Jernforbindelser. Jern: fysiske og kjemiske egenskaper

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 17:53

De første produktene laget av jern og dets legeringer ble funnet under utgravninger og dateres tilbake til omkring det 4. årtusen f. Kr. Det vil si at selv de gamle egypterne og sumererne brukte meteorittforekomster av dette stoffet til å lage smykker og husholdningsartikler, samt våpen.

I dag er ulike typer jernforbindelser, samt rent metall, de vanligste og mest brukte stoffene. Ikke rart at det 20. århundre ble ansett som jern. Tross alt, før ankomsten og den utbredte bruken av plast og relaterte materialer, var det denne forbindelsen som var av avgjørende betydning for mennesker. Hva er dette grunnstoffet og hvilke stoffer det danner, vil vi vurdere i denne artikkelen.

Kjemisk element jern

Hvis vi tar for oss strukturen til atomet, bør vi først og fremst angi dets plassering i det periodiske systemet.

1. Ordinal number - 26.
2. Perioden er den fjerde store.
3. Åttende gruppe, sekundær undergruppe.
4. Atomvekt er 55 847.
5. Strukturen til det ytre elektronskallet er indikert med formelen 3d⁶4s^2.
6. Kjemisk elementsymbol - Fe.
7. Navn - strykejern, innlesingformel - "ferrum".
8. I naturen er det fire stabile isotoper av det aktuelle grunnstoffet med massetall 54, 56, 57, 58.

Det kjemiske elementet jern har også rundt 20 forskjellige isotoper som ikke er stabile. Mulig oksidasjon sier at dette atomet kan vise:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Ikke bare selve grunnstoffet er viktig, men også dets ulike forbindelser og legeringer.

Fysiske egenskaper

Som et enkelt stoff har jern fysiske egenskaper med utt alt metallisitet. Det vil si at det er et sølvhvitt metall med en grå fargetone, som har en høy grad av duktilitet og duktilitet og et høyt smelte- og kokepunkt. Hvis vi vurderer egenskapene mer detaljert, så:

• smeltepunkt - 1539 0С;
• boil - 2862 0C;
• aktivitet – middels;
• ildfast - høy;
• viser utt alte magnetiske egenskaper.

Avhengig av forhold og ulike temperaturer, er det flere modifikasjoner som jern danner. Deres fysiske egenskaper skiller seg fra det faktum at krystallgittene er forskjellige.

1. Alfaformen, eller ferritt, eksisterer opp til en temperatur på 769 0C.
2. Fra 769 til 917 0C – betaform.
3. 917-1394 0С - gammaform, eller austenitt.
4. Over 1394 0S - sigma jern.

Alle modifikasjoner harforskjellige typer struktur av krystallgitter, og også forskjellige i magnetiske egenskaper.

Kjemiske egenskaper

Som nevnt ovenfor, viser det enkle stoffet jern middels kjemisk aktivitet. Men i finfordelt tilstand kan det antennes spontant i luft, mens selve metallet brenner ut i rent oksygen.

Korrosjonsevnen er høy, så legeringene av dette stoffet er belagt med legeringsforbindelser. Jern er i stand til å samhandle med:

• acids;
• oksygen (inkludert luft);
• grå;
• halogens;
• ved oppvarming - med nitrogen, fosfor, karbon og silisium;
• med s alter av mindre aktive metaller, reduserer dem til enkle stoffer;
• med live steam;
• med jerns alter i oksidasjonstilstand +3.

Det er åpenbart at metallet ved å vise slik aktivitet er i stand til å danne forskjellige forbindelser, forskjellige og polare i egenskaper. Og slik skjer det. Jern og dets forbindelser er ekstremt varierte og brukes i ulike grener av vitenskap, teknologi, industriell menneskelig aktivitet.

Spredning i naturen

Naturlige jernforbindelser er ganske vanlige, fordi det er det nest mest tallrike grunnstoffet på planeten vår etter aluminium. Samtidig, i sin rene form, er metallet ekstremt sjeldent, som en del av meteoritter, noe som indikerer dets store ansamlinger i verdensrommet. Hovedmassen finnes i sammensetningen av malmer, bergarter og mineraler.

Iffor å snakke om prosentandelen av det aktuelle elementet i naturen, så kan følgende tall gis.

1. Kjernene til de terrestriske planetene - 90%.
2. I jordskorpen - 5%.
3. I jordens mantel - 12%.
4. I jordens kjerne - 86%.
5. I elvevann - 2 mg/l.
6. I havet og havet - 0,02 mg/l.

De vanligste jernforbindelsene danner følgende mineraler:

• magnetite;
• limonitt eller brun jernstein;
• vivianite;
• pyrrhotite;
• pyrite;
• siderite;
• marcasite;
• lellingite;
• Mipicel;
• milanteritt og andre.

Dette er langt fra en komplett liste, for det er virkelig mange av dem. I tillegg er ulike legeringer som er skapt av mennesker utbredt. Dette er også slike jernforbindelser, uten hvilke det er vanskelig å forestille seg det moderne livet til mennesker. Disse inkluderer to hovedtyper:

• støpejern;
• stål.

Det er også jern som er et verdifullt tillegg til mange nikkellegeringer.

Jern(II)-forbindelser

Disse inkluderer de der oksidasjonstilstanden til det dannende elementet er +2. De er ganske mange, fordi de inkluderer:

• oxide;
• hydroxide;
• binære forbindelser;
• komplekse s alter;
• komplekse forbindelser.

Formlene for kjemiske forbindelser der jern viser den angitte graden av oksidasjon er individuelle for hver klasse. Tenk på de viktigste og mest vanlige av dem.

1. Jernoksid (II). Svart pulver, uløselig i vann. Forbindelsens natur er grunnleggende. Det er i stand til å oksidere raskt, men det kan også lett reduseres til et enkelt stoff. Det oppløses i syrer for å danne de tilsvarende s alter. Formel – FeO.
2. Jern(II)hydroksid. Det er et hvitt amorft bunnfall. Dannet ved reaksjon av s alter med baser (alkalier). Den viser svake grunnleggende egenskaper, er i stand til raskt å oksidere i luft til jernforbindelser +3. Formel – Fe(OH)_2.
3. S alter av et grunnstoff i den angitte oksidasjonstilstanden. Som regel har de en blekgrønn farge på løsningen, oksiderer godt selv i luft, får en mørkebrun farge og blir til jerns alter 3. De oppløses i vann. Sammensatte eksempler: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Praktisk verdi blant de utpekte stoffene har flere forbindelser. Først jern(II)klorid. Dette er hovedleverandøren av ioner til menneskekroppen med anemi. Når en slik sykdom er diagnostisert hos en pasient, foreskrives han komplekse preparater, som er basert på den aktuelle forbindelsen. Slik fylles jernmangel i kroppen opp igjen.

For det andre brukes jern(II)sulfat, det vil si jern(II)sulfat, sammen med kobber for å ødelegge landbruksskadedyr i avlinger. Metoden har bevist sin effektivitet i mer enn et tiår, derfor er den satt stor pris på av gartnere og gartnere.

Mora S alt

Denne forbindelsensom er et hydrert jern- og ammoniumsulfat. Formelen er skrevet som FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. En av forbindelsene av jern (II), som er mye brukt i praksis. Hovedområdene for menneskelig bruk er som følger.}

1. Farmaceuticals.
2. Vitenskapelig forskning og laboratorietitrimetriske analyser (for bestemmelse av krom, kaliumpermanganat, vanadium).
3. Medisin - som tilsetning til mat med mangel på jern i pasientens kropp.
4. For impregnering av treprodukter, da Moras alt beskytter mot råteprosesser.

Det er andre områder der dette stoffet brukes. Den fikk navnet sitt til ære for den tyske kjemikeren som først oppdaget manifesterte egenskaper.

Stoffer med jern(III)-oksidasjonstilstand

Egenskapene til jernforbindelser, der de har en oksidasjonstilstand på +3, er noe annerledes enn de som er diskutert ovenfor. Dermed er naturen til det tilsvarende oksidet og hydroksydet ikke lenger basisk, men utt alt amfoterisk. La oss gi en beskrivelse av hovedstoffene.

1. Jernoksid (III). Pulveret er finkrystallinsk, rødbrun i fargen. Det oppløses ikke i vann, viser litt sure, mer amfotere egenskaper. Formel: Fe₂O_3.
2. Jern(III)hydroksid. Et stoff som utfelles når alkalier reagerer med de tilsvarende jerns altene. Karakteren er utt alt amfoterisk, fargen er brun-brun. Formel: Fe(OH)_3.
3. S alter, som inkluderer kation Fe³⁺. Mange av disse har blitt isolert, med unntak av karbonat, siden hydrolyse skjer og karbondioksid frigjøres. Eksempler på formler for noen s alter: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{og andre.}

Blant eksemplene ovenfor, fra et praktisk synspunkt, et slikt krystallinsk hydrat som FeCL₃6H_{2O, eller jernkloridheksahydrat er viktig (III). Det brukes i medisin for å stoppe blødninger og fylle på jernioner i kroppen ved anemi.}

Jern(III)sulfat 9-hydrat brukes til å rense drikkevann, da det fungerer som en koagulant.

Jern(VI)-forbindelser

Formlene til de kjemiske forbindelsene av jern, der det viser en spesiell oksidasjonstilstand på +6, kan skrives som følger:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 og andre.}

Alle har et felles navn - ferrater - og har lignende egenskaper (sterke reduksjonsmidler). De er også i stand til å desinfisere og har en bakteriedrepende effekt. Dette gjør at de kan brukes til behandling av drikkevann i industriell skala.

Komplekse forbindelser

Spesielle stoffer er svært viktige i analytisk kjemi og ikke bare. De som dannes i vandige løsninger av s alter. Dette er komplekse forbindelser av jern. De mest populære og godt undersøkte er som følger.

1. Kaliumheksacyanoferrat (II)K₄[Fe(CN)₆]. Et annet navn for forbindelsen er gult blods alt. Den brukes til kvalitativ bestemmelse av Fe³⁺ jernion i løsning. Som et resultat av eksponering får løsningen en vakker lys blå farge, siden et annet kompleks dannes - prøyssisk blå KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Siden antikken har det blitt brukt som fargestoff for stoff.}
2. Kaliumheksacyanoferrat (III) K₃[Fe(CN)₆]. Et annet navn er rødt blods alt. Brukes som en kvalitativ reagens for bestemmelse av jernion Fe^{2+. Som et resultat dannes det et blått bunnfall, som kalles Turnbull blue. Brukes også som stofffarge.}

Jern i organisk materiale

Jern og dets forbindelser er, som vi har sett, av stor praktisk betydning i menneskets økonomiske liv. Men i tillegg til dette er dens biologiske rolle i kroppen ikke mindre stor, tvert imot.

Det er en veldig viktig organisk forbindelse, protein, som inkluderer dette elementet. Dette er hemoglobin. Det er takket være ham at oksygen transporteres og jevn og rettidig gassutveksling utføres. Derfor er jernets rolle i den vitale prosessen - pusten - rett og slett enorm.

Tot alt inneholder menneskekroppen ca. 4 gram jern, som hele tiden må fylles på gjennom mat som konsumeres.