Краткая характеристика триады железа

Элементы триады железа (железо, кобальт, никель) находят­ся в побочной подгруппе VIII группы. Остальные элементы VIII группы составляют семейство платиновых металлов, которое включает триады палладия и платины. По свойствам элементы триады железа существенно отличаются от свойств семейства платиновых металлов.

Атомы элементов триады железа имеют на внешнем энергети­ческом уровне по 2 электрона, которые они отдают в химических реакциях. Однако в образовании химических связей участвуют и электроны 3d-орбиталей второго снаружи уровня (электронные конфигурации валентных орбиталей железа — 3d⁶4s², кобаль­та — 3d⁷4s², никеля — 3d⁸4s²). В своих устойчивых соединениях эти элементы проявляют степени окисления +2, +3. Образуют оксиды состава RO и R₂O₃. Им соответствуют гидроксиды состава RОН)₂ и R(ОН)₃.

В обычном состоянии железо, кобальт, никель представляют собой тяжелые серебристо-белые металлы с высокими температу­рами плавления (см. табл. 33).

Все эти металлы обладают превосходными механическими свойствами — большой прочностью, способностью к прокатыва­нию, протягиванию, ковке, штамповке.

Металлы семейства железа при нагревании взаимодействуют с кислородом, парами воды, галогенами, серой, фосфором, крем-

нием, углем и бором (см. табл. 33). Наиболее устойчивыми явля­ются соединения железа (III), кобальта (II) и никеля (II).

Кобальт и никель менее реакционноспособны, чем железо. При обычной температуре они устойчивы к коррозии на воздухе, в воде и в различных растворах. Разбавленная соляная и серная кислоты легко растворяют железо и кобальт, а никель — лишь при нагревании. Концентрированная азотная кислота все три ме­талла пассивирует.

Для элементов триады железа характерно свойство присоеди­нять нейтральные молекулы, например оксиды углерода (II). Карбонилы Ni(CO)₄, Со(СО)₄ и Fe(CO)₅ используют для получения сверхчистых металлов.

Железо, кобальт, никель в ряду стандартных электродных потенциалов расположены до водорода, поэтому распространены в природе в виде соединений (оксиды, сульфиды, сульфаты, кар-

бонаты), в свободном виде встречаются очень редко — в виде железных метеоритов. По распространенности в природе за желе­зом следует никель, а затем кобальт.

Железо, кобальт, никель и их сплавы — весьма важные материалы современной техники. Но наибольшее значение имеет железо.

Железо

Железо — после алюминия самый распространенный в при­роде металл. Содержание железа в земной коре составляет 4,65%. Основными минералами железа являются следующие:

1) магнетит (магнитный железняк) Fe₃O₄ содержит до 72% желе­за — большие месторождения этой руды в нашей стране нахо­дятся на Урале;

2) гематит (красный железняк) Fe₂O₃ содержит до 70% железа, наиболее мощное месторождение — Криворожское;

3) лимонит (бурый железняк) Fe₂O₃•Н₂О содержит до 60% желе­за, крупные месторождения в Крыму и на Урале;

4) пирит FeS₂ содержит примерно 46% железа;

5) сидерит (шпатовый железняк) содержит 48% железа.

Известны другие минералы железа, но менее богатые им. Руды, содержащие менее 45% железа, относятся к бедным рудам и обычно в промышленных целях не используются. Железо вхо­дит также в состав животных и растительных организмов. Так, в организме человека железо входит в состав гемоглобина, который является компонентом крови.