Железо, кобальт, никель (стр. 5 )

Оксиды кобальта (II) и никеля (II) можно получить термическим разложением соответствующих гидроксидов или карбонатов:

Но в случае с кобальтом прокаливание необходимо проводить в отсутствие кислорода воздуха, иначе образуется смешанный оксид кобальта:

Кроме того, оксид двухвалентного никеля образуется при непосредственном окислении металла кислородом воздуха.

В результате этих реакций оксиды кобальта (II) и никеля (II) обычно получаются в виде зеленых порошков, которые незначительно различаются оттенками. Необходимо отметить, что окраска CoO зависит от степени упорядоченности атомов в кристаллической решетке, а также от размера частиц оксида: кроме зеленого оксид кобальта (II) может быть желтым, серым, коричневым, красноватым, синеватым или даже черным.

По своему химическому поведению оксиды двухвалентного кобальта и никеля принадлежат к группе основных оксидов. Поэтому они достаточно легко взаимодействуют с сильными кислотами или кислотными оксидами, тогда как с щелочами реакция не идет:

С водой оба оксида не взаимодействуют, поэтому соответствующие им основания проходится получать косвенными методами, зато при нагревании в атмосфере водорода они восстанавливаются до металлов:

Наиболее существенным отличием между оксидами двухвалентного кобальта и никеля является их поведение при прокаливании на открытом воздухе. Оксид никеля NiO при сильном нагревании не претерпевает химических превращений, лишь спекается в серо-черную кристаллическую массу, тогда как оксид кобальта (II) подвергается частичному окислению с образованием промежуточного оксида:

Оксиды кобальта (III) и никеля (III). При осторожном высушивании гидроксидов трехвалентных кобальта и никеля образуются черные вещества, которым приписывают состав Co2O3 и Ni2O3 соответственно:

Более точно структуру полученных соединений установить невозможно, так как уже при незначительном нагревании они разлагаются с отщеплением кислорода:

Из-за малой устойчивости оксидов трехвалентного кобальта и никеля детально изучить их химические свойства не представляется возможным. На сегодняшний момент известно, что они являются сильными окислителями и принадлежат к группе основных оксидов. Этим оксиды трехвалентных кобальта и никеля значительно отличаются от оксида железа (III), который не обладает сильными окислительными свойствами.

И окислительная способность, и основный характер проявляются при взаимодействии Co2O3 и Ni2O3 с сильными кислотами. Если к оксиду кобальта (III) или никеля (III) добавить кислоту, которая может выступать в роли восстановителя, одновременно с растворением оксида будет происходить окисление кислоты. Например, взаимодействие рассматриваемых в данном разделе оксидов с соляной кислотой приводит к выделению газообразного хлора и образованию солей, в которых металлы проявляют более характерную для них валентность II:

В случае использования неокисляющейся кислоты (например, серной или азотной) будет наблюдаться выделение кислорода и по-прежнему образование солей двухвалентного кобальта или никеля:

С водой оксиды кобальта (III) и никеля (III) не взаимодействуют, поэтому соответствующие основания Co(OH)3 и Ni(OH)3 получают косвенными методами. Также никакой реакции не наблюдается при добавлении к Co2O3 и Ni2O3 водных растворов или расплавов щелочей.

Гидроксиды кобальта (II) и никеля (II). Наиболее распространенный способ получения гидроксида двухвалентного кобальта или никеля – добавление разбавленных щелочей к растворам солей кобальта (II) или никеля (II):

Оба основания представляют собой нерастворимые в воде аморфные вещества, окрашенные в различные цвета: Co(OH)2 – в бледно-красный; Ni(OH)2 – в светло-зеленый. Гидроксид кобальта при стоянии на воздухе постепенно окисляется кислородом воздуха до гидроксида кобальта (III). В этом отношении Co(OH)2 подобен гидроксиду двухвалентного железа, который также подвергается окислению со стороны кислорода:

Но скорость окисления гидроксида кобальта значительно меньше скорости аналогичной реакции гидроксида железа (II). Гидроксид никеля (II) устойчив по отношению к кислороду и поэтому не меняется при длительном стоянии, но его (а также гидроксид двухвалентного кобальта) можно окислить действием сильных окислителей в присутствии щелочей:

В данном случае вновь проявляется небольшое отличие от гидроксида железа: в то время как окисление железа приводит к образованию ферратов (соединений, в которых железо шестивалентно), окисление кобальта и никеля останавливается на трехвалентном состоянии. Следовательно, гидроксиды кобальта (II) и никеля (II) проявляют слабые восстановительные свойства.

С точки зрения кислотно-основного взаимодействия гидроксиды обоих металлов относятся к группе слабых оснований. В соответствии с этим они хорошо взаимодействуют только с сильными кислотами, а также некоторыми слабыми кислотами, с которыми образуют хорошо растворимые соли:

Благодаря большой склонности кобальта и никеля к образованию комплексных аммиакатов оба гидроксида растворяются в водном растворе аммиака:

Кроме того, гидроксиды кобальта и никеля разлагаются при нагревании. Продуктом разложения Ni(OH)2 всегда будет оксид двухвалентного никеля:

тогда как Co(OH)2 дает разные продукты. Если разложение гидроксида кобальта проводить при относительно небольшом нагревании и в отсутствие кислорода, то образуется оксид двухвалентного кобальта, в противоположном случае получается смешанный оксид:

Гидроксиды кобальта (III) и никеля (III) образуются в результате окисления гидроксидов двухвалентных металлов под действием сильных окислителей в сильнощелочной среде:

Оба вещества нерастворимы в воде и окрашены в темные цвета: от коричневого до черного в зависимости от размера частиц. С химической точки зрения оба гидроксида характеризуются, во-первых, слабыми основными свойствами и, во-вторых, сильной окислительной способностью, что хорошо проявляется при взаимодействии с кислотами. Если к гидроксиду трехвалентного кобальта или никеля добавить окисляющуюся кислоту (например, соляную), одновременно с образованием соли двухвалентного кобальта или никеля будет наблюдаться выделение газообразного хлора вследствие окисления кислоты:

Если использовать неокисляющуюся кислоту (серную или азотную), то в результате реакции наряду с образованием соли двухвалентного кобальта или никеля будет происходить выделение кислорода:

Попытки разложить гидроксиды кобальта (III) и никеля (III) с целью получения соответствующих оксидов оказались неудачными. Уже при небольшом нагревании оба основания начинают отщеплять кислород с образованием оксида никеля (II) и смешанного оксида кобальта: