Proprietăți de restaurare

Compusul anorganic hidroxid de fier 3 are formula chimică Fe(OH)2. Aparține unui număr de amfotere în care predomină proprietățile caracteristice bazelor. În aparență, această substanță este un cristal culoare alba, care se întunecă treptat cu expunerea prelungită în aer liber. Există opțiuni pentru cristale cu o nuanță verzuie. În viața de zi cu zi, substanța poate fi observată de toată lumea sub forma unei acoperiri verzui pe suprafețele metalice, ceea ce indică începutul procesului de rugină - hidroxidul de fier 3 acționează ca una dintre etapele intermediare ale acestui proces.

În natură, compusul se găsește sub formă de amakinit. Acest mineral cristalin, pe lângă fierul în sine, conține și impurități de magneziu și mangan, toate aceste substanțe dau amakinitei nuanțe diferite - de la galben-verde până la verde pal, în funcție de procentul unuia sau altui element. Duritatea mineralului este de 3,5-4 unități pe scara Mohs, iar densitatea este de aproximativ 3 g/cm³.

La proprietăți fizice substanța ar trebui, de asemenea, atribuită solubilității sale extrem de slabe. Când hidroxidul de fier 3 este încălzit, se descompune.

Această substanță este foarte activă și interacționează cu multe alte substanțe și compuși. Deci, de exemplu, având proprietățile unei baze, vine în contact cu diverși acizi. În special, acidul sulfuric, hidroxidul de fier 3 în cursul reacției conduc la producerea de (III). Deoarece această reacție poate avea loc prin prăjirea convențională în aer liber, acest sulfat ieftin este utilizat atât în ​​​​laboratoare, cât și în medii industriale.

În timpul reacției cu rezultatul ei este formarea clorurii de fier (II).

În unele cazuri, hidroxidul de fier 3 poate prezenta și proprietăți acide. Deci, de exemplu, atunci când interacționează cu o soluție de hidroxid de sodiu foarte concentrată (concentrația ar trebui să fie de cel puțin 50%), se obține tetrahidroxoferrat de sodiu (II), care precipită. Adevărat, pentru ca o astfel de reacție să continue, este necesar să se asigure condiții destul de complexe: reacția trebuie să aibă loc în condiții de fierbere a soluției în atmosferă de azot.

După cum sa menționat deja, atunci când este încălzită, substanța se descompune. Rezultatul acestei descompunere este (II) și, în plus, fierul metalic și derivații săi se obțin sub formă de impurități: oxid de difer (III), formula chimica care este Fe3O4.

Cum se produce hidroxid de fier 3, a cărui producție este asociată cu capacitatea sa de a reacționa cu acizii? Înainte de a continua cu experimentul, este imperativ să reamintim regulile de siguranță pentru efectuarea unor astfel de experimente. Aceste reguli se aplică tuturor manipulării soluțiilor acido-bazice. Principalul lucru aici este să oferiți o protecție fiabilă și să evitați picăturile de soluție pe membranele mucoase și pe piele.

Deci, puteți obține hidroxid în timpul reacției, în care interacționează clorura de fier (III) și KOH - hidroxid de potasiu. Aceasta metoda- cel mai frecvent pentru formarea bazelor insolubile. Când aceste substanțe interacționează, are loc reacția de schimb obișnuită, în urma căreia se obține un precipitat brun. Acest precipitat este substanța dorită.

Utilizarea hidroxidului de fier în producția industrială este destul de largă. Cea mai comună este utilizarea sa ca substanță activă în bateriile de tip fier-nichel. În plus, compusul este utilizat în metalurgie pentru producția de diferite aliaje metalice, precum și în galvanoplastie și fabricarea de automobile.

Universitatea de Stat Surgut

Departamentul de Chimie

ESEU

pe această temă:

FIER

Efectuat:

Bondarenko M.A.

Verificat:

Shcherbakova L.P.

Surgut, 2000
În sistemul periodic, fierul se află în perioada a patra, în subgrupa secundară a grupei VIII.

Semnul chimic este Fe (fer). Numărul ordinal -26, formulă electronică 1s2 2s2 2p6 3d64s2.

Electronii de valență ai unui atom de fier se află în ultimul strat de electroni ( 4s2) și penultimul ( 3d6).LA reacții chimice fierul poate dona acești electroni și poate prezenta stări de oxidare de +2, +3 și uneori +6.

Găsirea în natură.

Fierul este al doilea cel mai răspândit metal în natură (după aluminiu). În stare liberă, fierul se găsește numai în meteoriții care cad pe pământ. Cei mai importanți compuși naturali:

Fe2O3 3H2O – minereu de fier brun;

Fe2O3 _{- minereu de fier roșu;}

Fe3O4(FeO Fe2O3) – minereu de fier magnetic;

FeS2 - pirita de fier (pirită).

Compușii de fier fac parte din organismele vii.

Luarea de fier.

În industrie, fierul se obține prin reducerea lui din minereurile de fier cu carbon (cocs) și monoxid de carbon (II) în furnalele înalte. Chimia procesului de domeniu este după cum urmează:

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2,

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2,

FeO + CO = Fe + CO2.

proprietăți fizice.

Fierul este un metal cenușiu argintiu, are o mare maleabilitate, ductilitate și proprietăți magnetice puternice. Densitatea fierului este de 7,87 g/cm3, punctul de topire este de 1539°C.

Proprietăți chimice.

În reacții, fierul este un agent reducător. Cu toate acestea, când temperatura normala nu interactioneaza nici macar cu cei mai activi agenti oxidanti (halogeni, oxigen, sulf), dar cand este incalzit devine activ si reactioneaza cu acestia:

2Fe+ 3Cl2 = 2FeCl3 Clorura de fier (III).

3Fe + 2O2 \u003d Fe3O4 (FeO Fe2O3) Oxid de fier (II, III)

Fe+ S = FeS Sulfura de fier(II).

La temperaturi foarte ridicate, fierul reacționează cu carbonul, siliciul și fosforul:

3Fe + C = Fe3C

3Fe + Si = Fe3Si

3Fe + 2P = Fe3P2 Fosfur de fier (II)

Fierul reacționează cu substanțe complexe.

În aer umed, fierul se oxidează rapid (corodează):

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3,

Fe(OH)3 = Fe

O–H + H2O

Rugini

Fierul se află în mijlocul seriei electrochimice de tensiuni ale metalelor, prin urmare este un metal activitate medie. Capacitatea de reducere a fierului este mai mică decât cea a metalelor alcaline, alcalino-pământoase și a aluminiului. Numai la temperaturi ridicate fierul fierbinte reacționează cu apa:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

Fierul reacţionează cu sulfuric diluat şi acid clorhidric, înlocuind hidrogenul din acizi:

Fe + 2HCI = FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

La temperaturi obișnuite, fierul nu interacționează cu acidul sulfuric concentrat, deoarece este pasivizat de acesta. Când este încălzit, H2SO4 concentrat oxidează fierul în sulfit de fier (III):

2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3+ 3SO2 + 6H2O.

Acidul azotic diluat oxidează fierul în nitrat de fier (III):

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O.

Acidul azotic concentrat pasivează fierul.

Din soluțiile sărate, fierul înlocuiește metalele care sunt situate în dreapta lui în seria electrochimică de tensiuni:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu, Fe0+ Cu2+ = Fe2+ + Cu0.

Compuși de fier (II).

Oxid de fier (II) FeO- o substanta cristalina neagra, insolubila in apa. Oxidul de fier (II) se obține prin reducerea oxidului de fier (II, III) cu monoxid de carbon (II):

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2.

Oxidul de fier (II) este un oxid bazic, reacționează ușor cu acizii și se formează sărurile de fier (II):

FeO + 2HCI = FeCl2 + H2O, FeO+ 2H+ = Fe2+ + H2O.

Hidroxid de fier(II) Fe(OH)2– pulbere albă, insolubilă în apă. Se obține din sărurile de fier (II) prin interacțiunea cu alcalii:

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2¯ + Na2SO4,

Fe2+ ​​​​+ 2OH- = Fe(OH)2¯.

Hidroxidul de fier () Fe (OH) 2 prezintă proprietățile unei baze, reacționează ușor cu acizii:

Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O,

Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2++ 2H2O.

Când este încălzit, hidroxidul de fier (II) se descompune:

Fe(OH)2 = FeO + H2O.

Compușii cu starea de oxidare a fierului +2 prezintă proprietăți de restaurare, deoarece Fe2+ se oxidează ușor la Fe+3:

Fe+2 – 1e = Fe+3

Astfel, un precipitat verzui proaspăt obținut de Fe (OH) 2 în aer își schimbă foarte repede culoarea - devine maro. Schimbarea culorii este explicată prin oxidarea Fe (OH) 2 la Fe (OH) 3 de către oxigenul atmosferic:

4Fe+2(OH)2 + O2 + 2H2O= 4Fe+3(OH)3.

Proprietăți de restaurare sărurile feroase prezintă, de asemenea, mai ales sub acțiunea agenților oxidanți în mediu acid. De exemplu, sulfatul de fier (II) reduce permanganatul de potasiu într-un mediu cu acid sulfuric la sulfat de mangan (II):

10Fe+2SO4+ 2KMn+7O4 + 8H2SO4 = 5Fe+32(SO4)3+ 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 8H2O.

Reacția calitativă la cationul de fier (II).

Reactivul pentru determinarea cationului de fier Fe2 + este ferat de potasiu hexaciano (III) (sare roșie din sânge) K3:

3FeSO4 + 2K3= Fe32¯ + 3K2SO4.

Când 3-ionii interacționează cu cationii de fier Fe2+, se formează un precipitat albastru închis - turnbulevasin:

3Fe2+ +23- =Fe32¯

Compuși de fier (III).

Oxid de fier (III) Fe2O3- pulbere brună, insolubilă în apă. Oxidul de fier (III) se obține:

A) descompunerea hidroxidului de fier (III):

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

B) oxidarea piritei (FeS2):

4Fe+2S2-1 + 11O20= 2Fe2+3O3 + 8S+4O2-2.

/>/>/>Fe+2 – 1e ® Fe+3

2S-1 – 10e ® 2S+4

O20+4e® 2O-2 11e

Oxidul de fier (III) prezintă proprietăți amfotere:

A) interacționează cu alcaline solide NaOH și KOH și cu carbonați de sodiu și potasiu la temperatură ridicată:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

Fe2O3 + 2OH- = 2FeO2- + H2O,

Fe2O3 + Na2CO3= 2NaFeO2 + CO2.

ferită de sodiu

Hidroxid de fier (III). obținute din sărurile de fier (III) atunci când interacționează cu alcalii:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl,

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3¯.

Hidroxidul de fier (III) este o bază mai slabă decât Fe (OH) 2 și prezintă proprietăți amfotere (cu predominarea celor bazice). Când interacționează cu acizii diluați, Fe (OH) 3 formează cu ușurință sărurile corespunzătoare:

Fe(OH)3 + 3HCI « FeCl3 + H2O

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 « Fe2(SO4)3 + 6H2O

Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2O

Reacțiile cu soluții alcaline concentrate au loc numai cu încălzire prelungită. În acest caz, se obțin hidrocomplexuri stabile cu un număr de coordonare de 4 sau 6:

Fe(OH)3+ NaOH = Na,

Fe(OH)3+ OH- = -,

Fe(OH)3+ 3NaOH = Na3,

Fe(OH)3+ 3OH- = 3-.

Compușii cu starea de oxidare a fierului +3 prezintă proprietăți oxidante, deoarece sub acțiunea agenților reducători Fe + 3 se transformă în Fe + 2:

Fe+3 + 1e = Fe+2.

Deci, de exemplu, clorura de fier (III) oxidează iodura de potasiu la iod liber:

2Fe+3Cl3 + 2KI = 2Fe+2Cl2+ 2KCl + I20

Reacții calitative la cationul de fier (III).

A) Reactivul pentru detectarea cationului Fe3+ este ferat de potasiu hexaciano (II) (sare galbenă de sânge) K2.

Când 4-ioni interacționează cu ionii Fe3+, se formează un precipitat albastru închis - albastru de Prusia:

4FeCl3 + 3K4 « Fe43¯ + 12KCl,

4Fe3+ + 34-= Fe43¯.

B) Cationii Fe3+ sunt ușor de detectat folosind tiocianat de amoniu (NH4CNS). Ca urmare a interacțiunii ionilor CNS-1 cu cationii de fier (III) Fe3+, se formează tiocianatul de fier (III) cu disociere scăzută:

FeCl3 + 3NH4CNS « Fe(CNS)3 + 3NH4Cl,

Fe3+ + 3CNS1-«Fe(CNS)3.

Aplicarea și rolul biologic al fierului și al compușilor săi.

Cele mai importante aliaje de fier - fonta si otelurile - sunt principalele materiale structurale in aproape toate ramurile productiei moderne.

Clorura de fier (III) FeCl3 este utilizată pentru purificarea apei. LA sinteza organica Ca catalizator se folosește FeCl3.Azotatul de fier Fe(NO3)3 9H2O este folosit în vopsirea țesăturilor.

Fierul este unul dintre oligoelemente esenţialeîn organismul oamenilor și animalelor (în corpul unui adult, aproximativ 4 g de Fe sunt conținute sub formă de compuși). Face parte din hemoglobină, mioglobină, diferite enzime și alte complexe complexe fier-proteine ​​care se găsesc în ficat și splină. Fierul stimulează funcția organelor hematopoietice.

Lista literaturii folosite:

1. "Chimie. Tutor manual." Rostov-pe-Don. „Phoenix”. 1997

2. „Manual pentru solicitanții la universități”. Moscova. „Liceu”, 1995.

3. E.T. Oganesyan. „Un ghid pentru introducerea chimiei în universități”. Moscova. 1994

Deoarece Fe2+ este ușor oxidat la Fe+3:

Fe+2 – 1e = Fe+3

Deci, un precipitat verzui proaspăt obținut de Fe (OH) 2 în aer își schimbă foarte repede culoarea - devine maro. Schimbarea culorii este explicată prin oxidarea Fe (OH) 2 la Fe (OH) 3 de către oxigenul atmosferic:

4Fe+2(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe+3(OH)3.

Sărurile divalente de fier prezintă, de asemenea, proprietăți reducătoare, în special atunci când sunt expuse la agenți oxidanți într-un mediu acid. De exemplu, sulfatul de fier (II) reduce permanganatul de potasiu într-un mediu cu acid sulfuric la sulfat de mangan (II):

10Fe+2SO4 + 2KMn+7O4 + 8H2SO4 = 5Fe+32(SO4)3 + 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 8H2O.

Reacția calitativă la cationul de fier (II).

Reactivul pentru determinarea cationului de fier Fe2+ este ferat de potasiu hexaciano(III) (sare roșie din sânge) K3:

3FeSO4 + 2K3 = Fe32¯ + 3K2SO4.

Când ionii 3- interacționează cu cationii de fier Fe2+, se formează un precipitat albastru închis - turnbull blue:

3Fe2+ +23- = Fe32¯

Compuși de fier (III).

Oxid de fier (III) Fe2O3- pulbere brună, insolubilă în apă. Oxidul de fier (III) se obține:

A) descompunerea hidroxidului de fier (III):

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

B) oxidarea piritei (FeS2):

4Fe+2S2-1 + 11O20 = 2Fe2+3O3 + 8S+4O2-2.

Fe+2 – 1e ® Fe+3

2S-1 – 10e ® 2S+4

O20 + 4e® 2O-2 11e

Oxidul de fier (III) prezintă proprietăți amfotere:

A) interacționează cu alcaline solide NaOH și KOH și cu carbonați de sodiu și potasiu la temperatură ridicată:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

Fe2O3 + 2OH- = 2FeO2- + H2O,

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2.

ferită de sodiu

Hidroxid de fier (III). obținute din sărurile de fier (III) atunci când interacționează cu alcalii:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl,

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3¯.

Hidroxidul de fier (III) este o bază mai slabă decât Fe (OH) 2 și prezintă proprietăți amfotere (cu predominarea celor bazice). Când interacționează cu acizii diluați, Fe (OH) 3 formează cu ușurință sărurile corespunzătoare:

Fe(OH)3 + 3HCI « FeCl3 + H2O

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 « Fe2(SO4)3 + 6H2O

Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2O

Reacțiile cu soluții alcaline concentrate au loc numai cu încălzire prelungită. În acest caz, se obțin hidrocomplexuri stabile cu un număr de coordonare de 4 sau 6:

Fe(OH)3 + NaOH = Na,

Fe(OH)3 + OH- = -,

Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3,

Fe(OH)3 + 3OH- = 3-.

Compușii cu o stare de oxidare a fierului de +3 prezintă proprietăți oxidante, deoarece sub acțiunea agenților reducători Fe + 3 se transformă în Fe + 2:

Fe+3 + 1e = Fe+2.

Deci, de exemplu, clorura de fier (III) oxidează iodura de potasiu la iod liber:

2Fe+3Cl3 + 2KI = 2Fe+2Cl2 + 2KCl + I20

Reacții calitative la cationul de fier (III).

A) Reactivul pentru detectarea cationului Fe3+ este feratul de potasiu hexaciano(II) (sare galbenă din sânge) K2.

Când 4-ionii interacționează cu ionii Fe3+, se formează un precipitat albastru închis - albastru de Prusia:

4FeCl3 + 3K4 « Fe43¯ +12KCl,

4Fe3+ + 34- = Fe43¯.

B) Cationii Fe3+ sunt ușor de detectat folosind tiocianat de amoniu (NH4CNS). Ca urmare a interacțiunii ionilor CNS-1 cu cationii de fier (III) Fe3+, se formează tiocianat de fier (III) cu disociere scăzută:

FeCl3 + 3NH4CNS « Fe(CNS)3 + 3NH4Cl,

Fe3+ + 3CNS1- « Fe(CNS)3.

Aplicarea și rolul biologic al fierului și al compușilor săi.

Cele mai importante aliaje de fier - fonta si otelurile - sunt principalele materiale structurale in aproape toate ramurile productiei moderne.

Clorura de fier (III) FeCl3 este utilizată pentru tratarea apei. În sinteza organică, FeCl3 este utilizat ca catalizator. Nitratul de fier Fe(NO3)3 9H2O este utilizat pentru vopsirea țesăturilor.

Fierul este unul dintre cele mai importante oligoelemente din corpul uman și animal (în corpul unui adult conține aproximativ 4 g de Fe sub formă de compuși). Face parte din hemoglobină, mioglobină, diferite enzime și alte complexe complexe fier-proteine ​​care se găsesc în ficat și splină. Fierul stimulează funcția organelor hematopoietice.

Lista literaturii folosite:

1. „Chimie. Tutor de indemnizație. Rostov-pe-Don. „Phoenix”. 1997

2. „Manual pentru solicitanții la universități”. Moscova. „Liceu”, 1995.

3. E.T. Oganesyan. „Un ghid pentru introducerea chimiei în universități”. Moscova. 1994