Bài giảng Sắt (Tiết 9)

NHÓM SẮTCHƯƠNG 14. NHÓM VIIIBFe	Co	Ni[Ar]3d64s2	[Ar]3d74s2	[Ar]3d84s2II, III, VI	II, III, V	II, IV1539	1495	1453	Mp2756	2580	2436	Bp1.26	1.25	1.24	rA418	425	424	 ΔHR-K7.91	8.90	8.90	 g/cm34-5	5.5	5	 Moxo10	10	14	 Hg = 1Ru	Rh	Pd[Kr]4d75s1	[Kr]4d85s1	[Kr]4d105s0Os	Ir	Pt[Xe]4f145d66s2	 [Xe]4f145d76s2	 [Xe]4f145d96s1Nguyên tử có 1-2 e ở lớp ngoài cùng nên là kim loại. AO-d lần lượt điền thêm e thứ hai ntố cạnh nhau trong CK có tính chất giống nhauNhóm VIIIB có hai họ: Họ sắt gồm Fe, Co, Ni; và họ Platin gồm Ru, Rh, Pd, Os, Ir, PtIon kim loại tạo nhiều phức chất bềnCó khả năng xúc tác nhiều phản ứng hóa họcBiến đổi tính chất các nguyên tố trong cột giống biến đổi tính chất trong nhóm kim loại chuyển tiếp khác: từ ntố nhẹ  ntố nặng: độ bền hợp chất ứng với số OXH cao tăng lênSố OXH max là 8 trong RuO4, OsO4. Xu hướng tạo oxit axit ứng với số OXH cao giảm (trừ Fe, Ru, Os)NỘI DUNGĐƠN CHẤTTính chất lý họcTính chất hóa họcỨng dụngTrạng thái tự nhiên, điều chếHỢP CHẤTOxitHydroxitMuốiPhức chấtTÍNH CHẤT LÝ HỌCLà kim loại; Fe, Co màu trắng xám, Ni màu trắng bạcTính chất cơ học phụ thuộc nhiều vào tạp chấtCó tính chất từ giống nhau, khác với các kim loại khác. Fe-α dưới 768 oC có tính sắt từCấu trúc tinh thể, tồn tại ở nhiều dạng khác nhau. 1394 oC-Mp: 	Fe-δ là lập phương tâm khối 91213941539bccfccbcc2.141.70.02	I1	I2	I3-eV	M2+/M M3+/MFe	26	7.9	16.18	30.63	-0.44	0.77Co	27	7.86	17.05	33.49	-0.28	1.81Ni	28	7.5	16.4	35.16	-0.23	2.1Có vỏ e ngoài cùng giống nhau (4s2)Bán kính nguyên tử giảm dần theo chiều tăng của số e điền vào các AO-3dTÍNH CHẤT HÓA HỌCFe hoạt động hóa học mạnh nhất, giảm dần theo chiều Fe – Co – NiVới oxy không khí: Fe bị oxi hóa trong không khí ẩm bởi ăn mòn điện hóa tạo gỉ sắt Fe2O3.xH2O, Fe3O4.xH2O; Co, Ni bền trong không khí nên để mạVới halogen: FeX3, FeI2, CoX2, CoF2-CoF3, NiX2Với S: tạo MS khi bột kim loại tác dụng với S nóng Với C: Fe3C, Fe2C, Co3C, Co2CVới Si, P, B: tác dụng ở nhiệt độ caoVới N: không phản ứng trực tiếp; có thể TH gián tiếpVới H: không phản ứng; hòa tan H khi R và NC; Ni làm xúc tác khi hydro hóa các hợp chất hữu cơVới nước và axit: thế khử tiêu chuẩn âmM không phản ứng với H2O ở nhiệt độ thường mà chỉ phản ứng ở nhiệt độ caoFe dễ tan trong H2SO4, HCl loãng; Co, Ni hòa tan chậm hơnĐều dễ tan trong HNO3 loãng tạo Fe(NO3)3, Co(NO3)2, Ni(NO3)2Đều bị thụ động khi nhúng vào HNO3 đặc nguội; Fe thụ động khi nhúng vào H2SO4 đặc nguộiTRẠNG THÁI TỰ NHIÊN(Co, Fe)AsS cobantin NiAsS gecdofitFe3O4 manhetit Fe2O3 hematit Fe2O3.H2O goetit 2Fe2O3.3H2O limonit ỨNG DỤNGGangGang: hợp kim của sắt chứa 1.7-5% C.Gang cứng, giòn nên không rèn và kéo được.Gang xám chứa C dạng than chì.Gang trắng chứa ít C hơn và ở dạng Fe3C.Gang được luyện trong Lò caoHot blast from Cowper stovesMelting zoneReduction zone of ferrous oxideReduction zone of ferric oxidePre-heating zoneFeed of ore, limestone and cokeExhaust gasesColumn of ore, coke and limestoneRemoval of slagTapping of molten pig ironCollection of waste gases ĐIỀU CHẾHenry Bessemer (1813-1898) The problem of mass-producing steel was solved in 1855 by Henry Bessemer, with the introduction of the Bessemer converter at his steelworks in Sheffield, England. Thép là hợp kim của sắt chứa 0.2-1.7%C, <0.8% S, P, Mn; <0.5%Si.Thép tuy cứng nhưng dẻo, dễ rèn, dễ kéoCó 2 loại: Thép cacbon và Thép hợp kim (kim loại đen)HỢP CHẤTOXITFe2O3 sau khi nung ở nhiệt độ cao không tan trong axit như Al2O3, Cr2O3Fe3O4 = FeO.Fe2O3 màu đen, không tan trong axit. Là các oxit quan trọng nhất của Fe, có ở trong quặng để chế tạo sắt-thépHYDROXITtrắngnâuxanhnâuxanhđenThomas Edison phát minh ra battery năm 1901Ni2O3, Ni(OH)3 là chất OXH mạnh, dùng trong acqui kiềm theo phản ứngCathode: 	Ni(OH)3	 - KOH - 	Anode: 	FeNickel-iron batteries have long been used in European mining operations because of their ability to withstand vibrations, high temperatures and other physical stress. They are being examined again for use in wind and solar power systems and for modern electric vehicle applications.Co(III), Ni(III) có tính OXH mạnh trong môi trường axit.Fe(III) chỉ thể hiện tính OXH với chất KH mạnh Tính chất OXH tăng dần theo dãy Fe(III) – Co(III) – Ni(III)Hidroxit Fe(OH)3, Co(OH)3 mới tạo thành tan trong kiềm đặcMUỐIXanh nhạtVàng nâuHồngXanh đậmTất cả các muối đều dễ tan trong nước và mang màu giống muối ngậm nước tương ứngMuối Co(II) khi đun nóng sẽ chuyển màu do mất nước kết tinhMuối Mohr bền nhất trong các muối Fe(II), còn các muối khác dễ bị OXH một phần trong không khíFe2+ có tính KH trong môi trường axit, Co2+ và Ni2+ không thể hiện tính KHPHỨC CHẤT