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20042004mf金虫 (小有名气)
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镍氧化物只能是黑色吗？
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请问镍的氧化物一般都是黑色、无一例外吗？ 在给金属器件做镀镍的工作，可是出现了红色！ 所以问一下是不是没镀上，那颜色是不是别的污染？ 希望大虾给一个精确点儿的说明，谢谢  |
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不同金属反应的颜色是不同的
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铁、钴、镍的化合物 铁、钴、镍的价层电子构型依次为3d64s2、3d74s2和3d84s2。铁系元素能形成 +2、+3两种氧化数的化合物，其中铁以+3而钴和镍以+2的化合物较为稳定。这是由于Fe2+(3d6) 再丢失一个3d电子能成为半充满的稳定结构(3d5)，而Co2+(3d7)和Ni2+(3d8)却不能，因此，相应地容易得到Fe(Ⅲ)的化合物，而不易得到Ni(Ⅲ)的化合物。 1. 氧化物和氢氧化物 (1) 氧化物 铁、钴、镍均能形成+2和+3氧化数的氧化物，它们的颜色各不相同。 FeO CoO NiO (黑色) (灰绿色) (暗绿色) Fe2O3 Co2O3 Ni2O3 (砖红色) (黑色) (黑色) 铁除了生成+2、+3氧化数的氧化物之外，还能形成混合氧化态氧化物Fe3O4，经X射线结构研究证明：Fe3O4是一种铁(Ⅲ)酸盐，即FeⅡFeⅢ[FeⅢO4]。 Fe、Co、Ni的+2，+3氧化数的氧化物均能溶于强酸，而不溶于水和碱，属碱性氧化物。它们的+3 氧化态氧化物的氧化能力按铁—钴—镍顺序递增而稳定性递降。 (2) 氢氧化物 铁系元素的氢氧化物均难溶于水，它们的氧化还原性及变化规律与其氧化物相似： ←─────────还原性增强 Fe(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 (白色) (粉红色) (浅绿色) Fe(OH)3 CoO(OH) NiO(OH) (红棕色) (棕黑色) (黑色) 氧化性增强────────—→ 其中，Fe(OH)2很不稳定，容易被氧化。例如向亚铁盐溶液中加入碱，先得到白色Fe(OH)2，随即被空气氧化成红棕色Fe(OH)3: Fe2+ + 2OH- ─→ Fe(OH)2↓ Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ─→ 4Fe(OH)3↓(实为水合氧化铁Fe2O3·xH2O) Co(OH)2虽较Fe(OH)2稳定，但在空气中也能缓慢地被氧化成棕黑色的CoO(OH)。Ni(OH)2则更稳定，长久置于空气中也不被氧化，除非与强氧化剂作用才变为黑色的NiO(OH)。 反之，高氧化态氢氧化物的氧化性按铁—钴—镍顺序依次递增。例如，Fe(OH)3与盐酸只能起中和作用，而CoO(OH)却能氧化盐酸，放出氯气： Fe(OH)3+3HCl ─→ FeCl3 + 3H2O 2CoO(OH) + 6HCl ─→ 2CoCl2 + Cl2↑+ 4H2O 2．盐类 (1) M(Ⅱ)盐 氧化值为+2的铁、钴、镍盐，在性质上有许多相似之处。它们的强酸盐都易溶于水，并有微弱的水解，因而溶液显酸性。强酸盐从水溶液中析出结晶时，往往带有一定数目的结晶水，如MCl2·6H2O，M(NO3)2·6H2O，MSO4·7H2O。水合盐晶体及其水溶液呈现各种颜色，如[Fe(H2O)6]2+为浅绿色，[Co(H2O)6]2+ 为粉红色，[Ni(H2O)6]2+为苹果绿色。铁系元素的硫酸盐都能和碱金属或铵的硫酸盐形成复盐，如硫酸亚铁铵(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(俗称摩尔盐)比相应的亚铁盐FeSO4·7H2O(俗称绿矾)更稳定，不易被氧化，是化学分析中常用的还原剂，用于标定KMnO4的标准溶液等。 CoCl2·6H2O 是常用的钴盐，它在受热脱水过程中伴有颜色的变化： 52.25℃ 90℃ 120℃ CoCl2·6H2O CoCl2·2H2O CoCl2·H2O CoCl2 (粉红) (紫红) (蓝紫) (蓝) 利用氯化钴的这种特性，可判断干燥剂的含水情况。例如用作干燥剂的硅胶，常浸以CoCl2溶液后烘干备用。当它由蓝色变为红色时，表明吸水已达饱和。将红色硅胶在120℃烘干，待蓝色恢复后仍可使用。 (2) M(Ⅲ)盐 在铁系元素中，只有铁能形成稳定的氧化值为+3的简单盐，常见Fe(Ⅲ)的强酸盐，如Fe(NO3)3·6H2O、FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3·12H2O等都易溶于水，在这些盐的晶体中含有[Fe(H2O)6]3+，这种水合离子也存在于强酸性(pH=0左右)溶液中。 由于Fe(OH)3比Fe(OH)2的碱性更弱，所以Fe(Ⅲ)盐较Fe(Ⅱ)盐易水解，而使溶液显黄色或红棕色： [Fe(H2O)6]3+ + H2O [Fe(OH)(H2O)5]2+ + H3O+ [Fe(OH)(H2O)5]2+ + H2O [Fe(OH)2(H2O)4]+ +H3O+ 若增大pH值，将会发生进一步缩聚成红棕色的胶状溶液。当pH≈4～5时，即形成水合三氧化二铁沉淀。 Fe3+的氧化性虽远远不如Co3+ 和Ni3+，但仍属中强的氧化剂，能氧化许多物质。例如： 2Fe3+ + H2S ─→ 2Fe2+ + S + 2H+ 2Fe3+ + 2I- ─→ 2Fe2+ + I2 2Fe3+ + Cu ─→ 2Fe2+ + Cu2+ 在电子工业中，利用最后这个反应刻蚀印刷电路铜板。 铁、钴、镍的化合物 1. 氧化物和氢氧化物 (1) 氧化物 (2) 氢氧化物 2．盐类 (1) M(Ⅱ)盐 (2) M(Ⅲ)盐(以上内容见上一页) 3. 配合物 (1) 氨合物 Fe2+，Co2+，Ni2+均能和氨形成氨合配离子，其氨合配离子的稳定性，按Fe2+—Co2+—Ni2+顺序依次增强。Fe2+难以形成稳定的氨合物，无水FeCl2虽然可与NH3 气形成[Fe(NH3)6]Cl2，但此配合物遇水分解： [Fe(NH3)6]Cl2 + 6H2O ─→ Fe(OH)2↓+ 4NH3·H2O + 2NH4Cl 由于Fe3+ 强烈水解，所以在其水溶液中加入氨时，不是形成氨合物，而是生成Fe(OH)3沉淀。 Co2+与过量氨水反应，可形成土黄色的[Co(NH3)6]2+，此配离子在空气中可慢慢被氧化变成更稳定的红褐色[Co(NH3)6]3+： 4[Co(NH3)6]2+ + O2 + 2H2O ─→ 4[Co(NH3)6]3+ + 4OH- 对比Co3+在氨水和酸性溶液中的标准电极电势： [Co(NH3)6]3+ + e- [Co(NH3)6]2+ ； [Co(H2O)6]3+ + e- [Co(H2O)6]2+ ； 可见Co3+ 很不稳定，氧化性很强，而Co(Ⅲ)氨合物的氧化性大为减弱，稳定性显著增强。 Ni2+在过量的氨水中可生成蓝色[Ni(NH3)4(H2O)2]2+以及紫色[Ni(NH3)6]2+。 Ni2+的配合物都比较稳定。 (2) 氰合物 Fe2+，Co2+，Ni2+，Fe3+等离子均能与CN-形成配合物。 Fe(Ⅱ)盐与KCN溶液作用得白色Fe(CN)2沉淀，KCN过量时Fe(CN)2溶解，形成[Fe(CN)6]4-： Fe2+ + 2CN- ─→ Fe(CN)2↓ Fe(CN)2 + 4CN- ─→ [Fe(CN)6]4- 从溶液中析出来的黄色晶体K4[Fe(CN)6]·3H2O，俗称黄血盐。黄血盐主要用于制造颜料、油漆、油墨。[Fe(CN)6]4-在溶液中相当稳定，在其溶液中几乎检不出Fe2+的存在，通入氯气(或加入其它氧化剂)，可将[Fe(CN)6]4-氧化为[Fe(CN)6]3-： 2[Fe(CN)6]4- + Cl2 ─→ 2[Fe(CN)6]3- + 2 Cl- 由此溶液中可析出K3[Fe(CN)6]深红色晶体，俗名赤血盐。它主要用于印刷制版、照片洗印及显影，也用于制晒蓝图纸等。 在含有Fe2+的溶液中加入赤血盐溶液；在含有Fe3+的溶液中加入黄血盐溶液，均能生成蓝色沉淀： K+ + Fe2+ + [Fe(CN)6]3- ─→ KFe[Fe(CN)6]↓(蓝) K+ + Fe3+ + [Fe(CN)6]4- ─→ KFe[Fe(CN)6]↓(蓝) 这两个反应常用来分别鉴定Fe2+和Fe3+。这两种蓝色配合物实为同分异构体。上述蓝色配合物广泛用于油漆和油墨工业，也用于蜡笔、图画颜料的制造。 Co2+与CN-反应，先形成浅棕色水合氰化物沉淀，此沉淀溶于过量CN-溶液中并形成含有[Co(CN)5(H2O)]3-的茶绿色溶液。此配离子易被空气中的氧气氧化为黄色[Co(CN)6]3-，由于CN-是强场配体，分裂能较高, Co2+(d7)中只有一个电子处于能级高的eg轨道，因而易失去。 Ni2+与CN-反应先形成灰蓝色水合氰化物沉淀，此沉淀溶于过量的CN-溶液中，形成橙黄色的[Ni(CN)4]2-，此配离子是Ni2+最稳定的配合物之一，具有平面正方形结构；在较浓的CN-溶液中，可形成深红色的[Ni(CN)5]3-。 (3) 硫氰合物 Fe3+与SCN-反应，形成血红色的[Fe(NCS)n]3-n： Fe3+ + nSCN- ─→ [Fe(NCS)n]3-n (n = l～6) n值随溶液中的SCN-浓度和酸度而定。这一反应非常灵敏，常用来检出Fe3+和比色法测定Fe3+的含量。 Co2+与SCN-反应，形成蓝色的[Co(NCS)4]2-,在定性分析化学中用于鉴定Co2+。因为[Co(NCS)4]2-在水溶液中不稳定，用水冲稀时可变为粉红色的[Co(H2O)6]2+，所以用SCN-检出Co2+时，常使用浓NH4SCN溶液，以抑制[Co(NCS)4]2-的解离，并用丙酮进一步抑制解离或用戊醇萃取。 Ni2+可与SCN-反应，形成[Ni(NCS)]+、[Ni(NCS)3]-等配合物，这些配离子均不太稳定。 (4) 羰合物 铁系元素与CO易形成羰合物, 例如Fe、Co、Ni的几个羰合物: 羰合物 [Fe(CO)5] [Co2(CO)8] [Ni(CO)4] 颜 色 浅黄(液) 深橙(固) 无色(液) 熔点t/℃ -20 (51～52℃分解) -25 沸点t/℃ 103 43 羰合物不稳定，受热易分解，利用此性质可用于制备纯金属。例如高纯铁粉的制备： Fe + 5CO [Fe(CO)5] 5CO + Fe(高纯) (5) 螯合物 Ni2+与丁二酮肟在中性、弱酸性或弱碱性溶液中形成鲜红色的螯合物沉淀(见8-5相关内容)，此反应是鉴定Ni2+的特征反应，丁二酮肟又称为镍试剂。 此外，铁是第一个公认的生命必须微量过渡元素。成年人体内约含4-6g铁(以70kg体重计)，其中大部分是以血红蛋白和肌红蛋白的形式存在于血液和肌肉组织中，其余与各种蛋白质和酶结合，分布在肝、骨髓及脾脏内。血红蛋白和肌红蛋白都是Fe(Ⅱ)与血红素蛋白质形成的配合物，血红蛋白是血红细胞(红血球)中的载氧蛋白，在动脉血中把O2从肺部运送到肌肉，将O2转移固定在肌红蛋白上，并在静脉血中将CO2带回双肺排出，即血红蛋白和肌红蛋白分别起载氧和储氧功能。 值得注意：血红蛋白与CO形成的配合物比它与O2形成的配合物稳定的多，实验证明：空气中CO的浓度达到0.08%时，就会发生严重的煤气中毒，因此时血红蛋白优先与CO结合，失去了载氧功能，身体各组织中所需O2被中断，代谢发生故障，造成缺氧者昏迷甚至死亡。 钴也是生命必需的微量元素之一。钴的配合物之一──维生素B12在许多生物化学过程中起非常特效的催化作用，能促使红细胞成熟，是治疗恶性贫血症的特效药。 镍的化合物被我国列为第一类污染物，容许排放最高浓度为1.0mg·L-1总镍。 |
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