Bài thuyết trình Tìm hiểu về nhóm VIIIB

• Trong thiên nhiên có thể tồn tại dạng kim loại họ platin, trong đó thường có lẫn một lượng nhỏ sắt và đồng.• Quặng platin độc lập thường tồn tại dưới dạng platin asenua PtAs2 • ttrong

TÌM HIỂU VỀ NHÓM VIIIB

Nguyễn Thị Mãi

Lê Thị Kim Nguyên Nguyễn Thành Lưng

Võ Phúc Lợi Nguyễn Đình Chấm

CHÀO CÔ VÀ CÁC BẠN ĐẾN VỚI BUỔI

THUYẾT TRÌNH HÔM NAY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINHKHOA HOÁ HỌC ỨNG DỤNG

ĐẶC ĐIỂM CHUNG NHÓM VIIIBTRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

ĐẶC ĐIỂM NHÓM VIIIB

Trà Vinh

4

Platin nhẹ(Ru,Rh,Rd)

8/11/16

Trà Vinh

5

• Có 8 đến 10 electron hóa trị trong đó chỉ có 2 electron ngoài cùng (n),(trừ paladi).

• Số oxy hóa dặc trưng là +2

• Có màu từ xám đến trắng,nhiệt độ nóng chảy,nhiệt độ sôi cao,thể tích nguyên tử rất nhỏ

• Có khả năng hấp thụ hydro và hoạt tính của nó

• Có khả năng tạo phức bền

• Có khuynh hướng tạo hợp kim

• Oxit, hydroxit có tính bazơ yếu hoặc lưỡng tính

8/11/16

Trà Vinh

6

Nguyên tố STT Các đồng vị Cấu

hình electron

Bán kính nguyên tử Bán kính ion điện Thế

cực chuẩn

• Đun nóng bị halogen, oxy, lưu huỳnh oxy hoá

• Hoà tan trong axít loãng trong trạng thái đặc

• Nguội bị thụ động

• Không phản ứng với kiềm

• Trong thiên nhiên dưới dạng quặng

8/11/16

Trà Vinh

8

TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Sắt chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ trái đất

*Sắt tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất

 Quặng manhetit (Fe3O4)

 Quặng hematit đỏ (Fe2O3)

 Quặng hematit nâu (Fe2O3 nH2O)

 Quặng xiđerit (FeCO3)

 Quặng pirit (FeS2)

*Sắt có trong hemoglobin (huyết cầu tố) của máu và trong một số thực vật

*Sắt tự do có trong thiên thạch ngoài vũ trụ

SẮT

8/11/16

Trà Vinh

9

Manhetit

(Fe2O3)

Hematit nâu (Fe2O3 nH2O )

Pirit (FeS2) Xiđerit

(FeCO3)

8/11/16

Trà Vinh

10

• Niken và Coban thường đi kèm với nhau trong các mỏ tự nhiên.

• Hàm lượng Niken >Coban

• Các quặng niken và coban phổ biến là dạng sunfua và asenua.

Quặng phổ biên của niken:

 Quặng niken đỏ (niklin nias)

 Quặng niken trắng (nias2)

 Quặng niken vàng (millerit)

 Quặng niken antimonua sungfua (nisbs)

 Quặng niken asenua sunfua (niass).

Niken và Coban

8/11/16

Trà Vinh

11

Trà Vinh

12

 Quặng chính của coban:

 Quặng cobaltite :

• Quặng Coban asenua (CoAs2)

• Quặng Coban asenua sunfua (CoAsS)

 Quặng erythrite ( Co3(AsO4)2·8H2O))

 Quặng skutterudite (Co,Ni,Fe)As3)

o Coban của thế giới được sản xuất chủ yến từ quặng niken- coban của Công Gô và từ quặng sunfua sắt từ có lẫn quặng coban sunfua của Canađa.

Niken và Coban

8/11/16

Trà Vinh

13

Quặng erythrite Quặng skutterudite

8/11/16

Trà Vinh

14

• Trong thiên nhiên có thể tồn tại dạng kim loại họ platin, trong đó thường có lẫn một lượng nhỏ sắt và đồng.

• Quặng platin độc lập thường tồn tại dưới dạng platin asenua

(PtAs2)

• ttrong khi đó quặng platin đi kèm với palađi và niken thường

tồn tại dưới dạng sunfua (Pt, Pd, Ni)S

• Palađi thường đi kèm với thủy ngân, vàng, antimon dưới dạng

Platin asenua Sunfua

8/11/16

Trà Vinh

16

• Là kim loại

– Fe,Co có màu trắng xám– Ni màu trắng bạc

• Có tính chất giống nhau , khác với các kim loại khác ,Cả ba kim loại này đều có tính sắt từ(Ở nhiệt độ cao thì niken là kim loại dễ mất tính từ nhất)

• Sắt và niken dễ rèn và dễ dát mỏng, coban cứng và giòn hơn

HỌ SẮT

• Một số hằng số vật lý quan trọng của họ sắt.Tính chất vật lý

8/11/16

Trà Vinh

18

• Sắt có bốn dạng thù hình ở những khoảng nhiệt độ xác định (sắt α, sắt β, sắt ᵟ, sắt ᵞ)

– Sắt α và sắt β có cấu trúc tinh thể lập phương– Sắt ᵞ có cấu trúc tinh thể theo mạng lập phương tâm diện – Sắt ᵟ có cấu trúc tinh thể theo mạng lập phương tâm khối

• Bộ ba thứ 1 của nhóm VIIIB (3d)

• Cấu hình e hóa trị Fe : 3d64s2, Co : 3d74s2,Ni : 3d84s2

• Số oxh thường gặp: Fe,Co :+2,+3, Ni : +2

 Khi tham gia phản ứng hoá học, nguyên tử sắt nhường 2 e phân lớp 4s ,khi tác dụng với chất oxi hoá mạnh thì sắt nhường thêm

1 e ở phân lớp 3d ==> tạo ra các ion Fe2+, Fe3+

HỌ SẮT

Tính chất hóa học

Họ sắtPhi kim

8/11/16

Trà Vinh

23

1 Tác dụng với phi kim.

Tuỳ thuộc hoạt tính của phi kim và điều kiện phản ứng Fe có thể tạo

thành dung dịch rắn (C, Si, N, B, ), hợp chất giống kim loại (Fe3C,

Fe4N ) hay hợp chất giống muối (FeF2, FeCl2, FeS)

– Ví dụ: Fe nung đỏ cháy trong O2, phản ứng mạnh với Cl2:

• 3Fe + 2O2 = Fe3O4 ,(3Fe + 2O2 + nH2O=Fe3O4.nH2O)

• Với 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 mạ

• Với halogen: FeX3, FeI2, CoX2, CoF2-CoF3, NiX2

2 Với dung dịch axit.

Fe, Co, Ni đứng trước H trong dãy điện hoá do đó các kim loại tan được trong dung dịch (HCl, H2SO4 ….): Fe phản ứng nhanh; Co, Ni chậm

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

• Fe tan trong HNO3 loãng; H2SO4 đặc nóng

2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Co2O3 + 4H2SO4 = 4CoSO4 + 4H2O + 4SO2

• 3Ni + 8HNO3→ 3Ni(NO3)2+ 2NO + 4H2O

Với HNO3 đặc, H2SO4 đặc, nguội: Fe bị thụ động.

3 Tác dụng với nước

• Với H2O: ở nhiệt độ cao, Fe đẩy được H2 ra khỏi nước,(Ni,Co thụ động) –

• Fe + H2O FeO + H2 – 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

HỌ SẮT

8/11/16

Trà Vinh

27

4 Với dung dịch muối

• Fe, Co, Ni đẩy được các kim loại có tính khử yếu hơn ra khỏi muối của nó.

 Sắt tinh khiết:

Khử oxit bằng hiđro:

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O

 Nhược điểm của phương pháp này là lượng sắt điều chế ra phân bố ra rất nhỏ dễ bốc cháy ngoài không khí ở nhiệt độ thường

• Bằng cách khử với cacbon trong lò luyện kim sử dụng luồng không khí nóng

• CaCO3 → CaO + CO2

• Sau đó ôxít canxi kết hợp với điôxít silic tạo ra xỉ

• CaO + SiO2 → CaSiO3

HỌ SẮT

8/11/16

Trà Vinh

30

HỌ SẮT

8/11/16

Trà Vinh

31

Trà Vinh

32

HỌ SẮT

 Niken tinh khiết

– Niken tinh khiết được tinh chế từ niken thô bằng phương pháp điện phân dung dịch niken(II) sunfat, trong khi đó kim loại tinh khiết kết tủa dạng tấm ở catot

– Phương pháp điện phân cacboxyl Niken hình thành từ niken cacboxyl Ni(CO4) dễ bay hơi phản ứng với cacbon oxit:

 Coban tinh khiết

– Muốn điếu chế coban tinh khiết trước hết ta phải tách các hợp chất khác ra khỏi coban thô Coban sạch được khử bằng hiđro để có kim loại sạch Hòa tan coban kim loại vào axit và tinh chế bằng điện phân sẽ tinh được coban tinh

HỌ SẮT

ỨNG DỤNG

Ứng dụng họ sắt là gì ta….?

Khó quá! Huhu

Mình đố các bạn biết câu trả lời ?

Ai sẽ là người thông minh nhất đây.kaka

8/11/16

Trà Vinh

35

-vai trò về sinh học của sắt : sắt rất cần thiết để hình thành hemoglobn trong hồng cầu, chất có mặt trong tế bào hồng cầu và làm cho hồng cầu có màu đỏ.

Sắt cũng là thành phần cấu tạo của một số loại protein và

enzyme, có vai trò trong quá trình giải phóng năng lượng khi oxy hóa các chất dinh dưỡng và ATP

8/11/16

Trà Vinh

38

HỌ SẮT

• Niken nguyên chất và các hợp kim được sử dụng rộng rãi Niken trơ hơn sắt và nổi bật là trơ đối vơ các tác dụng của bazơ vì vậy niken được dùng phổ biến trong công nghiệp hóa chất và trong các phòng thí nghiệm dưới các dạng nung, sấy để sản xuất các hiđrôxit và muối.

• Niken giữ nguyên được ánh kim ngoài không khí Niken tinh khiết dạng phân bố nhỏ được dùng làm chất xúc tác, đặt biệt dùng trong quá trình hiđrô hóa các hợp chất hữu cơ.

• Các hợp kim đồng – niken cũng được dùng nhiều có khả năng chống lại sự ăn mòn của axit Ngoài ra đồng tiền mệnh giá nhỏ của các nước cũng sử dụng niken nguyên chất hoặc hợp kim niken - đồng

HỌ SẮT

8/11/16

Trà Vinh

39

Trà Vinh

40

HỌ SẮT

• Một số hợp kim khác của niken – đồng là nikelin dùng để sản xuất các điện trở chuẩn và dụng cụ đo điện trở.

• Hợp kim niken - đồng – kẽm có tính dẫn điện rất kém nên được dùng sản xuất các bình giữ nhiệt bằng kim loại.

• Hợp kim niken – crom do không bị oxi hóa ngoài không khí, kể cả nhiệt

độ cao và có điện trở suất lớn nên được dùng làm dầy điện trở cho các bếp điện.

• Một lượng lớn coban được sử dụng làm bôt màu kép và dùng làm men màu xanh cho gốm sứ dưới dạng oxit.

• Coban còn được sử dụng để sản xuất thép không gỉ và thép có từ tính và các hợp kim siêu rắn Ngoài ra coban dùng làm vật liệu để sản xuất bom nguyên tử ở các nước tiên tiến.

8/11/16

Trà Vinh

41

• Điện cực trong pin điện

• Đồng vị coban-60 dùng làm nguồn tạo tia gamma,Dùng trong

xạ trị

• Tiệt trùng thực phẩm theo phương pháp Pasteur

• Kim loại này có đặc tính tạo ra bụi mịn, gây ra vấn đề về bảo

vệ bức xạ

• Cho vào đất một lượng nhỏ coban từ 0,13-0,30 mg/kg sẽ làm tăng sức khỏe của những động vật ăn cỏ Coban là một thành phần trung tâm của vitamin cobalamin, hoặc vitamin B-12

HỌ SẮT

8/11/16

Trà Vinh

42

Trà Vinh

43

HỌ SẮT

• Oxit

Tính khử oxi giảm theo thứ tự Fe(+2), Co(+2), Ni(+2)

Oxit: FeO (đen), CoO (xanh xám), NiO (xanh lá cây) Các

MO đều là oxit bazơ, không tan trong nước, dễ tan trong axit

– FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O– NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O

• b Hiđroxit:

– Fe(OH)2, Co(OH)2, Ni(OH)2 Các M(OH)2 được tạo thành từ muối M(+2) tác dụng với dung dịch kiềm

M2+ + 2OH- = M(OH)2 Tạo ra các hiđroxit bazơ không tan trong nước, dễ tan trong dung dịch axit

Fe(OH)2 + H2SO4 = FeSO4 + 2H2O Ni(OH)2 + H2SO4 = NiSO4 + 2H2O Fe(OH)2 dễ bị oxi hoá thành Fe(OH)3, Co(OH)2 bị oxi hoá chậm, còn Ni(OH)2 không bị oxi hoá

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

C Muối

Muối Fe(+2) dễ bị oxi hoá, Co(+2) và Ni(+2) không bị oxi hoá 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3+ K2SO4 +

2MnSO4 + 8H2O 4FeSO4 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)(SO4) Trong dung dịch, muối Fe(+2) cá màu xanh lục nhạt, Co(+2)

có màu hồng và Ni(+2) có màu xanh lá cây

Muối quan trọng là FeSO4.7H2O: dùng để diệt sâu bọ, chế phẩm nhuộm vô cơ

d Hợp chất M(CO)n

– Tương tự các nguyên tố Mn, Cr các nguyên tố của họ

Fe tạo được hợp chất M(CO)n bởi liên kết cho nhận

– Ví dụ: Đun nóng bọt Fe, sục khí CO ở 150 – 2000C, 100atm

• Các kim loại họ platin nhẹ cũng như platin nặng đều có ánh kim bạc.

• Tuy nhiên ruteni và osimi có hơi ngả sang màu xanh.

• Tất cả các kim loại họ platin đều là kim loại quý, rất khó nóng chảy.

• Các kim loại họ platin nặng khó nóng chảy hơn các kim loại platin nhẹ.

• Các kim loại họ platin nặng khó nóng chảy hơn các kim loại platin nhẹ.

• Palađi và platin rất dẻo và dễ kéo sợi, dễ dát mỏng trong khi đó thì rođi và đặt biệt là iriđi, rutêni và osimi lại rất cứng và giòn Tất cả các kim loại họ platin đều có tính chất xúc tác

HỌ PLATIN

8/11/16

Trà Vinh

48

• Cấu trúc tinh thể của các kim loại họ platin theo dạng lập phương tâm diện và lục phương

 Trong đó rutêni và osimi có cấu trúc lục phương

 rođi palađi, iriđi và palatin có cấu trúc lập phương tâm diện

• Các kim loại hó platin có khả năng tạo hợp kim với nhau và với nhiều kim loại khác như hợp kim platin với rođi, hợp kim platin với iriđi, hợp kim osimi với iriđi…

 Chúng là những kim loại quý như vàng bạc

HỌ PLATIN

8/11/16

Trà Vinh

49

Đặc tính Nguyên

tố

Bán kính nguyên tử

Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)

Khối lượng riêng(g/cm3)

Nhiệt độ nóng chảy (0C)

Nhiệt độ sôi (0C)

• Về mặt hoá học, kim loại họ Pt rất bền và hoạt động kém hơn nhiều

so với các nguyên tố họ sắt

• Ở điều kiện thường các kim loai họ platin không tác dụng với oxi.

• Khi đun nóng, ruteni và osimi dạng bột tác dụng với oxi thành thành các oxit.

• Dung dịch axit HNO3 chỉ hoà tan được pd, pt tan được trong

nước cường toan

• Các kim loại còn lại không tan trong bất kỳ axit,

• Hỗn hợp axit nào, chỉ tan trong kiềm nóng chảy khi có mặt chất oxi hoá

3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O

• Nguyên tố quan trọng nhất của các kim loại họ platin là platin

• Platin nguyên chất hay platin có thêm một ít iriđi hoặc rođi để nâng cao tính chất cơ học của platin là vật liệu quan trọng để chế tạo các dụng cụ và thiết bị của các phòng thí nghiệm hóa học.

• Trong công nghiệp hóa chất người ta dùng một lượng lớn platin để sản xuất các lưới platin làm xúc tác trong quá trình đốt cháy

amoniac để điều chế axit nitric.

• Platin được dùng làm điện cực điện công nghiệp để sản xuất peoxitsunfat, clorat… dùng làm các pin nhiệt điện để nhiệt độ cao

và để sản xuất các nhiệt kế điện trở hay những hợp kim được dùng sản xuất đồ trang sức.

• Palađi được dùng làm chất xúc tác trong công nghiệp.

• Palađi hợp kim với vàng tạo thành vàng trắng được dùng để bít răng và làm răng giả.

• Rođi dưới dạng hợp kim platin được dùng sản xuất các pin nhiệt điện và được dùng để sản xuất lưới platin cho quá trình xúc tác.

• Iriđi được dùng để sản xuất đầu ngòi bút máy và được dùng cho platin hợp kim với platin để tăng cường độ cứng của platin.

• Ruteni và Osimi cũng có ứng dụng tương tự như Iriđi.

• Việc tách và làm sạch các kim loại họ platin được tiến hành bằng phương pháp hóa học phức tạp Hợp kim platin được xử

lý với cường thủy trong đó osimi và iriđi không hòa tan và được tách ra Platin và các nguyên tô còn lại của họ hòa tan trong dung dịch Hỗn hợp osimi – iriđi thô được nóng chảy với kẽm

HỌ PLATIN

8/11/16

Trà Vinh

55

• Hợp kim này được xử lý với axit clohiđric để hòa tan kẽm và tạo ta dạng bột của osimi va iriđi không tan Nung bột mịn của các kim loại này trong dòng không khí sẽ có sự tạo thành

osimi (VIII) oxit (OsO4) thăng hoa và chuyễn thành kim loại Iriđi còn lại trong bình nung Platin được tách ra khỏi dung dịch bằng kết tủa dưới dạng phức chất amoni hexacloroplatinat (IV) và được chuyễn thành phức chất này thành kim loại.riđi thô được nóng chảy với kẽm

HỌ PLATIN

8/11/16

Trà Vinh

56

• Hợp chất M(+2)

• Số phối trí của hợp chất M(+2) bằng 4, cấu hình vuông phẳng: MO, M(OH)2, MCl2, M(CO)2 Ví dụ: PdCl2

• Các hợp chất M(+2) đều có màu : MO, M(OH)2 (màu đen), PdCl2 (màu đỏ)

• Hợp chất M(+4)

• Số phối trí của M(+4) bằng 6, cấu hình bát diện Ví dụ : [Pt(NH3)6]Cl4, [Pt(NH3)5Cl]Cl3 Những hợp chất đơn giản của Pt(+4)

có tính axit trội hơn tính bazơ

• Pt(OH)4 + 2NaOH = Na2[Pt(OH)6] Pt(OH)4 + 6HCl = H2[PtCl6] + 4H2O

• Pd, Pt dùng để chế tạo chén nung chống gỉ, làm nhiệt kế điện trở cặp nhiệt điện, công tắc điện Pt dùng làm anot không tan.

Trà Vinh

60