m-e-r-r-y
05-28-2008, 07:45
Благодаря предварително, на който се отзове. Трябва ми информация за съединенията на желязото, всякакви характеристики за тези съединения. Как се получават, свойства и приложение ... Моля ви помогнете ми, че 1 седмица имам. :(
MoonAngel
05-28-2008, 08:25
ЖЕЛЯЗО Fe (Z = 26) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
I. ХАРАКТЕРИСТИКА.
Във външния си електронен слой желязото има 2е , а предпоследният е не изграден - с 14е . При химични взаимодействия участва с електрони от външния и предпоследния електронен слой. Най-характерните степени на окисление за елемента са (+2) и (+3).
II. ПРОСТИ ВЕЩЕСТВА. ФИЗИЧНИ СВОЙСТВА.
Желязото е сребристо бял метал. Има няколко алотропни модификации -, и - желязо. При стайна температура е стабилна -модификацията, която над 769оС преминава в , над 910oC - в - и над 1390оС - в -желязо. и -желязото имат кубична обемно центрирана кристална решетка (представлява куб по върховете и в центъра на който са разположени железните атоми). Различават се по своите магнитни свойства : -желязото има, а -желязото няма магнитни свойства, т.е. магнитните свойства на желязото се губят при температури по-високи от 769оС .
Гама-желязото има стенно центрирана кубична решетка (куб на който по върховете и в центровете на всяка стена има железни атоми).
Желязото е високо топим метал, лесно се подава на обработка - коване, изтегляне, валцуване.
Чистото желязо има малка твърдост и затова в техниката се използват неговите сплави. Малки количества примеси променят значително свойствата на желязото. Най-важните сплави на желязото са с въглерода - чугун (2 - 5% С) и стомана (0.1 - 2% С), като желязото и въглерода са свързани под формата на железен карбид - Fe3C . Физичните и механични свойства на стоманата се подобряват чрез прибавяне на някои метали като In , MO , Kr , W , MN и др. - получават се т.нар. “легирани стомани”.
III. ПОЛУЧАВАНЕ.
Най-важните изходни суровини за получаване на желязо са неговите минерални руди: хематит Fe2O3, магнетит Fe3O4, сидерит FeCO3, лимонит 2Fe2O3.3H2O и пирит FeS2 .
Получаването на желязото става в доменни пещи, където при висока температура оксидите се редуцират от въглерода:
C + O2 = CO2 (баланси!)
CO2 + C 2CO
Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
При високата температура желязото поглъща част от въглерода и се получава чугун или стомана (чрез температурно регулиране на въглеродното съдържание).
IV. ХИМИЧНИ СВОЙСТВА.
В химичните си отнасяния Fe е редуктор - отдава валентните си електрони и се окислява до Fe(II) или Fe(III).
1. Спрямо кислорода.
При обикновени условия, на сух въздух желязото не се променя. При температура около 200оС се покрива с тънка повърхностна корица от окис, която го предпазва от по-нататъшно окисление:
2Fe + O2 = 2FeO (баланс!)
В излишък от кислород желязото изгаря бурно, като се отделя голямо количество топлина и светлина - образува се Fe3O4 , който представлява смесен оксид - FeO. Fe2O3.
3Fe + 2O2 = Fe3O4 + Q
3Fe 8e (Fe)38+ .1
O2 +4e 2O2 .2
В среда от влажен въздух желязото се окислява и се покрива с рохкав оксиден слой, наречен “ръжда” - Fe2O3.xH2O . Слоят лесно се рони и открива нови и нови повърхности от метала - корозия (световен проблем!).
2. Спрямо водата.
При обикновени условия желязото не реагира с водата, но при повишаване на температурата се окислява до FeO или до Fe3O4 в зависимост от условията:
t<570oC
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2
3Fe 8e (Fe3)8+ .1
2H+ +2e H2 .4
t>570oC
Fe + H2O FeO + H2 (баланс!)
3. Спрямо киселини.
Разредена солна и сярна киселина разтварят желязото до съответните соли с отделяне на водород:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (баланси!)
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
Важно: Разредената солна киселина разтваря желязото само до FeCl2 (железен дихлорид), а не до FeCl3 (железен трихлорид), защото при реакцията се отделя водород, който осигурява редукционна атмосфера и не позволява по-дълбоко окисление на Fe2+ до Fe3+ . FeCl3 директно може да се получи при взаимодействието на желязото с хлор - вж. по-долу.
Разредената азотна киселина окислява желязото до Fe(III ) с отделяне на азотен оксид NO:
Fe + 4H+ + NO3 = Fe3+ + NO + 2H2O
Fe 3e Fe3+
N5+ +3e N2+
сумарно: Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
k.H2SO4 и k.HNO3 пасивират желязото.
4. Спрямо неметали.
Желязото реагира активно с неметалите имащи окислително действие - халогенни елементи, сяра, азот и др. :
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 “огнен дъжд” (7А група)
5. С основи.
При висока температура желязото може да се разтвори в концентрирани разтвори на основи. Следователно то проявява, макар и слаби амфотерни свойства:
6. Реакции на комплексообразуване.
а) Разтворими соли на Fe(III) образуват серия от комплекси с тиоцианатни йони - (SCN), в зависимост концентрацията на тиоцианатните йони:
Fe3+ + SCN = [Fe(SCN)]2+ или [Fe(SCN)2]+ или [Fe(SCN)3]
Комплексите имат интензивно червен цвят и служат за качествено доказване на йоните на тривалентното желязо Fe(III).
б) С цианидни йони - (CN) йоните на двувалентното желязо Fe(II) образуват комплекс - хексациано ферат(II). Реакцията протича в два етапа - утаечна реакция и след това в излишък от цианидни йони - комплексообразуване:
Ако на този разтвор се добави разтворима сол на тривалентното желязо, то се получава утайка имаща интензивно син цвят - т.нар. “Берлинско синило” :
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4 = Fe4[Fe(CN)6]3
Реакцията служи за качествено доказване на йоните на тривалентното желязо Fe(III).
Комплексният йон хексациано ферат (II) - [Fe(CN)6]4 лесно се окислява от окислители (напр. хлорна или бромна вода) до комплексен йон на тривалентното желязо - хексациано ферат (III) - [Fe(CN)6]3. Този йон взаимодейства с йоните на двувалентното желязо Fe(II) и се получава утайка със синьо-зелен цвят наречена “Турнбулово синило”:
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3 = Fe3[Fe(CN)6]2
Реакцията служи за качествено доказване на йоните на двувалентното желязо Fe(II).
V. УПОТРЕБА И ЗНАЧЕНИЕ.
Желязото е основен метал в съвременната техника, като неговото производство е около 20 пъти по-голямо от това на останалите метали. Поради това че чистото желязо е меко и химически активно, то в практиката се използват главно сплави на желязото. Основен проблем при употребата на желязото е борбата с корозията. Годишните загуби от корозия съставляват около 40% от световния добив на желязо.
Желязото е важен биоелемент. Влиза в състава на хемоглобина. Недостигът на желязо в организма предизвиква анемия.
НЯКОИ ПО-ВАЖНИ СЪЕДИНЕНИЯ
Железен оксид FеО. Представлява черно, неразтворимо във вода вещество. Той е основен оксид и се разтваря в киселини:
FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O
Неговият хидроксид се получава при алкализиране на разтвори на двувалентно желязо - Fe(II):
Fe(OH)2 представлява бяло, неразтворимо във вода вещество. Разтваря се в киселини. На въздуха спонтанно се окислява до хидроксида на тривалентното желязо:
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3
Fe2+ 1e Fe3+ .4
O2 +4e 2O2 .1
Двужелезен триоксид Fe2O3 представлява червеникаво-кафяво на цвят вещество, неразтворимо във вода. Разтваря се в киселини. Той е анхидрид на железния трихидроксид Fe(OH)3 - ръждиво-кафява утайка, която проявява амфотерни свойства: