Mahirap i-overestimate ang papel ng iron para sa katawan ng tao, dahil ito ay nag-aambag sa "paglikha" ng dugo, ang nilalaman nito ay nakakaapekto sa antas ng hemoglobin at myoglobin, ang iron ay nag-normalize sa paggana ng enzyme system. Ngunit ano ang elementong ito sa mga tuntunin ng kimika? Ano ang valency ng bakal? Tatalakayin ito sa artikulong ito.
Kaunting kasaysayan
Alam ng sangkatauhan ang tungkol sa kemikal na elementong ito at nagmamay-ari pa sila ng mga produkto mula rito noong ika-4 na siglo BC. Ito ang mga tao ng Sinaunang Ehipto at mga Sumerian. Sila ang unang nagsimulang gumawa ng mga alahas, mga sandata mula sa isang haluang metal na bakal at nikel, na natagpuan sa mga arkeolohikong paghuhukay at maingat na sinuri ng mga chemist.
Di-nagtagal, natutunan ng mga tribo ng Aryan na lumipat sa Asia kung paano kumuha ng solidong bakal mula sa ore. Napakahalaga nito para sa mga tao noong panahong iyon na ang mga produkto ay natatakpan ng ginto!
Mga katangiang bakal
Ang
Iron (Fe) ay nasa ikaapat na puwesto sa mga tuntunin ng nilalaman nito sa bituka ng crust ng lupa. Ito ay sumasakop sa isang lugar sa ika-7 pangkat ng ika-4 na yugto at may bilang na 26 intalahanayan ng kemikal ng mga elemento ng Mendeleev. Ang lakas ng bakal ay direktang nakasalalay sa posisyon nito sa talahanayan. Ngunit higit pa tungkol diyan mamaya.
Ang metal na ito ay pinakakaraniwan sa kalikasan sa anyo ng ore, na matatagpuan sa tubig bilang mineral, gayundin sa iba't ibang compound.
Ang pinakamalaking iron ore reserves ay nasa Russia, Australia, Ukraine, Brazil, USA, India, Canada.
Mga pisikal na katangian
Bago lumipat sa valency of iron, kailangang suriing mabuti ang mga pisikal na katangian nito, samakatuwid nga, tingnan ito nang maigi.
Ang metal na ito ay may kulay pilak, medyo ductile, ngunit may kakayahang tumaas ang tigas sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan nito sa iba pang mga elemento (halimbawa, sa carbon). Mayroon din itong magnetic properties.
Sa isang mahalumigmig na kapaligiran, ang bakal ay maaaring kaagnasan, iyon ay, kalawang. Bagama't ang ganap na purong metal ay mas lumalaban sa kahalumigmigan, ngunit kung naglalaman ito ng mga impurities, sila ang nagdudulot ng kaagnasan.
Mahusay na nakikipag-ugnayan ang iron sa mga acidic na kapaligiran, maaari pa itong bumuo ng mga asing-gamot ng iron acid (ibinigay ang isang malakas na oxidizing agent).
Sa hangin, mabilis itong natatakpan ng oxide film na nagpoprotekta dito mula sa mga pakikipag-ugnayan.
Mga katangian ng kemikal
Gayundin, ang elementong ito ay may ilang mga kemikal na katangian. Ang bakal, tulad ng iba pang elemento ng periodic table, ay may singil ng atomic nucleus, na tumutugma sa serial number na +26. At sa paligid ng nucleus, 26 na electron ang umiikot.
Sa pangkalahatan, kung isasaalang-alang natin ang mga katangian ng bakal - isang kemikal na elemento, kung gayon ito ay isang metal na may mababang aktibong kakayahan.
Nakikipag-ugnayan sa mas mahinang oxidizing agent, ang iron ay bumubuo ng mga compound kung saan ito ay divalent (iyon ay, ang oxidation state nito ay +2). At kung may malakas na oxidizing agent, ang estado ng oksihenasyon ng iron ay umabot sa +3 (iyon ay, ang valence nito ay magiging katumbas ng 3).
Kapag nakikipag-ugnayan sa mga kemikal na elemento na hindi mga metal, ang Fe ay kumikilos bilang isang ahente ng pagbabawas kaugnay ng mga ito, habang ang estado ng oksihenasyon nito ay nagiging, bilang karagdagan sa +2 at +3, kahit na +4, +5, +6. Ang mga naturang compound ay may napakalakas na oxidizing properties.
Gaya ng nabanggit sa itaas, ang bakal sa hangin ay natatakpan ng isang oxide film. At kapag pinainit, tumataas ang bilis ng reaksyon at mabubuo ang iron oxide na may valence 2 (temperatura na mas mababa sa 570 degrees Celsius) o oxide na may valence 3 (temperatura index na higit sa 570 degrees).
Ang pakikipag-ugnayan ng Fe sa mga halogen ay humahantong sa pagbuo ng mga asin. Ang mga elementong fluorine at chlorine ay nag-oxidize nito sa +3. Ang bromine ay hanggang +2 o +3 (depende ang lahat sa mga kondisyon para sa pagpapatupad ng pagbabagong kemikal kapag nakikipag-ugnayan sa iron).
Nakikipag-ugnayan sa iodine, ang elemento ay na-oxidize sa +2.
Ang pag-init ng iron at sulfur ay gumagawa ng iron sulfide na may valence na 2.
Kung matutunaw mo ang ferrum at isasama ito sa carbon, phosphorus, silicon, boron, nitrogen, makakakuha ka ng mga compound na tinatawag na alloys.
Ang bakal ay isang metal,samakatuwid, ito ay nakikipag-ugnayan din sa mga acid (ito ay napag-usapan din nang bahagya nang mas mataas). Halimbawa, ang mga sulfuric at nitric acid, na may mataas na konsentrasyon, sa isang kapaligiran na may mababang temperatura, ay hindi nakakaapekto sa bakal. Ngunit sa sandaling tumaas ito, isang reaksyon ang magaganap, bilang isang resulta kung saan ang iron ay na-oxidize sa +3.
Kung mas mataas ang acid concentration, mas mataas ang temperaturang dapat ibigay.
Pag-init ng 2-valent iron sa tubig, nakukuha natin ang oxide at hydrogen nito.
Gayundin, may kakayahan ang Fe na palitan ang mga metal na nagbawas ng aktibidad mula sa mga may tubig na solusyon ng mga asin. Kasabay nito, na-oxidize ito sa +2.
Kapag tumaas ang temperatura, ibinabalik ng bakal ang mga metal mula sa mga oxide.
Ano ang valency
Nasa nakaraang seksyon, ang konsepto ng valence, pati na rin ang antas ng oksihenasyon, ay nakatagpo ng kaunti. Oras na para isaalang-alang ang lakas ng bakal.
Ngunit kailangan mo munang maunawaan kung anong uri ng pag-aari ito ng mga kemikal na elemento.
Ang mga kemikal na sangkap ay halos palaging pare-pareho sa kanilang komposisyon. Halimbawa, sa formula para sa tubig H2O - 1 oxygen atom at 2 hydrogen atoms. Ang parehong ay totoo sa iba pang mga compound kung saan ang dalawang kemikal na elemento ay kasangkot, ang isa ay hydrogen: 1-4 hydrogen atoms ay maaaring idagdag sa 1 atom ng isang kemikal na elemento. Ngunit hindi kabaligtaran! Samakatuwid, malinaw na ang hydrogen ay nakakabit lamang ng 1 atom ng isa pang sangkap sa sarili nito. At ito ang kababalaghang ito na tinatawag na valence - ang kakayahan ng mga atomo ng isang elemento ng kemikal na mag-attach ng isang tiyakang bilang ng mga atom ng iba pang elemento.
Valence value at graphical formula
May mga elemento ng periodic table na may pare-parehong valence - ito ay oxygen at hydrogen.
At may mga kemikal na elemento kung saan ito nagbabago. Halimbawa, ang iron ay mas madalas na 2 at 3 valent, sulfur 2, 4, 6, carbon 2 at 4. Ito ang mga elementong may variable na valency.
Dagdag pa, ang pag-unawa kung ano ang valency, maaari mong isulat nang tama ang graphical na formula ng mga compound. Ipinapakita nito ang pagkakasunod-sunod ng koneksyon ng mga atom sa isang molekula.
Gayundin, kapag alam mo ang valency ng isa sa mga elemento sa compound, matutukoy mo ang valency ng isa pa.
Iron valency
Tulad ng nabanggit, ang iron ay tumutukoy sa mga elementong may variable na valency. At maaari itong magbago hindi lamang sa pagitan ng 2 at 3, ngunit umabot din sa 4, 5 at kahit 6.
Siyempre, pinag-aaralan ng inorganic na chemistry ang iron valency nang mas detalyado. Isaalang-alang natin sandali ang mekanismong ito sa antas ng pinakasimpleng mga particle.
Ang
Iron ay isang d-element, kung saan idinaragdag ang 31 pang elemento ng periodic table (ito ay 4-7 tuldok). Habang tumataas ang atomic number, ang mga katangian ng d-element ay nakakakuha ng kaunting pagbabago. Ang atomic radius ng mga sangkap na ito ay dahan-dahan ding tumataas. Mayroon silang variable valence, na nakadepende sa katotohanang hindi kumpleto ang pre-outer d-electron sublevel.
Dahil para sa bakal, hindi lamang ang mga c-electron na matatagpuan sa panlabas na layer ang valence, kundi pati na rin ang mga hindi nakapares na 3d-electron ng pre-outer layer. At, bilang kinahinatnan, ang valency ng Fe sa kemikalAng mga compound ay maaaring katumbas ng 2, 3, 4, 5, 6. Karaniwan, ito ay katumbas ng 2 at 3 - ito ay mas matatag na mga compound ng bakal kasama ng iba pang mga sangkap. Sa mga hindi gaanong matatag, nagpapakita ito ng valency 4, 5, 6. Ngunit, hindi gaanong karaniwan ang mga naturang compound.
Bivalent ferrum
Kapag ang 2 valence iron ay nakipag-ugnayan sa tubig, ang iron oxide (2) ay nakukuha. Itim ang koneksyon na ito. Medyo madaling tumugon sa mga hydrochloric (mababang konsentrasyon) at nitric (mataas na konsentrasyon) acids.
Kung ang naturang oxide ng 2-valent iron ay nakipag-ugnayan sa alinman sa hydrogen (temperatura na 350 degrees Celsius) o carbon (coke) sa 1000 degrees, ibabalik ito sa purong estado.
I-extract ang ferrous oxide ng 2-valent iron sa mga sumusunod na paraan:
- sa pamamagitan ng kumbinasyon ng ferrous oxide na may carbon monoxide;
- kapag ang purong Fe ay pinainit, habang mababa ang presyon ng oxygen;
- kapag nabubulok ang ferrous oxalate sa isang vacuum na kapaligiran;
- kapag ang purong bakal ay nakipag-ugnayan sa mga oxide nito, ang temperatura ay 900-1000 degrees Celsius.
Kung tungkol sa natural na kapaligiran, ang ferric oxide ay divalent, na naroroon bilang mineral wuestite.
May isa pang paraan upang matukoy ang valence ng iron sa isang solusyon - sa kasong ito, pagkakaroon ng index nito 2. Kinakailangang magsagawa ng mga reaksyon na may pulang asin (potassium hexacyanoferrate) at may alkali. Sa unang kaso, ang isang madilim na asul na precipitate ay sinusunod - isang kumplikadong asin ng ferric 2-valent. Saang pangalawa - pagkakaroon ng dark gray-green precipitate - ang iron hydroxide ay 2-valent din, habang ang 3-valent iron hydroxide ay may dark brown na kulay sa solusyon.
Trivalent iron
Ang
3-valent ferrum oxide ay may pulbos na istraktura, ang kulay nito ay pula-kayumanggi. Mayroon din itong mga pangalan: iron oxide, iron minium, red pigment, food coloring, crocus.
Sa kalikasan, ang sangkap na ito ay nangyayari sa anyo ng isang mineral - hematite.
Ang oxide ng naturang bakal ay hindi na nakikipag-ugnayan sa tubig. Ngunit ito ay pinagsama sa mga acid at alkalis.
Ang iron oxide (3) ay ginagamit upang kulayan ang mga materyales na ginagamit sa pagtatayo:
- bricks;
- semento;
- mga produktong ceramic;
- konkreto;
- paving slab;
- sahig (linoleum).
Iron sa katawan ng tao
Tulad ng nabanggit sa simula ng artikulo, ang sangkap na bakal ay isang mahalagang bahagi ng katawan ng tao.
Kapag hindi sapat ang elementong ito, maaaring mangyari ang mga sumusunod na kahihinatnan:
- nadagdagang pagkapagod at pagiging sensitibo sa lamig;
- tuyong balat;
- nabawasan ang aktibidad ng utak;
- pagkasira ng lakas ng nail plate;
- pagkahilo;
- problema sa panunaw;
- kubong buhok at pagkalagas ng buhok.
Naiipon ang bakal, kadalasan sa pali at atay, gayundin sa mga bato at pancreas.
Ang pagkain ng tao ay dapat maglaman ng mga pagkaing naglalaman ng bakal:
- atay ng baka;
- sinigang na bakwit;
- mani;
- pistachios;
- canned green peas;
- tuyong porcini mushroom;
- itlog ng manok;
- spinach;
- dogwood;
- mansanas;
- peras;
- peaches;
- beets;
- seafood.
Ang kakulangan ng iron sa dugo ay humahantong sa pagbaba ng hemoglobin at pagkakaroon ng sakit tulad ng iron deficiency anemia.
