Побочная подгруппа восьмой группы
Побочная подгруппа восьмой группы периодической системы охватывает три триады d-элементов. Первую триаду образуют элементы железо, кобальт и никель, вторую триаду — рутений, родий и палладий и третью триаду — осмий, иридий и платина.
Большинство элементов рассматриваемой подгруппы имеют два электрона в наружном электронном слое атома; все они представляют собой металлы. Кроме наружных электронов в образовании химических связей принимают участие также электроны из предыдущего недостроенного слоя. Для этих элементов характерны степени окисленности, равные 2, 3, 4. Более высокие степени окисленности проявляются реже.
Сравнение физических и химических свойств элементов восьмой группы показывает, что железо, кобальт и никель, находящиеся в первом большом периоде, очень сходны между собой и в то же время сильно отличаются от элементов двух других триад. Поэтому их обычно выделяют в семейство железа. Остальные шесть элементов восьмой группы объединяются под общим названием платиновых металлов.
Семейство железа
В табл. 39 приведены некоторые свойства элементов семейства железа.
Таблица 39. Некоторые свойства железа, кобальта и никеля
| Fe | Co | Ni | |
|---|---|---|---|
| Радиус атома, нм | 0,126 | 0,125 | 0,124 |
| Энергия ионизации Э → Э+, эВ Э+ → Э2+, эВ Э2+ → Э3+, эВ | 7,89 16,2 30,6 | 7,87 17,1 33,5 | 7,63 18,15 35,16 |
| Радиус иона Э2+, нм | 0,080 | 0,078 | 0,074 |
| Радиус иона Э3+, нм | 0,067 | 0,064 | … |
| Стандартная энтальпия атомизации металла при 25 °C, кДж на 1 моль атомов | 417,0 | 428,4 | 428,8 |
| Плотность, г/см3 | 7,87 | 8,84 | 8,91 |
| Температура плавления, °C | 1539 | 1494 | 1455 |
| Температура кипения, °C | 2870 | 2960 | 2900 |
| Стандартный электродный потенциал процесса Э2+ + 2e− = Э, В | −0,440 | −0,277 | −0,250 |
Железо — самый распространенный после алюминия металл на земном шаре: оно составляет 4 % (масс.) земной коры. Встречается железо в виде различных соединений: оксидов, сульфидов, силикатов. В свободном состоянии железо находят только в метеоритах.
К важнейшим рудам железа относятся магнитный железняк Fe3O4, красный железняк Fe2O3, бурый железняк 2Fe2O3·3H2O и шпатовый железняк FeCO3. Встречающийся в больших количествах пирит, или железный колчедан, FeS2 редко применяется в металлургии, так как чугун из него получается очень низкого качества из-за большого содержания серы. Тем не менее железный колчедан имеет важнейшее применение — он служит исходным сырьм или сырьем (по мнению редакции сайта) для получения серной кислоты (см. § 131).
В пределах СССР месторождения железных руд находятся на Урале, где целые горы (например, Магнитная, Качканар, Высокая и др.) образованы магнитным железняком превосходного качества. Не менее богатые залежи находятся в Криворожском районе и на Керченском полуострове. Криворожские руды состоят из красного железняка, керченские — из бурого железняка. Большие залежи железных руд имеются вблизи Курска, на Кольском полуострове, в Западной и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Общее количество железных руд в СССР составляет больше половины мировых запасов.