VIII група

У групі VIII знаходяться перехідні метали: Fe, Co и Ni; Ru, Rh и Pd; Os, Ir и Pt.

Залі́зо (лат. ferrum) – хімічний елемент Символ Fe, ат.н. 26, ат.м. 55,847. Сріблясто-сірий, пластичний і ковкий метал. Легко окиснюється утворюючи оксиди. Електропровідний. Твердість за Брінеллем 350-450 МПа; модуль Юнга 190-210х103 МПа; модуль зсуву 8,4х10-3 МПа; короткочасна міцність на розрив 170-210 МПа, межа текучості 100 МПа; ударна в'язкість 300 МПа; сер. питома теплоємність (273-1273К) 640,57 Дж/кг•К; густина 7,84. На повітрі окиснюється, покриваючись іржею FeO•nH2O. Серед інш. породоутворюючих елементів має макс. ат. вагу.

Залізо за поширеністю в природі займає друге місце серед металів (після алюмінію). На нього припадає 5,10% маси земної кори. За вмістом в земній корі З. займає 4-е місце. Зустрічається воно винятково у вигляді різних сполук. Вільне залізо знаходять лише в метеоритах.

З. - поширений елемент метеоритної речовини: в кам. метеоритах міститься 25, а в залізних 90,85 мас. % Fe. Космічна поширеність З. близька до його вмісту в фотосфері Сонця - 627 г/т. Середньопланетна частка З. в речовині Землі велика - 38,8%. Найбідніша на З. поверхня Землі.

Найважливішими природними сполуками заліза, що мають промислове значення, є магнітний залізняк Fe3O4, червоний залізняк Fe2O3, бурий залізняк Fe2O3 • nH2O та пірит FeS2. Оксиди заліза служать рудами, з яких добувають залізо, а пірит — сировиною для сульфатно-кислотного виробництва.

Розповсюдженість З. в гірських породах (% за масою): ультраосновні - 9,85; основні - 8,56; середні - 5,85; кислі - 2,70; лужні - 3,60; осадові - 3,33. Відомо понад 300 мінералів, що містять З.: оксиди, сульфіди, силікати, фосфати, карбонати та ін.

Найважливіші мінерали З.: гематит Fe2O3 (70% Fe), магнетит Fe3O4 (72,4% Fe), ґетит FeOOH (62,9% Fe), лепідокрокіт FeO(OH) (62,9% Fe), лімоніт - суміш гідрооксидів Fe з SiO2 та ін. речовинами (40-62% Fe), сидерит FeCO3 (48,2% Fe), ільменіт FeTiO3 (36,8% Fe), шамозит (34-42% FeO), вівіаніт (43,0% FeO), скородит (34,6% Fe2О3), ярозит (47,9% Fe2О3) та ін.

Багаті родовища магнітного залізняку зосереджені на Уралі в районі м. Магнітогорська і в Курській області (так звана Курська магнітна аномалія). Родовища червоного залізняку є в Україні в районі м. Кривий Ріг. Родовища бурого залізняку зосереджені на Керченському півострові. Крім того, потужні родовища залізних руд виявлені і в інших місцях — на Кольському півострові, в Сибіру і на Далекому Сході.

Залізо — блискучий сріблясто-білий важкий метал. Густина його 7,86 т/м3. Температура плавлення 1538°C. Залізо досить пластичне. Воно легко кується, штампується, витягується в дріт і прокатується в тонкі листи, легко намагнічується і розмагнічується. Вище температури Кюрі (770°C) втрачає феромагнітні властивості. До температури 912°C існує в алотропній модифікації α-заліза з об'ємноцентрованою кубічною кристалічною ґраткою, за вищої темпера тури — γ-заліза із гранецентрованою кубічною ґраткою, вище 1394°C знову змінює тип ґратки на об'ємноцентровану кубічну.

Залізо належить до восьмої групи періодичної системи елементів Менделєєва. Його атоми на зовнішній електронній оболонці мають по два електрони, а на передостанній — 14 електронів. Атоми заліза можуть легко втрачати два електрони і перетворюватись у двовалентні катіони Fe2+. Вони можуть втрачати і три електрони (один з передостаннього шару) і перетворюватись у тривалентні катіони Fe3+. Таким чином, залізо утворює два ряди сполук. Сполуки тривалентного заліза стійкіші.

У сухому повітрі при звичайній температурі залізо досить стійке, але у вологому швидко ржавіє, вкриваючись товстим шаром іржі. Іржа являє собою суміш оксидів і гідроксидів заліза. Найбільшу частину іржі складає сесквіоксид заліза Fe2O3 і тригідроксид заліза Fe(OH)3. Крім того, до її складу входить монооксид заліза FeO, дигідроксид заліза Fe(OH)2 та інші сполуки. Процес ржавіння заліза можна зобразити такими приблизними рівняннями:

2Fe + O2 + 2Н2О = 2Fe(OH)2

4Fe(OH)2 + O2 + 2Н2О = 4Fe(OH)3

Fe(OH)2 = FeO + H2O

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

Іржа досить крихка і пориста. Тому вона не може ізолювати метал від атмосфери, через що процес ржавіння відбувається безперервно. При високій температурі залізо легко сполучається з киснем, ; утворюючи окалину Fe3O4 (FeO•Fe2O3). В атмосфері кисню розжарена залізна дротина горить яскравим полум'ям, утворюючи теж окалину Fe3O4. При нагріванні залізо може легко реагувати з хлором, сіркою та іншими неметалами:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

Fe + S = FeS

В електрохімічному ряді напруг залізо стоїть лівіше від водню, тому воно легко реагує з розведеними хлоридною і сульфатною кислотами:

Fe + 2HCl = FeCl2 + Н2 ↑

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 ↑

З розведеною нітратною кислотою залізо теж легко реагує:

Fe + HNO3 + 3HNO3 = Fe (NO3)3 + 2H2O + NO ↑

Але з концентрованою нітратною і концентрованою сульфатною кислотами без нагрівання залізо не реагує. Воно стає «пасивним», вкриваючись тонкою оксидною плівкою, яка не розчиняється в кислотах і ізолює метал від дії кислоти. Завдяки цьому концентровану нітратну і концентровану сульфатну кислоту можна зберігати і транспортувати в залізній тарі.

Кобальт (лат. Cobaltum), (рос. кобальт, англ. cobalt, нім. Kobalt n) - Co, хімічний елемент VIII групи періодичної системи, атомний номер 27,