Sloučeniny železa. Železo: fyzikální a chemické vlastnosti

První výrobky ze železa a jeho slitin byly nalezeny během výkopů a pocházejí z doby kolem čtyř tisíciletí před naším letopočtem. To znamená, že i starí Egypťané a Sumerié používali meteoritové ložiska této látky k výrobě šperků a předmětů pro domácnost, stejně jako zbraně.

Dnes jsou nejčastějšími a nejčastěji užívanými sloučeninami železa různých druhů, stejně jako čistý kov. Není divu, že dvacáté století bylo považováno za železo. Koneckonců před příchodem a širokou distribucí plastů a příbuzných materiálů mělo toto spojení rozhodující význam pro člověka. Jaký je tento prvek a jaké látky tvoří, uvažujeme v tomto článku.

Chemický prvek železa

Pokud vezmeme v úvahu strukturu atomu, musíme nejprve ukázat jeho umístění v periodické tabulce.

1. Sériové číslo je 26.
2. Doba je čtvrtá velká.
3. Skupina je osmá, podskupina je druhotná.
4. Atomová hmotnost je 55,847.
5. Struktura vnější elektronové skříně je označena vzorem 3d^6.4s².
6. Symbol chemického prvku je Fe.
7. Název je železo, čtení ve vzorci je ferrum.
8. V přírodě existují čtyři stabilní izotopy uvažovaného prvku s čísly 54, 56, 57, 58.

Chemický prvek železa má také asi 20 různých izotopů, které se nerozlišují podle stability. Možné oxidační stavy daného atomu mohou vykazovat:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Důležité je nejen samotný prvek, ale také jeho různé sloučeniny a slitiny.

Fyzikální vlastnosti

Jako jednoduchá látka, železo fyzikální vlastnosti má výrazný metallismus. To znamená, že je stříbřitě bílá se šedým odstínem kovu, který má vysoký stupeň tažnosti a plasticity a vysokou teplotu tání a varu. Pokud budeme tyto vlastnosti brát v úvahu podrobněji, pak:

• teplota tání 1539 ° C ⁰C;
• bod varu - 2862 ⁰C;
• činnost - průměr;
• vysoká refraktornost;
• vykazuje výrazné magnetické vlastnosti.

V závislosti na podmínkách a různých teplotách existuje několik úprav, které tvoří železo. Jejich fyzikální vlastnosti se liší od skutečnosti, že krystalické mřížky se liší.

1. Alfa-forma, nebo ferit, existuje až do teploty 769 ⁰C.
2. Od 769 do 917 ⁰Formulář C - beta.
3. 917-1394 ⁰C je forma gama nebo austenit.
4. Více než 1394 ⁰C je sigma-železo.

   

Všechny modifikace mají různé typy struktury krystalové mřížky a také se liší magnetickými vlastnostmi.

Chemické vlastnosti

Jak již bylo uvedeno výše, jednoduchá látka, železo vykazuje průměrnou chemickou aktivitu. Nicméně, v jemně rozptýlené formě, je schopen spontánně vznítit na vzduchu a v čistém kyslíku spaluje samotný kov.

Korozivita je vysoká, takže slitiny této látky jsou potaženy dopingovými látkami. Železo je schopno komunikovat s:

• kyseliny;
• kyslík (včetně vzduchu);
• šedá;
• halogeny;
• při zahřátí - s dusíkem, fosforem, uhlíkem a křemíkem;
• se solemi méně aktivních kovů, které je obnovují na jednoduché látky;
• s ostrými vodními parami;
• se solemi železa v oxidačním stavu +3.

Je zřejmé, že při projevování takové aktivity je kov schopen tvořit různé sloučeniny, různé a polární ve vlastnostech. To se děje. Železo a jeho sloučeniny jsou extrémně rozmanité a nacházejí uplatnění v nejrůznějších oborech vědy, techniky a průmyslové činnosti člověka.

Distribuce v přírodě

Přírodní sloučeniny železa se vyskytují poměrně často, protože to je druhý nejběžnější prvek na naší planetě po hliníku. V tomto čistém kovu je extrémně vzácný ve složení meteoritů, který mluví o velkých klastrech ve vesmíru. Hlavní hmota je obsažena ve složení rud, skal a minerálů.

Pokud mluvíme o procentuálním obsahu dotyčného prvku v přírodě, lze citovat následující údaje.

1. Jádro pozemských planet je 90%.
2. V zemské kůře, 5%.
3. V plášti Země - 12%.
4. V jádru Země - 86%.
5. V říční vodě - 2 mg / l.
6. V moři a oceánu - 0,02 mg / l.

Nejběžnější sloučeniny železa tvoří následující minerály:

• magnetit;
• limonitu nebo hnědé železné rudy;
• vivianit;
• pyrrotit;
• pyrit;
• siderit;
• markazit;
• lellingitis;
• misikel;
• milanterite a další.

Je to ještě daleko není dokončeno seznam, protože jsou opravdu velmi mnoho. Kromě toho jsou různé slitiny, které jsou vytvořeny člověkem, široce distribuovány. Jedná se také o takové sloučeniny železa, bez nichž je obtížné si představit moderní život lidí. Existují dva hlavní typy:

• lití;
• oceli.

Také je železo cennou přísadou ve složení mnoha niklových slitin.

Sloučeniny železa (II)

Patří sem ty, ve kterých je oxidační stav tvarovacího prvku +2. Jsou poměrně početné, protože zahrnují:

• oxid;
• hydroxid;
• binární připojení;
• komplexní soli;
• komplexních sloučenin.

Vzorec chemických sloučenin, ve kterých je železo vykazující tento stupeň oxidace, je pro každou třídu individuální. Zvažte nejdůležitější a nejběžnější.

1. Oxid železa (II). Prášek je černý, nerozpouští se ve vodě. Povaha spojení je zásadní. Je schopen rychle oxidovat, ale může být také snadno obnoven na jednoduchou látku. Rozpustí se v kyselinách, tvoří odpovídající soli. Vzorec je FeO.
2. Hydroxid železitý (II). Jedná se o bílou amorfní sraženinu. Vzniká reakcí solí s bázemi (zásadami). Má slabou základní vlastnosti, je schopen rychle oxidovat ve vzduchu do sloučenin železa +3. Vzorec je Fe (OH)₂.
3. Soli prvku v uvedeném oxidačním stavu. Obvykle mají světle zelenou barvu roztoku, dobře oxidují i ​​ve vzduchu, tmavě hnědá barva a prochází se železnými solemi 3. Rozpusťte ve vodě. Příklady sloučenin: FeCL₂, FeSO₄, Fe (NO₃).₂.

   

Praktická hodnota mezi indikovanými látkami má několik sloučenin. Za prvé, chlorid železitý (II). To je hlavní dodavatel iontů pro lidské tělo, anemického pacienta. Pokud je taková nemoc diagnostikována u pacienta, jsou pro ni předepsány komplexní přípravky založené na dané sloučenině. Takto se v těle doplňuje nedostatek železa.

Za druhé, železo vitriol, to je síran železnatý (II), společně s mědí se používá k ničení zemědělských škůdců u plodin. Metoda prokazuje svou účinnost nikoliv za prvních deset let, proto ji velice oceňují zahrádkáři a kamionáři.

Sůl Mora

Tato sloučenina, která je krystalickým hydrátem síranu železnatého a amoniaku. Jeho vzorec je napsán jako FeSO₄* (NH₄).₂SO₄* 6H₂O. Jedna ze sloučenin železa (II), která se v praxi široce používá. Hlavní oblasti použití člověka jsou následující.

1. Farmaceutika.
2. Vědecký výzkum a laboratorní titrimetrické analýzy (pro stanovení obsahu chrómu, manganistanu draselného, ​​vanadu).
3. Lékařství - jako přísada do jídla s nedostatkem železa v těle pacienta.
4. Pro impregnaci dřevěných výrobků, protože Mohrová sůl chrání proti rozpadovým procesům.

Existují další oblasti, ve kterých tato látka nalézá aplikaci. Jeho jméno obdrželo na počest německého chemikála, který poprvé objevil projevené vlastnosti.

Látky se stupněm oxidace železa (III)

Vlastnosti sloučenin železa, ve kterých vykazuje +3 stupně oxidace, se poněkud liší od vlastností sloučenin železa. Tudíž povaha odpovídajícího oxidu a hydroxidu již není základní, ale výrazně amfoterní. Pojďme popsat hlavní látky.

1. Oxid železa (III). Prášek má malou krystalickou, červenohnědou barvu. Nedochází k rozpouštění ve vodě, vykazuje slabě kyselé vlastnosti, je více amfoterní. Vzorec: Fe₂O₃.
2. Hydroxid železitý (III). Látka, která se vysráží působením zásad, na odpovídající soli železa. Jeho charakter je vyslovován amfoterní, barva je hnědo-hnědá. Vzorec: Fe (OH)₃.
3. Soli, které obsahují kation Fe³⁺. Takový soubor je odlišný, s výjimkou karbonátu, protože dochází k hydrolýze a uvolňuje se oxid uhličitý. Příklady vzorců některých solí: Fe (NO₃).₃, Fe₂(SO₄).₃, FeCL_3, FeBr₃ a další.

   

Z uvedených příkladů je z praktického hlediska takový krystalický hydrát jako FeCl_{3 *}6H₂O nebo hexahydrochlorid železa (III). Používá se v lékařství k zastavení krvácení a doplnění iontů železa v těle s anémií.

Determický síran železitý (III) se používá k čištění pitné vody, protože se chová jako koagulant.

Sloučeniny železa (VI)

Vzorec chemických sloučenin železa, kde vykazuje zvláštní stupeň oxidace +6, lze psát následovně:

• K₂FeO₄;
• Na₂FeO₄;
• MgFeO₄ a další.

Všechny mají společný název - ferrates - a mají podobné vlastnosti (silné redukční látky). Jsou také schopny dezinfikovat a mít baktericidní účinek. To jim umožňuje být používány pro úpravu pitné vody v průmyslovém měřítku.

Komplexní připojení

Velmi důležité v analytické chemii a nejsou jen speciálními látkami. Takové látky, které se tvoří ve vodných roztocích solí. Jedná se o složité sloučeniny železa. Nejpopulárnější a nejvíce studované jsou následující.

1. Hexacyanoferát draselný (II) K₄[Fe (CN)_6.]. Dalším jménem sloučeniny je žlutá krevní sůl. Používá se pro kvalitativní stanovení železa Fe v roztoku³⁺. Výsledkem této akce je získání krásné jasně modré barvy, protože vzniká další komplex - Berlin Azure KFe³⁺[Fe²⁺(CN)_6.]. Používá se od té doby barvivo pro textilie.
2. Hexacyanoferát draselný (III) K₃[Fe (CN)_6.]. Dalším názvem je červená krev. Používá se jako kvalitativní činidlo pro stanovení iontů železa Fe²⁺. Výsledkem je vytvoření modré sraženiny nazývané turbo-modrá. Používá se také jako barvivo pro látku.

Železo v složení organických látek

Železo a jeho sloučeniny, jak jsme již viděli, mají velkou praktickou důležitost v ekonomickém životě člověka. Nicméně jeho biologická role v těle je navíc nevýrazná, dokonce i naopak.

Je zde velmi důležité organická sloučenina, protein, který zahrnuje tento prvek. To je hemoglobin. Díky němu je transportován kyslík a provádí se jednotná a včasná výměna plynu. Proto je úloha železa v životním procesu dýchání prostě obrovská.

Celkově se v lidském těle nacházejí asi 4 gramy železa, které musí být neustále doplňovány konzumací jídla.