Железо

I.ЖЕЛЕЗО КАК ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ. II.НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ III.ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. IV.ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА V.ПОЛУЧЕНИЕ

VIII группа Атомный номер 26, атомная масса VIII группа Атомный номер 26, атомная масса

Историческая справка о железе Слово «железо» произошло от санскритских слов «джальжа» (металл, руда) или «жель» (блистать, пылать). Самым древним предметом из железа считаются бусы из полых трубочек, найденные при раскопках египетских захоронений конца IV в. до н.э. Бусы выкованы из железа, содержащего 7,5 % никеля, что характерно для железа метеоритного происхождения.

Изотопы железа Природные изотопы Искусственные изотопы 56 Fе - 91, 68% 54 Fе - 5,84% 57 Fе - 2, 17% 58 Fе - 0,31% 55 Fе - Т 1/2 - 2,4 ч 59 Fе - Т 1/2 - 45,6 суток

II. Нахождение в природе В земной коре железо распространено достаточно широко. На его долю приходится : Около 4,1% массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). В морской воде 1·10 –5 1·10 –8 % железа.

Минералы железа лимонит Fe 2 O 3 nH 2 O гематит Fe 2 O 3 пирит FeS 2 магнетит Fe 3 O 4

Железо содержится в крови – гемоглобине, а именно в красных кровяных тельцах – эритроцитах. о

В растениях Железо влияет на процесс фотосинтеза.

III. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Мягкий ковкий серебристо-белый металл. Температура плавления – 1535 С Температура кипения около 2800 С При температуре ниже 770 С железо обладает ферромагнитными свойствами (оно легко намагничивается, и из него можно изготовить магнит). Выше этой температуры ферромагнитные свойства железа исчезают, железо «размагничивается».

Отдавая два внешних электрона, проявляет степень окисления +2; Отдавая три электрона (два внешних и один сверхоктетный с предпоследнего энергетического уровня), проявляет степень окисления +3. Fe-2e=Fe +2 Fe-3e=Fe +3

Железо - металл средней химической активности слабый окислитель сильный окислитель Cl, HNO, H SO (к), t НCl, разб. H SO, р-ры солей Fe ²O Fe ³ O Fe O + O t

1. Железо активный металл. На воздухе образуется защитная оксидная пленка, препятствующая ржавению металла. 3Fe + 2O 2 = Fe 2 O 3 FeO (Феррит железа) 2. Во влажном воздухе железо окисляется и покрывается ржавчиной, которая частично состоит из гидратированного оксида железа (III). 4Fe + 3О 2 + 6Н 2 О = 4Fe(ОН) 3

3. Взаимодействие с простыми веществами: 3.1 Горит в кислороде 3 Fe + 2 O 2 =Fe 3 O Реагирует с хлором 2Fe + 3 Cl 2 = 2FeCl Взаимодействует с серой Fe + S = FeS

4. Железо вытесняет из растворов солей металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений правее железа: Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu 5. При высокой температуре ( °С) железо реагирует с парами воды: 3Fe+4Н 2 O=Fe 3 O 4 +4Н 2

6. С кислотами: С соляной и разбавленной (приблизительно 20%-й) серной кислотами железо реагирует с образованием солей железа(II): Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 С концентрированными серной и азотной кислотами железо не реагирует. Эти кислоты создают на поверхности металла такую прочную и плотную пленку оксида, что металл становится совершенно пассивным и уже не вступает в другие реакции. Растворяется железо в разбавленной азотной кислоте. 8 Fe + 30 HNO 3 8 Fe(NO 3 ) NH 4 NO H 2 O

7. Окисление железа При хранении водных растворов солей железа(II) наблюдается окисление железа(II) до железа(III): 4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH)Cl 2 8. Соединения железа (III) в растворах восстанавливаются металлическим железом: Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2

Получение железа. 2 ) При прямом получении железа из руд используют бедные железные руды, шлаки других производств, содержащие железо: Fe 2 O 3 + СО Fe + CO 2, Fe 2 O 3 + H 2 Fe + H 2 O. 1 ) Основной промышленный способ переработки железных руд - производство чугуна (сплав железа, содержащий 2,2–4% С, а также Si, Mn, P, S). Процесс, протекающий в доменной печи, основан на восстановлении оксидов железа при нагревании: Fe 2 O 3 + CO Fe 3 O 4 + CO 2, FeO + CO Fe + CO 2 Fe 3 O 4 + CO FeO + CO 2 FeO + C Fe + CO ПОЛУЧЕНИЕ

СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

Оксид железа II ПОЛУЧЕНИЕ 1. Неполное окисление железа (недостаток кислорода) Fe + O 2 = 2FeO (черный) 2. Разложение солей FeCO 3 = FeO + CO 2

Оксид железа II ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Проявляет основные свойства, взаимодействуя с кислотами: FeO + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 O FeO + 4HNO 3 (к) = Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + 2H 2 O 2. Окисляется на воздухе в смесь оксидов. 6FeO + O 2 = 2Fe 3 O 4

Оксид железа III ПОЛУЧЕНИЕ 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 2 Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

Оксид железа III ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Оксид железа (III) проявляет слабые амфотерные свойства, взаимодействуя при нагревании с основными оксидами с образованием ферритов: МnO + Fe 2 O 3 = Mn(FeO 2 ) 2 Fe 2 O 3 + 2KOH = 2KFeO 2 + H 2 O

Смешанный оксид Fe 3 O 4 Формула FeO*Fe 2 O 3 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Fe 3 O 4 + 4H 2 SO 4 = FeSO 4 + Fe 2 (SO 4 ) H 2 O

Гидроксид железа II ПОЛУЧЕНИЕ: FeCl 2 + 2NaOH = Fe(OH) 2 + 2NaCl ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Основной гидроксид 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4 Fe(OH) 3

Гидроксид железа III ПОЛУЧЕНИЕ: FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3NaCl 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4 Fe(OH) 3 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Амфотерный гидроксид 2Fe(OH) 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2 + 3H 2 O

Соли железа II Обладают восстановительными свойствами. Имеют общие свойства с другими солями 6FeSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 = 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2NO + 4H 2 O 2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

Соли железа III Имеют общие свойства с другими солями Проявляют окислительные свойства 2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

Соли железа III Имеют общие свойства с другими солями Проявляют окислительные свойства 2FeCl 3 + H 2 S = 2FeCl 2 + S + 2HCl 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2

Соли железа VI (ферраты) Встречаются редко Fe 2 O 3 + KClO KOH = 2K 2 FeO 4 + KCl + 2H 2 O

Качественные реакции на ионы Fe 2+ и Fe 3+. FeSO 4 + K 3 [Fe(CN) 6 ] KFe +2 [Fe +3 (CN) 6 ] + K 2 SO 4 красная кровяная соль турнбулева синь FeCI 3 + K 4 [Fe(CN) 6 ] KFe +3 [Fe +2 (CN) 6 ] +3KCI желтая кровяная соль берлинская лазурь FeCI KCNS Fe(CNS) 3 +3KCI кроваво-красный

Сплавы железа

Применение железа и его соединений в медицине: Железный купорос FеSО 4 7Н 2 О используют при лечении анемии, связанной с недостатком железа в организме. Карбонат железа (II) FеСО 3 применяют при слабости и истощении. Восстановленное железо (Fе 2+ ) назначают при слабости и истощении: оно входит в состав более 20 лекарственных средств, применяемых при лечении различных видов анемий. Гексагидрат хлорида железа (III) FеС 13 6Н 2 О применяется наружно как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство. Таблетки «Бло» (содержат FеSО 4 ) используют при лечении железодефицитной анемии»