Фізичні властивості елементів тріади заліза
Залізо, кобальт і нікель у вільному стані - сріблясто-білі метали. Залізо має сіруватий відтінок, кобальт - рожевий, нікель - жовтуватий. Чисті метали пластичні, незначні домішки підвищують їх твердість і крихкість. Всі метали намагнічені.
Для заліза і кобальту характерний поліморфізм. Залізо має чотири кристалічні модифікації, кобальт - дві кристалічні модифікації. Нікель при нормальному тиску кристалізується тільки в кубічної гранецентрированной решітці.
Метали тріади заліза тугоплавкі, в ряду Fe - Co - Ni температура плавлення зменшується. Відносяться до металів середньої активності.
У хімічному відношенні залізо, кобальт і нікель відносяться до металів середньої активності. В електрохімічному ряді напруг металів вони розташовуються лівіше водню, між цинком і оловом. Чисті метали при кімнатній температурі досить стійкі, їх активність сильно збільшується при нагріванні, особливо якщо вони знаходяться в дрібнодисперсному стані. Наявність домішок значно знижує стійкість металів.
При нагріванні на повітрі вище 200 ° С залізо взаємодіє з киснем, утворюючи оксиди нестехіометріческого складу Fex O, мелкодисперсное залізо згорає з утворенням змішаного оксиду заліза (II, III):
Кобальт і нікель реагують з киснем при більш високих температурах, утворюючи в основному оксиди двовалентних елементів, що мають змінний склад залежно від умов отримання:
З галогенами метали реагують, утворюючи галогеніди:
Метали досить стійкі до дії фтору, нікель не руйнується фтором навіть при температурі червоного розжарювання.
При взаємодії з азотом при невисокій температурі залізо, кобальт і нікель утворюють нітриди різного складу, наприклад:
Взаємодія з сіркою екзотермічності і починається при слабкому нагріванні, в результаті утворюються нестехіометріческіе з'єднання, які мають склад, близький до ЕS:
З воднем метали тріади заліза не утворюють стехиометрических з'єднань, але вони поглинають водень в значних кількостях.
З вуглецем, бором, кремнієм, фосфором також при нагріванні утворюють сполуки нестехіометріческого складу, наприклад:
У воді в присутності кисню залізо повільно окислюється киснем повітря (кородує):
При температурі 700-900 ° С розпечене залізо реагує з водяною парою:
Кобальт і нікель з водою не взаємодіють.
Залізо реагує з розведеними розчинами соляної і сірчаної кислот, утворюючи солі заліза (II):
з розведеною азотною кислотою утворює нітрат заліза (III) і продукт відновлення азотної кислоти, склад якого залежить від концентрації кислоти, наприклад:
При звичайних умовах концентровані (до 70 мас.%) Сірчана і азотна кислоти пасивують залізо. При нагріванні можлива взаємодія з утворенням солей заліза (III):
По відношенню до кислот кобальт і нікель стійкіше заліза, повільно реагують з неокісляющуюся кислотами з утворенням солей кобальту (II) і нікелю (II) і водню. З розведеною азотною кислотою утворюють нітрати кобальту (II) і нікелю (II) і продукт відновлення азотної кислоти, склад якого залежить від концентрації кислоти:
При звичайних умовах концентровані сірчана і азотна кислоти пасивують кобальт і нікель, хоча в меншій мірі, ніж залізо. При нагріванні можлива взаємодія з утворенням солей заліза двовалентних металів:
Розбавлені розчини лугів на метали тріади заліза не діють. Можливо тільки взаємодія заліза з лужними розплавами сильних окислювачів:
Для кобальту і нікелю взаємодія з розплавами лугів не характерно.
Залізо, кобальт і нікель витісняють метали, які розташовані правіше в електрохімічному ряді напруг їх розчинів солей:
Для металів тріади заліза характерне утворення карбонилов, в яких залізо, кобальт і нікель мають ступінь окислення, рівну 0. Карбоніли заліза і нікелю виходять при нормальному тиску і температурі 20-60 ° С:
Карбоніли нікелю утворюються при тиску 2 × 10 7 - 3 × 10 7 Па і температурі 150-200 ° С: