCN)6]
(đỏ sẫm)
Fe2+ + [Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2
(xanh Tuốcbin)


3. Hợp chất với số OXH +6 của Fe

 Khác với coban và niken, ngoài những số OXH +2, +3, sắt còn có số OXH

đặc thù là +6.
Ferat là những tinh thể màu đỏ tím
Các Ferat các kim loại kiềm, canxi tan trong nước, còn các ferat stronti và
bari không tan
4K2FeO4 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 3O2 + 8KOH
Các Ferat chỉ tương đối bền trong môi trường kiềm mạnh


Nhận biết các ion trong dung dịch
Fe2+ +2OH- = Fe(OH)2
Trắng xanh
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3
nâu đỏ
Fe2+ + 6SCN- = [Fe(SCN)6]3Màu đỏ máu
Co2+ + Zn2+ + 2[Hg(SCN)4]2- = Co[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4]

xanh chàm thẫm
Ni2+ + dimetylglyoxin = hồng đỏ


C ảm ơn cô v à
các b ạn


III. Họ Platin
1. Tính chất lý học
Kim loại

Ru

Rh

Pd

Os

Ir

Pt

2250
4200
603
12,4
6,4
10

1963
3700
447
12,4
6,0
19

1554
2940
381
12,0
4,8
10

3027
5000
670
22,7
7,0
11

2450
4500
669
22,6
6,25
16

1769

3800
556
21,5
4,3
10

T/C vật lý
Nhiệt độ nóng chảy, C
Nhiệt độ sôi, C
Nhiệt thăng hoa, KJ/mol
Tỷ khối. g/cm³
Độ cứng (thang Moxơ)
Độ dẫn điện (Hg=1)


2. Tính chất hóa học
•*  Các kim loại họ platin cực kì trơ về phương diện hóa học, cùng với vàng và bạc chúng là những kim loại
•
•
•

quý.
Ở điều kiện thường ngay cả phi kim mạnh nhất cũng không tác dụng với kim loại này ở dạng khối
Trừ paladi và platin, các kim loại khác không những không tác dụng với axit thông thường mà cả trong
nước cường thủy cũng không bị hòa tan.
3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2PtCl6]+ 4NO + 8H2O
Các kim loại họ platin tác dụng với kiềm nóng chảy khi có mặt oxi hay chất oxi hóa khác:
M + 3KClO + 2NaOH = Na2MO4 + 3KCl + H2O

Bạch kim toan

hoàn toàn trong
nước cường toan


3. Trạng thái thiên nhiên và điều chế

*
*

Tất cả các kim loại platin đều ít phổ biến và rất phân tán.
Do tính chất giống nhau nên việc tách chúng là rất khó khăn. Pladi và
platin khai thác từ các sản phẩm phụ trong quá trình tinh chế quặng niken.
Hằng năm trên thế giới khai thác khoảng 20 tấn platin. Các kim loại khác
trong họ platin khai thác it hơn Pt và Pd rất nhiều


4. Các hợp chất
a. Các hợp chất hóa trị 2
Các hợp chất hóa trị 2 là đặc trưng nhất đối với paladi và cũng là hợp chất bền nhất
của paladi

* Các oxit MO là dạng chất ở dạng tinh thể màu đen.
* Các hidroxit M(OH)2 là dạng kết tủa màu đen, không tan trong nước và
tan trong acid
* Các dihalogennua MX2 đều là chất rắn khá bền với nhiệt.
Paladi(II) clorua không tan trong nước, chỉ tan trong dd HCl đặc
PtCl2 + 2HCl = H2[PtCl4]
* Phức chất của platin(II) và paladi(II)