Mga compound ng bakal. Iron: pisikal at kemikal na mga katangian

2024 May -akda: Angel Austin | [email protected]. Huling binago: 2024-01-02 17:57

Ang mga unang produktong gawa sa bakal at mga haluang metal nito ay natagpuan sa panahon ng mga paghuhukay at mula noong mga ika-4 na milenyo BC. Ibig sabihin, kahit na ang mga sinaunang Egyptian at Sumerian ay gumamit ng meteorite na deposito ng substance na ito para gumawa ng mga alahas at gamit sa bahay, pati na rin mga armas.

Sa ngayon, ang iba't ibang uri ng iron compound, gayundin ang purong metal, ang pinakakaraniwan at ginagamit na mga substance. Hindi nakakagulat na ang ika-20 siglo ay itinuturing na bakal. Pagkatapos ng lahat, bago ang pagdating at malawakang paggamit ng plastik at mga kaugnay na materyales, ang tambalang ito ang napakahalaga para sa mga tao. Ano ang elementong ito at kung anong mga sangkap ang nabubuo nito, isasaalang-alang natin sa artikulong ito.

Kemikal na elementong bakal

Kung isasaalang-alang natin ang istruktura ng atom, una sa lahat dapat nating isaad ang lokasyon nito sa periodic system.

1. Ordinal na numero - 26.
2. Ang period ay ang pang-apat na malaki.
3. Ikawalong pangkat, pangalawang subgroup.
4. Atomic weight ay 55, 847.
5. Ang istraktura ng panlabas na shell ng elektron ay ipinahiwatig ng formula 3d⁶4s^2.
6. Simbolo ng kemikal na elemento - Fe.
7. Pangalan - plantsa, binabasaformula - "ferrum".
8. Sa kalikasan, mayroong apat na stable isotopes ng elementong pinag-uusapan na may mass number na 54, 56, 57, 58.

Ang kemikal na elementong bakal ay mayroon ding humigit-kumulang 20 iba't ibang isotopes na hindi matatag. Ang posibleng oksihenasyon ay nagsasaad na ang atom na ito ay maaaring magpakita ng:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Hindi lang ang elemento mismo ang mahalaga, kundi pati na rin ang iba't ibang compound at alloys nito.

Mga pisikal na katangian

Bilang isang simpleng substance, ang bakal ay may pisikal na katangian na may malinaw na metallicity. Iyon ay, ito ay isang silvery-white metal na may kulay-abo na tint, na may mataas na antas ng ductility at ductility at isang mataas na temperatura ng pagkatunaw at pagkulo. Kung isasaalang-alang namin ang mga katangian nang mas detalyado, kung gayon:

• melting point - 1539 0С;
• kukuluan - 2862 0C;
• aktibidad - medium;
• refractory - mataas;
• nagpapakita ng binibigkas na magnetic properties.

Depende sa mga kondisyon at iba't ibang temperatura, may ilang mga pagbabago na nabubuo sa bakal. Ang kanilang mga pisikal na katangian ay naiiba sa katotohanan na ang mga kristal na sala-sala ay naiiba.

1. Ang alpha form, o ferrite, ay umiiral hanggang sa temperatura na 769 0C.
2. Mula 769 hanggang 917 0C - beta form.
3. 917-1394 0С - gamma form, o austenite.
4. Higit sa 1394 0S - sigma iron.

Lahat ng pagbabago ay mayrooniba't ibang uri ng istraktura ng mga kristal na sala-sala, at naiiba din sa mga katangian ng magnetic.

Mga katangian ng kemikal

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang simpleng sangkap na bakal ay nagpapakita ng katamtamang aktibidad ng kemikal. Gayunpaman, sa isang finely dispersed state, maaari itong mag-apoy nang kusa sa hangin, habang ang metal mismo ay nasusunog sa purong oxygen.

Mataas ang corrosion ability, kaya ang mga haluang metal ng substance na ito ay pinahiran ng mga alloying compound. Nagagawang makipag-ugnayan ng Iron sa:

• acid;
• oxygen (kabilang ang hangin);
• grey;
• halogens;
• kapag pinainit - may nitrogen, phosphorus, carbon at silicon;
• na may mga asin ng hindi gaanong aktibong mga metal, na binabawasan ang mga ito sa mga simpleng sangkap;
• may live steam;
• may mga iron s alts sa oxidation state +3.

Maliwanag na, sa pagpapakita ng gayong aktibidad, ang metal ay nagagawang bumuo ng iba't ibang mga compound, magkakaibang at polar sa mga katangian. At kaya ito nangyayari. Ang bakal at ang mga compound nito ay lubhang magkakaibang at ginagamit sa iba't ibang sangay ng agham, teknolohiya, pang-industriya na aktibidad ng tao.

Kumalat sa kalikasan

Ang mga natural na iron compound ay karaniwan, dahil ito ang pangalawa sa pinakamaraming elemento sa ating planeta pagkatapos ng aluminyo. Kasabay nito, sa dalisay na anyo nito, ang metal ay napakabihirang, bilang bahagi ng meteorites, na nagpapahiwatig ng malalaking akumulasyon nito sa espasyo. Ang pangunahing masa ay nakapaloob sa komposisyon ng mga ore, bato at mineral.

Kungpara pag-usapan ang porsyento ng elementong pinag-uusapan sa kalikasan, maaaring ibigay ang mga sumusunod na numero.

1. Ang mga core ng terrestrial planets - 90%.
2. Sa crust ng lupa - 5%.
3. Sa manta ng Earth - 12%.
4. Sa kaibuturan ng lupa - 86%.
5. Sa tubig ng ilog - 2 mg/l.
6. Sa dagat at karagatan - 0.02 mg/l.

Ang pinakakaraniwang iron compound ay bumubuo sa mga sumusunod na mineral:

• magnetite;
• limonite o kayumangging bakal;
• vivianite;
• pyrrhotite;
• pyrite;
• siderite;
• marcasite;
• lellingite;
• Mispicel;
• milanterite at iba pa.

Ito ay malayo sa kumpletong listahan, dahil marami talaga sila. Bilang karagdagan, ang iba't ibang mga haluang metal na nilikha ng tao ay laganap. Ang mga ito ay tulad din ng mga compound ng bakal, kung wala ito ay mahirap isipin ang modernong buhay ng mga tao. Kabilang dito ang dalawang pangunahing uri:

• cast iron;
• bakal.

Ito rin ay bakal na mahalagang karagdagan sa maraming nickel alloys.

Iron(II) compounds

Kabilang dito ang mga kung saan ang estado ng oksihenasyon ng bumubuong elemento ay +2. Medyo marami sila, dahil kasama sa mga ito ang:

• oxide;
• hydroxide;
• binary compound;
• kumplikadong asin;
• kumplikadong compound.

Ang mga formula ng mga kemikal na compound kung saan ang iron ay nagpapakita ng ipinahiwatig na antas ng oksihenasyon ay indibidwal para sa bawat klase. Isaalang-alang ang pinakamahalaga at karaniwan sa mga ito.

1. Iron oxide (II). Itim na pulbos, hindi matutunaw sa tubig. Ang likas na katangian ng koneksyon ay basic. Nagagawa nitong mabilis na mag-oxidize, gayunpaman, maaari din itong madaling mabawasan sa isang simpleng sangkap. Natutunaw ito sa mga acid upang mabuo ang kaukulang mga asing-gamot. Formula - FeO.
2. Iron(II) hydroxide. Ito ay isang puting amorphous precipitate. Nabuo sa pamamagitan ng reaksyon ng mga asing-gamot na may mga base (alkalis). Nagpapakita ito ng mahinang mga pangunahing katangian, nagagawang mabilis na mag-oxidize sa hangin sa mga iron compound +3. Formula - Fe(OH)_2.
3. Mga asin ng isang elemento sa tinukoy na estado ng oksihenasyon. Bilang isang patakaran, mayroon silang isang maputlang berdeng kulay ng solusyon, nag-oxidize na rin kahit na sa hangin, nakakakuha ng isang madilim na kayumanggi na kulay at nagiging mga bakal na asing-gamot 3. Natutunaw sila sa tubig. Mga halimbawa ng compound: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Ang praktikal na halaga sa mga itinalagang substance ay may ilang mga compound. Una, iron(II) chloride. Ito ang pangunahing tagapagtustos ng mga ion sa katawan ng tao na may anemia. Kapag ang gayong karamdaman ay nasuri sa isang pasyente, inireseta siya ng mga kumplikadong paghahanda, na batay sa pinag-uusapang tambalan. Ito ay kung paano napupunan ang kakulangan sa iron sa katawan.

Pangalawa, ang ferrous sulfate, iyon ay, iron (II) sulfate, kasama ng tanso ay ginagamit upang sirain ang mga peste ng agrikultura sa mga pananim. Ang pamamaraan ay nagpapatunay ng pagiging epektibo nito sa loob ng higit sa isang dekada, samakatuwid ito ay lubos na pinahahalagahan ng mga hardinero at hardinero.

Mora S alt

Itong koneksyonna isang hydrated iron at ammonium sulfate. Ang formula nito ay nakasulat bilang FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. Isa sa mga compound ng iron (II), na malawakang ginagamit sa pagsasanay. Ang mga pangunahing bahagi ng paggamit ng tao ay ang mga sumusunod.}

1. Mga Pharmaceutical.
2. Scientific research at laboratory titrimetric analysis (para sa pagtukoy ng chromium, potassium permanganate, vanadium).
3. Medicine - bilang pandagdag sa pagkain na kulang sa iron sa katawan ng pasyente.
4. Para sa pagpapabinhi ng mga produktong gawa sa kahoy, dahil pinoprotektahan ng Mora s alt laban sa mga proseso ng pagkabulok.

May iba pang lugar kung saan ginagamit ang substance na ito. Nakuha ang pangalan nito bilang parangal sa German chemist na unang nakatuklas ng mga manifested properties.

Mga sangkap na may iron (III) oxidation state

Ang mga katangian ng mga iron compound, kung saan ito ay nagpapakita ng oxidation state na +3, ay medyo naiiba sa mga tinalakay sa itaas. Kaya, ang likas na katangian ng kaukulang oxide at hydroxide ay hindi na basic, ngunit binibigkas na amphoteric. Magbigay tayo ng paglalarawan ng mga pangunahing sangkap.

1. Iron oxide (III). Ang pulbos ay pinong-kristal, pula-kayumanggi ang kulay. Hindi ito natutunaw sa tubig, nagpapakita ng bahagyang acidic, mas amphoteric na mga katangian. Formula: Fe₂O_3.
2. Iron(III) hydroxide. Isang substance na namumuo kapag ang alkali ay tumutugon sa mga katumbas na iron s alts. Ang karakter nito ay binibigkas na amphoteric, ang kulay ay kayumanggi-kayumanggi. Formula: Fe(OH)_3.
3. S alts, na kinabibilangan ng cation Fe³⁺. Marami sa mga ito ay nahiwalay, maliban sa carbonate, dahil nangyayari ang hydrolysis at ang carbon dioxide ay inilabas. Mga halimbawa ng mga formula para sa ilang asin: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{at iba pa.}

Sa mga halimbawa sa itaas, mula sa praktikal na pananaw, tulad ng crystalline hydrate gaya ng FeCL₃6H_{2O, o ang iron chloride hexahydrate ay mahalaga (III). Ito ay ginagamit sa gamot upang ihinto ang pagdurugo at muling maglagay ng mga iron ions sa katawan kung sakaling magkaroon ng anemia.}

Iron(III) sulfate 9-hydrate ay ginagamit upang linisin ang inuming tubig dahil ito ay gumaganap bilang isang coagulant.

Iron(VI) compound

Ang mga formula ng mga kemikal na compound ng bakal, kung saan ito ay nagpapakita ng isang espesyal na estado ng oksihenasyon na +6, ay maaaring isulat bilang mga sumusunod:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 at iba pa.}

Lahat ng mga ito ay may isang karaniwang pangalan - ferrates - at may mga katulad na katangian (malakas na reducing agent). Nagagawa rin nilang magdisimpekta at magkaroon ng bactericidal effect. Ito ay nagpapahintulot sa mga ito na magamit para sa paggamot ng inuming tubig sa isang pang-industriya na sukat.

Mga kumplikadong compound

Ang mga espesyal na sangkap ay napakahalaga sa analytical chemistry at hindi lamang. Yaong nabubuo sa may tubig na mga solusyon ng mga asin. Ito ay mga kumplikadong compound ng bakal. Ang mga pinakasikat at mahusay na sinaliksik ay ang mga sumusunod.

1. Potassium hexacyanoferrate (II)K₄[Fe(CN)₆]. Ang isa pang pangalan para sa tambalan ay dilaw na asin ng dugo. Ginagamit ito para sa qualitative determination ng Fe³⁺ iron ion sa solusyon. Bilang resulta ng pagkakalantad, ang solusyon ay nakakakuha ng magandang maliwanag na asul na kulay, dahil nabuo ang isa pang complex - Prussian blue KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Mula noong sinaunang panahon, ginagamit na ito bilang pangkulay ng tela.}
2. Potassium hexacyanoferrate (III) K₃[Fe(CN)₆]. Ang isa pang pangalan ay pulang asin sa dugo. Ginamit bilang isang qualitative reagent para sa pagtukoy ng iron ion Fe^{2+. Bilang resulta, nabuo ang isang asul na precipitate, na tinatawag na Turnbull blue. Ginagamit din bilang pangkulay ng tela.}

Iron sa organikong bagay

Ang bakal at ang mga compound nito, gaya ng nakita natin, ay may malaking praktikal na kahalagahan sa pang-ekonomiyang buhay ng tao. Gayunpaman, bilang karagdagan dito, ang biological na papel nito sa katawan ay hindi gaanong mahusay, sa kabaligtaran.

May isang napakahalagang organic compound, ang protina, na kinabibilangan ng elementong ito. Ito ay hemoglobin. Ito ay salamat sa kanya na ang oxygen ay dinadala at ang uniporme at napapanahong palitan ng gas ay isinasagawa. Samakatuwid, ang papel ng bakal sa mahalagang proseso - paghinga - ay napakalaki.

Sa kabuuan, ang katawan ng tao ay naglalaman ng humigit-kumulang 4 na gramo ng bakal, na dapat palaging lagyang muli sa pamamagitan ng pagkain na nauubos.