Železove spojine. Železo: fizikalne in kemijske lastnosti

Prvi izdelki železa in njegovih zlitin so bili odkriti med izkopavanji in segajo v približno 4 tisočletje pr. N. Št. To pomeni, da so tudi stari Egipčani in Sumerci uporabljali meteoritne depozite te snovi za izdelavo nakita in predmetov za gospodinjstvo ter orožja.

Danes so najpogostejše in najbolj uporabljane spojine železa različnih vrst, pa tudi čista kovina. Nič čudnega, da se je dvajsetega stoletja štelo za železo. Dejansko je bila ta povezava pred prihodom in širšo distribucijo plastike in sorodnih materialov odločilnega pomena za človeka. Kaj je ta element in kakšne snovi je, bomo v tem članku obravnavali.

Kemični element železa

Če upoštevamo strukturo atoma, moramo najprej navesti svoje lokacije v periodični tabeli.

1. Serijska številka je 26.
2. Obdobje je četrta velika.
3. Skupina osem, podskupina sekundarno.
4. Atomska teža je 55.847.
5. Strukturo zunanje elektronske lupine označujemo s formulo 3d ⁶ 4s ² .
6. Simbol kemijskega elementa je Fe.
7. Ime je železo, branje v formuli je ferrum.
8. V naravi obstajajo štirje stabilni izotopi obravnavanega elementa z masnimi številkami 54, 56, 57, 58.

Kemični element železa ima tudi približno 20 različnih izotopov, ki niso stabilni. Možna oksidacija določa, da lahko določen atom kaže:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Pomembno je ne samo element sam, temveč tudi njegove različne spojine in zlitine.

Fizične lastnosti

Kot preprosta snov ima železo fizične lastnosti z izrazitim metalizmom. To pomeni, da je srebrno bela s sivim odtenkom kovine, ki ima visoko stopnjo duktilnosti in plastičnosti ter visoko tališče in vrelišče. Če podrobneje razmislimo o značilnostih, potem:

• Tališče je 1539 ^° C;
• Vrelišče - 2862 ^° C;
• Dejavnost - povprečje;
• Visoka odpornost;
• Prikazuje izrazite magnetne lastnosti.

Glede na pogoje in različne temperature obstaja več sprememb, ki tvorijo železo. Njihove fizikalne lastnosti se razlikujejo od dejstva, da se kristalne rešetke razlikujejo.

1. Alfa-oblika ali ferit obstoji do temperature 769 ^° C.
2. Od 769 do 917 ⁰ C je beta oblika.
3. 917-1394 ⁰ C - gama oblika ali austenit.
4. Več kot 1394 ⁰ S - sigma-železo.

Vse modifikacije imajo različne vrste strukture kristalne rešetke, prav tako se razlikujejo po magnetnih lastnostih.

Kemijske lastnosti

Kot je bilo že omenjeno, preprosta snov, železo, kaže povprečno kemijsko aktivnost. Vendar pa je v fino disperziranem stanju sposoben samozaprtja v zraku, v čistem kisiku pa kovina zgori.

Korozivnost je visoka, zato so zlitine te snovi prevlečene z dopingnimi spojinami. Železo lahko vpliva na:

• Kisline;
• Kisik (vključno z zrakom);
• Siva;
• Halogeni;
• Pri segrevanju - z dušikom, fosforjem, ogljikom in silicijom;
• S solmi manj aktivnih kovin, ki jih obnavljamo na preproste snovi;
• Z vročo vodno paro;
• Z železnimi solmi v oksidacijskem stanju +3.

Očitno je, da pri izkazovanju take aktivnosti kovina lahko tvori različne spojine, različne in polarne v lastnostih. To se zgodi. Železo in njegove spojine so zelo raznolike in najdejo aplikacijo v najrazličnejših panogah znanosti, tehnologije in industrijske dejavnosti človeka.

Distribucija v naravi

Naravne spojine železa se pojavljajo precej pogosto, ker je to drugi najpogostejši element na našem planetu po aluminiju. V tej čisti kovini je izredno redka, v sestavi meteoritov, ki označuje velike skupine v vesolju. Glavna masa je v sestavi rud, kamnin in mineralov.

Če govorimo o odstotni vsebini zadevnega elementa v naravi, je mogoče navesti naslednje številke.

1. Jedro zemeljskih planetov je 90%.
2. V zemeljski skorji - 5%.
3. V plašču Zemlje - 12%.
4. V Zemeljskem jedru - 86%.
5. V rečni vodi - 2 mg / l.
6. V morju in morju - 0,02 mg / l.

Najpogostejše železove spojine tvorijo naslednje minerale:

• Magnetit;
• Limonit ali rjava železova ruda;
• Vivianit;
• Pirohotit;
• Pirita;
• Siderite;
• Marcasite;
• Lellingitis;
• Misikel;
• Milanterit in drugi.

To je še vedno daleč od popolnega seznama, ker je res zelo veliko. Poleg tega so mnoge zlitine, ki jih ustvarja človek, zelo razširjene. To so tudi spojine železa, brez katerih je težko predstavljati sodobno življenje ljudi. Obstajata dve glavni vrsti:

• Litoželezni;
• Jeklo.

Prav tako je železo dragocen dodatek v sestavi številnih zlitin niklja.

Spojine železa (II)

Ti vključujejo tiste, pri katerih je oksidacijsko stanje oblikovalnega elementa +2. Veliko jih je, ker vključujejo:

• Oksid;
• Hidroksid;
• Binarne povezave;
• Kompleksne soli;
• Kompleksne spojine.

Formule kemičnih spojin, v katerih železo kažejo to stopnjo oksidacije, so posamezne za vsak razred. Razmislite o najpomembnejših in najpogostejših.

1. Železov oksid (II). Prašek je čren, se ne raztopi v vodi. Narava povezave je osnovna. Je sposoben hitro oksidirati, vendar ga je mogoče enostavno obnoviti tudi s preprosto snovjo. Raztopi se v kislinah in tvorijo ustrezne soli. Formula je FeO.
2. Železov hidroksid (II). To je bela amorfna oborina. Nastanejo z reakcijo soli z bazami (alkalijami). Ima slabe osnovne lastnosti, lahko hitro oksidira v zraku do železovih spojin +3. Formula je Fe (OH) ₂ .
3. Soli elementa v označenem oksidacijskem stanju. Običajno imajo bledo zeleno barvo raztopine, dobro se oksidirajo tudi na zraku, postanejo temno rjave in se prelivajo v železove soli. 3. Raztopi v vodi. Primeri spojin: FeCL2, FeSO4, Fe (NO3) ₂ .

Praktični pomen med navedenimi snovmi ima več spojin. Prvič, železov (II) klorid. Je glavni dobavitelj ionov človeškemu telesu, anemičnemu pacientu. Kadar se pri bolniku diagnosticira takšna bolezen, za to predpisujejo kompleksne preparate na osnovi obravnavane spojine. Tako se v telesu napolni pomanjkanje železa.

Drugič, železov vitriol, to je železov sulfat (II), skupaj z bakrom, se uporablja za uničevanje kmetijskih škodljivcev v pridelkih. Metoda dokazuje svojo učinkovitost ne v prvih desetih letih, zato jo zelo cenijo vrtnarji in kmetje.

Mora sol

Ta spojina, ki je kristalni hidrat železovega sulfata in amonija. Njegova formula je zapisana kot FeSO ₄ * (NH ₄ ) ₂ SO ₄ * 6H ₂ O. Ena od spojin železa (II), ki se v praksi pogosto uporabljajo. Glavna področja uporabe človeka so naslednja.

1. Farmacevtski izdelki.
2. Znanstvene raziskave in laboratorijske titrimetrične analize (za določanje vsebnosti kroma, kalijevega permanganata, vanadija).
3. Medicina - kot dodatek hrani s pomanjkanjem železa v telesu pacienta.
4. Za impregnacijo lesenih izdelkov, saj Mohrova sol ščiti pred propadanjem.

Obstajajo še druga področja, na katerih ta snov najde aplikacijo. Njegovo ime je prejel v čast nemškega kemika, ki je prvič odkril manifestirane lastnosti.

Snovi s stopnjo oksidacije železa (III)

Lastnosti železovih spojin, v katerih se kaže stopnja oksidacije +3, se nekoliko razlikujejo od tistih, ki so obravnavane zgoraj. Tako značilnost ustreznega oksida in hidroksida ni več osnovna, ampak izrazita amfoterična. Opisujemo glavne snovi.

1. Železov oksid (III). Prašek je majhno kristaliničen, rdeče-rjave barve. V vodi se ne raztopi, ima izrazito kisle lastnosti, bolj amfoterne. Formula: Fe2O3.
2. Železov hidroksid (III). Snov, oborjena z delovanjem alkalij na ustrezne železove soli. Njena značilnost je izrazita amfoterična, barva je rjavkasto rjava. Formula: Fe (OH) ₃ .
3. Soli, ki vključujejo kation Fe ³⁺ . Odlikuje se takšen komplet, razen karbonata, saj pride do hidrolize in se sprosti ogljikov dioksid. Primeri formul nekaterih soli: Fe (NO3) ₃ , Fe2 (SO4) ₃ , FeCl3 _, FeBr3 in drugi.

Med primere, s praktičnega vidika, je pomemben kristalni hidrat, kot je FeCL _{3 *} 6H ₂ O ali železov heksid klorid (III). Uporablja se v medicini, da preneha krvavitev in dopolnjuje ione železa v telesu z anemijo.

Devet-železov železov (III) sulfat se uporablja za čiščenje pitne vode, saj deluje kot koagulant.

Spojine železa (VI)

Formule kemičnih spojin železa, kjer ima posebno stopnjo oksidacije +6, lahko zapišemo na naslednji način:

• K2 FeO4;
• Na2 FeO4;
• MgFeO ₄ in drugi.

Vsi imajo skupno ime - ferrati - in imajo podobne lastnosti (močna reducenta). Prav tako lahko dezinficirajo in imajo baktericidni ucinek. To jim omogoča, da se uporabljajo za čiščenje pitne vode v industrijskem obsegu.

Kompleksne spojine

Zelo pomembne so v analizni kemiji in niso samo posebne snovi. Takšne, ki nastajajo v vodnih raztopinah soli. To so kompleksne spojine železa. Najbolj priljubljeni in dobro preučeni so naslednji.

1. Heksacyanoferrat (II) kalij K ₄ [Fe (CN) ₆ ]. Drugo ime za spojino je rumena sol krvi. Uporablja se za kvalitativno določanje železa Fe ³⁺ v raztopini. Zaradi akcije rešitev postane čudovita svetlo modra barva, saj se oblikuje še en kompleks - berlinska modra KFe ³⁺ [Fe ²⁺ (CN) ₆ ]. Od antičnih časov se uporablja kot barvilo za tkanine.
2. Heksacianoferrat (III) kalij K ₃ [Fe (CN) ₆ ]. Drugo ime je sol rdeče krvi. Uporablja se kot kvalitativni reagent za določanje železovega ^iona Fe2 ⁺ . Zaradi tega nastane modra oborina, ki se imenuje turbulenca modra. Uporablja se tudi kot barvilo za tkanine.

Železo v sestavi organskih snovi

Železo in njegove spojine, kot smo že videli, so zelo praktičnega pomena v gospodarskem življenju človeka. Vendar pa njegova biološka vloga v telesu ni nič manj dobra, tudi nasprotno.

Obstaja ena zelo pomembna organska spojina, beljakovina, v katero spada ta sestavina. To je hemoglobin. Zahvaljujoč mu je, da se prevaža kisik in izvede enotna in pravočasna izmenjava plina. Zato je vloga železa v vitalnem procesu - dihanje - preprosto ogromna.

Skupno je približno 4 grama železa v človeškem telesu, ki ga je treba nenehno dopolnjevati s porabljeno hrano.