Свойства d-элементов.

К d-элементам относят те элементы, атомы которых содержат валентные электроны на (n – 1)dns-уровнях и составляют побочные (IIIВ–VIIВ, IВ, IIВ) подгруппы, занимая промежуточное положение между типичными s-металлами (IА, IIА) и p-элементами. Из 109 элементов периодической системы 37 относятся к d-элементам; из них последние 7 радиоактивны и входят в незавершенный седьмой период. Электронное строение атомов d-элементов определяет их химические свойства. 3d-Элементы по химическим свойствам существенно отличаются от 4d- и 5d-элементов. При этом элементы IVВ–VIIВ подгрупп очень схожи по многим химическим свойствам. Это сходство обусловлено лантаноидным сжатием, которое из-за монотонного уменьшения радиусов при заполнении 4f-орбиталей приводит к практическому совпадению радиусов циркония и гафния, ниобия и тантала, молибдена и вольфрама, технеция и рения. Элементы этих пар очень близки по физическим и особенно по химическим свойствам; первые шесть элементов встречаются в одних рудных месторождениях, трудно разделяются; их иногда называют элементами-близнецами.Атомыd-элементов характеризуются общей электронной формулой (n – 1)d1–10ns0–2. Некоторые из тяжелыхd-элементов не являются полными электронными аналогами. Увеличение числа электронов иногда сопровождается немонотонностью заселения d-орбиталей. Эти элементы в кристаллическом состоянии обладают не чисто металлической связью, а ковалентно-металлической. Поэтому все они твердые (кроме Hg) и тугоплавкие (за исключением Zn, Cd). d-Элементы чаще, чем элементы главных подгрупп, образуют соединения переменного состава (оксиды, гидриды, карбиды, силициды, нитриды, бориды). Кроме того, они образуют сплавы между собой и с другими металлами, а также интерметаллические соединения.4. Для d-элементов характерен большой набор валентных состояний (табл. 8.10) и, как следствие этого, изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств в широких пределах.Поскольку часть валентных электронов находится на s-орбиталях, то проявляемые ими низшие степени окисления как правило равны двум. Исключение составляют элементы, ионы которых Э+3 и Э+ имеют устойчивые конфигурации d0, d5 и d10: Sc3+, Fe3+, Cr+, Cu+, Ag+, Au+.Соединения, в которых d-элементы находятся в низшей степени окисления, образуют кристаллы ионного типа, в химических реакциях проявляют основные свойства и являются, как правило, восстановителями.Устойчивость соединений, в которых d-элементы находятся в высшей степени окисления (равной номеру группы),увеличивается в пределах каждого переходного ряда слева направо, достигая максимума для 3d-элементов у Mn, а во втором и третьем переходных рядах – у Ru и Os соответственно. Соединения, в которых d-электроны находятся в промежуточных степенях окисления, проявляют амфотерные свойства и окислительно-восстановительную двойственность.5. Железо, кобальт, никель образуют семейство железа. Ос­тальные элементы побочной подгруппы VIII группы состав­ляют семейство платиновых металлов.

Наибольший интерес представляют металлы семейства железа. Атомы этих металлов имеют одинаковое число электронных слоев (четыре). На внешнем электронном слое у этих элементов по два электрона .Они яв­ляются d-элементами, так как электронами заполняют­ся d-орбитали предпоследнего электронного слоя.

Металлы семейства железа похожи по свойствам. Все эти металлы имеют большую прочность, пластичность, ков­кость. Все они ферромагнитны. Железо, кобальт, никель и особенно их сплавы являются важнейшими материалами для современной техники.

В соединениях они обычно проявляют степени окисле­ния +2 и +3. С этими степенями окисления они образуют оксиды: ЭО и Э₂0₃, которым соответствуют гидроксиды Э(ОН)₂ ИЭ(ОН)₃,

Химические свойства железа:1) взаимодействует с кислородом при высоких температурах;2) оксиды в низшей степени окисления MO;3) при взаимодействии с галогенами образует галогениды, дигалогениды;4) образует комплексные соединения;5) образует карбонилы – соединения, в которых переходный металл образует связь с ионом металла или водорода и координированными карбониловыми группами (пентакарбонил кобальта [Co(CO)5]);6) взаимодействуют с серой и сероводородом при нагревании, образуя сульфиды.

Важнейшие сплавы железа — чугуны и стали — явля­ются основными конструкционными материалами практи­чески во всех отраслях современного производства.

Хлорид железа (III) FeCl₃ применяется для очистки воды. В органическом синтезе FeCl₃ применяется как катализа­тор. Нитрат железа Fe(N0₃)₃ • 9Н₂0 используют при окрас­ке тканей.

Железо является одним из важнейших микроэлементов в организме человека и животных (в организме взрослого человека содержится в виде соединений около 4 г Fe). Оно входит в состав гемоглобина, миоглобина, различных фер­ментов и других сложных железо-белковых комплексов, которые находятся в печени и селезенке. Железо стимули­рует функцию кроветворных органов.