Valence of iron. Hva er valensen til jern?

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 05:37

Det er vanskelig å overvurdere rollen til jern for menneskekroppen, fordi det bidrar til å "skape" blod, innholdet påvirker nivået av hemoglobin og myoglobin, jern normaliserer funksjonen til enzymsystemet. Men hva er dette elementet når det gjelder kjemi? Hva er valensen til jern? Dette vil bli diskutert i denne artikkelen.

Litt av historien

Mennesket visste om dette kjemiske elementet og eide til og med produkter fra det så tidlig som på 400-tallet f. Kr. Dette var folkene i det gamle Egypt og sumererne. Det var de som først begynte å lage smykker, våpen av en legering av jern og nikkel, som ble funnet under arkeologiske utgravninger og nøye undersøkt av kjemikere.

Litt senere lærte stammene til arierne som flyttet til Asia å utvinne fast jern fra malm. Det var så verdifullt for datidens folk at produktene ble dekket med gull!

Jernegenskaper

Jern (Fe) er på fjerde plass når det gjelder innholdet i jordskorpen. Den inntar en plass i 7. gruppe i 4. periode og har nummer 26 inkjemisk tabell over elementer av Mendeleev. Valensen til jern er direkte avhengig av dets plassering i tabellen. Men mer om det senere.

Dette metallet er mest vanlig i naturen i form av malm, som finnes i vann som mineral, samt i ulike forbindelser.

De største jernmalmreservene er i Russland, Australia, Ukraina, Brasil, USA, India, Canada.

Fysiske egenskaper

Før man går videre til valensen til jern, er det nødvendig å se nærmere på dets fysiske egenskaper, for å si det slik, se nærmere på det.

Dette metallet har en sølvaktig farge, er ganske duktilt, men er i stand til å øke hardheten gjennom sin interaksjon med andre elementer (for eksempel med karbon). Den har også magnetiske egenskaper.

I fuktige omgivelser kan jern korrodere, det vil si ruste. Selv om absolutt rent metall er mer motstandsdyktig mot fuktighet, men hvis det inneholder urenheter, er det de som fremkaller korrosjon.

Jern samhandler godt med sure miljøer, det kan til og med danne s alter av jernsyre (forutsatt et sterkt oksidasjonsmiddel).

I luft blir den raskt dekket med en oksidfilm som beskytter den mot interaksjoner.

Kjemiske egenskaper

Dette grunnstoffet har også en rekke kjemiske egenskaper. Jern, som resten av elementene i det periodiske systemet, har ladningen til atomkjernen, som tilsvarer serienummeret +26. Og rundt kjernen roterer 26 elektroner.

Generelt, hvis vi vurderer egenskapene til jern - et kjemisk grunnstoff, så er det et metall med lav aktiv evne.

I samspill med svakere oksidasjonsmidler danner jern forbindelser der det er toverdig (det vil si at oksidasjonstilstanden er +2). Og hvis med sterke oksidasjonsmidler, når oksidasjonstilstanden til jern +3 (det vil si at valensen blir lik 3).

Ved interaksjon med kjemiske elementer som ikke er metaller, fungerer Fe som et reduksjonsmiddel i forhold til dem, mens oksidasjonstilstanden blir, i tillegg til +2 og +3, til og med +4, +5, +6. Slike forbindelser har svært sterke oksiderende egenskaper.

Som nevnt ovenfor er jern i luften dekket med en oksidfilm. Og ved oppvarming øker reaksjonshastigheten og jernoksid med valens 2 (temperatur mindre enn 570 grader Celsius) eller oksid med valens 3 (temperaturindeks mer enn 570 grader) kan dannes.

Interaksjon av Fe med halogener fører til dannelse av s alter. Grunnstoffene fluor og klor oksiderer det til +3. Brom er opp til +2 eller +3 (alt avhenger av betingelsene for gjennomføring av en kjemisk transformasjon ved interaksjon med jern).

Ved interaksjon med jod oksideres grunnstoffet til +2.

Oppvarming av jern og svovel gir jernsulfid med en valens på 2.

Hvis du smelter ferrum og kombinerer det med karbon, fosfor, silisium, bor, nitrogen, får du forbindelser som kalles legeringer.

Jern er et metall,derfor interagerer den også med syrer (dette ble også kort diskutert litt høyere). For eksempel, svovelsyre og salpetersyre, med høy konsentrasjon, i et miljø med lav temperatur, påvirker ikke jern. Men så snart det stiger, skjer det en reaksjon, som et resultat av at jern oksideres til +3.

Jo høyere syrekonsentrasjon, desto høyere temperatur bør gis.

Oppvarming av 2-valent jern i vann, vi får oksid og hydrogen.

Fe har også evnen til å fortrenge metaller som har redusert aktivitet fra vandige løsninger av s alter. Samtidig oksideres det til +2.

Når temperaturen stiger, gjenoppretter jern metaller fra oksider.

Hva er valency

Allerede i forrige avsnitt ble begrepet valens, samt graden av oksidasjon, møtt litt. Det er på tide å vurdere jernets verdi.

Men først må du forstå hva slags egenskap til kjemiske elementer det er.

Kjemiske stoffer er nesten alltid konstante i sammensetningen. For eksempel, i formelen for vann H2O - 1 oksygenatom og 2 hydrogenatomer. Det samme gjelder andre forbindelser der to kjemiske elementer er involvert, hvorav det ene er hydrogen: 1-4 hydrogenatomer kan tilsettes 1 atom av et kjemisk grunnstoff. Men ikke omvendt! Derfor er det klart at hydrogen bare binder 1 atom av et annet stoff til seg selv. Og det er dette fenomenet som kalles valens - evnen til atomer av et kjemisk element til å feste en bestemtantall atomer til andre grunnstoffer.

Valensverdi og grafisk formel

Det er elementer i det periodiske system som har en konstant valens - disse er oksygen og hydrogen.

Og det er kjemiske elementer som det endrer seg i. For eksempel er jern oftere 2 og 3 valent, svovel 2, 4, 6, karbon 2 og 4. Dette er elementer med variabel valens.

For å forstå hva valens er, kan du skrive den grafiske formelen til forbindelser riktig. Den viser sekvensen for tilkobling av atomer i et molekyl.

Ved å vite valensen til ett av elementene i forbindelsen, kan du bestemme valensen til det andre.

Iron valency

Som nevnt refererer jern til elementer med variabel valens. Og den kan svinge ikke bare mellom 2 og 3, men også nå 4, 5 og til og med 6.

Selvfølgelig studerer uorganisk kjemi jernvalens mer detaljert. La oss kort vurdere denne mekanismen på nivået til de enkleste partiklene.

Jern er et d-element, som 31 flere elementer i det periodiske systemet er lagt til (dette er 4-7 perioder). Når atomnummeret øker, får egenskapene til d-elementene små endringer. Atomradiusen til disse stoffene øker også sakte. De har en variabel valens, som avhenger av at det pre-ytre d-elektronundernivået er ufullstendig.

Fordi for jern er ikke bare c-elektroner plassert i det ytre laget valens, men også uparrede 3d-elektroner i det pre-ytre laget. Og, som en konsekvens, valensen til Fe i kjemiskforbindelser kan være lik 2, 3, 4, 5, 6. I utgangspunktet er det lik 2 og 3 - disse er mer stabile forbindelser av jern med andre stoffer. I mindre stabile utviser den valens 4, 5, 6. Men slike forbindelser er mindre vanlige.

Bivalent ferrum

Når jern med 2 valens interagerer med vann, oppnås jernoksid (2). Denne forbindelsen er svart. Reagerer ganske lett med s altsyre (lav konsentrasjon) og salpetersyre (høy konsentrasjon).

Hvis et slikt oksid av 2-valent jern interagerer med enten hydrogen (temperatur 350 grader Celsius) eller karbon (koks) ved 1000 grader, blir det gjenopprettet til en ren tilstand.

Ekstraher jernholdig oksid av 2-valent jern på følgende måter:

gjennom kombinasjonen av jernholdig oksid med karbonmonoksid;
når ren Fe varmes opp, mens oksygentrykket er lavt;
ved nedbrytning av jernholdig oksalat i et vakuummiljø;
når rent jern interagerer med oksidene, er temperaturen 900–1000 grader Celsius.

Når det gjelder det naturlige miljøet, er jernoksid toverdig, tilstede som mineralet wuestitt.

Det er en annen måte å bestemme valensen til jern i en løsning - i dette tilfellet med sin indeks 2. Det er nødvendig å utføre reaksjoner med rødt s alt (kaliumheksacyanoferrat) og med alkali. I det første tilfellet observeres et mørkeblått bunnfall - et komplekst s alt av jern 2-valent. Iden andre - å få et mørkt grågrønt bunnfall - jernhydroksid er også 2-valent, mens 3-valent jernhydroksid har en mørkebrun farge i løsningen