Злучэння жалеза. Жалеза: фізічныя і хімічныя ўласцівасці

Першыя вырабы з жалеза і яго сплаваў былі знойдзены пры раскопках і датуюцца прыкладна 4 тысячагоддзем да нашай эры. Гэта значыць яшчэ старажытныя егіпцяне і шумеры выкарыстоўвалі метэарытныя радовішча дадзенага рэчыва, каб вырабляць ўпрыгажэнні і прадметы побыту, а таксама зброю.

Сёння злучэння жалеза рознага роду, а таксама чысты метал - гэта самыя распаўсюджаныя і ўжывальныя рэчывы. Нездарма XX стагоддзе лічыўся жалезным. Бо да з'яўлення і шырокага распаўсюджвання пластыка і спадарожных матэрыялаў менавіта гэта злучэнне мела для чалавека вырашальнае значэнне. Што ўяўляе сабой дадзены элемент і якія рэчывы ўтварае, разгледзім у дадзеным артыкуле.

Хімічны элемент жалеза

Калі разглядаць будынак атама, то ў першую чаргу варта паказаць яго месцазнаходжання ў перыядычнай сістэме.

1. Парадкавы нумар - 26.
2. Перыяд - чацвёрты вялікі.
3. Група восьмая, падгрупа пабочная.
4. Атамны вага - 55,847.
5. Будова знешняй электроннай абалонкі пазначаецца формулай 3d ⁶ 4s ^2.
6. Сімвал хімічнага элемента - Fe.
7. Назва - жалеза, чытанне ў формуле - "феррум".
8. У прыродзе існуе чатыры стабільных ізатопа разгляданага элемента з масавымі лікамі 54, 56, 57, 58.

Хімічны элемент жалеза мае таксама каля 20 розных ізатопаў, якія не адрозніваюцца стабільнасцю. Магчымыя ступені акіслення, якія можа праяўляць дадзены атам:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Важнае значэнне мае не толькі сам элемент, але і яго розныя злучэнні і сплавы.

фізічныя ўласцівасці

Як простае рэчыва, жалеза фізічныя ўласцівасці мае з ярка выяўленым металлизмом. То бок, гэта серабрыста-белы з шэрым адценнем метал, які валодае высокай ступенню ковкости і пластычнасці і высокай тэмпературай плаўлення і кіпення. Калі разглядаць характарыстыкі больш падрабязна, то:

• тэмпература плаўлення - 1539 ⁰ З;
• кіпення - 2862 ⁰ З;
• актыўнасць - сярэдняя;
• тугаплаўкія - высокая;
• праяўляе ярка выяўленыя магнітныя ўласцівасці.

У залежнасці ад умоў і розных тэмператур, існуе некалькі мадыфікацый, якія ўтварае жалеза. Фізічныя ўласцівасці іх адрозніваюцца ад таго, што адрозніваюцца крышталічныя рашоткі.

1. Альфа-форма, або ферыт, існуе да тэмпературы ў 769 ⁰ С.
2. Ад 769 да 917 ⁰ С - бэта-форма.
3. 917-1394 ⁰ С - гама-форма, або аустенит.
4. Звыш 1394 ⁰ С - сігма-жалеза.

Усе мадыфікацыі маюць розныя тыпы будынка крышталічных рашотак, а таксама адрозніваюцца магнітнымі ўласцівасцямі.

хімічныя ўласцівасці

Як ужо згадвалася вышэй, простае рэчыва жалеза праяўляе сярэднюю хімічную актыўнасць. Аднак у мелкодісперсного стане здольна самазагарацца на паветры, а ў чыстым кіслародзе згарае сам метал.

Каразійная здольнасць высокая, таму сплавы дадзенага рэчыва пакрываюцца легіравальных злучэннямі. Жалеза здольна ўзаемадзейнічаць з:

• кіслотамі;
• кіслародам (у тым ліку паветрам);
• шэрай;
• галагенавыя;
• пры награванні - з азотам, фосфарам, вугляродам і крэмніем;
• з солямі менш актыўных металаў, аднаўляючы іх да простых рэчываў;
• з вострым вадзяным парай;
• з солямі жалеза ў ступені акіслення +3.

Відавочна, што, праяўляючы такую актыўнасць, метал здольны ўтвараць розныя злучэння, шматстайныя і палярныя па ўласцівасцях. Так і адбываецца. Жалеза і яго злучэння надзвычай разнастайныя і знаходзяць прымяненне ў самых розных галінах навукі, тэхнікі, прамысловай дзейнасці чалавека.

Распаўсюджванне ў прыродзе

Прыродныя злучэнні жалеза сустракаюцца даволі часта, бо гэта другі па распаўсюджанасці элемент на нашай планеце пасля алюмінія. Пры гэтым у чыстым выглядзе метал сустракаецца вельмі рэдка, у складзе метэарытаў, што гаворыць аб вялікіх яго скупнасцях менавіта ў космасе. Асноўная ж маса ўтрымліваецца ў складзе руд, горных парод і мінералаў.

Калі казаць пра адсоткавым утрыманні разгляданага элемента ў прыродзе, то можна прывесці наступныя лічбы.

1. Ядра планет зямной групы - 90%.
2. У зямной кары - 5%.
3. У мантыі Зямлі - 12%.
4. У зямным ядры - 86%.
5. У рачной вадзе - 2 мг / л.
6. У марской і акіянскай - 0,02 мг / л.

Самыя распаўсюджаныя злучэння жалеза фармуюць наступныя мінералы:

• магнетыт;
• лімонам ці буры жалязняк;
• вивианит;
• пирротин;
• пірыту;
• сидерит;
• Марказ;
• леллингит;
• миспикель;
• милантерит і іншыя.

Гэта яшчэ далёка не поўны спіс, бо іх сапраўды вельмі шмат. Акрамя таго, шырока распаўсюджаны розныя сплавы, якія ствараюцца чалавекам. Гэта таксама такія злучэнні жалеза, без якіх цяжка ўявіць сучаснае жыццё людзей. Да іх ставяцца два асноўных тыпу:

• чыгуны;
• сталі.

Таксама менавіта жалеза з'яўляецца каштоўнай дадаткам у складзе многіх нікелевых сплаваў.

Злучэння жалеза (II)

Да такіх адносяцца такія, у якіх ступень акіслення які ўтварае элемента роўная +2. Яны досыць шматлікія, бо да іх можна аднесці:

• аксід;
• гідраксід;
• бінарныя злучэння;
• складаныя солі;
• комплексныя злучэнні.

Формулы хімічных злучэнняў, у якіх жалеза праяўляе паказаную ступень акіслення, для кожнага класа індывідуальныя. Разгледзім найбольш важныя і распаўсюджаныя з іх.

1. Аксід жалеза (II). Парашок чорнага колеру, у вадзе не раствараецца. Характар злучэння - основный. Здольны хутка акісляцца, аднак і аднаўляцца да простага рэчыва можа таксама лёгка. Раствараецца ў кіслотах, утвараючы адпаведныя солі. Формула - FeO.
2. Гідраксід жалеза (II). Ўяўляе сабой белы аморфны асадак. Утворыцца пры рэакцыі соляў з падставамі (шчолачамі). Праяўляе слабыя асноўныя ўласцівасці, здольны хутка акісляцца на паветры да злучэнняў жалеза +3. Формула - Fe (OH) _2.
3. Солі элемента ў названай ступені акіслення. Маюць, як правіла, бледна-зялёную афарбоўку раствора, добра акісляюцца нават на паветры, набываючы цёмна-буры колер і пераходзячы ў солі жалеза 3. Раствараюцца ў вадзе. Прыклады злучэнняў: FeCL _2, FeSO _4, Fe (NO _{3) 2.}

Практычнае значэнне сярод пазначаных рэчываў маюць некалькі злучэнняў. Па-першае, хларыд жалеза (II). Гэта галоўны пастаўшчык іёнаў у арганізм чалавека, хворага анеміяй. Калі такі хваробу дыягнастуецца ў пацыента, то яму прапісваюць комплексныя прэпараты, у аснове якіх ляжыць разгляданая злучэнне. Так адбываецца папаўненне дэфіцыту жалеза ў арганізме.

Па-другое, жалезны купарвас, то ёсць сульфат жалеза (II), разам з медным выкарыстоўваецца для знішчэння сельскагаспадарчых шкоднікаў на пасевах. Метад даказвае сваю эфектыўнасць ужо не першы дзясятак гадоў, таму вельмі шануецца садаводаў і агароднікаў.

соль Мора

Гэта злучэнне, якое ўяўляе сабой кристаллогидрат сульфату жалеза і амонія. Формула яго запісваецца, як FeSO ₄ * (NH _{4) 2} SO ₄ * 6H ₂ O. Адно з злучэнняў жалеза (II), якое атрымала шырокае прымяненне на практыцы. Асноўныя вобласці выкарыстання чалавекам наступныя.

1. Фармацэўтыка.
2. Навуковыя даследаванні і лабараторныя титриметрические аналізы (для вызначэння ўтрымання хрому, перманганата калія, ванадыя).
3. Медыцына - як дадатак у ежу пры недахопе жалеза ў арганізме пацыента.
4. Для насычэння драўляных вырабаў, так як соль Мора абараняе ад працэсаў гніення.

Ёсць і іншыя вобласці, у якіх знаходзіць прымяненне гэта рэчыва. Назва сваё яно атрымала ў гонар нямецкага хіміка, упершыню выявілага праяўляюцца, ўласцівасці.

Рэчывы са ступенню акіслення жалеза (III)

Ўласцівасці злучэнняў жалеза, у якіх яно выяўляе ступень акіслення +3, некалькі выдатныя ад разгледжаных вышэй. Так, характар адпаведнага аксіду і гідраксіду ўжо не основный, а выражаны амфатэрнасць. Дамо апісанне асноўным рэчывам.

1. Аксід жалеза (III). Парашок дробнакрышталічны, чырвона-бурага колеру. У вадзе не раствараецца, праяўляе ўласцівасці слаба кіслотныя, больш амфатэрныя. Формула: Fe ₂ O _3.
2. Гідраксід жалеза (III). Рэчыва, выпадальнае ў асадак пры дзеянні шчолачамі на адпаведныя солі жалеза. Характар яго выражаны амфатэрнасць, колер бура-карычневы. Формула: Fe (OH) _3.
3. Солі, у склад якіх уваходзіць катыён Fe ^3+. Такіх выдзелена мноства, за выключэннем карбанату, так як адбываецца гідроліз і вылучаецца вуглякіслы газ. Прыклады формул некаторых соляў: Fe (NO _{3) 3,} Fe ₂ (SO _{4) 3,} FeCL _3, FeBr ₃ і іншыя.

Сярод прыведзеных прыкладаў з практычнага пункту гледжання важнае значэнне мае такі кристаллогидрат, як FeCL _{3 *} 6H ₂ O, або шестиводный хларыд жалеза (III). Яго ўжываюць у медыцыне для прыпынку крывацёкаў і папаўненні іёнаў жалеза ў арганізме пры анеміі.

Девятиводный сульфат жалеза (III) выкарыстоўваецца для ачысткі пітной вады, так як паводзіць сябе як коагулянт.

Злучэння жалеза (VI)

Формулы хімічных злучэнняў жалеза, дзе яно выяўляе асаблівую ступень акіслення +6, можна запісаць наступным чынам:

• K ₂ FeO _4;
• Na ₂ FeO _4;
• MgFeO ₄ і іншыя.

Усе яны маюць агульную назву - ферраты - і валодаюць падобнымі ўласцівасцямі (моцныя аднаўляльнікі). Таксама яны здольныя абеззаражваць і валодаюць бактэрыцыдным дзеяннем. Гэта дазваляе выкарыстоўваць іх для апрацоўкі пітной вады ў прамысловых маштабах.

комплексныя злучэнні

Вельмі важнымі ў аналітычнай хіміі і не толькі з'яўляюцца адмысловыя рэчывы. Такія, якія ўтвараюцца ў водных растворах соляў. Гэта комплексныя злучэнні жалеза. Найбольш папулярныя і добра вывучаныя з іх наступныя.

1. Гексацианоферрат (II) калію K ₄ [Fe (CN) _6]. Іншая назва злучэння - жоўтая крывяная соль. Выкарыстоўваецца для якаснага вызначэння ў растворы іёна жалеза Fe ^3+. У выніку ўздзеяння раствор набывае прыгожую ярка-сінюю афарбоўку, так як фармуецца іншы комплекс - берлінская блакіт KFe ³⁺ [Fe ²⁺ (CN) _6]. Спрадвеку выкарыстоўвалася як фарбавальнік для тканіны.
2. Гексацианоферрат (III) калія K ₃ [Fe (CN) _6]. Іншая назва - чырвоная крывяная соль. Выкарыстоўваецца як якасны рэагент на вызначэнне іёна жалеза Fe ^2+. У выніку ўтворыцца сіні асадак, які мае назву турнбулева сінь. Таксама выкарыстоўвалася, як фарбавальнік для тканіны.

Жалеза ў складзе арганічных рэчываў

Жалеза і яго злучэння, як мы ўжо пераканаліся, маюць вялікае практычнае значэнне ў гаспадарчым жыцці чалавека. Аднак, акрамя гэтага, яго біялагічная ролю ў арганізме не менш вялікая, нават наадварот.

Існуе адно вельмі важнае арганічнае злучэнне, бялок, у склад якога ўваходзіць дадзены элемент. Гэта гемаглабін. Менавіта дзякуючы яму адбываецца транспарт кіслароду і ажыццяўляецца раўнамерны і своечасовы газаабмен. Таму роля жалеза ў жыццёва важным працэсе - дыханні - проста велізарная.

Усяго ўнутры арганізма чалавека ўтрымоўваецца каля 4 грам жалеза, якое ўвесь час павінна папаўняцца за кошт спажываных прадуктаў харчавання.