 |
Примеры оксидов и гидроксидов на основе валентных возможностей, изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств в ряду этих соединений
|
|
|
|
КОБАЛЬТ – элемент ПСХЭ Д. И. Менделеева
Работу выполнил
студент 1-го курса
очного отделения
Абакумов Иван Сергеевич
Группа: ИУ4-21
Москва 2016
Содержание
1 Общие физические свойства металла………………………………….............3
1.1 Аллотропные модификации, виды их кристаллических решеток, характеристики элементарных ячеек……………………...........………….3
1.2 Плотность, твердость, удельная магнитная восприимчивость, электрическое сопротивление, температурный коэффициент линейного расширения………………………………………………………………..…3
1.3 Температура плавления и кипения………………………………………....4
2 Общие химические свойства металла……..………………………..…....…..4
2.1 Электронная формула, валентные подуровни в ней, принадлежность к s, p - или d -типу, валентные возможности атома….…………………….…...4
2.2 Примеры оксидов и гидроксидов на основе валентных возможностей, изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств в ряду этих соединений……………………………………..…..…4
2.3 Явление комплексообразования у атома (иона) кобальта. Примеры комплексных соединений с уравнениями реакций их получения. Значения констант нестойкости комплексов и их названия по систематической номенклатуре…………………………………….……....5
2.4 Отношение данного металла к атмосфере сухого воздуха при комнатной температуре и при нагревании, к влажной атмосфере в условиях аэрации и без нее; взаимодействие с другими элементарными окислителями…...6
2.5 Взаимодействие кобальта с неокислительными и окислительными кислотами (как на «холоду», так и при нагревании), с растворами и расплавами щелочей……………………………………………………..….7
|
|
|
3 Применение в технике………………………………………………………...8
3.1 Объем мирового производства данного металла, главные страны- поставщики, стоимость………………………………………………..……8
3.2 Нахождение в природе, распространенность. Природные соединения металла. Основные промышленные способы получения……………..….8
3.3 Главные области использования как в чистом виде, так и в составе изделий…………………………………………………………………..…...9
Список используемой литературы…………………………………………...12
Общие физические свойства металла
Аллотропные модификации, виды их кристаллических решеток, характеристики элементарных ячеек
Кобальт (Co) - 27-й элемент периодической системы Д.И. Менделеева. серебристо-белый, слегка желтоватый металл с розоватым или синеватым отливом. Соединения кобальта известны человеку с глубокой древности, синие кобальтовые стёкла, эмали, краски находят в гробницах Древнего Египта. Так, в гробнице Тутанхамона нашли много осколков синего кобальтового стекла, неизвестно, было ли приготовление стёкол и красок сознательным или случайным. Первое приготовление синих красок относится к 1800 году.
Кобальт — твердый металл, существующий в двух модификациях. При температурах от комнатной до 427°C устойчива α-модификация (кристаллическая решетка гексагональная с параметрами а=0,2505 Нм и с=0,4089 Нм, рис 1). При температурах от 427°C до температуры плавления (1494°C) устойчива β-модификация кобальта (решетка кубическая гранецентрированная, рис 2). Стандартный электродный потенциал Со0/Со2+ –0,29 B.
(Рис. 1) (Рис. 2)
Плотность, твердость, удельная магнитная восприимчивость, электрическое сопротивление, температурный коэффициент линейного расширения
Плотность 8,90 кг/дм3 (при Т=273К). Температурный коэффициент линейного расширения 6,7 • 10-6 К-1. Кобальт - ферромагнетик, точка Кюри 1121°C. Электрическое сопротивление 6.247*10-8 Ом • м. Теплопроводность 100 Вт/(м • K). Удельная теплоемкость 0,456 K • моль.
|
|
|
Температура плавления и кипения
| Температура плавления | 1766 К |
| Температура кипения | около 3230 К |
Общие химические свойства металла
2.1 Электронная формула, валентные подуровни в ней, принадлежность к s -, p - или d -типу, валентные возможности атома
Электронная формула: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 . Конфигурация двух внешних электронных слоев атома кобальта 3s2p6d74s2. Образует соединения чаще всего в степени окисления +2, реже в степени окисления +3 и очень редко в степенях окисления +1, +4 и +5. В простых соединениях наиболее устойчив Со (II), в комплексных - Со (III). Для Со (I) и Co (IV) получены только немногочисленные комплексные соединения.
Примеры оксидов и гидроксидов на основе валентных возможностей, изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств в ряду этих соединений
Известно несколько оксидов кобальта. Оксид кобальта(II) СоО обладает основными свойствами. Он существует в двух полиморфных модификациях: a-форма, устойчивая при температурах от комнатной до 985°C, и существующая при высоких температурах b-форма. СоО можно получить или нагреванием в инертной атмосфере гидроксоркарбоната кобальта Со(ОН)2 СоСО3, или осторожным восстановлением Со3О4. Если нитрат кобальта Со(NO3)2, его гидроксид Со(ОН)2 или гидроксокарбонат прокалить на воздухе при температуре около 700°C, то образуется оксид кобальта Со3О4 (CoO·Co2O3). Этот оксид по химическому поведению похож на Fe3О4. Оба эти оксида сравнительно легко восстанавливаются водородом до свободных металлов: Со3О4 + 4H2 = 3Со + 4H2O При прокаливании Со(NO3)2, Со(ОН)2 и т. д. при 300°C возникает еще один оксид кобальта — Со2О3. При приливании раствора щелочи к раствору соли кобальта(II) выпадает осадок Со(ОН)2, который легко окисляется. Так, при нагревании на воздухе при температуре немногим выше 100°C Со(ОН)2 превращается в СоООН. Если на водные растворы солей двухвалентного кобальта действовать щелочью в присутствии сильных окислителей, то образуется Со(ОН)3. 4 При нагревании кобальт реагирует со фтором с образованием трифторида СоF3. Если на СоО или СоCO3 действовать газообразным HF, то образуется еще один фторид кобальта СоF2.Явление комплексообразования у атома (иона) кобальта. Примеры комплексных соединений с уравнениями реакций их получения. Значения констант нестойкости комплексов и их названия по систематической номенклатуре
|
|
|
Кобальт образует комплексные соединения. В степени окисления +2 кобальт образует лабильные комплексы, в то время как в степени окисления +3 - очень инертные. Это приводит к тому, что комплексные соединения кобальта(III) практически невозможно получить путём непосредственного обмена лигандов, поскольку такие процессы идут чрезвычайно медленно. Наиболее известны аминокомплексы кобальта.
Карбонилы – соединения металлов с оксидом углерода (II). Первыми соединениями такого типа были карбонил никеля Ni(Cо)4, полученный немецким химиком Л. Мондом в 1890 г., карбонил железа Fe(Cо)5, полученный в 1891 г. Мондом и М. Бертло, карбонил кобальта Co2(Cо)8, полученный в 1908 г. В настоящее время известны карбонилы всех переходных металлов, кроме циркония и гафния. Среди известных карбонилов – Ni(Cо)4, Fe(Cо)5, Ru(Cо)5, Os(Cо)5 легковоспламеняющиеся жидкости, остальные же карбонилы – легкоплавкие кристаллические вещества, воспламеняющиеся на воздухе.
Большинство карбонилов окрашены, причем окраска двухъядерных карбонилов становится ярче при переходе от VI к VII группе. Карбонилы характеризуются высокой летучестью, токсичностью. Карбонилы никеля и железа особенно ядовиты (вследствие выделения при их диссоциации Со), их пары образуют с воздухом взрывчатые смеси. Почти все карбонилы диамагнитны. В воде карбонилы не растворяются или имеют ограниченную растворимость. Но они, как правило, хорошо растворимы в органических растворителях. Кристаллические карбонилы хорошо растворяются в жидких карбонилах. Некоторые карбонилы (карбонилы кобальта, ванадия, рутения, родия) неустойчивы на воздухе, большинство разлагаются при нагревании, что используется для получения чистых металлов.
|
|
|
Ni(Cо)4 → Ni + 4Cо;
Fe(Cо)5 → Fe + 5Cо.
Из сочетания частиц Со3+, NH3, NO2- и К+ можно составить семь координационных формул комплексных соединений кобальта, одна из которых [Co(NH3)6](NO2)3.
Константы образования некоторых комплексов (298 К)
| Реакции комплексообразования | β n |
Co2+ + 6 NH3  [Co(NH3)6]2+
| 2,5 . 104 |
| Co3+ + 6 NH3 [Co(NH3)6]3+
| 1,6 . 1035 |
Где β n – значение полной константы образования.
|
|
|
