Металлы побочных подгрупп

Цель работы: - изучение химических свойств некоторых переходных металлов и их соединений.

Опыты проводятся полумикрометодом.

Металлы побочных подгрупп, так называемые переходные элементы, относятся к d-элементам, поскольку в их атомах заполняются электронами d-орбитали. Электронное строение атомов этих металлов выражается формулами (n - l)d^{1 ÷ 10}ns² и (n - l)d¹⁰ns¹ (для элементов подгруппы меди).

Металличность переходных элементов объясняется наличием двух или одного электронов во внешнем электронном слое. Поэтому для всех металлов характерна низшая валентность, равная двум, что соответствует возбужденному состоянию атомов:

ns² → ns¹np¹

или единице: ns^l (для элементов подгруппы меди).

Незавершенный d-подуровень предвнешнего электронного слоя обусловливает многообразие валентных состояний метал­лов побочных подгрупп, что в свою очередь объясняет су­ществование большого количества их соединений.

Оксиды и гидроксиды переходных металлов, в которых последние находятся в низшем валентном состоянии, прояв­ляют обычно основные свойства, например FeO и Fe(OH)₂. Высшие оксиды и гидроксиды характеризуются амфотерными свойствами, например ТiO₂ и Ti(OH)₄, или кислотными, например Мn₂О₇ и НМnО₄.

Окислительно-восстановительные свойства соединений рас­сматриваемых металлов также связаны с валентным состоянием металла. Соединения с низшей степенью окисления обычно проявляют восстановительные свойства, а с высшей степенью окисления — окислительные.

Например, для оксидов и гидроксидов марганца окислитель­но-восстановительные свойства изменяются следующим об­разом:

+ 2 +3 + 4 +6 +7

МnО Мn₂O₃ МnO₂ МnО₃ Мn₂O₇

Мn(ОН)₂ Мn(ОН)₃ Мn(ОН)₄ Н₂МnO₄ НМnO₄

усиление восстановительных свойств усиление окислительных свойств

Характерной особенностью соединений переходных металлов является их способность к комплексообразованию, что объяс­няется наличием у ионов металла достаточного числа сво­бодных орбиталей во внешнем и предвнешнем электронных уровнях. Так, труднорастворимый гидроксид меди легко раство­ряется в избытке аммиака:

Cu(OH)₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OН^-

а иодид серебра AgI — в избытке иодида калия.

AgI + KI = [AgI₂]^- +К⁺