Железо

Что означает Железо и что это такое? В разделе Химия дан подробный ответ и объяснение на вопрос.

Здесь выложено готовое сочинение на тему Железо, которое вы так же можете использовать как реферат.

Эту, поверенную нами работу, вы можете скачать бесплатно перейдя по ссылке, но если вам необходима другая готовая работа по данному предмету, например реферат или изложение, доклад, лекция, проект, презентация, эссе, краткое описание, биография писателя, ученого или другой знаменитости, контрольная, самостоятельная, курсовая, экзаменационная, дипломная или любая другая работа, с вашими индивидуальными требованиями, напишите нам и мы договоримся.

Наша небольшая команда бывших и действующих преподавателей и авторов со стажем работы от 5-ти лет всегда вам поможет. Всего нами написано и проверено более 10 000 различных работ на образовательные темы. С нами вы получите действительно качестенный материал с уникальным текстом и обязательно хорошую оценку. Удачи в учебе!

Сургутский Государственный Университет

Кафедра химии

РЕФЕРАТ

по теме:

ЖЕЛЕЗО

Выполнил:

Бондаренко М.А.

596/2 гр.

Проверил:

Щербакова Л.П.

Сургут, 2000 В периодической системе железо находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе VIII группы.

Химический знак – Fe (феррум). Порядковый номер – 26, электронная формула 1s2 2s2 2p6 3d6 4s2 .

¯­ ­ ­ ­ ­ ­
3d ­ 4p
4s
Электронно-графическая формула
¯­ ­ ­ ­ ­
3d ¯­ 4p
4s

Валентные электроны у атома железа находятся на последнем электронном слое (4s2 ) и предпоследнем (3d6 ). В химических реакциях железо может отдавать эти электроны и проявлять степени окисления +2, +3 и, иногда, +6.

Нахождение в природе.

Железо является вторым по распространенности металлом в природе (после алюминия). В свободном состоянии железо встречается только в метеоритах, падающих на землю. Наиболее важные природные соединения:

Fe2 O3 · 3H2 O – бурый железняк;

Fe2 O3 – красный железняк;

Fe3 O4 (FeO · Fe2 O3 ) – магнитный железняк;

FeS2 - железный колчедан (пирит).

Соединения железа входят в состав живых организмов.

Получение железа.

В промышленности железо получают восстановлением его из железных руд углеродом (коксом) и оксидом углерода (II) в доменных печах. Химизм доменного процесса следующий:

C + O2 = CO2 ,

CO2 + C = 2CO.

3Fe2 O3 + CO = 2Fe3 O4 + CO2 ,

Fe3 O4 + CO = 3FeO + CO2 ,

FeO + CO = Fe + CO2 .

Физические свойства.

Железо – серебристо серый металл, обладает большой ковкостью, пластичностью и сильными магнитными свойствами. Плотность железа – 7,87 г/см3 , температура плавления 1539°С.

Химические свойства.

В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становится активным и реагирует с ними:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 Хлорид железа (III)

3Fe + 2O2 = Fe3 O4 (FeO · Fe2 O3 ) Оксид железа (II,III)

Fe + S = FeS Сульфид железа (II)

При очень высокой температуре железо реагирует с углеродом, кремнием и фосфором:

3Fe + C = Fe3 C Карбид железа (цементит)

3Fe + Si = Fe3 Si Силицид железа

3Fe + 2P = Fe3 P2 Фосфид железа (II)

Железо реагирует со сложными веществами.

Во влажном воздухе железо быстро окисляется (корродирует):

4Fe + 3O2 + 6H2 O = 4Fe(OH)3 ,

O

Fe(OH)3 = Fe

O – H + H2 O

Ржавчина

Железо находится в середине электрохимического ряда напряжений металлов, поэтому является металлом средней активности . Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных, щелочноземельных металлов и у алюминия. Только при высокой температуре раскаленное железо реагирует с водой:

3Fe + 4H2 O = Fe3 O4 + 4H2 ­

Железо реагирует с разбавленными серной и соляной кислотами, вытесняя из кислот водород:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ­

Fe + H2 SO4 = FeSO4 + H2 ­

При обычной температуре железо не взаимодействует с концентрированной серной кислотой, так как пассивируется ею. При нагревании концентрированная H2 SO4 окисляет железо до сульфита железа (III):

2Fe + 6H2 SO4 = Fe2 (SO4 )3 + 3SO2 ­ + 6H2 O.

Разбавленная азотная кислота окисляет железо до нитрата железа (III):

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3 )3 + NO­ + 2H2 O.

Концентрированная азотная кислота пассивирует железо.

Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu, Fe0 + Cu2+ = Fe2+ + Cu0 .

Соединения железа (II)

Оксид железа (II) FeO – черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Оксид железа (II) получают восстановлением оксида железа(II,III) оксидом углерода (II):

Fe3 O4 + CO = 3FeO + CO2 ­.

Оксид железа (II) – основной оксид, легко реагирует с кислотами, при этом образуются соли железа(II):

FeO + 2HCl = FeCl2 + H2 O, FeO + 2H+ = Fe2+ + H2 O.

Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 – порошок белого цвета, не растворяется в воде. Получают его из солей железа (II) при взаимодействии их со щелочами:

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 ¯ + Na2 SO4 ,

Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 ¯.

Гидроксид железа () Fe(OH)2 проявляет свойства основания, легко реагирует с кислотами:

Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2 O,

Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2 O.

При нагревании гидроксид железа (II) разлагается:

Fe(OH)2 = FeO + H2 O.

Соединения со степенью окисления железа +2 проявляют восстановительные свойства , так как Fe2+ легко окисляются до Fe+3 :

Fe+2 – 1e = Fe+3

Так, свежеполученный зеленоватый осадок Fe(OH)2 на воздухе очень быстро изменяет окраску – буреет. Изменение окраски объясняется окислением Fe(OH)2 в Fe(OH)3 кислородом воздуха:

4Fe+2 (OH)2 + O2 + 2H2 O = 4Fe+3 (OH)3 .

Восстановительные свойства проявляют и соли двухвалентного железа, особенно при действии окислителей в кислотной среде. Например, сульфат железа (II) восстанавливает перманганат калия в сернокислотной среде до сульфата марганца (II):

10Fe+2 SO4 + 2KMn+7 O4 + 8H2 SO4 = 5Fe+32 (SO4 )3 + 2Mn+2 SO4 + K2 SO4 + 8H2 O.

Качественная реакция на катион железа (II).

Реактивом для определения катиона железа Fe2+ является гексациано (III) феррат калия (красная кровяная соль) K3[Fe(CN)6 ]:

3FeSO4 + 2K3 [Fe(CN)6 ] = Fe3 [Fe(CN)6 ]2 ¯ + 3K2 SO4 .

При взаимодействии ионов [Fe(CN)6 ]3 - с катионами железа Fe2+ образуется темно-синий осадок – турнбулева синь:

3Fe2+ +2[Fe(CN)6 ]3- = Fe3 [Fe(CN)6 ]2 ¯

Соединения железа (III)

Оксид железа (III) Fe2 O3 – порошок бурого цвета, не растворяется в воде. Оксид железа (III) получают:

А) разложением гидроксида железа (III):

2Fe(OH)3 = Fe2 O3 + 3H2 O

Б) окислением пирита (FeS2 ):

4Fe+2 S2-1 + 11O20 = 2Fe2+3 O3 + 8S+4 O2-2 .

Fe+2 – 1e ® Fe+3

2S-1 – 10e ® 2S+4

O20 + 4e ® 2O-2 11e

Оксид железа (III) проявляет амфотерные свойства:

А) взаимодействует с твердыми щелочами NaOH и KOH и с карбонатами натрия и калия при высокой температуре:

Fe2 O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2 O,

Fe2 O3 + 2OH- = 2FeO2- + H2 O,

Fe2 O3 + Na2 CO3 = 2NaFeO2 + CO2 .

Феррит натрия

Гидроксид железа (III) получают из солей железа (III) при взаимодействии их со щелочами:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 ¯ + 3NaCl,

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 ¯.

Гидроксид железа (III) является более слабым основанием, чем Fe(OH)2 , и проявляет амфотерные свойства (с преобладанием основных). При взаимодействии с разбавленными кислотами Fe(OH)3 легко образует соответствующие соли:

Fe(OH)3 + 3HCl « FeCl3 + H2 O

2Fe(OH)3 + 3H2 SO4 « Fe2 (SO4 )3 + 6H2 O

Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2 O

Реакции с концентрированными растворами щелочей протекают лишь при длительном нагревании. При этом получаются устойчивые гидрокомплексы с координационным числом 4 или 6:

Fe(OH)3 + NaOH = Na[Fe(OH)4 ],

Fe(OH)3 + OH- = [Fe(OH)4]- ,

Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3 [Fe(OH)6 ],

Fe(OH)3 + 3OH- = [Fe(OH)6 ]3- .

Соединения со степенью окисления железа +3 проявляют окислительные свойства, так как под действием восстановителей Fe+3 превращается в Fe+2 :

Fe+3 + 1e = Fe+2.

Так, например, хлорид железа (III) окисляет йодид калия до свободного йода:

2Fe+3 Cl3 + 2KI = 2Fe+2 Cl2 + 2KCl + I20

Качественные реакции на катион железа (III)

А) Реактивом для обнаружения катиона Fe3+ является гексациано (II) феррат калия (желтая кровяная соль) K2 [Fe(CN)6 ].

При взаимодействии ионов [Fe(CN)6 ]4- с ионами Fe3+ образуется темно-синий осадок – берлинская лазурь :

4FeCl3 + 3K4 [Fe(CN)6 ] « Fe4 [Fe(CN)6 ]3 ¯ +12KCl,

4Fe3+ + 3[Fe(CN)6 ]4- = Fe4 [Fe(CN)6 ]3 ¯.

Б) Катионы Fe3+ легко обнаруживаются с помощью роданида аммония (NH4 CNS). В результате взаимодействия ионов CNS-1 с катионами железа (III) Fe3+ образуется малодиссоциирующий роданид железа (III) кроваво-красного цвета:

FeCl3 + 3NH4 CNS « Fe(CNS)3 + 3NH4 Cl,

Fe3+ + 3CNS1- « Fe(CNS)3 .

Применение и биологическая роль железа и его соединений.

Важнейшие сплавы железа – чугуны и стали – являются основными конструкционными материалами практически во всех отраслях современного производства.

Хлорид железа (III) FeCl3 применяется для очистки воды. В органическом синтезе FeCl3 применяется как катализатор. Нитрат железа Fe(NO3 )3 · 9H2 O используют при окраске тканей.

Железо является одним из важнейших микроэлементов в организме человека и животных (в организме взрослого человека содержится в виде соединений около 4 г Fe). Оно входит в состав гемоглобина, миоглобина, различных ферментов и других сложных железобелковых комплексов, которые находятся в печени и селезенке. Железо стимулирует функцию кроветворных органов.

Список использованной литературы:

1. «Химия. Пособие репетитор». Ростов-на-Дону. «Феникс». 1997 год.

2. «Справочник для поступающих в вузы». Москва. «Высшая школа», 1995 год.

3. Э.Т. Оганесян. «Руководство по химии поступающим в вузы». Москва. 1994 год.

Подобные материалы

Мікроелементи Zn, Mn, Co, Cu, F, Br, J
Цинк як життвоважливий мкроелемент для всх вищих органзмв. Характеристика марганцю, його значення.
Водорастворимые витамины
Изучение химической структуры и свойств водорастворимых витаминов - витаминов групп В (В1, В2, В3,
Промышленные синтезы на основе углеводородов
Важнейшие промышленные синтезы на основе углеводородного сырья. ПЛАН РЕФЕРАТА:
Астат
АСТАТ (лат. Astatium), астатин, Аt - радиоактивный химический элемент VII группы периодической
Окислительно-восстановительное титрование
Классификация методов окислительно-восстановительного титрования. Индикаторы