Съединения на желязото. Желязо: физични и химични свойства

Първите продукти от желязо и неговите сплави са открити при разкопки и датират от около 4 хилядолетие преди Христа. Това означава, че от древните египтяни и шумери, използвани атмосферните отлагания на веществото за производство на бижута и предмети от бита, както и оръжия.

Днес железни съединения от различни видове, както и чист метал, са най-често срещаните и използвани вещества. Не е чудно, че двадесети век е смятан за желязо. В края на краищата, преди появата и широкото разпространение на пластмаса и свързани материали, тази връзка беше от решаващо значение за човека. Какъв е този елемент и какви вещества образува, ще разгледаме в тази статия.

Химическият елемент на желязото

Ако разгледаме структурата на даден атом, първо трябва да посочим мястото му в периодичната таблица.

1. Серийният номер е 26.
2. Периодът е четвъртият.
3. Групата е осмата, подгрупата е второстепенна.
4. Атомното тегло е 55.847.
5. Структурата на външната електронна обвивка се обозначава с формулата 3d⁶4s².
6. Символът на химичния елемент е Fe.
7. Името е желязо, прочитането във формулата е ферум.
8. В природата съществуват четири стабилни изотопа на разглеждания елемент с масови номера 54, 56, 57, 58.

Химическият елемент на желязото също има около 20 различни изотопа, които не се отличават със стабилност. Възможните състояния на окисляване на даден атом могат да проявяват:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Важно е не само самият елемент, но и неговите различни съединения и сплави.

Физични свойства

Като просто вещество, желязо физични свойства има изразен метализъм. Това означава, че е сребристо бяло със сив нюанс на метала, което има висока степен на пластичност и пластичност и висока точка на топене и кипене. Ако разгледаме характеристиките по-подробно, тогава:

• точка на топене 1539 ° С ⁰С;
• точка на кипене - 2862 ° С ⁰С;
• дейност - средна стойност;
• висока рефрактерност;
• има изразени магнитни свойства.

В зависимост от условията и различните температури, има няколко модификации, които правят желязото. Техните физични свойства се различават от факта, че кристалните решетки се различават.

1. Алфа-формата, или ферит, съществува до температура от 769 ⁰S.
2. От 769 до 917 ⁰C - бета форма.
3. 917-1394 ⁰С е гама форма или аустенит.
4. Повече от 1394 ⁰C е сигма-желязо.

   

Всички модификации имат различни видове кристална структура и също се различават по магнитни свойства.

Химични свойства

Както вече бе споменато по-горе, просто вещество, желязото проявява средна химическа активност. Въпреки това, в силно разпръснато състояние, той е способен да се самозапали във въздуха, а в чист кислород, самият метал гори.

Корозивността е висока, така че сплавите от това вещество са покрити с допинг съединения. Желязото е в състояние да взаимодейства с:

• киселини;
• кислород (включително въздух);
• сяра;
• халогени;
• когато се загрява - с азот, фосфор, въглерод и силиций;
• със соли на по-малко активни метали, като ги възстановява на прости вещества;
• с остра водна пара;
• с железни соли в окислително състояние +3.

Очевидно, при проявяването на такава активност металът е способен да образува различни свойства, разнообразни и полярни. Това се случва. Желязото и неговите съединения са изключително разнообразни и намират приложение в най-разнообразните отрасли на науката, технологиите и индустриалната дейност на човека.

Разпространение в природата

Природните железни съединения се срещат доста често, защото това е вторият най-често срещан елемент на нашата планета след алуминий. В този чист метал е изключително рядко, в състава на метеоритите, който говори за големите си клъстери в космоса. Основната маса се съдържа в състава на рудите, скалите и минералите.

Ако говорим за процентното съдържание на въпросния елемент в природата, могат да бъдат цитирани следните цифри.

1. Ядрото на земните планети е 90%.
2. В земната кора, 5%.
3. В мантията на Земята - 12%.
4. В основата на Земята - 86%.
5. В речната вода - 2 mg / l.
6. В морето и океана - 0,02 mg / l.

Най-често срещаните железни съединения образуват следните минерали:

• магнетит;
• лимонит или кафява желязна руда;
• вивианит;
• пиротит;
• пирит;
• сидерит;
• марказит;
• loellingite;
• mispikel;
• милантерит и др.

Все още е далеч не е завършен списък, защото те наистина са много много. В допълнение, различните сплави, които са създадени от човека, са широко разпространени. Това са и такива съединения на желязото, без които е трудно да си представим съвременния живот на хората. Има два основни типа:

• чугуни;
• стомана.

Също така, желязото е ценна добавка в състава на много никелови сплави.

Съединенията на желязо (II)

Те включват тези, при които окислителното състояние на формиращия елемент е +2. Те са многобройни, защото включват:

• оксид;
• хидроксид;
• бинарни връзки;
• сложни соли;
• сложни съединения.

Формулите на химичните съединения, в които желязото проявява тази степен на окисляване, са индивидуални за всеки клас. Помислете за най-важните и често срещаните.

1. Железен оксид (II). Прахът е черен, не се разтваря във вода. Характерът на връзката е основен. Той е в състояние бързо да се окисли, но също така лесно може да бъде възстановен до просто вещество. Разтваря се в киселини, образувайки съответните соли. Формулата е FeO.
2. Железен хидроксид (II). Това е бяла аморфна утайка. Тя се образува чрез реакцията на солите с основи (алкали). Той проявява слаби основни свойства, успява бързо да оксидира във въздуха съединения от желязо +3. Формулата е Fe (OH)₂.
3. Солите на елемента в посоченото състояние на окисляване. Те обикновено имат бледозелен цвят на разтвора, те се окисляват добре дори във въздуха, тъмно кафяв цвят и преминаване в железни соли 3. Разтваря се във вода. Примери за съединения: FeCL₂, FeSO₄, Fe (NO₃)₂.

   

Практическата стойност сред посочените вещества има няколко съединения. На първо място, железен хлорид (II). Това е основният доставчик на йони за човешкото тяло, анемичен пациент. Когато такова заболяване се диагностицира при пациент, тогава за него се предписват сложни препарати, базирани на въпросното съединение. Ето как се попълва желязният дефицит в организма.

На второ място, желязо vitriol, това е железен сулфат (II), заедно с мед се използва за унищожаване на селскостопански вредители в културите. Методът доказва своята ефективност не за първите десет години, затова е много ценен от градинарите и фермерите.

Солта "Мора"

Това съединение, което е кристалния хидрат на железен сулфат и амоний. Формулата му е написана като FeSO₄* (NH₄)₂SO₄6H₂О. Едно от съединенията на желязото (II), което е широко използвано на практика. Основните области на човешката употреба са както следва.

1. Фармацевтика.
2. Научни изследвания и лабораторни титриметрични анализи (за определяне съдържанието на хром, калиев перманганат, ванадий).
3. Медицина - като добавка към храната с липса на желязо в тялото на пациента.
4. За импрегниране на дървени продукти, тъй като солта на Mohr предпазва от процеси на разграждане.

Има и други области, в които това вещество намира приложение. Името му е получило в чест на немски химик, който първо открил проявените свойства.

Вещества със степен на окисляване на желязо (III)

Свойствата на железните съединения, в които има +3 степен на окисляване, са малко по-различни от тези, разгледани по-горе. По този начин природата на съответния оксид и хидроксид вече не е основна, но изразена амфотерна. Да опишем основните вещества.

1. Железен оксид (III). Прахът е малък кристален, червено-кафяв цвят. Той не се разтваря във вода, той показва слабо киселинни свойства, по-амфотерни. Формула: Fe₂О₃.
2. Железен хидроксид (III). Вещество, утаено чрез действието на алкали върху съответните железни соли. Неговият характер се обявява амфотерен, цветът е кафяво-кафяв. Формула: Fe (OH)₃.
3. Соли, които включват катион Fe³⁺. Такъв набор се отличава, с изключение на карбонатите, тъй като се получава хидролиза и се отделя въглероден диоксид. Примери за формули за някои соли: Fe (NO₃)₃, Fe₂(SO₄)₃, FeCl₃ FeBr₃ и други.

   

Между дадените примери, от практическа гледна точка, такъв кристален хидрат като FeCL_{3 *}6Н₂О или желязо (III) хексахидрохлорид. Той се използва в медицината, за да спре кървенето и да запълни железни йони в организма с анемия.

Деветлеевият железен сулфат (III) се използва за пречистване на питейната вода, тъй като се държи като коагулант.

Съединенията на желязо (VI)

Формулите на химическите съединения на желязото, където има специална степен на окисление +6, могат да бъдат написани, както следва:

• K₂FeO₄;
• Na₂FeO₄;
• MgFeO₄ и други.

Всички те имат общо име - ferrates - и имат подобни свойства (силни редуциращи агенти). Те също са способни да дезинфекцират и имат бактерицидно действие. Това им позволява да се използват за обработка на питейна вода в промишлен мащаб.

Комплексни връзки

Много важни в аналитичната химия, а не само специални вещества. Такива, които се образуват във водни разтвори на соли. Това са сложни съединения на желязото. Най-популярните и добре проучени са следните.

1. Калиев хексацианоферат (II) К₄[Fe (CN)₆]. Друго име на съединението е жълтата кръвна сол. Използва се за качественото определяне на желязо Fe в разтвора³⁺. В резултат на действието решението придобива красив ярък син цвят, като се формира друг комплекс - Berlin Azure KFe³⁺[Fe²⁺(CN)₆]. Използва се оттогава боя за плат.
2. Калиев хексацианоферат (III) K₃[Fe (CN)₆]. Друго име е червената кръвна сол. Използва се като качествен реагент за определяне на железен йон Fe²⁺. В резултат на това се образува синя утайка, наречена турбо синьо. Също така се използва като боя за плат.

Желязо в състава на органичните вещества

Желязото и неговите съединения, както вече видяхме, имат голямо практическо значение за икономическия живот на човека. Освен това, биологичната му роля в организма е не по-малко голяма, дори напротив.

Има една много важна органично съединение, протеин, който включва този елемент. Това е хемоглобин. Благодарение на него се транспортира кислород и се извършва еднообразен и навременен газов обмен. Ето защо ролята на желязото в жизнения процес на дишане е просто огромна.

Общо около 4 грама желязо се съдържат в човешкото тяло, което трябва непрекъснато да се допълва от консумирането на храна.