В состав какого вещества входит железо

Валентные электроны у атома железа находятся на последнем электронном слое (4s 2 ) и предпоследнем (3d 6 ). В химических реакциях железо может отдавать эти электроны и проявлять степени окисления +2, +3 и, иногда, +6.

Нахождение в природе

Железо является вторым по распространенности металлом в природе (после алюминия). В свободном состоянии железо встречается только в метеоритах, падающих на землю. Наиболее важные природные соединения:

FeS2 — железный колчедан (пирит).

Соединения железа входят в состав живых организмов.

Получение железа

В промышленности железо получают восстановлением его из железных руд углеродом (коксом) и оксидом углерода (II) в доменных печах. Химизм доменного процесса следующий:

Железо – серебристо серый металл, обладает большой ковкостью, пластичностью и сильными магнитными свойствами.

В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становится активным и реагирует с ними:

В каких продуктах есть ЖЕЛЕЗО, и чем грозит его дефицит?

2Fe + 3Cl2= 2FeCl3Хлорид железа (III)

Fe + S = FeSСульфид железа (II)

При очень высокой температуре железо реагирует с углеродом, кремнием и фосфором:

3Fe + C = Fe3C Карбид железа (цементит)

3Fe + Si = Fe3Si Силицид железа

3Fe + 2P = Fe3P2Фосфид железа (II)

Железо реагирует со сложными веществами.

Во влажном воздухе железо быстро окисляется (корродирует):

Железо находится в середине электрохимического ряда напряжений металлов, поэтому является металлом средней активности. Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных, щелочноземельных металлов и у алюминия. Только при высокой температуре раскаленное железо реагирует с водой:

Железо реагирует с разбавленными серной и соляной кислотами, вытесняя из кислот водород:

При обычной температуре железо не взаимодействует с концентрированной серной кислотой, так как пассивируется ею. При нагревании концентрированная H2SO4окисляет железо до сульфита железа (III):

Разбавленная азотная кислота окисляет железо до нитрата железа (III):

Концентрированная азотная кислота пассивирует железо.

Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu, Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0 .

Соединения железа (II)

Оксид железа (II) FeO – черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Оксид железа (II) получают восстановлением оксида железа(II,III) оксидом углерода (II):

Оксид железа (II) – основной оксид, легко реагирует с кислотами, при этом образуются соли железа(II):

Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 – порошок белого цвета, не растворяется в воде. Получают его из солей железа (II) при взаимодействии их со щелочами:

Гидроксид железа проявляет свойства основания, легко реагирует с кислотами:

При нагревании гидроксид железа (II) разлагается:

Железо в организме! Как узнать о недостатке или избытке! В каких продуктах много железа

Соединения со степенью окисления железа +2 проявляют восстановительные свойства, так как Fe 2+ легко окисляются до Fe +3 :

Так, свежеполученный зеленоватый осадок Fe(OH)2 на воздухе очень быстро изменяет окраску – буреет. Изменение окраски объясняется окислением Fe(OH)2в Fe(OH)3кислородом воздуха:

Восстановительные свойства проявляют и соли двухвалентного железа, особенно при действии окислителей в кислотной среде.

Качественная реакция на катион железа (II).

Реактивом для определения катиона железа Fe2+ является красная кровяная соль K3[Fe(CN)6]

При взаимодействии ионов [Fe(CN)6]3- с катионами железа Fe 2+ образуется темно-синий осадок – турнбулева синь:

Соединения железа (III)

Оксид железа (III) Fe2O3– порошок бурого цвета, не растворяется в воде. Оксид железа (III) получают:

А) разложением гидроксида железа (III):

Б) окислением пирита (FeS2):

Оксид железа (III) проявляет амфотерные свойства:

А) взаимодействует с твердыми щелочами NaOH и KOH и с карбонатами натрия и калия при высокой температуре:

Гидроксид железа (III) получают из солей железа (III) при взаимодействии их со щелочами:

Гидроксид железа (III) является более слабым основанием, чем Fe(OH)2, и проявляет амфотерные свойства (с преобладанием основных). При взаимодействии с разбавленными кислотами Fe(OH)3легко образует соответствующие соли:

Соединения со степенью окисления железа +3 проявляют окислительные свойства, так как под действием восстановителей Fe +3 превращается в Fe +2 :

Качественные реакции на катион железа (III)

А) Реактивом для обнаружения катиона Fe 3+ является гексациано (II) феррат калия (желтая кровяная соль) K2[Fe(CN)6].

При взаимодействии ионов [Fe(CN)6] 4- с ионами Fe 3+ образуется темно-синий осадок – берлинская лазурь:

Б) Катионы Fe 3+ легко обнаруживаются с помощью роданида аммония (NH4CNS). В результате взаимодействия ионов CNS-1 с катионами железа (III) Fe3+ образуется малодиссоциирующий роданид железа (III) кроваво-красного цвета:

Железо является одним из важнейших микроэлементов в организме человека и животных (в организме взрослого человека содержится в виде соединений около 4 г Fe). Оно входит в состав гемоглобина, миоглобина, различных ферментов и других сложных железобелковых комплексов, которые находятся в печени и селезенке. Железо стимулирует функцию кроветворных органов.

Источник: studfile.net

В состав какого вещества входит железо:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

• Обратная связь
• Правила сайта

Источник: www.soloby.ru

Соединения железа. Железо: физические и химические свойства

Первые изделия из железа и его сплавов были найдены при раскопках и датируются примерно 4 тысячелетием до нашей эры. То есть еще древние египтяне и шумеры использовали метеоритные месторождения данного вещества, чтобы изготовлять украшения и предметы быта, а также оружие.

Сегодня соединения железа различного рода, а также чистый металл — это самые распространенные и применяемые вещества. Не зря XX век считался железным. Ведь до появления и широкого распространения пластика и сопутствующих материалов именно это соединение имело для человека решающее значение. Что представляет собой данный элемент и какие вещества образует, рассмотрим в данной статье.

Химический элемент железо

Если рассматривать строение атома, то в первую очередь следует указать его местоположения в периодической системе.

1. Порядковый номер — 26.
2. Период — четвертый большой.
3. Группа восьмая, подгруппа побочная.
4. Атомный вес — 55,847.
5. Строение внешней электронной оболочки обозначается формулой 3d 6 4s 2 .
6. Символ химического элемента — Fe.
7. Название — железо, чтение в формуле — «феррум».
8. В природе существует четыре стабильных изотопа рассматриваемого элемента с массовыми числами 54, 56, 57, 58.

Химический элемент железо имеет также около 20 различных изотопов, которые не отличаются стабильностью. Возможные степени окисления, которые может проявлять данный атом:

Важное значение имеет не только сам элемент, но и его различные соединения и сплавы.

Физические свойства

Как простое вещество, железо физические свойства имеет с ярко выраженным металлизмом. То есть это серебристо-белый с серым оттенком металл, обладающий высокой степенью ковкости и пластичности и высокой температурой плавления и кипения. Если рассматривать характеристики более подробно, то:

• температура плавления — 1539 0 С;
• кипения — 2862 0 С;
• активность — средняя;
• тугоплавкость — высокая;
• проявляет ярко выраженные магнитные свойства.

В зависимости от условий и различных температур, существует несколько модификаций, которые образует железо. Физические свойства их различаются от того, что разнятся кристаллические решетки.

1. Альфа-форма, или феррит, существует до температуры в 769 0 С.
2. От 769 до 917 0 С — бета-форма.
3. 917-1394 0 С — гамма-форма, или аустенит.
4. Свыше 1394 0 С — сигма-железо.

Все модификации имеют различные типы строения кристаллических решеток, а также отличаются магнитными свойствами.

Химические свойства

Как уже упоминалось выше, простое вещество железо проявляет среднюю химическую активность. Однако в мелкодисперсном состоянии способно самовоспламеняться на воздухе, а в чистом кислороде сгорает сам металл.

Коррозионная способность высокая, поэтому сплавы данного вещества покрываются легирующими соединениями. Железо способно взаимодействовать с:

• кислотами;
• кислородом (в том числе воздухом);
• серой;
• галогенами;
• при нагревании — с азотом, фосфором, углеродом и кремнием;
• с солями менее активных металлов, восстанавливая их до простых веществ;
• с острым водяным паром;
• с солями железа в степени окисления +3.

Очевидно, что, проявляя такую активность, металл способен образовывать различные соединения, многообразные и полярные по свойствам. Так и происходит. Железо и его соединения чрезвычайно разнообразны и находят применение в самых разных отраслях науки, техники, промышленной деятельности человека.

Распространение в природе

Природные соединения железа встречаются довольно часто, ведь это второй по распространенности элемент на нашей планете после алюминия. При этом в чистом виде металл встречается крайне редко, в составе метеоритов, что говорит о больших его скоплениях именно в космосе. Основная же масса содержится в составе руд, горных пород и минералов.

Если говорить о процентном содержании рассматриваемого элемента в природе, то можно привести следующие цифры.

1. Ядра планет земной группы — 90%.
2. В земной коре — 5%.
3. В мантии Земли — 12%.
4. В земном ядре — 86%.
5. В речной воде — 2 мг/л.
6. В морской и океанской — 0,02 мг/л.

Самые распространенные соединения железа формируют следующие минералы:

• магнетит;
• лимонит или бурый железняк;
• вивианит;
• пирротин;
• пирит;
• сидерит;
• марказит;
• леллингит;
• миспикель;
• милантерит и прочие.

Это еще далеко не полный список, ведь их действительно очень много. Кроме того, широко распространены различные сплавы, которые создаются человеком. Это тоже такие соединения железа, без которых сложно представить современную жизнь людей. К ним относятся два основных типа:

Также именно железо является ценной добавкой в составе многих никелевых сплавов.

Соединения железа (II)

К таковым относятся такие, в которых степень окисления образующего элемента равна +2. Они достаточно многочисленны, ведь к ним можно отнести:

• оксид;
• гидроксид;
• бинарные соединения;
• сложные соли;
• комплексные соединения.

Формулы химических соединений, в которых железо проявляет указанную степень окисления, для каждого класса индивидуальны. Рассмотрим наиболее важные и распространенные из них.

1. Оксид железа (II). Порошок черного цвета, в воде не растворяется. Характер соединения — основный. Способен быстро окисляться, однако и восстанавливаться до простого вещества может также легко. Растворяется в кислотах, образуя соответствующие соли. Формула — FeO.
2. Гидроксид железа (II). Представляет собой белый аморфный осадок. Образуется при реакции солей с основаниями (щелочами). Проявляет слабые основные свойства, способен быстро окисляться на воздухе до соединений железа +3. Формула — Fe(OH)2.
3. Соли элемента в указанной степени окисления. Имеют, как правило, бледно-зеленую окраску раствора, хорошо окисляются даже на воздухе, приобретая темно-бурый цвет и переходя в соли железа 3. Растворяются в воде. Примеры соединений: FeCL2, FeSO4, Fe(NO3)2.

Практическое значение среди обозначенных веществ имеют несколько соединений. Во-первых, хлорид железа (II). Это главный поставщик ионов в организм человека, больного анемией. Когда такой недуг диагностируется у пациента, то ему прописывают комплексные препараты, в основе которых лежит рассматриваемое соединение. Так происходит восполнение дефицита железа в организме.

Во-вторых, железный купорос, то есть сульфат железа (II), вместе с медным используется для уничтожения сельскохозяйственных вредителей на посевах. Метод доказывает свою эффективность уже не первый десяток лет, поэтому очень ценится садоводами и огородниками.

Соль Мора

Это соединение, которое представляет собой кристаллогидрат сульфата железа и аммония. Формула его записывается, как FeSO4*(NH4)2SO4*6H2O. Одно из соединений железа (II), которое получило широкое применение на практике. Основные области использования человеком следующие.

1. Фармацевтика.
2. Научные исследования и лабораторные титриметрические анализы ( для определения содержания хрома, перманганата калия, ванадия).
3. Медицина — как добавка в пищу при нехватке железа в организме пациента.
4. Для пропитки деревянных изделий, так как соль Мора защищает от процессов гниения.

Есть и другие области, в которых находит применение это вещество. Название свое оно получило в честь немецкого химика, впервые обнаружившего проявляемые свойства.

Вещества со степенью окисления железа (III)

Свойства соединений железа, в которых оно проявляет степень окисления +3, несколько отличны от рассмотренных выше. Так, характер соответствующего оксида и гидроксида уже не основный, а выраженный амфотерный. Дадим описание основным веществам.

1. Оксид железа (III). Порошок мелкокристаллический, красно-бурого цвета. В воде не растворяется, проявляет свойства слабо кислотные, больше амфотерные. Формула: Fe2O3.
2. Гидроксид железа (III). Вещество, выпадающее в осадок при действии щелочами на соответствующие соли железа. Характер его выраженный амфотерный, цвет буро-коричневый. Формула: Fe(OH)3.
3. Соли, в состав которых входит катион Fe 3+ . Таких выделено множество, за исключением карбоната, так как происходит гидролиз и выделяется углекислый газ. Примеры формул некоторых солей: Fe(NO3)3, Fe2(SO4)3, FeCL3, FeBr3 и прочие.

Среди приведенных примеров с практической точки зрения важное значение имеет такой кристаллогидрат, как FeCL3*6H2O, или шестиводный хлорид железа (III). Его применяют в медицине для остановки кровотечений и восполнения ионов железа в организме при анемии.

Девятиводный сульфат железа (III) используется для очистки питьевой воды, так как ведет себя как коагулянт.

Соединения железа (VI)

Формулы химических соединений железа, где оно проявляет особую степень окисления +6, можно записать следующим образом:

Все они имеют общее название — ферраты — и обладают схожими свойствами (сильные восстановители). Также они способны обеззараживать и обладают бактерицидным действием. Это позволяет использовать их для обработки питьевой воды в промышленных масштабах.

Комплексные соединения

Очень важными в аналитической химии и не только являются особые вещества. Такие, которые образуются в водных растворах солей. Это комплексные соединения железа. Наиболее популярные и хорошо изученные из них следующие.

1. Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6]. Другое название соединения — желтая кровяная соль. Используется для качественного определения в растворе иона железа Fe 3+ . В результате воздействия раствор приобретает красивую ярко-синюю окраску, так как формируется другой комплекс — берлинская лазурь KFe 3+ [Fe 2+ (CN)6]. Издревле использовалась как краситель для ткани.
2. Гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6]. Другое название — красная кровяная соль. Используется как качественный реагент на определение иона железа Fe 2+ . В результате образуется синий осадок, имеющий название турнбулева синь. Также использовалась, как краситель для ткани.

Железо в составе органических веществ

Железо и его соединения, как мы уже убедились, имеют большое практическое значение в хозяйственной жизни человека. Однако, помимо этого, его биологическая роль в организме не менее велика, даже наоборот.

Существует одно очень важное органическое соединение, белок, в состав которого входит данный элемент. Это гемоглобин. Именно благодаря ему происходит транспорт кислорода и осуществляется равномерный и своевременный газообмен. Поэтому роль железа в жизненно важном процессе — дыхании — просто огромна.

Всего внутри организма человека содержится около 4 грамм железа, которое постоянно должно пополняться за счет потребляемых продуктов питания.

Источник: fb.ru