17Dелементи залізо

Залізо - d-елемент побічної підгрупи восьмий групи четвертого періоду ПСХЕ з атомним номером 26.

Один з найпоширеніших у земній корі металів (друге місце після алюмінію).

Просте веществожелезо - ковкійметаллсеребрісто-білого цветас високу хімічну реакційною здатністю: залізо швидко кородує при високих температурах або при високій влажностіна повітрі.

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe (OH) 3

У чистому кисні залізо горить, а в дрібнодисперсному стані самозаймається і на повітрі.

3Fe + 2O2 = FeO + Fe2O3

3Fe + 4H2O = FeO * Fe2O3

FeO * Fe2O3 = Fe3O4 (залізна окалина)

У природі залізо рідко зустрічається в чистому вигляді, частіше за все воно зустрічається в складі залізо-нікелевих метеоритів. Поширеність заліза в земній корі - 4,65% (4-е місце після O, Si, Al). Вважається також, що залізо становить більшу частину земного ядра.

1.Фіз.св-ва. Залізо - типовий метал, у вільному стані - сріблясто-білого кольору з сіруватим відтінком. Чистий метал пластичний, різні домішки (зокрема - вуглець) підвищують його твердість і крихкість. Володіє яскраво вираженими магнітними властивостями. Часто виділяють так звану «тріаду заліза» - групу трьох металів (залізо Fe, кобальт Co, нікель Ni), що володіють схожими фізичними властивостями, атомними радіусами і значеннями електронегативності.

Для заліза характерні ступені окислення заліза - +2 і +3.

Ступені окислення +2 відповідає чорний оксид FeO і зелений гідроксид Fe (OH) 2. Вони мають основний характер. У солях Fe (+2) присутня у вигляді катіона. Fe (+2) - слабкий відновник.

Ступені окислення +3 відповідають червоно-коричневий оксид Fe2 O3 і коричневий гідроксид Fe (OH) 3. Вони носять амфотерний характер, хоча і кислотні, і основні властивості у них виражені слабо. Так, іони Fe 3+ остачі гідролізуються навіть в кислому середовищі. Fe (OH) 3 розчиняється (і то не повністю), тільки в концентрованих лугах. Fe2 O3 реагує з лугами тільки при сплаву, даючи ферити (формальні солі кислоти неіснуючої у вільному вигляді кислоти HFeO2):

Залізо (+3) найчастіше виявляє слабкі окислювальні властивості.

Ступені окислення +2 і +3 легко переходять між собою при зміні окисно-відновних умов.

Крім того, існує оксид Fe3 O4. формальна ступінь окислення заліза в якому +8/3. Однак цей оксид можна також розглядати як ферит заліза (II) Fe +2 (Fe +3 O2) 2.

Також існує ступінь окислення +6. Відповідного оксиду і гідроксиду у вільному вигляді не існує, але отримані солі - ферати (наприклад, K2 FeO4). Залізо (+6) знаходиться в них у вигляді аніону. Ферати є сильними окислювачами.

Чисте металеве залізо стійко в воді і в розбавлених розчинах лугів. Залізо не розчиняється у холодних концентрованих сірчаної та азотної кислоти через пасивації поверхні металу міцної оксидної плівкою. Гаряча концентрована сірчана кислота, будучи більш сильним окислювачем, взаємодіє з залізом.

З соляної і розведеною (приблизно 20% -й) сернойкіслотамі залізо реагує з утворенням солей заліза (II):

При взаємодії заліза з приблизно 70% -й сірчаної кислотою при нагріванні реакція протікає з утворенням сульфату заліза (III):

3.Оксіди і гідроксиди, і окисно-відновні хар-ка ...

З'єднання заліза (II)

Оксид заліза (II) FeO володіє основними властивостями, йому відповідає підстава Fe (OH) 2. Солі заліза (II) мають світло-зеленим кольором. При їх зберіганні, особливо у вологому повітрі, вони коричневеют за рахунок окислення до заліза (III). Такий же процес протікає при зберіганні водних розчинів солей заліза (II):

З солей заліза (II) у водних розчинах стійка сіль Мора - подвійний сульфат амонію і заліза (II) (NH4) 2 Fe (SO4) 2 · 6Н2 O.

Реактивом на іони Fe 2+ в розчині може служити гексаціаноферрат (III) калію K3 [Fe (CN) 6] (червона кров'яна сіль). При взаємодії іонів Fe 2+ і [Fe (CN) 6] 3 випадає осадоктурнбулевой сині.

Для кількісного визначення заліза (II) в розчині використовують фенантролін. утворює з залізом (II) червоний комплекс FePhen3 в широкому діапазоні рН (4-9)

З'єднання заліза (III)

Оксид заліза (III) Fe2 O3 слабо амфотерен. йому відповідає ще більш слабке, ніж Fe (OH) 2. підставу Fe (OH) 3. яке реагує з кислотами:

Солі Fe 3+ схильні до утворення кристалогідратів. У них іон Fe 3+ як правило оточений шістьма молекулами води. Такі солі мають рожевий або фіолетовий цвет.Іон Fe 3+ повністю гідролізується навіть в кислому середовищі. При рН> 4 цей іон практчіескі повністю осідає [18] у вигляді Fe (OH) 3:

При частковому гідролізі іона Fe 3+ утворюються багатоядерні оксо- і гідроксокатіонів, через що розчини набувають коричневого цвет.Основние властивості гідроксиду заліза (III) Fe (OH) 3 виражені дуже слабо. Він здатний реагувати лише з концентрованими розчинами лугів:

Утворені при цьому гідроксокомплекси заліза (III) стійкі тільки в сильно лужних розчинах. При розведенні розчинів водою вони руйнуються, причому в осад випадає Fe (OH) 3.

При сплавці з лугами і оксидами інших металів Fe2 O3 утворює різноманітні ферити:

З'єднання заліза (III) в розчинах відновлюються металевим залізом:

Залізо (III) здатне утворювати подвійні сульфати з однозарядними катіонами типу квасцов. наприклад, KFe (SO4) 2 - железокаліевие галун, (NH4) Fe (SO4) 2 - железоаммонийні галун і т. д.

Для якісного виявлення в розчині сполук заліза (III) використовують якісну реакцію іонів Fe 3+ з тіоціанат-іонами SCN-. При взаємодії іонів Fe 3+ з аніонами SCN - утворюється суміш яскраво-червоних роданідних комплексів заліза [Fe (SCN)] 2+. [Fe (SCN) 2] +. Fe (SCN) 3. [Fe (SCN) 4] -. Склад суміші (а значить, і інтенсивність її забарвлення) залежить від різних чинників, тому для точного якісного визначення заліза цей метод непридатний.

Іншим якісним реактивом на іони Fe 3+ служить гексаціаноферрат (II) калію K4 [Fe (CN) 6] (жовта кров'яна сіль). При взаємодії іонів Fe 3+ і [Fe (CN) 6] 4 випадає яскраво-синій осад берлінської блакиті:

З'єднання заліза (VI)

Ферати - солі неіснуючої у вільному вигляді залізної кислоти H2 FeO4. Це з'єднання фіолетового кольору, по окисних властивостях нагадують перманганати, а по розчинності - сульфати. Отримують ферати при дії газоподібного хлору або озону на суспензія Fe (OH) 3 в лугу [20]. наприклад, феррат (VI) калію K2 FeO4. Ферати пофарбовані у фіолетовий колір.

Ферати також можна отримати електролізом 30% -ного розчину лугу на залізному аноді:

Ферати - сильні окислювачі. У кислому середовищі розкладаються з виділенням кисню:

Окисні властивості Феррата використовують для знезараження води.

1) В живих організмах залізо є важливим мікроелементом, що каталізує процеси обміну киснем (дихання).

2) Зазвичай залізо входить в ферменти у вигляді комплекса.В зокрема, цей комплекс присутній в гемоглобіні - найважливішому білку, що забезпечує транспорт кисню з кров'ю до всіх органів людини і тварин. І саме він забарвлює кров у характерний червоний колір.

4) Надмірна доза заліза (200 мг і вище) може надавати токсичну дію. Передозування заліза пригнічує антиоксидантну систему організму, тому вживати препарати заліза здоровим людям не рекомендується.