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 Sumeriové 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. Opravdu, před příchodem a širokým rozdělením plastů a souvisejících materiálů, mělo toto spojení pro člověka rozhodující význam. Jaký je tento prvek a jaké látky tvoří, uvažujeme v tomto článku.

Chemický prvek železa

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

1. Sériové číslo je 26.
2. Období je čtvrtým velkým.
3. Skupina osm, podskupina sekundární.
4. Atomová hmotnost je 55,847.
5. Struktura vnějšího elektronového obalu je označena vzorem 3d ⁶ 4s ² .
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 nejsou stabilní. Možné oxidační stavy, které daný atom může vykazovat:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

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

Fyzikální vlastnosti

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

• Teplota tání je 1539 ^° C;
• Varu - 2862 ^° C;
• Činnost - průměr;
• Vysoká refraktornost;
• Vystavuje 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. Forma alfa, nebo ferit, existuje až do teploty 769 ^° C.
2. Od 769 do 917 ⁰ C je formulář beta.
3. 917-1394 ⁰ C - forma gama nebo austenit.
4. Přes 1394 ⁰ С - sigma-železo.

Všechny modifikace mají různé typy struktury krystalové mřížky a také se liší v magnetických vlastnostech.

Chemické vlastnosti

Jak již bylo uvedeno výše, jednoduchá látka, železo vykazuje průměrnou chemickou aktivitu. Avšak v jemně rozptýleném stavu je schopen samovznícení ve 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;
• Sůlmi méně aktivních kovů, které je obnovují na jednoduché látky;
• S horkou vodní párou;
• S solimi 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, což naznačuje jeho velké klastry v prostoru. Hlavní hmota je obsažena ve složení rud, skal a nerostů.

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;
• Limonit nebo hnědá železná ruda;
• Vivianite;
• Pyrrhotit;
• Pyrit;
• Siderit;
• Markazit;
• Lellingitis;
• Misikel;
• Milanterite a další.

Toto je stále daleko od úplného seznamu, protože jsou opravdu velmi mnoho. Kromě toho jsou různé slitiny, které jsou vytvořeny člověkem, široce distribuovány. To jsou také takové sloučeniny železa, bez nichž je obtížné si představit moderní život lidí. Existují dva hlavní typy:

• Litina;
• Ocel.

Železo je také cenným doplňkem 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;
• Komplexní sloučeniny.

Vzorec chemických sloučenin, ve kterých je železo vykazující tento stupeň oxidace, je individuální pro každou třídu. 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 na železo sloučeniny +3. Vzorec je Fe (OH) ₂ .
3. Soli prvku v uvedeném oxidačním stavu. Obvykle mají světle zelenou barvu roztoku, dobře oxidují dokonce ve vzduchu, stávají se tmavě hnědou a přeměňují se na železné soli. 3. Rozpusťte se ve vodě. Příklady sloučenin: FeCl ₂ , FeSO ₄ , Fe (N03) ₂ .

Praktický význam mezi uvedenými látkami má několik sloučenin. Nejprve chlorid železitý. Je hlavním dodavatelem iontů lidského těla, anemického pacienta. Pokud je u pacienta diagnostikována taková onemocnění, jsou pro ni předepsány komplexní přípravky založené na zvažované sloučenině. Tak je v těle doplněn nedostatek železa.

Za druhé, železo vitriol, to je síran železnatý (II), spolu s mědí se používá k ničení zemědělských škůdců v plodinách. Metoda prokazuje svou účinnost nikoliv za prvních deset let, proto ji velice oceňují zahradníci a autoři.

Sůl Mora

Tato sloučenina, která je krystalickým hydrátem síranu železnatého a amoniaku. Jeho vzorec je napsán jako FeSO ₄ * (NH ₄ ) ₂ SO ₄ * 6H ₂ O. Jedna ze sloučenin železa (II), která se v praxi široce používá. Hlavní oblasti použití člověka jsou následující.

1. Farmacie.
2. Vědecký výzkum a laboratorní titrační 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 chemikáka, který poprvé objevil projevené vlastnosti.

Látky se stupněm oxidace železa (III)

Vlastnosti sloučenin železa, ve kterých vykazuje +3 stupně oxidace, se poněkud liší od těch, které byly shora popsány. Takže charakter odpovídajícího oxidu a hydroxidu již není základní, ale výrazný amfoterní. Pojďme popsat hlavní látky.

1. Oxid železa (III). Prášek má malou krystalickou, červenohnědou barvu. Ve vodě se nerozpouští, vykazuje slabě kyselé vlastnosti, více amfoterní. Vzorec: Fe ₂ O ₃ .
2. Hydroxid železitý (III). Sloučenina vysrážená působením alkalických látek na odpovídající soli železa. Jeho charakter je vysloven amfoterní, barva je hnědo-hnědá. Vzorec: Fe (OH) ₃ .
3. Soli, které obsahují kation Fe ³⁺ . Taková sada je odlišná, s výjimkou uhličitanu, protože dochází k hydrolýze a uvolňuje se oxid uhličitý. Příklady vzorců některých solí: Fe (NO ₃ ) ₃ , Fe ₂ (SO ₄ ) _3, FeCl _{3 ,} FeBr ₃ a další.

Z uvedených příkladů je z praktického hlediska důležitý krystalický hydrát, jako například FeCl3 _* 6H20 nebo hexahydrochlorid železa (III). Používá se v medicíně k zastavení krvácení a doplňování iontů železa v těle s anémií.

Síran železitý 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:

• K ₂ FeO ₄ ;
• Na2Fe04;
• MgFeO ₄ a další.

Všechny mají společný název - ferrát - 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 sloučeniny

Velmi důležité v analytické chemii, a to jsou nejen speciální látky. Takové látky se tvoří ve vodných roztocích solí. Jedná se o složité sloučeniny železa. Nejpopulárnější a nejvíce studované jsou následující.

1. Hexacyanoferrát (II) draselný K4 [Fe (CN) ₆ ]. Jiným názvem sloučeniny je žlutá krev. Používá se pro kvalitativní stanovení Fe ³⁺ v roztoku. Výsledkem tohoto řešení je získání krásné jasně modré barvy, protože vzniká další komplex - berlínská modrá KFe ³⁺ [Fe ²⁺ (CN) ₆ ]. Od starověku se používá jako barvivo pro tkaniny.
2. Hexacyanoferrát (III) draselný K ₃ [Fe (CN) ₆ ]. Dalším názvem je červená krevní sůl. Používá se jako kvalitativní činidlo ke stanovení ^iontů železa Fe ²⁺ . V důsledku toho vzniká modrá sraženina nazývaná turbulence modrá. Používá se také jako barvivo pro textilie.

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.

Existuje jedna velmi důležitá organická sloučenina, bílkovina, do které tento prvek patří. To je hemoglobin. Je to díky němu, že se kyslík dopravuje a provádí se jednotná a včasná výměna plynu. Proto je úloha železa v životně důležitém procesu - dýchání - prostě obrovská.

Celkově je v lidském těle obsaženo asi 4 gramy železa, které musí být neustále doplňováno spotřebovanými potravinami.