Какие d-элементы входят в состав IV, Vи VI групп катионов и каковы их свойства?

d-элементы расположены в побочных подгруппах периодической системы Д. И. Менделеева (или между s-и р-элементами в 4 и 5 периодах и между f- и р-элементами в 6 периоде, кроме лантана, который следует после s-элементов). У этих элементов, как правило, на внешнем электронном уровне имеются s²-валентные электроны. Кроме того, валентными являются электроны предыдущего d-подуровня, на котором может быть до 10 электронов. К d-элементам отнесены и элементы подгруппы цинка (цинк, кадмий и ртуть), имеющие достроенный d-подуровень. При образовании ионов атомы d-элементов отдают внешние s- и различное число d-электронов. При этом могут образоваться ионы различной степени окисления элементов Fe³⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, МnО₄^‑, Cr³⁺, CrO₄^2‑ и др. Элементы подгруппы цинка отдают только s-электроны и образуют ионы с постоянной степенью окисления: Zn²⁺, Cd²⁺ и Hg²⁺.

Таким образом, внешняя электронная оболочка у катионов d-элементов может бытьлибо (18 ‑ п), либо 18-электронная. Ионы d-элементов вступают, как правило, в разнообразные химические реакции. Все они являются хорошими комплексообразователями. Ионы с недостроенными электронными оболочками образуют интенсивно окра­шенные соединения и вступают в реакции окисления – восстановления.

Степень окисления иона оказывает существенное влияние на его химические свойства. Чем выше степень окисления, тем сильнее проявляются кислотные и ослабляются основные свойства элемента и тем больше степень гидролиза его солей. Например, рН растворов солей Fe²⁺ составляет 5–6, а солей Fe³⁺ — около двух. Гидроксид сурьмы (III) обладает амфотерными свойствами, а сурьмы (V) — кислотными: гидроксид хрома (III) имеет амфотерные свойства, а ион СгО₄^2‑, где хром имеет сте­пень окисления +6, является анионом кислоты средней силы и т. д.

Так же проявляется и влияние заряда ионов различных элементов, стоящих в одном периоде, но в соседних группах. Например, из двух ионов, имеющих одинаковые электронные оболочки: Sn²⁺ и Sb³⁺, К+ и Са²⁺, Na⁺ и Mg²⁺, Mg²⁺ и Al³⁺ ион с более высоким зарядом обладает большими кислотными свойствами.

Ионы с более высоким зарядом образуют менее растворимые соединения, чем ионы с меньшим зарядом. Например, растворимости Fе(ОН)_з и Fe(OH)₂ соответственно равны 5,8 •10 ^‑9 и 6,3 •10 ^‑15 моль/л. Ионы Mg²⁺ и Аl³⁺ имеют одинаковое строение электронных оболочек, но растворимость солей алюминия меньше, чем солей магния, например растворимость А1РO₄ равна 7,5 •10 ^‑10 моль/л, а растворимость Mg₃(P0₄)₂ составляет 3,1•10 ^‑3 моль/л.

С изменением степени окисления часто меняется и окраска ионов. Например, гидратированные ионы марганца(II) имеют светло-розовый цвет, а ионы МпО₄, где марганец имеет степень окисления +7, окрашены в интенсивно малиновый цвет; гидратированные ионы хрома (Ш) имеют зеленый цвет, а ионы xpoмa (VI) — желтый или оранжевый.

[1] Взято из учебного пособия «Ведение в химию биогенных элементов и химический анализ». /Е.В. Барковский, С.В. Ткачев и др. //Под общ. ред. Е.В. Барковского. – Мн., Выш. Шк., 1997. – с. 98-102.

[2] Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. – Л.: Химия, 1986.

[3] Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. – М.: Химия, 1970. – 344 с.

[4] Берштейн И.Я., Каминский Ю.Л. Спектрофотометрический анализ в органической химии. – М.: Химия, 1975.

[5] Герасимов Б.И., Кораблев И.В. и др. Методы и приборы экологического мониторинга. Учеб. пособие. Тамбов: ТГТУ, 1996. – 112 с.

[6] Зейдель А.Н. Атомно-флуоресцентный анализ. Физические основы метода. М.: Наука, 1980.

[7] Терек Т., Мика Й., Гегуш Э. Эмиссионный спектральный анализ. Т.1 и 2. – М.: Мир, 1982.

[8] Брицке М.Э. Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ. М.: Химия, 1982. – 224 с.

[9] Хавезов И., Целев Д. Атомно-абсорбционный анализ. Л.: Химия, 1983.

[10] Ермаченко Л.А. Атомно-абсорбционный анализ в санитарно-гигиенических исследованиях. М., 1997. – 207 с.

[11] Дробышев А.И. Основы атомного спектрального анализа. Учеб. пособие. – СПб.: Изд-во С.-Петербург. ун-та, 1997. – 200 с.

[12] Дробышев А.И. Технология атомно-эмиссионного спектрографического анализа. Учеб. пособие. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1999. – 96 с.

[13] Бенуэлл К. Основы молекулярной спектроскопии. – М.: Мир, 1985.

[14] Карякин А.В., Грибовская И.Ф. Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод. М.: Химия, 1987. – 304 с.

[15] Алексеева Т.А., Теплицкая Т.А. Спектрофлуориметрический метод анализа ароматических углеводородов в природных и техногенных средах. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 214 с.

[16] Головина А.П., Левшин Л.В. Химический люминесцентный анализ неорганических веществ. М.: Химия, 1978. – 246 с.

[17] Жаров В.П., Летохов В.С. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия. М: Наука, 1984.

[18] Горелик Д.О., Конопелько Л.А., Панков Э.Д. Оптико-электронные приборы и системы. Учебник в 2-х томах. – СПб., 1998. – 735 и 592 с.

[19] Тарасевич Н.И. Руководство к практикуму по спектральному анализу. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977. – 136 с.

[20] Пешкова В.М., Громова М.И. Методы абсорбционной спектроскопии в аналитической химии. – М.: Высшая школа, 1976.

[21] Спектроскопические методы определения следов элементов. /Под ред. Дж. Вайнфорднера. – М., 1979. – 494 с.

[22] Кузяков Ю.А., Семененко К.А., Зоров Н.Б. Методы спектрального анализа. – м.: МГУ, 1990.

[23] Спектральный анализ чистых веществ. Издание 2-е, переработанное и дополненное. /Ред. Зильбертштейн Х.И. СПб.: Химия, 1994.

[24] Гольберт К.А., Вигдергауз М.С. Введение в газовую хроматографию. М.: Химия, 1990. – 352 с.

[25] Бражников В.В. Детекторы для хроматографии. М.: Машиностроение, 1992. – 318 с.

[26] Высокоэффективная газовая хроматография. /Пер. с англ. и ред. К.Хайвера. М.: Мир, 1993. – 288 с.

[27] Другов Ю.С., Конопелько Л.А. Газохроматографический анализ газов. М.: МОИМПЕКС, 1995. – 464 с.

[28] Другов Ю.С., Родин А.А. Газохроматографическая идентификация загрязнений воздуха, воды и почвы. Санкт-Петербург: ТЕЗА, 1999. – 623 с.

[29] Столяров Б.В., Савинов И.М., Витенберг А.Г. и др. Практическая газовая и жидкостная хроматография. Учебное пособие. СПб.: Изд-во С.-Пб. университета, 1998. – 610 с.

[30] Стыскин Е.Л., Ициксон Л.Б., Брауде Е.В. Практическая высокоэффективная жидкостная хроматография. М.: Химия, 1986. – 288 с.

[31] Киселев А.В. Адсорбционная газовая и жидкостная. М.: Химия, 1979. – 287 с.

[32] Шпигун О.А., Золотов Ю.А. Ионная хроматография и ее применение в анализе вод. М.: Изд. МГУ, 1990. – 198 с.

[33] Березкин В.Г., Бочков А.С. Количественная тонкослойная хроматография. Инструментальные методы М.: Наука, 1980. – 183 с.

[34] Гейсс Ф. Основы тонкослойной хроматографии. /Пер. с англ. и ред. В.Г. Березкина, том 1 (405 с.) и том 2 (348 с.), М., 1999.

[35] Сакодынский К.И., Бражников В.В., Волков С.А. и др. Аналитическая хроматография. М.: Химия, 1993. – 373 с.

[36] Хроматографический анализ окружающей среды. /Пер. с англ. и ред. Березкина В.Г. М.: Химия, 1979. – 608 с.

[37] Васильев В.П. Аналитическая химия. Гравиметрический и титриметрический анализ. М.: Высшая школа, 1989. Ч.1.

[38] Белявская Т.А. Практическое руководство по гравиметрии и титриметрии. М.: Изд-во МГУ, 1986.

[39] Хмельницкий Р.А., Бродский Е.С. Масс-спектрометрия загрязнений окружающей среды. М.: Химия, 1990. – 184 с.

[40] Сысоев А.А., Чупахин М.С. Введение в масс-спектрометрию. М.: Атомиздат, 1977.

[41] Бродский Е.С., Клюев Н.А., Жильников В.Г. и др. Диоксины: экологические проблемы и методы анализа. Уфа: ИППЭП, 1995. – с. 294-303.

[42] Карасек Ф, Клемент Р. Введение в хромато-масс-спектрометрию. /Пер. с англ. М.: Мир, 1993. – 237 с.

[43] Исидоров В.А., Зенкевич И.Г. Хромато-масс-спектрометрическое определение следов органических веществ в атмосфере. Л.: Химия, 1982. – 196 с.

[44] Демтредер В. Лазерная спектроскопия. М.: Наука, 1985.

[45] Сверхчувствительная лазерная спектроскопия. /Под ред. Д. Клайджера. – М.: Мир, 1986.

[46] Томпсон М., Уолш Д.Н. Руководство по спектрометрическому анализу с индуктивно связанной плазмой. М.: Недра, 1988.

[47] Борходоев В.Я. Рентгенофлуоресцентный анализ горных пород способом фундаментальных параметров. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 1999. – 279 с.

[48] Лосев Н.В., Смагунова А.Н. Основы рентгеноспектрального флуоресцентного анализа. – М.: Химия, 1982.

[49] Ионин Б.И., Ершов Б.А., Кольцов А.И. ЯМР-спректроскопия в органической химии. Л.: Химия, 1983.

[50] Алимарин И.П., Яковлев Ю.В. Ядерно-физические методы анализа вещества. М.: Атомиздат, 1971. с. 5-13.

[51] Кузнецов Р.А. Активационный анализ. М.: Атоимиздат, 1974.

[52] Боуэн Г., Гиббонс Д. Радиоактивационный анализ. /Пер. с англ. //Под ред. И.П. Алимарина. М.: Атомиздат, 1968. – 360 с.

[53] Лаврухина А.К., Малышева Т.В., Павлоцкая Ф.И. Радиохимический анализ. М.: Изд-во АН СССР, 1963. – 320 с.

[54] Шпигун Л.К., Золотов Ю.А. Проточно-инжекционный анализ. М.: Знание, 1990.

[55] Теория и практика иммуноферментного анализа. /Под ред. А.М. Егорова. М.: Высш. школа, 1991. – 288 с.

[56] Яцемирский К.Б. Кинетические методы анализа. М.: Химия, 1967.

[57] Мюллер Г., Отто М., Вернер Г. Каталитические методы в анализе следов элементов. М.: Мир, 1983.

[58] Перес-Бендито Д., Сильва М. Кинетические методы в аналитической химии. М.: Мир, 1991.

[59] Вершинин В.И., Смирнов Ю.Н. Химический анализ объектов окружающей среды. Новосибирск: Наука, 1991. – с.93-113.

[60] Золотов Ю.А., Дорохова Е.Н., Фадеева В.И. и др. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2. Методы химического анализа. Учеб. для вузов. /Под ред. Ю.А. Золотова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1999. – 494 с.

[61] Фадеева В.И., Шеховцева В.М., Иванов В.М. и др. Основы аналитической химии. Практическое руководство: Учеб. пособие для вузов. /Под ред. Ю.А. Золотова. – М.: Высш. шк., 2001. – 463 с.

[62] Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). В 2 кн. Кн. 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 2001. – 559 с.

[63] Васильев В.П., Морозова Р.П., Кочергина Л.А. Практикум по аналитической химии. Учебн. пособие для вузов. /Под ред. В.П. Васильева. – М.: Химия, 2000. – 328 с.

[64] Алесковский В.Б. и др. Физико-химические методы анализа.Практическое руководство. Л.: Химия, 1988.

[65] Тананаев Н.А. Капельный метод. М.-Л., Госхимиздат, 1954. – 271 с.