Spojevi željeza. Željezo: fizikalna i kemijska svojstva

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 17:48

Prvi proizvodi izrađeni od željeza i njegovih legura pronađeni su tijekom iskopavanja i datiraju iz otprilike 4. tisućljeća pr. Odnosno, čak su i stari Egipćani i Sumerani koristili naslage meteorita ove tvari za izradu nakita i kućanskih predmeta, kao i oružja.

Danas su različite vrste spojeva željeza, kao i čisti metal, najčešće i najčešće korištene tvari. Nije ni čudo što se 20. stoljeće smatralo željezom. Uostalom, prije pojave i široke uporabe plastike i srodnih materijala, upravo je taj spoj bio od presudne važnosti za ljude. Što je ovaj element i koje tvari tvori, razmotrit ćemo u ovom članku.

Kemijski element željezo

Ako uzmemo u obzir strukturu atoma, tada prije svega trebamo naznačiti njegovu lokaciju u periodnom sustavu.

1. Redni broj - 26.
2. Razdoblje je četvrto veliko.
3. Osma grupa, sekundarna podskupina.
4. Atomska težina je 55, 847.
5. Struktura vanjske elektronske ljuske označena je formulom 3d⁶4s^2.
6. Simbol kemijskog elementa - Fe.
7. Ime - željezo, učitavanjeformula - "ferrum".
8. U prirodi postoje četiri stabilna izotopa dotičnog elementa s masenim brojevima 54, 56, 57, 58.

Kemijski element željezo također ima oko 20 različitih izotopa koji nisu stabilni. Moguća stanja oksidacije da ovaj atom može pokazati:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Nije važan samo element, već i njegovi različiti spojevi i legure.

Fizička svojstva

Kao jednostavna tvar, željezo ima fizička svojstva s izraženom metalnošću. To jest, to je srebrno-bijeli metal sa sivom bojom, koji ima visok stupanj duktilnosti i duktilnosti te visoko talište i vrelište. Ako detaljnije razmotrimo karakteristike, onda:

• točka taljenja - 1539 0S;
• prokuhati - 2862 0C;
• aktivnost - srednja;
• refraktorno - visoko;
• pokazuje izražena magnetska svojstva.

Ovisno o uvjetima i različitim temperaturama, postoji nekoliko modifikacija koje glačaju. Njihova se fizička svojstva razlikuju od činjenice da se kristalne rešetke razlikuju.

1. Alfa oblik, ili ferit, postoji do temperature od 769 0C.
2. Od 769 do 917 0C - beta obrazac.
3. 917-1394 0S - gama oblik, ili austenit.
4. Preko 1394 0S - sigma željezo.

Sve izmjene imajurazličite vrste strukture kristalnih rešetki, a razlikuju se i po magnetskim svojstvima.

Kemijska svojstva

Kao što je gore spomenuto, jednostavna tvar željezo pokazuje srednju kemijsku aktivnost. Međutim, u fino raspršenom stanju, može se spontano zapaliti na zraku, dok sam metal izgara u čistom kisiku.

Sposobnost korozije je visoka, pa su legure ove tvari premazane legirajućim spojevima. Željezo može komunicirati s:

• kiseline;
• kisik (uključujući zrak);
• siva;
• halogeni;
• kada se zagrije - s dušikom, fosforom, ugljikom i silicijem;
• sa solima manje aktivnih metala, svodeći ih na jednostavne tvari;
• uz live par;
• sa željeznim solima u oksidacijskom stanju +3.

Očito je da, pokazujući takvu aktivnost, metal može tvoriti različite spojeve, raznolikih i polarnih svojstava. I tako se događa. Željezo i njegovi spojevi iznimno su raznoliki i koriste se u raznim granama znanosti, tehnologije, industrijskog ljudskog djelovanja.

Širi se u prirodi

Prirodni spojevi željeza su prilično česti, jer je drugi najzastupljeniji element na našem planetu nakon aluminija. Istodobno, u svom čistom obliku, metal je iznimno rijedak, kao dio meteorita, što ukazuje na njegove velike akumulacije u svemiru. Glavna masa sadržana je u sastavu ruda, stijena i minerala.

Akoda govorimo o postotku dotičnog elementa u prirodi, onda se mogu dati sljedeće brojke.

1. Jezgra zemaljskih planeta - 90%.
2. U zemljinoj kori - 5%.
3. U Zemljinom plaštu - 12%.
4. U jezgri zemlje - 86%.
5. U riječnoj vodi - 2 mg/l.
6. U moru i oceanu - 0,02 mg/l.

Najčešći spojevi željeza tvore sljedeće minerale:

• magnetit;
• limonit ili smeđi željezni kamen;
• vivijanit;
• pirotin;
• pirit;
• siderite;
• marcasite;
• lellingite;
• Mispicel;
• milanterit i drugi.

Ovo je daleko od potpune liste, jer ih je stvarno puno. Osim toga, raširene su razne legure koje stvara čovjek. To su također takvi spojevi željeza, bez kojih je teško zamisliti suvremeni život ljudi. To uključuje dvije glavne vrste:

• lijevano željezo;
• čelik.

To je također željezo koje je vrijedan dodatak mnogim legurama nikla.

Spojevi željeza(II)

To uključuje one u kojima je oksidacijsko stanje tvorbenog elementa +2. Prilično su brojni, jer uključuju:

• oksid;
• hidroksid;
• binarni spojevi;
• složene soli;
• složeni spojevi.

Formule kemijskih spojeva u kojima željezo pokazuje naznačeni stupanj oksidacije su individualne za svaku klasu. Razmotrite najvažnije i najčešće od njih.

1. Željezni oksid (II). Crni prah, netopiv u vodi. Priroda veze je osnovna. Može se brzo oksidirati, ali se također lako može reducirati na jednostavnu tvar. Otapa se u kiselinama stvarajući odgovarajuće soli. Formula - FeO.
2. Željezo(II) hidroksid. To je bijeli amorfni talog. Nastaje reakcijom soli s bazama (alkalijama). Pokazuje slaba osnovna svojstva, može brzo oksidirati na zraku u željezne spojeve +3. Formula - Fe(OH)_2.
3. Soli elementa u navedenom oksidacijskom stanju. U pravilu imaju blijedozelenu boju otopine, dobro oksidiraju čak i na zraku, poprimajući tamno smeđu boju i pretvarajući se u soli željeza 3. Otapaju se u vodi. Primjeri složenih: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Praktičnu vrijednost među naznačenim tvarima ima nekoliko spojeva. Prvo, željezov(II) klorid. Ovo je glavni dobavljač iona za ljudsko tijelo s anemijom. Kada se takva bolest dijagnosticira kod pacijenta, propisuju mu se složeni pripravci koji se temelje na dotičnom spoju. Ovako se nadoknađuje nedostatak željeza u tijelu.

Drugo, željezni sulfat, odnosno željezov (II) sulfat, zajedno s bakrom se koristi za uništavanje poljoprivrednih štetnika u usjevima. Metoda dokazuje svoju učinkovitost više od desetljeća, stoga je vrlo cijenjena od strane vrtlara i vrtlara.

Mora S alt

Ova vezašto je hidratizirano željezo i amonijev sulfat. Njegova formula je napisana kao FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. Jedan od spojeva željeza (II), koji se široko koristi u praksi. Glavna područja ljudske upotrebe su sljedeća.}

1. Pharmaceuticals.
2. Znanstvena istraživanja i laboratorijske titrimetrijske analize (za određivanje kroma, kalijevog permanganata, vanadija).
3. Lijek - kao dodatak hrani s nedostatkom željeza u tijelu pacijenta.
4. Za impregnaciju drvenih proizvoda, jer Mora sol štiti od procesa propadanja.

Postoje i druga područja u kojima se ova tvar koristi. Ime je dobio u čast njemačkog kemičara koji je prvi otkrio manifestirana svojstva.

Tvari s oksidacijskim stanjem željeza (III)

Svojstva spojeva željeza, u kojima ono pokazuje oksidacijsko stanje od +3, donekle su drugačija od onih o kojima se raspravljalo gore. Dakle, priroda odgovarajućeg oksida i hidroksida više nije bazična, već izražena kao amfoterna. Opišimo glavne tvari.

1. Željezni oksid (III). Prašak je fino kristaliničan, crveno-smeđe boje. Ne otapa se u vodi, pokazuje blago kisela, više amfoterna svojstva. Formula: Fe₂O_3.
2. Željezo(III) hidroksid. Tvar koja se taloži kada lužine reagiraju s odgovarajućim solima željeza. Karakter mu je izražen amfoteričan, boje je smeđe-smeđe. Formula: Fe(OH)_3.
3. Soli, koje uključuju kation Fe³⁺. Mnogi od njih su izolirani, s izuzetkom karbonata, budući da dolazi do hidrolize i oslobađanja ugljičnog dioksida. Primjeri formula za neke soli: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{i drugi.}

Među gornjim primjerima, s praktične točke gledišta, takav kristalni hidrat kao što je FeCL₃6H_{2O, ili važan je željezni klorid heksahidrat (III). U medicini se koristi za zaustavljanje krvarenja i nadoknadu iona željeza u tijelu u slučaju anemije.}

Željezo(III) sulfat 9-hidrat koristi se za pročišćavanje vode za piće jer djeluje kao koagulant.

Spojevi željeza(VI)

Formule kemijskih spojeva željeza, gdje ono pokazuje posebno oksidacijsko stanje od +6, mogu se napisati na sljedeći način:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 i drugi.}

Svi imaju zajednički naziv - ferati - i imaju slična svojstva (jaka redukcijska sredstva). Također su u stanju dezinficirati i imaju baktericidni učinak. To im omogućuje da se koriste za obradu pitke vode u industrijskoj mjeri.

Složeni spojevi

Posebne tvari su vrlo važne u analitičkoj kemiji i ne samo. One koje nastaju u vodenim otopinama soli. To su složeni spojevi željeza. Najpopularniji i dobro istraženi su sljedeći.

1. Kalijev heksacijanoferat (II)K₄[Fe(CN)₆]. Drugi naziv za spoj je žuta krvna sol. Koristi se za kvalitativno određivanje Fe³⁺ iona željeza u otopini. Kao rezultat izlaganja, otopina dobiva prekrasnu svijetloplavu boju, budući da se formira još jedan kompleks - pruska plava KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Od davnina se koristila kao boja za tkanine.}
2. Kalijev heksacijanoferat (III) K₃[Fe(CN)₆]. Drugi naziv je crvena krvna sol. Koristi se kao kvalitativni reagens za određivanje iona željeza Fe^{2+. Kao rezultat, nastaje plavi talog, koji se naziva Turnbull blue. Također se koristi kao boja za tkaninu.}

Željezo u organskoj tvari

Željezo i njegovi spojevi, kao što smo vidjeli, od velike su praktične važnosti u ekonomskom životu čovjeka. No, osim toga, njegova biološka uloga u tijelu nije ništa manje velika, naprotiv.

Postoji jedan vrlo važan organski spoj, protein, koji uključuje ovaj element. Ovo je hemoglobin. Zahvaljujući njemu, kisik se transportira i vrši ujednačena i pravovremena izmjena plina. Stoga je uloga željeza u vitalnom procesu - disanju - jednostavno ogromna.

Ukupno, ljudsko tijelo sadrži oko 4 grama željeza, koje se mora stalno nadopunjavati konzumiranjem hrane.