IJzer verbindingen. IJzer: fysische en chemische eigenschappen

De eerste producten van ijzer en zijn legeringen warengevonden tijdens opgravingen en gedateerd op ongeveer 4 millennium voor Christus. Dat wil zeggen, de oude Egyptenaren en Sumeriërs gebruikten de meteorietafzettingen van deze substantie om sieraden en huishoudelijke voorwerpen te maken, evenals wapens.

Vandaag de dag, ijzerverbindingen van verschillende soorten, enook puur metaal is de meest voorkomende en gebruikte stof. Geen wonder dat de twintigste eeuw als ijzer werd beschouwd. Immers, vóór de komst en het wijdverspreide gebruik van plastic en aanverwante materialen, was deze specifieke verbinding van cruciaal belang voor de mens. Wat vormt dit element en welke stoffen het vormt, beschouwen we in dit artikel.

Chemisch element ijzer

Als we de structuur van het atoom beschouwen, dan is het in de eerste plaats noodzakelijk om zijn locatie in het periodieke systeem aan te geven.

1. Het volgnummer is 26.
2. De periode is de vierde groot.
3. Groep acht, een subgroep van de zijkant.
4. Het atoomgewicht is 55.847.
5. De structuur van de buitenste elektronenschil wordt aangegeven met de formule 3d⁶4s².
6. Het symbool van het chemische element is Fe.
7. De naam is iron, de waarde in de formule is "ferrum".
8. In de natuur zijn er vier stabiele isotopen van het betreffende element met massagetallen 54, 56, 57, 58.

Het chemische element ijzer heeft ook ongeveer 20 verschillende isotopen die niet erg stabiel zijn. De mogelijke graden van oxidatie die een gegeven atoom kan manifesteren:

• 0;
• +2;
• 3;
• 6.

Niet alleen het element zelf is belangrijk, maar ook de verschillende verbindingen en legeringen.

Fysieke eigenschappen

Als eenvoudige substantie heeft ijzer fysieke eigenschappen.heeft met uitgesproken metalisme. Dat wil zeggen, het is een zilverwit met een grijs tintmetaal, dat een hoge mate van ductiliteit en vervormbaarheid en een hoog smelt- en kookpunt heeft. Als we de kenmerken gedetailleerder bekijken, dan:

• smeltpunt - 1539 ⁰C;
• kookpunt - 2862 ⁰C;
• activiteit is gemiddeld;
• vuurvastheid - hoog;
• vertoont uitgesproken magnetische eigenschappen.

Afhankelijk van de omstandigheden en verschillende temperaturen zijn er verschillende aanpassingen die ijzeren vormen vormen. Hun fysieke eigenschappen verschillen van het feit dat kristalroosters verschillen.

1. De alfa-vorm, of ferriet, bestaat voor een temperatuur van 769. ⁰S.
2. Van 769 tot 917 ⁰C - bèta-vorm.
3. 917-1394 ⁰C - gamma-vorm of austeniet.
4. Over 1394 ⁰C - Sigma ijzer.
   

Alle modificaties hebben verschillende soorten kristalroosterstructuren, evenals magnetische eigenschappen.

Chemische eigenschappen

Zoals hierboven vermeld, is de eenvoudige substantie ijzertoont gemiddelde chemische activiteit. In de fijn verdeelde toestand is het echter in staat tot zelfontbranding in lucht en verbrandt het metaal zelf in zuivere zuurstof.

Corrosiecapaciteit is hoog, dus de legeringen van deze stof zijn bedekt met dopingverbindingen. Iron kan communiceren met:

• zuren;
• zuurstof (inclusief lucht);
• zwavel;
• halogenen;
• bij verhitting - met stikstof, fosfor, koolstof en silicium;
• met zouten van minder actieve metalen, herstel ze tot eenvoudige stoffen;
• met hete waterdamp;
• met ijzerzouten in oxidatietoestand +3.

Het is duidelijk dat, met dergelijke activiteit, metaalin staat om verschillende verbindingen te vormen, divers en polair van eigenschappen. Dit is wat er gebeurt. IJzer en zijn verbindingen zijn zeer divers en worden gebruikt in verschillende takken van wetenschap, technologie, industriële menselijke activiteit.

Distributie in de natuur

Natuurlijke ijzerverbindingen zijn tamelijk gewoon.Vaak is dit het op één na meest voorkomende element op onze planeet na aluminium. In dit geval is het pure metaal uiterst zeldzaam, in de samenstelling van meteorieten, die zijn grote clusters in de ruimte aangeeft. De hoofdmassa zit vervat in de samenstelling van ertsen, gesteenten en mineralen.

Als we het hebben over het percentage van het element in de natuur, dan kunnen we de volgende cijfers geven.

1. Kernels van de aardse planeten - 90%.
2. In de korst - 5%.
3. In de mantel van de aarde - 12%.
4. In de kern van de aarde - 86%.
5. In rivierwater - 2 mg / l.
6. In zee en oceaan - 0,02 mg / l.

De meest voorkomende ijzerverbindingen vormen de volgende mineralen:

• magnetiet;
• limoniet of bruin ijzer;
• Vivianiet;
• pyrrhotiet;
• pyriet;
• sideriet;
• marcasite;
• lollingiet;
• mispikel;
• milanterite en anderen.

Dit is geen volledige lijst, omdat zeecht heel veel. Daarnaast worden verschillende legeringen op grote schaal verspreid, die door de mens worden gemaakt. Dit zijn ook ijzersamenstellingen, zonder welke het moeilijk is om het moderne leven van mensen voor te stellen. Deze omvatten twee hoofdtypen:

• gietijzer;
• staal.

IJzer is ook een waardevol additief in veel nikkellegeringen.

IJzer (II) -verbindingen

Deze omvatten die waarbij de oxidatiegraad van het vormende element +2 is. Ze zijn vrij talrijk, omdat ze het volgende omvatten:

• oxide;
• hydroxide;
• binaire verbindingen;
• complexe zouten;
• complexe verbindingen.

De formules van chemische verbindingen waarin ijzer de aangegeven oxidatietoestand vertoont, zijn individueel voor elke klasse. Beschouw de belangrijkste en meest voorkomende.

1. IJzeroxide (II). Zwart poeder, lost niet op in water. De aard van de verbinding is eenvoudig. Het is in staat om snel te oxideren, maar het kan ook eenvoudig worden teruggebracht tot een eenvoudige stof. Het wordt opgelost in zuren en vormt de overeenkomstige zouten. Formule - FeO.
2. IJzer (II) hydroxide. Het is een wit amorf precipitaat. Gevormd door de reactie van zouten met basen (alkaliën). Het vertoont zwakke basiseigenschappen en kan snel oxideren in lucht tot ijzeren verbindingen +3. Formule - Fe (OH)₂.
3. Het zout van het element in de aangegeven oxidatietoestand. Ze hebben in de regel een lichtgroene kleur van de oplossing, zijn goed geoxideerd, zelfs in de lucht, krijgen een donkerbruine kleur en veranderen in ijzerzouten. 3. Los op in water. Verbindingsvoorbeelden: FeCL₂, FeSO₄Fe (NO₃)₂.
   

Praktische waarde bij de aangewezen stoffenverschillende verbindingen hebben. Ten eerste ijzerchloride (II). Dit is de belangrijkste leverancier van ionen in het menselijk lichaam met bloedarmoede. Wanneer een dergelijke ziekte bij een patiënt wordt gediagnosticeerd, worden er complexe preparaten voor voorgeschreven, die zijn gebaseerd op de stof in kwestie. Dit is hoe het ijzertekort in het lichaam wordt aangevuld.

Ten tweede, ferrosulfaat, d.w.z. sulfaatijzer (II), samen met koper dat wordt gebruikt voor de vernietiging van landbouwongedierte op gewassen. De methode heeft zijn doeltreffendheid al meer dan een decennium bewezen en daarom wordt hij zeer gewaardeerd door tuinmannen en tuinders.

Zout mora

Deze verbinding, die een kristallijn hydraat is van ijzersulfaat en ammonium. De formule is geschreven als FeSO₄* (NH₄)₂SO₄* 6H₂O. Een van de verbindingen van ijzer (II), die in de praktijk breed is toegepast. De belangrijkste gebieden voor menselijk gebruik zijn als volgt.

1. Farmacie.
2. Wetenschappelijk onderzoek en laboratorium titrimetrische analyses (voor de bepaling van chroom, kaliumpermanganaat, vanadium).
3. Geneeskunde - als additief in voedsel met een gebrek aan ijzer in het lichaam van de patiënt.
4. Voor het impregneren van houten producten, omdat het zout van Mohr beschermt tegen rotprocessen.

Er zijn andere gebieden waarin deze stof wordt gebruikt. Het kreeg zijn naam ter ere van de Duitse chemicus, die voor het eerst de getoonde eigenschappen ontdekte.

Stoffen met de graad van oxidatie van ijzer (III)

Eigenschappen van ijzerverbindingen waarin het isvertoont een graad van oxidatie van 3, zijn enigszins verschillend van die welke hierboven zijn besproken. De aard van het overeenkomstige oxide en hydroxide is dus niet langer de belangrijkste, maar een uitgesproken amfoteer. We geven een beschrijving van de belangrijkste stoffen.

1. IJzer (III) oxide. Poeder fijn-kristallijn, rood-bruine kleur. Het lost niet op in water, vertoont zwak zure eigenschappen, meer amfoteer. Formule: Fe₂O₃.
2. IJzer (III) hydroxide. Een stof geprecipiteerd door basen op de overeenkomstige ijzerzouten. De aard van zijn uitgesproken amfoteer, kleur bruinbruin. Formule: Fe (OH)₃.
3. Zouten die de Fe-kation bevatten³⁺. Er zijn veel van deze, met uitzondering van carbonaat, omdat hydrolyse optreedt en koolstofdioxide vrijkomt. Voorbeelden van formules voor sommige zouten: Fe (NO₃)₃, Fe₂(SO₄)₃, FeCL_3, febr₃ en anderen.
   

Onder de voorbeelden gegeven vanuit een praktisch oogpunt is een dergelijk kristallijn hydraat als FeCL belangrijk._{3 *}6H₂O, of ijzerchloride (III). Het wordt gebruikt in de geneeskunde om bloedingen te stoppen en ijzerionen in het lichaam bij te vullen tijdens bloedarmoede.

IJzersulfaat III (III) wordt gebruikt om drinkwater te zuiveren, omdat het zich als een coagulatiemiddel gedraagt.

IJzer (VI) -verbindingen

Formules van chemische verbindingen van ijzer, waar het een speciale oxidatietoestand van +6 vertoont, kunnen als volgt worden geschreven:

• K₂FeO₄;
• na₂FeO₄;
• MgFeO₄ en anderen.

Ze hebben allemaal een gemeenschappelijke naam - ferraten - enbezitten vergelijkbare eigenschappen (sterke reductiemiddelen). Ze kunnen ook desinfecteren en een bacteriedodend effect hebben. Hierdoor kunnen ze worden gebruikt voor de behandeling van drinkwater op industriële schaal.

Complexe verbindingen

Heel belangrijk in analytische chemie en niet alleenzijn speciale stoffen. Zodanig dat gevormd wordt in waterige oplossingen van zouten. Dit zijn complexe ijzerverbindingen. De meest populaire en goed bestudeerde ervan zijn als volgt.

1. Kaliumhexacyanoferraat (II) K₄[Fe (CN)₆]. Een andere naam voor de verbinding is geel bloedzout. Gebruikt voor de kwalitatieve bepaling van ijzerion Fe in oplossing³⁺. Als resultaat van de impact krijgt de oplossing een prachtige felle blauwe kleur, terwijl een ander complex wordt gevormd - Pruisisch blauw KFe³⁺[Fe²⁺(CN)₆]. Sinds de oudheid is het gebruikt als een kleurstof voor textiel.
2. Kaliumhexacyanoferraat (III) K₃[Fe (CN)₆]. Een andere naam is rood bloedzout. Gebruikt als een kwalitatief reagens voor de bepaling van ijzerion Fe²⁺. Als een resultaat wordt een blauw neerslag gevormd, dat de naam Turnbuleva blauw heeft. Wordt ook gebruikt als een kleurstof voor textiel.

IJzer als onderdeel van organisch materiaal

IJzer en zijn verbindingen, zoals we hebben gezien,zijn van groot praktisch belang in het economische leven van de mens. Maar daarnaast is de biologische rol in het lichaam niet minder groot, integendeel zelfs.

Er is een erg belangrijke organischeverbinding, eiwit, dat dit element bevat. Dit is hemoglobine. Het is aan hem te danken dat zuurstof wordt getransporteerd en dat er uniforme en tijdige gasuitwisseling plaatsvindt. Daarom is de rol van ijzer in het vitale ademproces enorm.

In totaal bevindt zich ongeveer 4 gram ijzer in het menselijk lichaam, dat constant moet worden aangevuld door het voedsel dat wordt geconsumeerd.