Hợp chất sắt. Sắt: tính chất vật lý và hóa học

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 17:58

Những sản phẩm đầu tiên làm bằng sắt và hợp kim của nó được tìm thấy trong các cuộc khai quật và có niên đại khoảng thiên niên kỷ thứ 4 trước Công nguyên. Đó là, ngay cả người Ai Cập cổ đại và người Sumer cũng sử dụng mỏ thiên thạch chứa chất này để làm đồ trang sức và đồ gia dụng, cũng như vũ khí.

Ngày nay, các loại hợp chất sắt, cũng như kim loại nguyên chất, là những chất phổ biến và được sử dụng nhiều nhất. Không có gì ngạc nhiên khi thế kỷ 20 được coi là đồ sắt. Xét cho cùng, trước khi nhựa và các vật liệu liên quan ra đời và sử dụng rộng rãi, hợp chất này có tầm quan trọng quyết định đối với con người. Nguyên tố này là gì và nó tạo thành những chất gì, chúng ta sẽ xem xét trong bài viết này.

Nguyên tố hóa học sắt

Nếu chúng ta xem xét cấu trúc của nguyên tử, thì trước hết chúng ta nên chỉ ra vị trí của nó trong hệ thống tuần hoàn.

1. Số thứ tự - 26.
2. Kỳ là kỳ lớn thứ tư.
3. Nhóm thứ tám, phân nhóm phụ.
4. Khối lượng nguyên tử là 55, 847.
5. Cấu trúc của lớp vỏ electron bên ngoài được biểu thị bằng công thức 3d⁶4s^2.
6. Kí hiệu nguyên tố hóa học - Fe.
7. Tên - bàn là, đọc trongcông thức - "ferrum".
8. Trong tự nhiên, có bốn đồng vị bền của nguyên tố được đề cập với các số khối 54, 56, 57, 58.

Nguyên tố hóa học sắt cũng có khoảng 20 đồng vị khác nhau không bền. Các trạng thái oxy hóa có thể xảy ra mà nguyên tử này có thể thể hiện:

• 0;
• + 2;
• + 3;
• + 6.

Không chỉ bản thân nguyên tố quan trọng mà còn cả các hợp chất và hợp kim khác nhau của nó.

Tính chất vật lý

Là một chất đơn giản, sắt có các tính chất vật lý với tính kim loại rõ rệt. Đó là, nó là một kim loại màu trắng bạc pha chút xám, có độ dẻo và độ dẻo cao, nhiệt độ nóng chảy và sôi cao. Nếu chúng ta xem xét các đặc điểm chi tiết hơn, thì:

• điểm nóng chảy - 15390С;
• luộc - 28620C;
• hoạt động - trung bình;
• chịu lửa - cao;
• thể hiện các thuộc tính từ tính rõ rệt.

Tùy thuộc vào điều kiện và nhiệt độ khác nhau, có một số thay đổi mà sắt hình thành. Các tính chất vật lý của chúng khác với thực tế là các mạng tinh thể khác nhau.

1. Dạng alpha, hoặc ferit, tồn tại ở nhiệt độ 7690C.
2. Từ 769 đến 9170C - dạng beta.
3. 917-13940С - dạng gamma, hoặc austenite.
4. Trên 13940S - sắt sigma.

Tất cả các sửa đổi đều cócác loại cấu trúc khác nhau của mạng tinh thể, và cũng khác nhau về tính chất từ tính.

Tính chất hóa học

Như đã nói ở trên, chất đơn giản là sắt có hoạt tính hóa học trung bình. Tuy nhiên, ở trạng thái phân tán mịn, nó có thể tự bốc cháy trong không khí, trong khi kim loại tự cháy trong oxy nguyên chất.

Khả năng ăn mòn cao, vì vậy các hợp kim của chất này được phủ bằng các hợp chất hợp kim. Sắt có thể tương tác với:

• axit;
• oxy (bao gồm cả không khí);
• xám;
• halogen;
• khi đun nóng - với nitơ, phốt pho, cacbon và silicon;
• với muối của các kim loại kém hoạt động, khử chúng thành các chất đơn giản;
• với hơi nước trực tiếp;
• với muối sắt ở trạng thái oxi hóa + 3.

Rõ ràng là, cho thấy hoạt động như vậy, kim loại có thể tạo thành các hợp chất khác nhau, đa dạng và có tính phân cực. Và vì vậy nó xảy ra. Sắt và các hợp chất của nó rất đa dạng và được sử dụng trong nhiều ngành khác nhau của khoa học, công nghệ, hoạt động công nghiệp của con người.

Lan tỏa trong tự nhiên

Hợp chất sắt tự nhiên khá phổ biến, vì nó là nguyên tố phong phú thứ hai trên hành tinh của chúng ta sau nhôm. Đồng thời, ở dạng tinh khiết, kim loại này cực kỳ hiếm, là một phần của thiên thạch, điều này cho thấy sự tích tụ lớn của nó trong không gian. Khối lượng chính được chứa trong thành phần của quặng, đá và khoáng chất.

Nếuđể nói về tỷ lệ phần trăm của nguyên tố được đề cập trong tự nhiên, thì các số liệu sau có thể được đưa ra.

1. Lõi của các hành tinh trên cạn - 90%.
2. Trong vỏ trái đất - 5%.
3. Trong lớp phủ của Trái đất - 12%.
4. Trong lõi trái đất - 86%.
5. Trong nước sông - 2 mg / l.
6. Trong biển và đại dương - 0,02 mg / l.

Các hợp chất sắt phổ biến nhất tạo thành các khoáng chất sau:

• magnetite;
• limonite hoặc ironstone nâu;
• vivianite;
• pyrotin;
• pyrit;
• siderite;
• marcasite;
• lellingite;
• Mispicel;
• milanterite và những thứ khác.

Đây không phải là một danh sách đầy đủ, bởi vì thực sự có rất nhiều trong số chúng. Ngoài ra, các hợp kim khác nhau được tạo ra bởi con người rất phổ biến. Đây cũng là những hợp chất sắt như vậy, nếu không có nó thì khó có thể hình dung được cuộc sống hiện đại của con người. Chúng bao gồm hai loại chính:

• gang;
• thép.

Sắt cũng là chất bổ sung có giá trị cho nhiều hợp kim niken.

Hợp chất sắt (II)

Chúng bao gồm những thứ mà trạng thái oxi hóa của nguyên tố tạo thành là +2. Chúng khá nhiều, vì chúng bao gồm:

• oxit;
• hydroxit;
• hợp chất nhị phân;
• muối phức;
• hợp chất phức tạp.

Công thức của các hợp chất hóa học trong đó sắt thể hiện mức độ oxy hóa được chỉ định là riêng cho từng lớp. Hãy xem xét điều quan trọng và phổ biến nhất trong số đó.

1. Oxit sắt (II). Dạng bột màu đen, không tan trong nước. Bản chất của kết nối là cơ bản. Nó có thể nhanh chóng bị oxy hóa, tuy nhiên, nó cũng có thể dễ dàng bị khử thành một chất đơn giản. Nó hòa tan trong axit để tạo thành các muối tương ứng. Công thức - FeO.
2. Sắt (II) hydroxit. Nó là một chất kết tủa vô định hình màu trắng. Được tạo thành do phản ứng của muối với bazơ (kiềm). Nó thể hiện tính bazơ yếu, có khả năng oxi hóa nhanh trong không khí thành hợp chất sắt +3. Công thức - Fe (OH)_2.
3. Muối của một nguyên tố ở trạng thái oxi hóa xác định. Theo quy luật, chúng có màu xanh lục nhạt của dung dịch, oxi hóa tốt ngay cả trong không khí, thu được màu nâu đen và chuyển thành muối sắt 3. Chúng tan trong nước. Ví dụ về hợp chất: FeCL₂, FeSO₄, Fe (NO₃)_2.

Giá trị thực tế trong số các chất được chỉ định có một số hợp chất. Đầu tiên, sắt (II) clorua. Đây là nguồn cung cấp ion chính cho cơ thể người bị thiếu máu. Khi một bệnh như vậy được chẩn đoán ở một bệnh nhân, anh ta được kê đơn các chế phẩm phức tạp, dựa trên hợp chất được đề cập. Đây là cách bổ sung sắt thiếu hụt trong cơ thể.

Thứ hai, sắt sunfat, tức là sắt (II) sunfat, cùng với đồng được sử dụng để tiêu diệt sâu bệnh nông nghiệp trên cây trồng. Phương pháp đã được chứng minh hiệu quả của nó trong hơn một thập kỷ, do đó nó được rất nhiều người làm vườn và người làm vườn đánh giá cao.

Muối Mora

Kết nối nàyđó là sắt ngậm nước và amoni sunfat. Công thức của nó được viết là FeSO₄ (NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. Một trong những hợp chất của sắt (II), được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Các lĩnh vực sử dụng chính của con người như sau.}

1. Dược phẩm.
2. Nghiên cứu khoa học và phân tích chuẩn độ trong phòng thí nghiệm (để xác định crom, kali pemanganat, vanadi).
3. Thuốc - như một chất phụ gia vào thức ăn thiếu sắt trong cơ thể bệnh nhân.
4. Để ngâm tẩm các sản phẩm bằng gỗ, vì muối Mora bảo vệ chống lại quá trình thối rữa.

Có những lĩnh vực khác mà chất này được sử dụng. Nó được đặt tên để vinh danh nhà hóa học người Đức, người đầu tiên phát hiện ra các đặc tính biểu hiện.

Chất có trạng thái oxi hóa sắt (III)

Các tính chất của hợp chất sắt, trong đó nó thể hiện trạng thái oxy hóa +3, hơi khác so với những gì đã thảo luận ở trên. Như vậy, tính chất của oxit và hiđroxit tương ứng không còn là bazơ nữa mà được phát âm là chất lưỡng tính. Hãy đưa ra mô tả về các chất chính.

1. Ôxít sắt (III). Bột là dạng tinh thể mịn, màu nâu đỏ. Nó không tan trong nước, thể hiện tính axit nhẹ, lưỡng tính hơn. Công thức: Fe₂O_3.
2. Sắt (III) hydroxit. Một chất tạo kết tủa khi các chất kiềm phản ứng với các muối sắt tương ứng. Đặc tính của nó được phát âm là lưỡng tính, màu nâu nâu. Công thức: Fe (OH)_3.
3. Muối, bao gồm cation Fe^{3 +}. Nhiều chất trong số này đã được phân lập, ngoại trừ cacbonat, vì quá trình thủy phân xảy ra và carbon dioxide được giải phóng. Ví dụ về công thức của một số muối: Fe (NO₃)₃, Fe₂(SO 4 ₎3_{, FeCL}3,_FeBr3_{và những loại khác.}

Trong số các ví dụ trên, theo quan điểm thực tế, hydrat kết tinh như FeCL₃ 6H_{2O, hoặc sắt clorua hexahydrat là quan trọng (III). Nó được sử dụng trong y học để cầm máu và bổ sung ion sắt trong cơ thể trong trường hợp thiếu máu.}

Sắt (III) sulfat 9-hydrat được sử dụng để làm sạch nước uống vì nó hoạt động như một chất đông tụ.

Hợp chất sắt (VI)

Công thức của các hợp chất hóa học của sắt, ở đó nó thể hiện trạng thái oxi hóa đặc biệt là +6, có thể được viết như sau:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4và các loại khác.}

Tất cả chúng đều có tên chung - chất lên men - và có tính chất tương tự (chất khử mạnh). Chúng cũng có thể khử trùng và có tác dụng diệt khuẩn. Điều này cho phép chúng được sử dụng để xử lý nước uống ở quy mô công nghiệp.

Hợp chất phức tạp

Chất đặc biệt rất quan trọng trong hóa học phân tích và không chỉ. Những chất tạo thành trong dung dịch nước của muối. Đây là những hợp chất phức tạp của sắt. Những cái phổ biến nhất và được nghiên cứu kỹ lưỡng như sau.

1. Kali hexacyanoferrate (II)K₄[Fe (CN)₆]. Một tên khác của hợp chất này là muối máu vàng. Nó được sử dụng để xác định định tính ion sắt Fe^{3 +}trong dung dịch. Kết quả của việc tiếp xúc, dung dịch có được màu xanh lam sáng đẹp, do một phức chất khác được hình thành - màu xanh Prussian KFe^{3 +}[Fe^{2 +}(CN)_{6]. Từ thời cổ đại, nó đã được sử dụng làm thuốc nhuộm cho vải.}
2. Kali hexacyanoferrate (III) K₃[Fe (CN)₆]. Tên khác là muối huyết đỏ. Được sử dụng làm thuốc thử định tính để xác định ion sắt Fe^{2 +. Kết quả là, một kết tủa màu xanh lam được tạo thành, được gọi là màu xanh Turnbull. Cũng được sử dụng làm thuốc nhuộm vải.}

Sắt trong chất hữu cơ

Sắt và các hợp chất của nó, như chúng ta đã thấy, có tầm quan trọng thực tế to lớn trong đời sống kinh tế của con người. Tuy nhiên, bên cạnh đó, vai trò sinh học của nó đối với cơ thể cũng không kém phần to lớn, ngược lại.

Có một hợp chất hữu cơ rất quan trọng, protein, bao gồm nguyên tố này. Đây là huyết sắc tố. Chính nhờ ông mà oxy được vận chuyển, trao đổi khí đồng đều và kịp thời. Do đó, vai trò của sắt trong quá trình quan trọng - hô hấp - đơn giản là rất lớn.

Tổng cộng, cơ thể con người chứa khoảng 4 gam chất sắt, cần được bổ sung liên tục thông qua thực phẩm được tiêu thụ.