Giá trị của sắt. Hóa trị của sắt là gì?

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 05:46

Rất khó để đánh giá quá cao vai trò của sắt đối với cơ thể con người, vì nó góp phần tạo ra máu, hàm lượng của nó ảnh hưởng đến mức độ hemoglobin và myoglobin, sắt bình thường hóa hoạt động của hệ thống enzym. Nhưng nguyên tố này là gì về mặt hóa học? Hóa trị của sắt là gì? Điều này sẽ được thảo luận trong bài viết này.

Một chút lịch sử

Nhân loại đã biết về nguyên tố hóa học này và thậm chí sở hữu các sản phẩm từ nó từ thế kỷ thứ 4 trước Công nguyên. Đây là các dân tộc của Ai Cập cổ đại và người Sumer. Chính họ là những người đầu tiên bắt đầu chế tạo đồ trang sức, vũ khí từ hợp kim của sắt và niken, được tìm thấy trong các cuộc khai quật khảo cổ học và được các nhà hóa học kiểm tra cẩn thận.

Một thời gian sau, các bộ lạc của người Aryan di chuyển đến châu Á đã học cách khai thác sắt rắn từ quặng. Những sản phẩm được dát vàng thật có giá trị đối với người dân thời đó!

Đặc tính sắt

Sắt (Fe) đứng ở vị trí thứ tư về hàm lượng của nó trong ruột của vỏ trái đất. Nó chiếm một vị trí trong nhóm thứ 7 của thời kỳ thứ 4 và có số thứ tự 26 trongbảng hóa học các nguyên tố của Mendeleev. Hóa trị của sắt phụ thuộc trực tiếp vào vị trí của nó trong bảng. Nhưng nhiều hơn về điều đó sau.

Kim loại này phổ biến nhất trong tự nhiên ở dạng quặng, được tìm thấy trong nước dưới dạng khoáng chất, cũng như trong các hợp chất khác nhau.

Trữ lượng quặng sắt lớn nhất là ở Nga, Úc, Ukraine, Brazil, Mỹ, Ấn Độ, Canada.

Tính chất vật lý

Trước khi chuyển sang hóa trị của sắt, cần phải xem xét kỹ hơn các tính chất vật lý của nó, có thể nói, hãy xem xét kỹ hơn.

Kim loại này có màu bạc, khá dẻo, nhưng có khả năng tăng độ cứng thông qua tương tác của nó với các nguyên tố khác (ví dụ, với cacbon). Nó cũng có đặc tính từ tính.

Trong môi trường ẩm ướt, sắt có thể bị ăn mòn, tức là bị gỉ sét. Mặc dù kim loại nguyên chất tuyệt đối có khả năng chống ẩm tốt hơn, nhưng nếu nó chứa tạp chất, thì chính chúng sẽ gây ra sự ăn mòn.

Sắt tương tác tốt với môi trường axit, thậm chí nó có thể tạo thành muối của axit sắt (được cung cấp là chất oxy hóa mạnh).

Trong không khí, nó nhanh chóng được bao phủ bởi một lớp màng oxit bảo vệ nó khỏi các tương tác.

Tính chất hóa học

Ngoài ra, nguyên tố này có một số tính chất hóa học. Sắt, giống như các nguyên tố còn lại trong bảng tuần hoàn, mang điện tích của hạt nhân nguyên tử, tương ứng với số thứ tự +26. Và xung quanh hạt nhân, 26 electron quay.

Nói chung, nếu chúng ta xem xét các tính chất của sắt - một nguyên tố hóa học, thì nó là một kim loại có khả năng hoạt động thấp.

Tương tác với các chất oxy hóa yếu hơn, sắt tạo thành các hợp chất ở đó nó là hóa trị hai (nghĩa là, trạng thái oxy hóa của nó là +2). Và nếu với các chất oxy hóa mạnh, thì trạng thái oxy hóa của sắt đạt đến +3 (nghĩa là hóa trị của nó trở nên bằng 3).

Khi tương tác với các nguyên tố hóa học không phải là kim loại, Fe đóng vai trò là chất khử trong mối quan hệ với chúng, trong khi trạng thái oxi hóa của nó trở thành +2 và +3, thậm chí +4, +5, +6. Các hợp chất như vậy có đặc tính oxy hóa rất mạnh.

Như đã nói ở trên, sắt trong không khí được bao phủ bởi một lớp màng oxit. Và khi đun nóng, tốc độ phản ứng tăng lên và oxit sắt có hóa trị 2 (nhiệt độ nhỏ hơn 570 độ C) hoặc oxit sắt có hóa trị 3 (chỉ số nhiệt độ hơn 570 độ) có thể được tạo thành.

Tương tác của Fe với các halogen dẫn đến sự hình thành muối. Các nguyên tố flo và clo sẽ oxi hóa nó thành +3. Brom lên đến +2 hoặc +3 (tất cả phụ thuộc vào điều kiện để thực hiện một biến đổi hóa học khi tương tác với sắt).

Tương tác với iot, nguyên tố bị oxi hóa thành + 2.

Đun nóng sắt và lưu huỳnh tạo ra sắt sunfua có hóa trị 2.

Nếu bạn nấu chảy ferrum và kết hợp nó với carbon, phốt pho, silicon, boron, nitơ, bạn sẽ có được các hợp chất được gọi là hợp kim.

Sắt là kim loại,do đó, nó cũng tương tác với axit (điều này cũng đã được thảo luận ngắn gọn cao hơn một chút). Ví dụ, axit sunfuric và axit nitric, có nồng độ cao, trong môi trường có nhiệt độ thấp, không ảnh hưởng đến sắt. Nhưng ngay khi nó tăng lên, một phản ứng xảy ra, kết quả là sắt bị oxy hóa thành + 3.

Nồng độ axit càng cao thì nhiệt độ càng cao.

Đun nóng sắt hóa trị 2 trong nước, ta thu được oxit và hydro của nó.

Ngoài ra, Fe có khả năng chuyển các kim loại có hoạt tính giảm ra khỏi dung dịch nước thành muối. Đồng thời, nó bị oxy hóa thành + 2.

Khi nhiệt độ tăng, sắt phục hồi kim loại khỏi oxit.

valency là gì

Ở phần trước, chúng ta đã gặp một chút khái niệm về hóa trị, cũng như mức độ oxi hóa. Đã đến lúc xem xét giá trị của sắt.

Nhưng trước tiên bạn cần hiểu nó thuộc tính chất gì.

Các chất hóa học hầu như luôn không đổi trong thành phần của chúng. Ví dụ, trong công thức cho nước H2O - 1 nguyên tử oxy và 2 nguyên tử hydro. Điều này cũng đúng với các hợp chất khác trong đó có hai nguyên tố hóa học tham gia, một trong số đó là hiđro: 1-4 nguyên tử hiđro có thể được thêm vào 1 nguyên tử của nguyên tố hóa học. Nhưng không phải ngược lại! Do đó, rõ ràng hydro chỉ gắn 1 nguyên tử của chất khác vào chính nó. Và chính hiện tượng này được gọi là hóa trị - khả năng các nguyên tử của một nguyên tố hóa học gắn vào một chất cụ thểsố nguyên tử của các nguyên tố khác.

Giá trị hóa trị và công thức đồ họa

Có các nguyên tố trong bảng tuần hoàn có hóa trị không đổi - đó là oxy và hydro.

Và có những nguyên tố hóa học mà nó thay đổi. Ví dụ, sắt thường có hóa trị 2 và 3, lưu huỳnh 2, 4, 6, cacbon 2 và 4. Đây là những phần tử có giá trị thay đổi.

Hơn nữa, hiểu được hóa trị là gì, bạn có thể viết chính xác công thức đồ thị của các hợp chất. Nó hiển thị trình tự kết nối của các nguyên tử trong phân tử.

Ngoài ra, khi biết hóa trị của một trong các nguyên tố trong hợp chất, bạn có thể xác định hóa trị của nguyên tố còn lại.

Sắt son

Như đã lưu ý, sắt dùng để chỉ các nguyên tố có hóa trị thay đổi. Và nó có thể dao động không chỉ giữa 2 và 3 mà còn có thể đạt đến 4, 5 và thậm chí là 6.

Tất nhiên, hóa học vô cơ nghiên cứu chi tiết hơn về hóa trị của sắt. Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn cơ chế này ở cấp độ của các hạt đơn giản nhất.

Sắt là nguyên tố d, có thêm 31 nguyên tố trong bảng tuần hoàn (các nguyên tố này có 4-7 chu kỳ). Khi số lượng nguyên tử tăng lên, tính chất của các nguyên tố d có những thay đổi nhỏ. Bán kính nguyên tử của các chất này cũng tăng từ từ. Chúng có hóa trị thay đổi, điều này phụ thuộc vào thực tế là phân tầng d-electron trước ngoài cùng chưa hoàn thiện.

Vì đối với sắt, không chỉ các điện tử c nằm ở lớp ngoài cùng là hóa trị mà còn cả các điện tử 3d chưa ghép đôi của lớp tiền ngoài cùng. Và, do đó, hóa trị của Fe trong hóa họccác hợp chất có thể bằng 2, 3, 4, 5, 6. Về cơ bản, nó bằng 2 và 3 - đây là những hợp chất bền hơn của sắt với các chất khác. Trong những chất kém bền hơn, nó thể hiện hóa trị 4, 5, 6. Nhưng, những hợp chất như vậy ít phổ biến hơn.

Ferrum hóa trị

Khi sắt hóa trị 2 tương tác với nước sẽ thu được oxit sắt (2). Kết nối này là màu đen. Phản ứng khá dễ dàng với axit clohydric (nồng độ thấp) và axit nitric (nồng độ cao).

Nếu một oxit của sắt 2 hóa trị như vậy tương tác với hydro (nhiệt độ 350 độ C) hoặc cacbon (than cốc) ở 1000 độ, thì nó sẽ được khôi phục về trạng thái tinh khiết.

Chiết xuất oxit đen của sắt 2 hóa trị bằng các cách sau:

thông qua sự kết hợp của oxit đen với cacbon monoxit;
khi Fe nguyên chất được nung nóng, trong khi áp suất oxy thấp;
khi phân hủy oxalat đen trong môi trường chân không;
khi sắt nguyên chất tương tác với các oxit của nó, nhiệt độ là 900-1000 độ C.

Đối với môi trường tự nhiên, oxit sắt có tính hóa trị hai, hiện diện dưới dạng khoáng chất wuestite.

Có một cách khác để xác định hóa trị của sắt trong dung dịch - trong trường hợp này, có chỉ số 2. Cần thực hiện phản ứng với muối đỏ (kali hexacyanoferrat) và với kiềm. Trong trường hợp đầu tiên, kết tủa màu xanh đậm được quan sát - một muối phức tạp của sắt hóa trị 2. Trongthứ hai - thu được kết tủa xanh xám đậm - hydroxit sắt cũng là hóa trị 2, trong khi hydroxit sắt 3 hóa trị có màu nâu sẫm trong dung dịch.