Siarczan żelaza(II)., siarczan żelaza(III)..

Właściwości chemiczne

Siarczan żelazawy jest związkiem nieorganicznym, powstałym w postaci soli kwas siarkowy i żelazo. Substancja jest bezwonna i nielotna. Postać bezwodna ma postać bezbarwnych, nieprzezroczystych, małych higroskopijnych kryształków. Hydraty krystaliczne mają charakterystyczną zielonkawo-niebieską barwę, tetrahydraty są zielone. Wzór chemiczny siarczanu żelaza 2: FeSO4, racemiczny: O4SFe. Smak związku jest ściągający, z metalicznym posmakiem. Produkt dobrze rozpuszcza się w wodzie. Masa cząsteczkowa = 151,9 gramów na mol.

Substancja jest uwalniana siarczan żelaza . Rozwiązanie Siarczan Fe(2). pod wpływem tlenu utlenia się i staje się Siarczanem Żelaza 3. W temperaturach powyżej 480 stopni Celsjusza rozkłada się na tlenki.

Siarczan żelaza 2 można otrzymać przez wystawienie na działanie rozcieńczonego kwas siarkowy na złom żelaza; jako produkt uboczny reakcji trawienia blach żelaznych, podczas usuwania zgorzeliny, podczas utleniającego prażenia pirytu.

Hydroliza siarczanu żelaza 2 przebiega przez kation w środowisku kwaśnym. Pierwszy etap hydrolizy: Fe2+ + SO42- + HOH ↔ FeOH+ + SO42- + H+; teoretycznie może nastąpić również drugi etap hydrolizy: FeOH+ + SO42- + HOH ↔ Fe(OH)2↓ + SO42- + H+.

Substancja jest stosowana:

• do barwienia wyrobów i tkanin wełnianych na czarno, do produkcji atramentu i do konserwacji drewna;
• w dozymetrii chemicznej, do traktowania drzew ogrodowych w rolnictwie;
• w medycynie podczas leczenia Niedokrwistość z niedoboru żelaza .

Siarczan żelaza 3 Lub tetrasiarczek żelaza 6 3 - Są to jasnożółte małe kryształki paramagnetyczne. Substancja dobrze rozpuszcza się w wodzie, powoli - w alkoholu etylowym. Wzór chemiczny siarczanu żelazawego 3: Fe2(SO4)3, racemiczny: Fe2O12S3. Substancja posiada zdolność do krystalizacji w postaci krystalicznych hydratów Fe2(SO4)3nH2O. Najważniejsze jest to nonahydrat siarczanu żelaza(III). . Roztwory wodne uzyskują czerwonobrązową barwę w wyniku reakcji hydrolizy zachodzącej na kationie. Związek rozkłada się pod wpływem gorącej wody i wysokich temperatur. W 98 stopniach nonahydrat zamienia się w tetrahydrat , w temperaturach powyżej 125 stopni - w monohydrat i powyżej 175 – bezwodny Siarczan Fe , który w temperaturach powyżej 600 stopni rozkłada się na tlenki siarki i żelaza.

Substancja jest stosowana:

• podczas przetwarzania rudy miedzi, do czyszczenia ścieki, ścieki przemysłowe i komunalne;
• przy barwieniu tkanin i garbowaniu przy produkcji skór;
• jako regulator flotacji, jako katalizator niektórych reakcji lub jako środek utleniający;
• w medycynie jako środek hemostatyczny.

Działanie farmakologiczne

Przeciwanemiczny, eliminujący niedobór żelaza. Hemostatyczny (siarczan żelaza 3).

Farmakodynamika i farmakokinetyka

Żelazo jest głównym mikroelementem występującym m.in. mioglobina i inne składniki krwi. Substancja bierze udział w reakcjach redoks, wiąże i transportuje cząsteczki tlenu po całym organizmie, działa pobudzająco hematopoeza I erytropoeza . Siarczan żelazawy zapewnia syntezę wszystkich metabolitów zawierających żelazo. Po przyjęciu Fe z pożywieniem jest wchłaniany w dwunastnicy i przenoszony do magazynów tkankowych za pomocą enzymów transfertyny .

Po zażyciu leku doustnie jego aktywne składniki są całkowicie wchłaniane przez organizm. Maksymalne stężenie we krwi obserwuje się po 2-4 godzinach.

Wskazania do stosowania

Produkt jest używany:

• do leczenia i zapobiegania Niedokrwistość z niedoboru żelaza u dzieci i dorosłych;
• w przypadku upośledzonego wchłaniania żelaza z przewodu pokarmowego;
• u pacjentów ze zwiększonym zapotrzebowaniem na żelazo, w okresie karmienia piersią, w okresie intensywnego wzrostu, przy niezbilansowanej diecie;
• w przypadkach przewlekłych, którym towarzyszy niewydolność wydzielnicza;
• na niektórych etapach leczenia Niedokrwistość z niedoboru witaminy B12 ;
• podczas zaostrzenia;
• podczas rehabilitacji po resekcja żołądka ;
• do leczenia wcześniaków;
• do stymulacji podczas choroby zakaźne i na;
• podczas leczenia pacjentów z achlorhydria , chroniczny , choroba Leśniowskiego-Crohna , syndrom złe wchłanianie .

Przeciwwskazania

Siarczan żelaza 2 jest przeciwwskazany do stosowania:

• kiedy na środkach;
• u pacjentów z zaburzeniami metabolicznymi w organizmie, z hemosyderoza , hemochromatoza ;
• pacjenci z dysfunkcją przewodu pokarmowego utrudniającą wchłanianie żelaza;
• z aplastycznym i hemolitycznym niedokrwistość ;
• pacjenci z talasemia .

Skutki uboczne

Działania niepożądane podczas leczenia siarczanem żelazawym nie występują często.

Może pojawić się:

• , ból głowy , ogólne osłabienie i drażliwość, zespół epileptyczny I ;
• uczucie ucisku w klatce piersiowej lub nudności;
• ból zęba, ból w okolicy nadbrzusza;
• wysypki skórne, swędzenie, ból gardła;
• bardzo rzadko - reakcje anafilaktyczne .

Instrukcja użycia (metoda i dawkowanie)

Lek przepisywany jest doustnie. Minimalna skuteczna dawka w przeliczeniu na żelazo elementarne wynosi 100 mg. Maksymalna ilość leku, jaką można przyjąć wynosi do 400 mg.

W celach profilaktycznych przepisuje się od 30 do 60 mg żelaza pierwiastkowego dziennie.

Przedawkować

W przypadku przedawkowania, działania niepożądane związane ze stosowaniem leku nasilają się. Tam są: biegunka możliwe nudności, ból brzucha, wymioty i przyspieszenie akcji serca, zwiększona przepuszczalność naczyń włosowatych zapaść sercowo-naczyniowa . W ramach terapii żołądek jest myty, podawany deferoksamina do wiązania jonów żelaza.

Wzajemne oddziaływanie

W połączeniu z poprawia wchłanianie preparatów żelaza.

Łączne spożycie siarczanów i leków zobojętniających kwas żołądkowy z magnezem, glinem, wapniem, penicylamina I cholestyramina spowalnia wchłanianie żelaza.

Kiedy lek jest łączony z GCS, wzajemnie się wzmacnia erytropoeza .

Warunki przechowywania

Leki przechowywane są w suchym, ciemnym i chłodnym miejscu, w oryginalnym opakowaniu. Nie stosować leku po upływie terminu ważności.

Specjalne instrukcje

Podczas leczenia siarczanem żelaza II może wystąpić czarny stolec i ciemnienie szkliwa zębów.

W przypadku chorób nerek i wątroby żelazo może gromadzić się w organizmie.

Szczególną ostrożność należy zachować podczas leczenia pacjentów z wrzód trawienny żołądka i dwunastnicy , Na wrzodziejące zapalenie okrężnicy I zapalenie jelit .

Formuła:

Siarczan żelaza(II), siarczan żelazawy, FeSO 4 - sól kwasu siarkowego i żelaza 2-wartościowego. Twardość - 2.

W chemii siarczan żelaza nazywany jest krystalicznym hydratem. siarczan żelaza(II).. Kryształy są jasnozielone. Stosowany jest w przemyśle tekstylnym, w rolnictwie jako środek owadobójczy oraz do przygotowania farb mineralnych.

Naturalny analog - minerał melanteryt; w naturze występuje w kryształach układu jednoskośnego, o barwie zielonożółtej, w postaci rozmazów lub osadów.

Masa molowa: 151,91 g/mol

Gęstość: 1,8-1,9 g/cm3

Temperatura topnienia: 400°C

Rozpuszczalność w wodzie: 25,6 g/100 ml

Siarczan żelazawy wydziela się w temperaturach od 1,82°C do 56,8°C z roztworów wodnych w postaci jasnozielonych kryształów FeSO 4 · 7H 2 O, zwanych siarczanem żelazawym (krystaliczny hydrat). W 100 g wody rozpuszcza się: 26,6 g bezwodnego FeSO 4 w temperaturze 20°C i 54,4 g w temperaturze 56°C.

Roztwory siarczanu żelazawego pod wpływem tlenu atmosferycznego z czasem utleniają się, zamieniając się w siarczan żelaza (III):

12FeSO 4 + O 2 + 6H 2 O = 4Fe 2 (SO 4) 3 + 4Fe(OH) 3 ↓

Po podgrzaniu powyżej 480°C rozkłada się:

2FeSO 4 → Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3

Paragon.

Siarczan żelaza można otrzymać przez działanie rozcieńczonym kwasem siarkowym na złom żelazny, ścinki blachy dachowej itp. W przemyśle otrzymuje się go jako produkt uboczny podczas trawienia blach, drutu itp. z rozcieńczonym H2SO4 usunąć skalę.

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

Inną metodą jest oksydacyjne prażenie pirytu:

2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O = 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4

Analiza jakościowa.

Reakcje analityczne dla kationu żelaza (II).

1. Z heksacyjanożelazianem(III) potasu K 3 z utworzeniem ciemnoniebieskiego osadu heksacyjanożelazianu(III) potasu żelaza(II) („błękit Turnboole’a”), nierozpuszczalnego w kwasach, rozkładającego się z zasadami tworząc Fe(OH) 3 (HF).

FeSO 4 + K 3 KFe + K 2 SO 4

Optymalna wartość pH dla reakcji wynosi 2-3. Reakcja jest ułamkowa i bardzo czuła. Wysokie stężenia Fe 3+ zakłócają.

2. Z siarczkiem amonu (NH 4 ) 2 S z utworzeniem czarnego osadu, rozpuszczalnego w mocne kwasy(GF).

FeSO 4 + (NH4)2S
FeS + (NH 4) 2 SO 4

3.2. Reakcje analityczne dla jonu siarczanowego.

1. Z odczynnikiem grupowym BaCl 2 + CaCl 2 lub BaCl 2 (GF).

Frakcyjne odkrycie jonu siarczanowego przeprowadza się w środowisku kwaśnym, co eliminuje zakłócający wpływ CO 3 2-, PO 4 3- itp. oraz poprzez gotowanie badanego roztworu z 6 mol/dm 3 HCl w celu usunięcia S 2 -, SO 3 2 - , S 2 O 3 2-, które mogą tworzyć siarkę elementarną, której osad można pomylić z osadem BaSO 4. Osad BaSO 4 może tworzyć z KMnO 4 izomorficzne kryształy i zmieniać kolor na różowy (zwiększa się specyficzność reakcji).

Metodologia prowadzenie reakcji w obecności 0,002 mol/dm 3 KMnO 4 .

Do 3-5 kropli badanego roztworu dodać równe objętości roztworów nadmanganianu potasu, chlorku baru i kwasu solnego i energicznie mieszać przez 2-3 minuty. Pozostawić do osadzenia i nie oddzielając osadu od roztworu dodać 1-2 krople 3% roztworu H 2 O 2, wymieszać i odwirować. Osad powinien pozostać różowy, a roztwór nad osadem powinien stać się bezbarwny.

2. Z octanem ołowiu.

WIĘC 4 2- + Pb2+
PbSO4 

Metodologia : do 2 cm3 roztworu siarczanu dodać 0,5 cm3 rozcieńczonego kwasu solnego i 0,5 cm3 roztworu octanu ołowiu; tworzy się biały osad, rozpuszczalny w nasyconym roztworze octanu amonu lub wodorotlenku sodu.

PbSO 4  + 4 NaOH
Na2 + Na2SO4

Z solami strontu – powstawanie białego osadu, nierozpuszczalnego w kwasach (w przeciwieństwie do siarczynów).

WIĘC 4 2 - + Sr 2+
SrSO4 

Metodologia : Do 4-5 kropli analizowanego roztworu dodać 4-5 kropli stężonego roztworu chlorku strontu, wytrąci się biały osad.

Z solami wapnia - tworzenie iglastych kryształów gipsu CaSO 4  2H 2 O.

SO 4 2- + Ca 2+ + 2H 2 O
CaSO 4  2H 2 O

Metodologia: Nanieść kroplę analizowanego roztworu i soli wapniowej na szkiełko i lekko je osuszyć. Powstałe kryształy bada się pod mikroskopem.

Analiza ilościowa.

Permanganatometria.

Oznaczanie udziału masowego żelaza w próbce soli Mohra (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O metodą permanganatometryczną

(opcja miareczkowania bezpośredniego)

Oznaczenie opiera się na utlenianiu żelaza(II) przez nadmanganian potasu do żelaza(III).

10 FeSO2 4 + 2 KMnO 4 + 8H 2 WIĘC 4 = 5 Fe 2 (WIĘC 4 ) 3 + 2MnSO4 4 +K 2 WIĘC 4 + 8H 2 O

M (Fe) = 55,85 g/mol

Metodologia: Dokładnie odważoną porcję soli Mohra potrzebną do przygotowania 100 cm 3 0,1 M roztworu soli Mohra przenosi się ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 cm 3, rozpuszcza w małej ilości wody destylowanej, po całkowitym rozpuszczeniu, dopasowuje do kreski za pomocą wodę i wymieszać. Porcję powstałego roztworu (indywidualne przypisanie) umieszcza się w kolbie miareczkowej, dodaje równą objętość rozcieńczonego kwasu siarkowego (1:5) i powoli miareczkuje roztworem nadmanganianu potasu, aż roztwór zmieni kolor na lekko różowy, stabilny przez 30 towary drugiej jakości.

Aplikacja.

Używany w produkcji atrament;

W barwieniu (do barwienia wełna w kolorze czarnym);

Do konserwacji drewna.

Referencje.

Lurie Yu.Yu. Podręcznik chemii analitycznej .

Moskwa, 1972; Instrukcje metodyczne ” Metody instrumentalne

analiza”, Perm, 2004;

Instrukcje metodologiczne „Jakościowa analiza chemiczna”, Perm, 2003;

Instrukcje metodologiczne „Ilościowa analiza chemiczna”, Perm, 2004;

Rabinovich V.A., Khavin Z.Ya. Krótka książka referencyjna chemikaliów, Leningrad, 1991;

„Wielka Encyklopedia Radziecka”;

Streszczenie na temat:





Siarczan żelaza(III).

Plan:

• 1 Wstęp
• 2 Właściwości fizyczne
  • Będąc w naturze
• 2.1 Mars
• 4 3 Odbiór
• Właściwości chemiczne
5 Użyj




Notatki

Wstęp Siarczan żelaza(III). (łac. Ferrum siarki oksydatum , niemiecki Eisensiarczan (tlenowy) Ferrysiarczan ) - nieorganiczny związek chemiczny




, sól, wzór chemiczny - .

1. Właściwości fizyczne Bezwodny siarczan żelaza(III) - jasnożółte, paramagnetyczne, bardzo higroskopijne kryształy układu jednoskośnego, grupa przestrzenna P2 1 /m, parametry komórki elementarnej A = 0,8296 nm, B = 0,8515 nm, C β = 90,5°, Z = 4. Istnieją dowody na to, że bezwodny siarczan żelaza tworzy modyfikacje rombowe i heksagonalne. Rozpuszczalny w wodzie i acetonie, nierozpuszczalny w etanolu.

Krystalizuje z wody w postaci krystalicznych hydratów Fe 2 (SO 4) 3 N H 2 O, gdzie N= 12, 10, 9, 7, 6, 3. Najbardziej badanym hydratem kryształu jest bezwodny siarczan żelaza(III) Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O - żółte kryształy heksagonalne, parametry komórki elementarnej Bezwodny siarczan żelaza(III) - jasnożółte, paramagnetyczne, bardzo higroskopijne kryształy układu jednoskośnego, grupa przestrzenna P2 1 /m, parametry komórki elementarnej= 1,085 nm, = 0,8515 nm,= 1,703 nm, Z = 4. Łatwo rozpuszczalny w wodzie (440 g na 100 g wody) i etanolu, nierozpuszczalny w acetonie. W roztwory wodne Siarczan żelaza(III) w wyniku hydrolizy zmienia kolor na czerwono-brązowy.

Po podgrzaniu nonahydrat przekształca się w 98°C w tetrahydrat, w 125°C w monohydrat, a w 175°C w bezwodny Fe 2 (SO 4) 3, który powyżej 600°C rozkłada się na Fe 2 O 3 i SO 3.




2. Bycie na łonie natury

Minerał zawierający mieszany siarczan żelaza i glinu nazywany jest mikasaitem. mikasaite), Z wzór chemiczny(Fe 3+ , Al 3+) 2 (SO 4) 3 to mineralogiczna postać siarczanu żelaza(III). Minerał ten zawiera bezwodną postać siarczanu żelazawego i dlatego występuje bardzo rzadko w przyrodzie. Najczęściej spotykane są formy uwodnione, na przykład:

• Coquimbit (angielski) kokwibit) - Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O - nonahydrat - wśród nich najpowszechniejszy.
• Parakokimbit (angielski) parakokwimbit) - nonahydrat - wręcz przeciwnie, jest najrzadszym minerałem w przyrodzie.
• Kornelit (angielski) kornelit) - heptahydrat - i kuenstedtite (eng. kwestytyzm) - dekahydrat - są również rzadkie.
• Louzenit (angielski) louzenit) - heksa- lub pentahydrat, mało zbadany minerał.

Wszystkie wymienione powyżej naturalne hydraty żelaza są związkami delikatnymi i po otwarciu szybko ulegają erozji.




2.1. Mars

Siarczan żelazawy i jarozyt odkryły dwa łaziki marsjańskie: Spirit i Opportunity. Substancje te są oznaką silnych warunków utleniających na powierzchni Marsa. W maju 2009 roku łazik Spirit utknął podczas jazdy przez miękką glebę planety i natrafił na złoża siarczanu żelaza ukryte pod warstwą normalnej gleby. Ze względu na to, że siarczan żelaza ma bardzo małą gęstość, łazik utknął tak głęboko, że część jego ciała dotknęła powierzchni planety.




3. Odbiór

W przemyśle siarczan żelaza (III) otrzymuje się przez kalcynację pirytu lub markasytu za pomocą NaCl w powietrzu:

lub rozpuścić tlenek żelaza (III) w kwasie siarkowym:

W praktyce laboratoryjnej siarczan żelaza (III) można otrzymać z wodorotlenku żelaza (III):

Preparat o tej samej czystości można otrzymać przez utlenienie siarczanu żelaza (II) kwasem azotowym:

utlenianie można również przeprowadzić za pomocą tlenu lub tlenku siarki:

Stężone kwasy siarkowy i azotowy utleniają siarczek żelaza do siarczanu żelaza (III):

Dwusiarczek żelaza można utlenić stężonym kwasem siarkowym:

Siarczan amonu żelaza (II) (sól Mohra) można również utlenić dwuchromianem potasu. W wyniku tej reakcji wydzielają się jednocześnie cztery siarczany - żelazo(III), chrom(III), amoniak i potas oraz woda:

Siarczan żelaza(III) można otrzymać jako jeden z produktów rozkładu termicznego siarczanu żelaza(II):

Żelazany redukuje się rozcieńczonym kwasem siarkowym do siarczanu żelaza (III):

Ogrzewając pentahydrat do temperatury 70-175 ° C otrzyma się bezwodny siarczan żelaza (III):

Siarczan żelaza (II) można utlenić egzotycznym środkiem utleniającym, takim jak tlenek ksenonu (III):




4. Właściwości chemiczne

Siarczan żelaza(III) w roztworach wodnych ulega silnej hydrolizie do kationu, a roztwór zmienia kolor na czerwono-brązowy:

Gorąca woda lub para rozkładają siarczan żelaza(III):

Bezwodny siarczan żelaza (III) rozkłada się po podgrzaniu:

Roztwory alkaliczne rozkładają siarczan żelaza (III); produkty reakcji zależą od stężenia zasady:

Jeśli równomolowy roztwór siarczanów żelaza (III) i żelaza (II) reaguje z zasadami, powstaje złożony tlenek żelaza:

Metale aktywne(takie jak magnez, cynk, kadm, żelazo) redukują siarczan żelaza(III):

Niektóre siarczki metali (na przykład miedź, wapń, cyna, ołów, rtęć) redukują siarczan żelaza (III) w roztworze wodnym:

Z rozpuszczalnymi solami kwasu ortofosforowego tworzy nierozpuszczalny fosforan żelaza (III) (heterozyt):




5. Użycie

• Jako odczynnik do hydrometalurgicznej obróbki rud miedzi.
• Jako koagulant w oczyszczaniu ścieków komunalnych i przemysłowych.
• Jako zaprawa do barwienia tkanin.
• Podczas garbowania skóry.
• Do trawienia nierdzewnych stali austenitycznych, stopów złota i aluminium.
• Jako regulator flotacji w celu zmniejszenia wyporu rud.
• W medycynie stosowany jest jako środek ściągający i hemostatyczny.
• W przemyśle chemicznym jako utleniacz i katalizator.



DEFINICJA

Żelazo- element ósmej grupy czwartego okresu Układ okresowy pierwiastki chemiczne DI Mendelejew.

A numer tomu to 26. Symbolem jest Fe (łac. „ferrum”). Jeden z najczęstszych w skorupa ziemska metale (drugie miejsce po aluminium).

Właściwości fizyczne żelaza

Żelazo to szary metal. W czysta forma jest dość miękki, plastyczny i lepki. Konfiguracja elektroniczna poziom energii zewnętrznej – 3d 6 4s 2. W swoich związkach żelazo wykazuje stopnie utlenienia „+2” i „+3”. Temperatura topnienia żelaza wynosi 1539°C. Żelazo tworzy dwie modyfikacje krystaliczne: żelazo α i γ. Pierwsza z nich ma siatkę sześcienną skupioną na ciele, druga ma siatkę sześcienną skupioną na twarzy. Żelazo α jest stabilne termodynamicznie w dwóch zakresach temperatur: poniżej 912°C i od 1394°C do temperatury topnienia. Między 912 a 1394C żelazo γ jest stabilne.

Właściwości mechaniczne żelaza zależą od jego czystości – zawartości w nim nawet bardzo małych ilości innych pierwiastków. Żelazo stałe ma zdolność rozpuszczania w sobie wielu pierwiastków.

Właściwości chemiczne żelaza

W wilgotnym powietrzu żelazo szybko rdzewieje, tj. pokryty brązową powłoką uwodnionego tlenku żelaza, który ze względu na swoją kruchość nie chroni żelaza przed dalszym utlenianiem. W wodzie żelazo intensywnie koroduje; przy obfitym dostępie tlenu powstają uwodnione formy tlenku żelaza (III):

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.

Przy braku tlenu lub trudnym dostępie powstaje mieszany tlenek (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2O (v) ↔ Fe 3O 4 + 4H 2.

Żelazo rozpuszcza się w kwasie solnym o dowolnym stężeniu:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.

Rozpuszczanie w rozcieńczonym kwasie siarkowym przebiega podobnie:

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

W stężonych roztworach kwasu siarkowego żelazo utlenia się do żelaza (III):

2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Natomiast w kwasie siarkowym, którego stężenie jest bliskie 100%, żelazo staje się pasywne i praktycznie nie zachodzi żadna interakcja. W rozcieńczonych i średnio stężonych roztworach kwas azotowyżelazo rozpuszcza się:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Przy wysokich stężeniach kwasu azotowego rozpuszczanie ulega spowolnieniu, a żelazo staje się bierne.

Podobnie jak inne metale, żelazo reaguje z proste substancje. Reakcje pomiędzy żelazem i halogenami (niezależnie od rodzaju halogenu) zachodzą podczas ogrzewania. Oddziaływanie żelaza z bromem zachodzi przy zwiększonej prężności pary tego ostatniego:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 Ja 8.

Oddziaływanie żelaza z siarką (proszek), azotem i fosforem zachodzi również po podgrzaniu:

6Fe + N2 = 2Fe3N;

2Fe + P = Fe2P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Żelazo może reagować z niemetalami, takimi jak węgiel i krzem:

3Fe + C = Fe 3C;

Wśród reakcji interakcji żelaza z substancje złożone Szczególną rolę odgrywają następujące reakcje - żelazo jest w stanie redukować metale znajdujące się w szeregu aktywności na prawo od niego z roztworów soli (1), redukując związki żelaza (III) (2):

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).

Żelazo pod podwyższonym ciśnieniem reaguje z nietworzącym soli tlenkiem - CO, tworząc substancje o złożonym składzie - karbonylki - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 i Fe 3 (CO) 12.

Żelazo przy braku zanieczyszczeń jest stabilne w wodzie i rozcieńczonych roztworach alkalicznych.

Zdobywanie żelaza

Głównym sposobem pozyskiwania żelaza jest ruda żelaza(hematyt, magnetyt) lub elektroliza roztworów jego soli (w tym przypadku otrzymuje się „czyste” żelazo, czyli żelazo bez zanieczyszczeń).

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Ćwiczenia

Żelazną łuskę Fe 3 O 4 o masie 10 g najpierw zadano 150 ml roztworu kwasu solnego (gęstość 1,1 g/ml) o udziale masowym chlorowodoru 20%, a następnie do otrzymanego roztworu dodano nadmiar żelaza. Określić skład roztworu (w % wagowych).

Rozwiązanie

Zapiszmy równania reakcji zgodnie z warunkami zadania: 8HCl + Fe3O4 = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (1); 2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 (2). Znając gęstość i objętość roztworu kwasu solnego, możesz znaleźć jego masę: m zol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl); m zol (HCl) = 150×1,1 = 165 g. Obliczmy masę chlorowodoru: m(HCl) = m zol (HCl) × ω(HCl)/100%; m(HCl) = 165×20%/100% = 33 g. Masa molowa (masa jednego mola) kwasu solnego, obliczona na podstawie tabeli pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew – 36,5 g/mol. Znajdźmy ilość chlorowodoru: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v(HCl) = 33/36,5 = 0,904 mol. Masa molowa (masa jednego mola) skali, obliczona na podstawie tabeli pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew – 232 g/mol. Znajdźmy ilość substancji skali: v(Fe3O4) = 10/232 = 0,043 mol. Zgodnie z równaniem 1, v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1:8, zatem v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0,344 mol. Następnie ilość chlorowodoru obliczona za pomocą równania (0,344 mol) będzie mniejsza niż wskazana w opisie problemu (0,904 mol). Stąd, kwas chlorowodorowy jest w nadmiarze i nastąpi inna reakcja: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (3). Określmy ilość substancji chlorku żelaza powstałej w wyniku pierwszej reakcji (stosujemy wskaźniki do oznaczenia konkretnej reakcji): v 1 (FeCl 2): ​​v (Fe 2 O 3) = 1:1 = 0,043 mol; v 1 (FeCl 3): v (Fe 2 O 3) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0,086 mol. Określmy ilość chlorowodoru, która nie przereagowała w reakcji 1 oraz ilość chlorku żelaza(II) powstałego w reakcji 3: v rem (HCl) = v(HCl) – v 1 (HCl) = 0,904 – 0,344 = 0,56 mol; v 3 (FeCl 2): ​​​​v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol. Wyznaczmy ilość substancji FeCl 2 powstałej podczas reakcji 2, całkowitą ilość substancji FeCl 2 i jej masę: v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 mol; v 2 (FeCl 2): ​​​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v 2 (FeCl 2) = 3/2 × v 2 (FeCl 3) = 0,129 mol; suma v (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0,043 + 0,129 + 0,28 = 0,452 mol; m(FeCl2) = v suma (FeCl2) × M(FeCl2) = 0,452 × 127 = 57,404 g. Określmy ilość substancji i masę żelaza, które weszły w reakcje 2 i 3: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) = 1/2 × v 2 (FeCl 3) = 0,043 mol; v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0,28 mol; v suma (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0,043 + 0,28 = 0,323 mol; m(Fe) = v suma (Fe) ×M(Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 g. Obliczmy ilość substancji i masę wodoru uwolnionego w reakcji 3: v(H2) = 1/2×v rem (HCl) = 0,28 mol; m(H 2) = v(H 2) × M(H 2) = 0,28 × 2 = 0,56 g. Określamy masę powstałego roztworu m’ zol i udział masowy FeCl 2 w nim: m’ zol = m zol (HCl) + m(Fe 3 O 4) + m(Fe) – m(H 2);

Żelazo jest ósmym pierwiastkiem czwartego okresu układu okresowego. Jego liczba w tabeli (zwana także atomową) wynosi 26, co odpowiada liczbie protonów w jądrze i elektronów w powłoce elektronowej. Jest on oznaczony dwoma pierwszymi literami jego łacińskiego odpowiednika – Fe (łac. Ferrum – czytane jako „ferrum”). Żelazo jest drugim najpowszechniejszym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej, którego zawartość procentowa wynosi 4,65% (najczęściej występuje aluminium, Al). Metal ten jest dość rzadki w swojej rodzimej postaci, częściej wydobywa się go z rudy mieszanej z niklem.

Jaka jest natura tego połączenia? Żelazo jako atom składa się z metalu sieć krystaliczna, dzięki czemu zapewniona jest twardość związków zawierających ten pierwiastek i odporność molekularna. Z tego powodu ten metal jest typowy solidny w przeciwieństwie na przykład do rtęci.

Żelazo jako substancja prosta- metal kolor srebrny o właściwościach typowych dla tej grupy pierwiastków: ciągliwości, połysku metalicznym i ciągliwości. Ponadto żelazo jest wysoce reaktywne. O tej ostatniej właściwości świadczy fakt, że żelazo koroduje bardzo szybko w obecności wysokiej temperatury i odpowiedniej wilgotności. W czystym tlenie metal ten pali się dobrze, ale jeśli zmiażdżysz go na bardzo małe cząstki, nie tylko spalą się, ale także samozapłoną.

Często nie nazywamy czystym metalem żelazem, ale jego stopy zawierające węgiel, na przykład stal (<2,14% C) и чугун (>2,14% C). Duże znaczenie przemysłowe mają także stopy, do których dodaje się metale stopowe (nikiel, mangan, chrom i inne), dzięki czemu stal staje się nierdzewna, tj. stopowana. Na tej podstawie staje się jasne, jakie szerokie zastosowania przemysłowe ma ten metal.

Charakterystyka Fe



Właściwości chemiczne żelaza

Przyjrzyjmy się bliżej cechom tego elementu.

Właściwości substancji prostej

• Utlenianie w powietrzu przy dużej wilgotności (proces korozyjny):

4Fe+3O2+6H2O = 4Fe (OH)3 - wodorotlenek (wodorotlenek) żelaza (III)

• Spalanie drutu żelaznego w tlenie z utworzeniem tlenku mieszanego (zawiera pierwiastek zarówno o stopniu utlenienia +2, jak i stopniu utlenienia +3):

3Fe+2O2 = Fe3O4 (łuska żelaza). Reakcja jest możliwa po podgrzaniu do 160 ⁰C.

• Oddziaływanie z wodą o wysokich temperaturach (600−700 ⁰C):

3Fe+4H2O = Fe3O4+4H2

• Reakcje z niemetalami:

a) Reakcja z halogenami (Ważne! Dzięki tej interakcji stopień utlenienia pierwiastka wynosi +3)

2Fe+3Cl2 = 2FeCl3 – chlorek żelazowy

b) Reakcja z siarką (Ważne! Przy tej interakcji pierwiastek ma stopień utlenienia +2)

Siarczek żelaza (III) - Fe2S3 można otrzymać w innej reakcji:

Fe2O3+3H2S=Fe2S3+3H2O

c) Tworzenie się pirytu

Fe+2S = FeS2 – piryt. Zwróć uwagę na stopień utlenienia pierwiastków tworzących ten związek: Fe (+2), S (-1).

• Interakcja z solami metali w szereg elektrochemiczny aktywność metali na prawo od Fe:

Fe+CuCl2 = FeCl2+Cu – chlorek żelaza (II).

• Interakcja z rozcieńczonymi kwasami (na przykład solnym i siarkowym):

Fe+HBr = FeBr2+H2

Fe+HCl = FeCl2+H2

Należy pamiętać, że w wyniku tych reakcji powstaje żelazo o stopniu utlenienia +2.

• W nierozcieńczonych kwasach, które są silnymi utleniaczami, reakcja jest możliwa tylko po podgrzaniu, w zimnych kwasach metal ulega pasywacji:

Fe+H2SO4 (stężony) = Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O

Fe+6HNO3 = Fe (NO3)3+3NO2+3H2O

• Amfoteryczne właściwości żelaza pojawiają się tylko podczas interakcji ze stężonymi zasadami:

Fe+2KOH+2H2O = K2+H2 - wytrąca się tetrahydroksyżelazian(II) potasu.

Proces produkcji żeliwa w wielkim piecu

• Prażenie, a następnie rozkład rud siarczkowych i węglanowych (uwalnianie tlenków metali):

FeS2 —> Fe2O3 (O2, 850 ⁰C, -SO2). Reakcja ta jest także pierwszym etapem przemysłowej syntezy kwasu siarkowego.

FeCO3 —> Fe2O3 (O2, 550−600 ⁰C, -CO2).

• Spalanie koksu (w nadmiarze):

C (koks)+O2 (powietrze) —> CO2 (600−700 ⁰C)

CO2+С (koks) —> 2CO (750−1000 ⁰C)

• Redukcja rudy zawierającej tlenek za pomocą tlenku węgla:

Fe2O3 —> Fe3O4 (CO, -CO2)

Fe3O4 —> FeO (CO, -CO2)

FeO —> Fe (CO, -CO2)

• Nawęglanie żelaza (do 6,7%) i topienie żeliwa (temperatura topnienia - 1145 ⁰C)

Fe (stałe) + C (koks) -> żeliwo. Temperatura reakcji - 900−1200 ⁰C.

Żeliwo zawsze zawiera cementyt (Fe2C) i grafit w postaci ziaren.

Charakterystyka związków zawierających Fe

Przeanalizujmy cechy każdego połączenia osobno.

Fe3O4

Mieszany lub podwójny tlenek żelaza, zawierający pierwiastek o stopniu utlenienia +2 i +3. Nazywany także Fe3O4 tlenek żelaza. Związek ten wytrzymuje wysokie temperatury. Nie reaguje z wodą i parą wodną. Podlega rozkładowi pod wpływem kwasów mineralnych. Można go zredukować wodorem lub żelazem w wysokich temperaturach. Jak można zrozumieć z powyższych informacji, jest to produkt pośredni w łańcuchu reakcji przemysłowej produkcji żeliwa.

Zgorzelina żelazna jest bezpośrednio wykorzystywana do produkcji farb mineralnych, kolorowego cementu i wyrobów ceramicznych. Fe3O4 otrzymuje się podczas czernienia i oksydowania stali. Mieszany tlenek otrzymuje się przez spalanie żelaza w powietrzu (reakcję podano powyżej). Rudą zawierającą tlenki jest magnetyt.

Fe2O3

Tlenek żelaza (III), nazwa zwyczajowa - krwawień, czerwono-brązowy związek. Odporny na wysokie temperatury. Nie powstaje w czystej postaci w wyniku utleniania żelaza tlenem atmosferycznym. Nie reaguje z wodą, tworzy hydraty, które wytrącają się. Słabo reaguje z rozcieńczonymi zasadami i kwasami. Może stapiać się z tlenkami innych metali, tworząc spinele - podwójne tlenki.

Jako surowiec wykorzystuje się rudę żelaza czerwonego produkcja przemysłoważeliwa metodą wielkopiecową. Przyspiesza także reakcję, czyli pełni rolę katalizatora w przemyśle amoniakalnym. Stosowany w tych samych obszarach co tlenek żelaza. Dodatkowo wykorzystywano go jako nośnik dźwięku i obrazu na taśmach magnetycznych.

FeOH2

Wodorotlenek żelaza(II)., związek mający zarówno właściwości kwasowe, jak i zasadowe, przy czym ta ostatnia przeważa, to znaczy jest amfoteryczny. Biała substancja, która szybko utlenia się na powietrzu i „brązowieje” do wodorotlenku żelaza (III). Ulega rozkładowi pod wpływem temperatury. Reaguje zarówno ze słabymi roztworami kwasów, jak i zasad. Nie rozpuścimy się w wodzie. W reakcji pełni rolę środka redukującego. Jest produktem pośrednim w reakcji korozji.

Detekcja jonów Fe2+ i Fe3+ (reakcje „jakościowe”)

Rozpoznawanie jonów Fe2+ i Fe3+ w roztworach wodnych przeprowadza się za pomocą kompleksu złożone związki- Odpowiednio K3, czerwona sól krwi i K4, żółta sól krwi. W obu reakcjach powstaje bogaty niebieski osad o tym samym składzie ilościowym, ale o różnej zawartości żelaza o wartościowości +2 i +3. Osad ten jest również często nazywany błękitem pruskim lub błękitem Turnbulla.

Reakcja zapisana w postaci jonowej

Fe2++K++3-  K+1Fe+2

Fe3++K++4-  K+1Fe+3

Dobrym odczynnikiem do wykrywania Fe3+ jest jon tiocyjanianowy (NCS-)

Fe3++ NCS-  3- - związki te mają jaskrawoczerwony („krwawy”) kolor.

Odczynnik ten, np. tiocyjanian potasu (wzór – KNCS), pozwala na oznaczenie nawet znikomych stężeń żelaza w roztworach. Dzięki temu badając wodę z kranu, jest w stanie określić, czy rury są zardzewiałe.