Онлайн-урок №12 "Залізо та сполуки Феруму"

Общие сведения

Железо (лат. Ferrum), , химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева. Порядковый номер 26, атомная масса 55,847. Блестящий серебристо-белый металл. Элемент в природе состоит из четырех стабильных изотопов: (5,84%),  (91,68%),  (2,17%) и  (0,31%). 

Историческая справка. Железо было известно еще в доисторические времена, однако широкое применение нашло значительно позже, так как в свободном состоянии встречается в природе крайне редко, а получение его из руд стало возможным лишь на определенном уровне развития техники. Вероятно, впервые человек познакомился с метеоритным Железом, о чем свидетельствуют его названия на языках древних народов: древнеегипетское "бени-пет" означает "небесное железо"; древнегреческое sideros связывают с латинским sidus (род. падеж sideris) – звезда, небесное тело. В хеттских текстах 14 века до н. э. упоминается о Железе как о металле, упавшем с неба. В романских языках сохранился корень названия, данного римлянами (например, франц. fer, итал. ferro).

Химические свойства железа и его соединений

Железо – это химический элемент №26, который находится в побочной подгруппе VIII группы, в четвертом периоде. Электронная конфигурация атома железа .

Степени окисления железа: 0,+2,+3.Соединения железа (III) проявляют слабые окислительные свойства, образуемые оксиды и гидроксиды  и  проявляют амфотерные свойства, хотя основные свойства у этих соединений значительно преобладают.
1. Взаимодействие с неметаллами.
При нагревании железо особенно порошкообразное способно взаимодействовать практически со всеми неметаллами. Хлор и фтор окисляют железо до , бром может окислить и до  и до  в зависимости от количества, а йод окисляет только до степени окисления +2 . При реакции с серой сначала образуется сульфид железа, а затем дисульфид железа.
 → 
→  природный минерал такого состава называется пирит.

Он используется для получения серной кислоты, а также железа и соединений железа.
2. Взаимодействие железа с кислородом.
При взаимодействии железа с кислородом в зависимости от его количества, могут образовываться разные оксиды. В том числе и смешанный оксид .
→ 
→
→ 
3. Взаимодействие железа с водой.
При сильном нагревании металлическое железо взаимодействует с водой.
→↑
Во влажном воздухе при обычных условиях железо реагирует с парами воды и кислородом, с образованием ржавчины. Она состоит из смешенных оксидов, гидроксидов и соединений кислорода. Это не индивидуальное вещество. 
Примерная схема ржавления железа:
→ 
4. Взаимодействие железа с кислотами.
Как и другие типичные металлы, железо взаимодействует с кислотами не окислителями с выделением водорода.
 → ↑
С кислотами окислителями железо не реагирует из-за пассивации. Но с разбавленными кислотами реакция происходит.
 → ↑ 
5. С растворами солей.
Металлическое железо вытесняет менее активные металлы из растворов их солей.
→ 

Амфотерные свойства железа.

Железо и некоторые его соединения способны проявлять амфотерные свойства.

 → ↑

В горячем концентрированном растворе щелочи образуется комплексное соединение и выделяется водород.

Соединения железа(II)

Соли железа (II) можно получить при взаимодействии металлического железа с кислотами не окислителями или восстановлением железа(III).

 → 
Соединения железа(II) обладают восстановительными свойствами.
→ ↓.

На воздухе  ↓окисляется кислородом.
↓→ ↓

Соединения железа(III)

Соли железа(III) получают либо окислением железа галогенами, либо при его взаимодействии с разбавленными кислотами окислителями. Соли железа(III) могут проявлять слабые окислительные свойства.

→ ↓ .

На этой реакции основан йодометрический способ определения солей железа.

Качественная реакция на соли железа(III)

→.

При взаимодействии с роданидами образуются ярко-красные похожие на кровь комплексы различного состава.
Взаимодействие со щелочью.
 →  ↓
 ↓как и  ↓ амфотерен, с преобладание основных свойств.
 ↓ → 
  → 
Железная кислота и её соли. При окислении ↓ или при электролизе раствора щелочи на железном аноде образуются соли, содержащие железо в составе аниона:
→ 
→ ↑
Железо имеет степень окисления +6 .Такие соли называются ферраты: . Это соли несуществующей в свободном виде железной кислоты . Они относятся к наиболее сильным органическим окислителям и способны медленно окислять даже воду.

Значение переходных металлов для организма и жизнедеятельности

Без переходных металлов наш организм существовать не может. Железо – это действующее начало гемоглобина. Цинк участвует в выработке инсулина. Кобальт – центр витамина В-12. Медь, марганец и молибден, а также некоторые другие металлы входят в состав ферментов. 

Многие переходные металлы и их соединения используются в качестве катализаторов. Например, реакция гидрирования алкенов на платиновом или палладиевом катализаторе. Полимеризация этилена проводится с помощью титансодержащих катализаторов.
Большое использование сплавов переходных металлов: сталь, чугун, бронза, латунь, победит. 

При исследовании сплавов прослеживается уникальное значение железа для человека. Сплавы даже разделяют на черные и цветные по содержанию в них железа.