Oksidasyon durumu ile daha yüksek demir hidroksit 6. Büyük petrol ve gaz ansiklopedisi

Hikaye

Enstrümantal bir malzeme olarak demir, eski zamanlardan beri bilinmektedir. Arkeolojik kazılarda bulunan en eski demir ürünleri MÖ 4. binyıla kadar uzanıyor. e. ve eski Sümer ve eski Mısır uygarlıklarına aittir. Bunlar göktaşı demirinden, yani bir demir ve nikel alaşımından (ikincisinin içeriği% 5 ila 30 arasında değişir), Mısır mezarlarından mücevherlerden (yaklaşık MÖ 3800) ve Sümer şehri Ur'dan (yaklaşık olarak) bir hançerden yapılmıştır. MÖ 3100). e.). Görünüşe göre, Yunanca ve Latince'deki demir adlarından biri, meteorik demirin göksel kökeninden geliyor: "yan" ("yıldızlı" anlamına gelir).

Eritme yoluyla elde edilen demirden elde edilen ürünler, Aryan kabilelerinin Avrupa'dan Asya'ya, Akdeniz adalarına ve ötesine (MÖ 4. ve 3. binyılın sonu) yerleştiği zamandan beri bilinmektedir. Bilinen en eski demir aletler, Mısır'daki Keops piramidinin (MÖ 2530 civarında inşa edilmiş) duvarında bulunan çelik bıçaklardır. Nubian çölündeki kazıların gösterdiği gibi, o günlerde Mısırlılar, mayınlı altını ağır manyetit kumdan, kepekli kalsine cevherden ve karbon içeren benzer maddelerden ayırmaya çalışıyorlardı. Sonuç olarak, ayrı olarak işlenen altın eriyiğinin yüzeyinde bir hamursu demir tabakası yüzdü. Keops piramidinde bulunanlar da dahil olmak üzere aletler bu demirden dövüldü. Bununla birlikte, Cheops Menkaur'un (MÖ 2471-2465) torunundan sonra, Mısır'da kargaşa meydana geldi: tanrı Ra'nın rahipleri tarafından yönetilen asalet, iktidar hanedanını devirdi ve tahta çıkışıyla sona eren bir gaspçı sıçraması başladı. rahiplerin oğlu ve tanrı Ra'nın enkarnasyonunu ilan ettiği bir sonraki hanedanın firavunu Userkar (o zamandan beri bu firavunların resmi statüsü haline geldi). Bu kargaşa sırasında, Mısırlıların kültürel ve teknik bilgileri düşüşe geçti ve piramitleri inşa etme sanatının gerilemesi gibi, demir üretim teknolojisi, daha sonra Sina Yarımadası'nda bakır arayışında ustalaşacak noktaya kadar kayboldu. cevher, Mısırlılar oradaki demir cevheri yataklarına hiç dikkat etmediler, ancak komşu Hititler ve Mitannilerden demir aldılar.

İlk demir Hatt üretimine hakim olan, bu, imparatorluklarını Hatt (Türkiye'de modern Anadolu) topraklarında kuran Hititlerin metinlerinde demirden en eski (MÖ 2. binyıl) söz edilmesiyle belirtilir. Hitit kralı Anitta'nın metninde (MÖ 1800 civarında) şöyle diyor:

Puruskhanda şehrine sefere çıktığımda, Puruskhanda şehrinden bir adam önümde eğilmeye geldi (...?) ve bana tevazu göstergesi olarak 1 demir taht ve 1 demir asa (?) sundu. (?) ...

(kaynak: Giorgadze G.G.// Bülten Antik Tarih. 1965. № 4.)

Eski zamanlarda, khalibler demir ürünlerin ustaları olarak tanınırlardı. Argonautların efsanesi (Kolhis'e yaptıkları sefer, Truva Savaşı'ndan yaklaşık 50 yıl önce gerçekleşti), Kolhis kralı Eet'in, Jason'a Ares tarlasını sürmesi için bir demir pulluk verdiğini ve konularını, haliberleri tarif ettiğini söyler:

Toprağı sürmezler, meyve ağaçları dikmezler, zengin çayırlarda sürüleri otlatmazlar; ekilmemiş topraklardan cevher ve demir çıkarırlar ve onlar için yiyecek takas ederler. Onlar için gün çok çalışmadan başlamıyor, gecenin karanlığında ve yoğun dumanda, bütün gün çalışarak geçiriyorlar ...

Aristoteles çelik elde etme yöntemlerini şöyle tanımladı: “Khalibler, ülkelerinin nehir kumunu birkaç kez yıkadılar - böylece siyah konsantreyi (esas olarak manyetit ve hematitten oluşan ağır bir fraksiyon) ayırdılar ve onu fırınlarda erittiler; bu şekilde elde edilen metal gümüşi bir renge sahipti ve paslanmazdı."

Karadeniz'in tüm kıyılarında sıklıkla bulunan manyetit kumları, çelik eritme için hammadde olarak kullanıldı: bu manyetit kumları, ince manyetit, titanyum-manyetit veya ilmenit taneciklerinin bir karışımından ve diğer kaya parçalarından oluşur. Böylece Khalibler tarafından eritilen çelik alaşımlı hale getirildi ve mükemmel özelliklere sahipti. Demir elde etmenin böylesine tuhaf bir yolu, Khaliblerin demiri yalnızca teknolojik bir malzeme olarak yaydıklarını, ancak yöntemlerinin yaygın endüstriyel demir ürünleri üretimi için bir yöntem olamayacağını gösteriyor. Ancak, üretimleri için itici güç oldu. Daha fazla gelişme demir metalurjisi.

En derin antik çağda demir, altından daha değerliydi ve Strabon'un tarifine göre Afrika kabileleri 1 pound demire 10 pound altın veriyordu ve tarihçi G. Areshyan'ın çalışmalarına göre bakırın maliyeti, eski Hititler arasında gümüş, altın ve demir 1: 160 : 1280: 6400 oranındaydı. O günlerde demir bir mücevher metali olarak kullanılıyordu, ondan tahtlar ve diğer kraliyet gücünün regaliaları yapıldı: örneğin, İncil'deki kitap Tesniye 3.11, Rephaim kralı Og'un bir “demir yatağı” anlatılmaktadır.

Tutankamon'un mezarında (MÖ 1350 dolaylarında) altın çerçeveli demirden yapılmış bir hançer bulundu - muhtemelen Hititlerden diplomatik amaçlar için bir hediye. Ancak Hititler, Mısır firavunu Tutankhamun ve Hitit kralı kayınpederi Hattusil'in bize ulaşan yazışmalarından da anlaşılacağı gibi, demir ve teknolojilerinin yaygın olarak yayılması için çaba göstermediler. Firavun göndermek istiyor daha fazla demir ve Hitit kralı kaçamak bir şekilde demir rezervlerinin tükendiğini ve demircilerin tarım işleriyle meşgul olduğunu, bu nedenle kraliyet damadının isteğini yerine getiremediğini ve “iyi demirden sadece bir hançer” gönderdiğini söyler. ” (yani çelik). Görüldüğü gibi Hititler, bilgilerini askeri üstünlükler elde etmek için kullanmaya çalışmışlar ve diğerlerinin onlara yetişmesine fırsat vermemişlerdir. Görünüşe göre, demir ürünleri ancak Truva Savaşı ve Hititlerin düşüşünden sonra, Yunanlıların ticaret faaliyeti sayesinde demir teknolojisi birçok kişi tarafından bilindiğinde ve yeni demir yatakları ve madenleri keşfedildiğinde yaygınlaştı. Böylece Tunç Çağı yerini Demir Çağı aldı.

Homeros'un açıklamalarına göre, Truva Savaşı sırasında (MÖ 1250 dolaylarında) silahlar çoğunlukla bakır ve bronzdan yapılmış olsa da, daha çok değerli bir metal olmasına rağmen, demir zaten iyi biliniyor ve büyük talep görüyordu. Örneğin, İlyada'nın 23. şarkısında Homer, Aşil'in bir disk atma yarışmasında kazananı demir bir ağlama diskiyle ödüllendirdiğini söylüyor. Achaeanlar bu demiri Truva atlarından ve Truvalılar tarafında savaşan Khalibler de dahil olmak üzere komşu halklardan (İlyada 7.473) çıkardılar:

“Achaeans'ın diğer adamları benimle şarap aldı,
Bakır çalmak için olanlar, gri demir için değişti,
Öküz postu veya yüksek boynuzlu öküz için olanlar,
Tutsakları için olanlar. Ve neşeli bir şölen hazırlanır ... "

Belki de demir, Achaean Yunanlılarını, üretiminin sırlarını öğrendikleri Küçük Asya'ya taşınmaya iten sebeplerden biriydi. Ve Atina'daki kazılar, zaten MÖ 1100 civarında olduğunu gösterdi. e. ve daha sonra demir kılıçlar, mızraklar, baltalar ve hatta demir çiviler zaten yaygındı. İncil'deki Yeşu 17:16 kitabı (çapraz başvuru Hakimler 14:4), Filistinlerin (İncil'deki "PILISTIM" ve bunların daha sonraki Hellenlerle, özellikle Pelasglarla ilgili proto-Yunan kabileleriydi) birçok demir savaş arabasına sahip olduğunu açıklar. , bu demir zaten büyük miktarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Homer İlyada ve Odyssey'de demiri "sert bir metal" olarak adlandırır ve aletlerin sertleşmesini şöyle anlatır:

“Bir balta ya da balta yapmış hızlı bir kalpazan,
Suya metal, iki katına çıkması için ısıtıyor
Bir kalesi vardı, daldı ... "

Homer demiri zor olarak adlandırır, çünkü eski zamanlarda onu elde etmenin ana yöntemi ham üfleme işlemiydi: alternatif demir cevheri ve odun kömürü katmanları özel fırınlarda kalsine edildi (dövme - eski "Boynuz" dan - bir boynuz, bir boru, başlangıçta sadece yere kazılmış bir boruydu, genellikle bir vadinin yamacında yatay olarak). Ocakta demir oksitler, oksijeni alıp karbon monoksite oksitleyen sıcak kömür ile metale indirgenir ve cevherin kömürle bu şekilde kalsinasyonu sonucunda hamursu (süngerimsi) demir elde edilir. Kritsu dövülerek cüruftan arındırıldı, yabancı maddeler sıkıldı güçlü darbelerçekiç. İlk demirciler nispeten düşük sıcaklık- dökme demirin erime noktasından belirgin şekilde daha düşük, bu nedenle demirin nispeten düşük karbonlu olduğu ortaya çıktı. Güçlü çelik elde etmek için, metalin yüzey tabakası ayrıca karbon ile doyurulur ve sertleştirilirken, demir çubuğun birçok kez kömürle kalsine edilmesi ve dövülmesi gerekiyordu. “İyi demir” bu şekilde elde edildi - ve çok çalışma gerektirse de, bu şekilde elde edilen ürünler bronz olanlardan önemli ölçüde daha güçlü ve daha sertti.

Gelecekte, çelik üretimi için daha verimli fırınlar (Rusça - yüksek fırın, domnitsa) yapmayı öğrendiler ve fırına hava sağlamak için kürkler kullandılar. Zaten Romalılar ocaktaki sıcaklığı çeliğin erimesine (yaklaşık 1400 derece ve saf demir erir 1535 derecede) getirebildiler. Bu durumda, katı halde çok kırılgan olan (dövmeye bile uygun olmayan) ve çeliğin esnekliğine sahip olmayan 1100-1200 derecelik bir erime noktası ile dökme demir oluşur. Başlangıçta zararlı bir yan ürün olarak kabul edildi. dökme demir, Rusça'da, pik demir, külçeler, aslında, dökme demir kelimesinin geldiği yer), ancak daha sonra, içinden artan hava üflenen bir fırında yeniden eritildiğinde, dökme demirin, fazlalık olarak kaliteli çeliğe dönüştüğü ortaya çıktı. karbon yanar. Dökme demirden çelik üretimi için böyle iki aşamalı bir işlem, çiçeklenmeden daha basit ve daha karlı olduğu ortaya çıktı ve bu ilke, yüzyıllar boyunca çok fazla değişmeden kullanılmış, bu güne kadar demir üretimi için ana yöntem olarak kalmıştır. malzemeler.

Kaynakça: Karl Bucks. Dünyanın iç zenginliği. M.: İlerleme, 1986, s. 244, "Demir" bölümü

adının kökeni

Slav "demir" kelimesinin kökeninin birkaç versiyonu vardır (Belarus zhalez, Ukrayna zalizo, eski Slav. ütü, şiş. demir, Serbohorv. zhezo, Polonya. zelazo, Çekçe železo, Slovence zezo).

Etimolojilerden biri Praslav'ı birbirine bağlar. *ZelEzo Yunanca kelime ile χαλκός , başka bir versiyona göre demir ve bakır anlamına geliyordu *ZelEzo kelimelere benzer *zely"kaplumbağa" ve *göz genel anlamı "taş" olan "kaya". Üçüncü versiyon, bilinmeyen bir dilden eski bir ödünç almayı önerir.

Cermen dilleri demir adını ödünç aldı (Gotik. eisarn, İngilizce ütü, Almanca Eisen, Hollanda. ijzer, dat. jern, isveç kavanoz) Kelt'ten.

Pra-Kelt kelime *isarno-(> OE iarn, OE Bret hoiarn), muhtemelen Proto-IE'ye geri döner. *h 1 esh 2 r-hayır- "kanlı", "kanlı" > "kırmızı" > "demir" anlamsal gelişimi ile. Başka bir hipoteze göre, bu kelime pra-i.e.'ye geri döner. *(H)ish 2ro- "güçlü, kutsal, doğaüstü güce sahip".

eski yunanca kelime σίδηρος , gümüş için Slav, Germen ve Baltık sözcükleri ile aynı kaynaktan ödünç alınmış olabilir.

Doğal demir karbonatın (siderit) adı lat'den gelir. sidereus- yıldız; gerçekten de insanların eline geçen ilk demir meteorik kökenliydi. Belki de bu tesadüf tesadüfi değildir. Özellikle eski Yunanca kelime sideros (σίδηρος) demir ve latin için sidus"yıldız" anlamına gelen, muhtemelen ortak bir kökene sahiptir.

izotoplar

Doğal demir dört kararlı izotoptan oluşur: 54 Fe (izotopik bolluk %5,845), 56 Fe (%91,754), 57 Fe (%2.119) ve 58 Fe (%0.282). Kütle numaraları 45 ila 72 arasında olan 20'den fazla kararsız demir izotopu da bilinmektedir, bunların en kararlısı 60 Fe (2009'da güncellenen verilere göre yarı ömür 2,6 milyon yıldır), 55 Fe (2.737 yıl), 59 Fe ( 44.495 gün) ve 52 Fe (8.275 saat); kalan izotopların yarılanma ömrü 10 dakikadan azdır.

Demir izotopu 56 Fe en kararlı çekirdekler arasındadır: aşağıdaki elementlerin tümü bozunma yoluyla nükleon başına bağlanma enerjisini azaltabilir ve önceki tüm elementler prensipte füzyon nedeniyle nükleon başına bağlanma enerjisini azaltabilir. Normal yıldızların çekirdeklerindeki bir dizi element sentezinin demir ile bittiğine inanılmaktadır (bkz. Demir yıldızı) ve sonraki tüm elementlerin ancak süpernova patlamaları sonucunda oluşabileceğine inanılmaktadır.

demirin jeokimyası

Demirli su ile hidrotermal kaynak. Demir oksitler suyu kahverengiye çevirir

Demir, güneş sisteminde, özellikle karasal gezegenlerde, özellikle Dünya'da en yaygın elementlerden biridir. Karasal gezegenlerin demirinin önemli bir kısmı, içeriğinin yaklaşık %90 olduğu tahmin edilen gezegenlerin çekirdeklerinde bulunur. Yerkabuğundaki demir içeriği %5, mantoda ise yaklaşık %12'dir. Metaller arasında demir, kabuktaki bolluk açısından yalnızca alüminyumdan sonra ikinci sıradadır. Aynı zamanda, tüm demirin yaklaşık %86'sı çekirdekte ve %14'ü mantodadır. Demir içeriği, piroksen, amfibol, olivin ve biyotit ile ilişkili olduğu bazik bileşimin magmatik kayaçlarında önemli ölçüde artar. Endüstriyel konsantrasyonlarda demir, vücutta meydana gelen hemen hemen tüm eksojen ve endojen süreçler sırasında birikir. yerkabuğu. AT deniz suyu demir 0.002-0.02 mg/l gibi çok küçük miktarlarda bulunur. Nehir suyunda biraz daha yüksektir - 2 mg / l.

Demirin jeokimyasal özellikleri

Demirin en önemli jeokimyasal özelliği, birkaç oksidasyon durumuna sahip olmasıdır. Nötr bir biçimde - metalik - yerkürenin çekirdeğini oluşturur, muhtemelen mantoda bulunur ve yer kabuğunda çok nadiren bulunur. Demirli demir FeO, manto ve yer kabuğundaki ana demir şeklidir. Oksit demir Fe 2 O 3, yer kabuğunun en üstteki, en oksitlenmiş kısımlarının, özellikle tortul kayaçların karakteristiğidir.

Kristal kimyasal özellikler açısından Fe 2+ iyonu, tüm karasal kayaçların önemli bir bölümünü oluşturan diğer ana elementler olan Mg 2+ ve Ca 2+ iyonlarına yakındır. Kristal kimyasal benzerlikleri nedeniyle demir, birçok silikatta magnezyumun ve kısmen kalsiyumun yerini alır. Değişken bileşimdeki minerallerdeki demir içeriği genellikle azalan sıcaklıkla artar.

demir mineralleri

Demir içeren çok sayıda cevher ve mineral bilinmektedir. En büyük pratik öneme sahip olanlar kırmızı demir cevheri (hematit, Fe 2 O 3; %70'e kadar Fe içerir), manyetik demir cevheri (manyetit, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; %72.4 Fe içerir), kahverengi demir cevheri veya limonit (sırasıyla götit ve hidrogotit, FeOOH ve FeOOH nH20). Götit ve hidrogoetit, en sık olarak, kalınlığı birkaç yüz metreye ulaşan "demir şapkalar" olarak adlandırılan, ayrışma kabuklarında bulunur. Ayrıca göllerde veya denizlerin kıyı bölgelerinde kolloidal çözeltilerden düşen tortul kökenli olabilirler. Bu durumda oolitik veya baklagil, demir cevherleri oluşur. Vivianite Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O genellikle içlerinde bulunur ve siyah uzun kristaller ve radyal radyan agregalar oluşturur.

Demir sülfürler de doğada yaygındır - pirit FeS 2 (kükürt veya demir pirit) ve pirotit. Bunlar demir cevheri değildir - sülfürik asit üretmek için pirit kullanılır ve pirotit genellikle nikel ve kobalt içerir.

Rusya, demir cevheri rezervleri açısından dünyada ilk sırada yer almaktadır. Deniz suyundaki demir içeriği %1·10 -5 -1·10 -8'dir.

Diğer yaygın demir mineralleri şunlardır:

• Siderite - FeCO 3 - yaklaşık %35 demir içerir. Sarımsı beyaz (kirlenme durumunda gri veya kahverengi bir renk tonu ile) bir renge sahiptir. Mohs ölçeğinde yoğunluğu 3 g/cm³ ve sertliği 3.5-4.5'tir.
• Markazit - FeS 2 - %46.6 demir içerir. Mohs ölçeğinde 4.6-4.9 g/cm³ yoğunlukta ve 5-6 sertlikte sarı, pirinç gibi bipiramidal eşkenar dörtgen kristaller şeklinde oluşur.
• Lollingite - FeAs 2 - %27.2 demir içerir ve gümüş-beyaz bipiramidal eşkenar dörtgen kristaller şeklinde oluşur. Mohs ölçeğinde yoğunluk 7-7.4 g/cm³, sertlik 5-5.5'tir.
• Mispikel - FeAsS - %34.3 demir içerir. Mohs ölçeğinde 5.6-6.2 g/cm³ yoğunlukta ve 5.5-6 sertlikte beyaz monoklinik prizmalar şeklinde oluşur.
• Melanterit - FeSO 4 7H 2 O - doğada daha az yaygındır ve kırılgan, camsı bir parlaklığa sahip yeşil (veya safsızlıklar nedeniyle gri) monoklinik kristallerdir. Yoğunluk 1.8-1.9 g/cm³'tür.
• Vivianite - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - Mohs ölçeğinde 2.95 g / cm³ yoğunluğa ve 1.5-2 sertliğe sahip mavi-gri veya yeşil-gri monoklinik kristaller şeklinde oluşur.

Yukarıdaki demir minerallerine ek olarak, örneğin:

Ana mevduat

ABD Jeolojik Araştırması'na (2011 tahmini) göre, dünyanın kanıtlanmış demir cevheri rezervleri yaklaşık 178 milyar tondur. Ana demir yatakları Brezilya (1. sıra), Avustralya, ABD, Kanada, İsveç, Venezuela, Liberya, Ukrayna, Fransa, Hindistan'dadır. Rusya'da demir, Kursk Manyetik Anomalisi (KMA), Kola Yarımadası, Karelya ve Sibirya'da çıkarılıyor. Son zamanlarda, demirin manganez ve diğer değerli metallerle birlikte nodüllerde bulunduğu dip okyanus birikintileri tarafından önemli bir rol elde edilmiştir.

Fiş

Sanayide demir, başta hematit (Fe 2 O 3) ve manyetit (FeO Fe 2 O 3) olmak üzere demir cevherinden elde edilir.

Mevcut çeşitli yollar cevherlerden demir çıkarılması. En yaygın olanı etki alanı işlemidir.

Üretimin ilk aşaması, 2000 ° C sıcaklıkta bir yüksek fırında demirin karbonla indirgenmesidir. Bir yüksek fırında, kok formundaki karbon, sinter veya pelet formundaki demir cevheri ve (kireçtaşı gibi) flux yukarıdan beslenir ve aşağıdan enjekte edilen sıcak hava akımı ile karşılanır.

Fırında, kok formundaki karbon, karbon monoksite oksitlenir. Bu oksit, oksijen eksikliğinde yanma sırasında oluşur:

Buna karşılık, karbon monoksit cevherden demiri geri kazanır. Bu reaksiyonun daha hızlı ilerlemesini sağlamak için, ısıtılmış karbon monoksit demir (III) oksitten geçirilir:

Kalsiyum oksit, silikon dioksit ile birleşerek bir cüruf - kalsiyum metasilikat oluşturur:

Cüruf, silikon dioksitin aksine bir fırında eritilir. Demirden daha hafif olan cüruf yüzeyde yüzer - bu özellik cürufu metalden ayırmanızı sağlar. Cüruf daha sonra inşaatta kullanılabilir ve tarım. Yüksek fırında elde edilen demir eriyiği oldukça fazla karbon (dökme demir) içerir. Bu gibi durumlar dışında, dökme demir doğrudan kullanıldığında daha fazla işlem gerektirir.

Fazla karbon ve diğer safsızlıklar (kükürt, fosfor), açık ocak fırınlarında veya dönüştürücülerde oksidasyon yoluyla dökme demirden çıkarılır. Alaşımlı çeliklerin eritilmesi için elektrikli fırınlar da kullanılır.

Yüksek fırın sürecine ek olarak, doğrudan demir üretimi süreci de yaygındır. Bu durumda, önceden kırılmış cevher, pelet oluşturmak için özel kil ile karıştırılır. Peletler kavrulur ve hidrojen içeren sıcak metan dönüşüm ürünleri ile bir şaft fırınında işlenir. Hidrojen demiri kolayca azaltır:

demirin kömürde yaygın olarak bulunan kükürt ve fosfor gibi safsızlıklarla kirlenmesi yoktur. Demir katı halde elde edilir ve daha sonra elektrikli fırınlarda eritilir.

Kimyasal olarak saf demir, tuzlarının çözeltilerinin elektrolizi ile elde edilir.

Fiziksel özellikler

Polimorfizm olgusu çelik metalurjisi için son derece önemlidir. Çeliğin ısıl işlemi kristal kafesin α-γ geçişleri sayesinde gerçekleşir. Bu fenomen olmadan, çeliğin temeli olan demir, bu kadar yaygın bir kullanım elde edemezdi.

Demir orta derecede refrakter bir metaldir. Bir dizi standart elektrot potansiyelinde, demir hidrojenden önce gelir ve seyreltik asitlerle kolayca reaksiyona girer. Bu nedenle demir, orta aktiviteli metallere aittir.

Demirin erime noktası 1539 °C, kaynama noktası 2862 °C'dir.

Kimyasal özellikler

Karakteristik oksidasyon durumları

• Asit serbest halde bulunmaz - sadece tuzları elde edilmiştir.

Demir için, demirin oksidasyon durumları karakteristiktir - +2 ve +3.

+2 oksidasyon durumu, siyah oksit FeO ve yeşil hidroksit Fe(OH) 2'ye karşılık gelir. Onlar temel. Tuzlarda Fe(+2) katyon olarak bulunur. Fe(+2) zayıf bir indirgeyici ajandır.

+3 oksidasyon durumları, kırmızı-kahverengi Fe 2 O 3 oksit ve kahverengi Fe(OH) 3 hidroksite karşılık gelir. Asidik ve bazik özellikleri zayıf bir şekilde ifade edilse de, doğaları amfoteriktir. Böylece Fe3+ iyonları asidik bir ortamda bile tamamen hidrolize olur. Fe (OH) 3 çözünür (ve o zaman bile tamamen değil), sadece konsantre alkalilerde. Fe 2 O 3 alkalilerle sadece kaynaştığında reaksiyona girer ve ferritler (HFeO 2 asidinin serbest formunda olmayan bir asidin resmi tuzları) verir:

Demir (+3) çoğunlukla zayıf oksitleyici özellikler sergiler.

+2 ve +3 oksidasyon durumları, redoks koşulları değiştiğinde kendi aralarında kolayca geçiş yapar.

Ek olarak, +8/3 olan demirin resmi oksidasyon durumu olan Fe3O 4 oksit vardır. Ancak bu oksit demir (II) ferrit Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 olarak da değerlendirilebilir.

Ayrıca +6 oksidasyon durumu vardır. Karşılık gelen oksit ve hidroksit serbest biçimde mevcut değildir, ancak tuzlar - ferratlar (örneğin, K 2 FeO 4) elde edilmiştir. Demir (+6) içlerinde anyon şeklindedir. Ferratlar güçlü oksitleyici ajanlardır.

Basit bir maddenin özellikleri

200 ° C'ye kadar sıcaklıklarda havada depolandığında, demir yavaş yavaş yoğun bir oksit filmi ile kaplanır ve bu da metalin daha fazla oksidasyonunu önler. Nemli havada demir, oksijenin ve nemin metale erişimini ve tahribatını engellemeyen gevşek bir pas tabakası ile kaplanır. Pas kalıcı değildir kimyasal bileşim, yaklaşık olarak kimyasal formül Fe 2 O 3 xH 2 O olarak yazılabilir.

Demir(II) bileşikleri

Demir oksit (II) FeO temel özelliklere sahiptir, Fe (OH) 2 bazına karşılık gelir. Demir (II) tuzları açık yeşil renktedir. Saklandığında, özellikle nemli havada, oksidasyon nedeniyle demire (III) bağlı olarak kahverengiye dönerler. Aynı işlem, demir(II) tuzlarının sulu çözeltilerinin depolanması sırasında meydana gelir:

Sulu çözeltilerdeki demir (II) tuzlarından Mohr tuzu stabildir - çift amonyum ve demir (II) sülfat (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

Potasyum hekzasiyanoferrat (III) K3 (kırmızı kan tuzu), çözeltideki Fe2+ iyonları için bir reaktif görevi görebilir. Fe 2+ ve 3− iyonları etkileşime girdiğinde, turnbull blue çökelir:

İçin nicelemeçözelti içinde demir (II), geniş bir pH aralığında (4-9) demir (II) (ışık absorpsiyonu maksimum - 520 nm) ile kırmızı bir FePhen 3 kompleksi oluşturan fenantrolin Phen kullanılır.

Demir(III) bileşikleri

Çözeltilerdeki demir(III) bileşikleri metalik demir ile indirgenir:

Demir (III), örneğin KFe (SO 4) 2 - potasyum demir şap, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - demir amonyum şap gibi şap gibi tek yüklü katyonlarla çift sülfatlar oluşturabilir.

Çözeltideki demir(III) bileşiklerinin kalitatif tespiti için Fe 3+ iyonlarının tiyosiyanat iyonları SCN − ile kalitatif reaksiyonu kullanılır. Fe 3+ iyonları SCN − anyonları ile etkileşime girdiğinde, parlak kırmızı demir tiyosiyanat kompleksleri 2+ , + , Fe(SCN) 3 , - oluşur. Karışımın bileşimi (ve dolayısıyla renginin yoğunluğu) şunlara bağlıdır: Çeşitli faktörler, yani kesin olarak niteliksel tanım demir, bu yöntem geçerli değildir.

Fe 3+ iyonları için bir başka yüksek kaliteli reaktif potasyum hekzasiyanoferrat (II) K 4'tür (sarı kan tuzu). Fe 3+ ve 4− iyonları etkileşime girdiğinde, parlak mavi bir Prusya mavisi çökeltisi çöker:

Demir(VI) bileşikleri

Ferratların oksitleyici özellikleri suyu dezenfekte etmek için kullanılır.

Demir bileşikleri VII ve VIII

Demir(VIII) bileşiklerinin elektrokimyasal olarak hazırlanmasına ilişkin raporlar bulunmaktadır. , , , ancak, bu sonuçları doğrulayan bağımsız çalışma yoktur.

Başvuru

Demir cevheri

Demir, dünyanın metalurjik üretiminin %95'ini oluşturan en çok kullanılan metallerden biridir.

• Demir, çeliklerin ve dökme demirlerin ana bileşenidir - en önemli yapısal malzemeler.
• Demir, diğer metallere dayalı alaşımların bir parçası olabilir - örneğin nikel.
• Manyetik demir oksit (manyetit), uzun süreli bilgisayar bellek cihazlarının üretiminde önemli bir malzemedir: sabit sürücüler, disketler vb.
• Ultra ince manyetit tozu, polimer granüllerle karıştırılmış birçok siyah beyaz lazer yazıcıda toner olarak kullanılır. Hem manyetitin siyah rengini hem de manyetize edilmiş bir transfer silindirine yapışma kabiliyetini kullanır.
• Bir dizi demir bazlı alaşımın benzersiz ferromanyetik özellikleri, transformatörlerin ve elektrik motorlarının manyetik çekirdekleri için elektrik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmalarına katkıda bulunur.
• Demir (III) klorür (demir klorür) amatör radyo uygulamalarında baskılı devre kartlarını aşındırmak için kullanılır.
• Bakır sülfatla karıştırılmış demir sülfat (demir sülfat), bahçecilik ve inşaatta zararlı mantarları kontrol etmek için kullanılır.
• Demir, demir-nikel pillerde, demir-hava pillerinde anot olarak kullanılır.
• Endüstriyel işletmelerin su arıtımında doğal ve atık suların saflaştırılmasında pıhtılaştırıcı olarak, iki değerlikli ve ferrik demirin klorürlerinin ve sülfatlarının sulu çözeltileri kullanılır.

Demirin biyolojik önemi

Canlı organizmalarda demir, oksijen değişimi (solunum) süreçlerini katalize eden önemli bir eser elementtir. Bir yetişkinin vücudu, yaklaşık% 78'i kan hemoglobininin ana aktif elementi olan yaklaşık 3.5 gram demir (yaklaşık% 0.02) içerir, geri kalanı hücrelerde solunum işlemlerini katalize eden diğer hücrelerin enzimlerinin bir parçasıdır. Demir eksikliği vücudun bir hastalığı (bitkilerde kloroz, hayvanlarda anemi) olarak kendini gösterir.

Normalde demir, enzimlere hem adı verilen bir kompleks olarak girer. Özellikle bu kompleks, oksijenin kanla birlikte insan ve hayvanların tüm organlarına taşınmasını sağlayan en önemli protein olan hemoglobinde bulunur. Ve kanı karakteristik bir kırmızı renkte lekeleyen odur.

Örneğin, metanı metanole oksitleyen metan monooksijenaz enziminde, DNA sentezinde yer alan önemli enzim ribonükleotid redüktazda heme dışındaki demir kompleksleri bulunur.

İnorganik demir bileşikleri bazı bakterilerde bulunur ve bazen onlar tarafından atmosferik nitrojeni bağlamak için kullanılır.

Demir, hayvanların ve insanların vücuduna gıda ile girer (karaciğer, et, yumurta, baklagiller, ekmek, tahıllar, pancar en zenginleridir). İlginç bir şekilde, bir kez ıspanak yanlışlıkla bu listeye dahil edildi (analiz sonuçlarındaki bir yazım hatası nedeniyle - ondalık noktadan sonraki “ekstra” sıfır kayboldu).

Aşırı demir dozu (200 mg veya daha fazla) neden olabilir toksik etki. Aşırı dozda demir vücudun antioksidan sistemini baskılar, bu nedenle demir takviyeleri kullanın. sağlıklı insanlar Tavsiye edilmez.

notlar

Kaynaklar (Tarih bölümüne)

• G.G. Giorgadze."Anitta Metni" ve Hititlerin erken tarihine ilişkin bazı sorular
• R.M. Abramishvili. Doğu Gürcistan topraklarında demirin geliştirilmesi konusunda, VGMG, XXII-B, 1961.
• Khakhutayshvili D.A. Antik Colchian demir metalurjisi tarihi üzerine. Antik tarih soruları (Kafkas-Orta Doğu koleksiyonu, sayı 4). Tiflis, 1973.
• Herodot."Tarih", 1:28.
• Homer.İlyada, Odyssey.
• Virgil."Aeneid", 3:105.
• Aristo."İnanılmaz Söylentiler Üzerine", II, 48. VDI, 1947, No. 2, s. 327.
• Lomonosov M.V. Metalurjinin ilk temelleri.

Ayrıca bakınız

• Kategori: Demir bileşikleri

Bağlantılar

• İnsan vücudundaki demir eksikliği ve fazlalığından kaynaklanan hastalıklar

Sayfa 3

Şek. V.8, demir bileşikleri için 57Fe izomerik kaymaların aralıkları hakkında fikir veren bir korelasyon şemasını göstermektedir. Demirin oksidasyon durumu 0 ila 6 arasında değişebilir ve onu 57Fe izomerik kayma ile karakterize etmek o kadar kolay değildir.

İndirgeyici bir atmosfer, cüruftaki demirin oksidasyon derecesinde bir azalmaya neden olurken, yüksek alev sıcaklıklarının etkisi altında oksitleyici bir atmosferde daha yüksek demir oksitlerin ayrışması devam eder. Oksitleyici bir atmosferin etkisiyle cüruftaki demirin oksidasyon derecesinde bir artış, yalnızca 1200 C'nin altındaki bir alev sıcaklığında ve geniş bir cüruf yüzeyinde mümkündür.

Al2O3 ve alkalilerin içeriği kayalarda oldukça keskin bir şekilde değişir. Demirin oksidasyon durumu sabit kalır.

%13 oksidasyon durumuna sahip Numune C'nin plastik bölgesi yoktur ve cüruf cam gibi davranır. Demirin oksidasyon derecesinin %30 veya %56'ya yükselmesiyle, B ve A numunelerinin viskozite eğrilerinde bükülme yerindeki cürufun plastik bir duruma geçtiğini gösteren bir bükülme görülür.

Ancak bu iyonların bir parçası olan kükürtün oksidasyon derecesi farklıdır. İlk durumda, demirin oksidasyon durumu, basit bir Fe2 iyonunun yükü ve demirin değerliliği ile çakışır. Bu nedenle, bir kompleks bileşikteki belirli bir elementin değerliliği, kompleks oluşturucu ajan olan merkezi atomun bu bileşikte sahip olduğu bağların tüm miktarı olarak adlandırılır.

Karmaşık oluşum eğilimi, shenit ve şap gibi tipik çift tuzların varlığıyla da doğrulanır. Bu bileşikte, demir 2'nin oksidasyon durumu stabilize olurken, sülfat FeSO4 sulu çözelti atmosferik oksijen tarafından oksidasyona eğilimlidir. Nikel bu tür bileşikler oluşturmaz, çünkü bu element için 3'ün oksidasyon durumu o kadar karakteristik değildir ki çift tuzlarda bile stabilize olmaz.

Cüruftaki demirin oksidasyon derecesindeki bu artış, yaklaşık 1.200 C'lik bir sıcaklığa kadar devam eder. Cürufun sıcaklığındaki ilave bir artışla, demirin oksidasyon derecesi önemli ölçüde düşer.

Belirtildiği gibi, merkezi demir atomu 16 üyeli porfir halkasının düzleminde yer alır ve mevcut altı değerden dördü ile pirol halkalarının azot atomlarına bağlanır ve bu nedenle oktahedral kompleksi tamamlamak için iki değerlik kalır; bu değerler, gösterilen modelin çizim düzleminin üstünde ve altındadır. Ek olarak, demirin oksidasyon derecesi de dikkate alınmalıdır; demir, şekilde gösterildiği gibi demirli durumda olduğunda, protoporfirine thema veya daha açık bir ifadeyle ferrogem denir. Hem çözeltide serbest haldeyse ve proteine ​​bağlı değilse, o zaman iki su molekülünün demir değerliliğinin beşinci ve altıncı konumlarıyla koordineli olduğu varsayılır. George bu ferrojemi şu şekilde tanımlar: H2O - Fep-H. Oksitlendiğinde, bir pozitif yük ile H O Fep NaO'ya dönüşür. Bu ferrihem, klor iyonunu H2O - Fep-Cl'ye geçişle koordine edebilir ve bu durumda hemin olarak adlandırılır; koordineli bir hidroksil iyonu ile ferrigem, hematin H2O - Pep-OH olarak adlandırılır, ancak bu terimler bazen daha az spesifik olarak sadece demir oksidin varlığını belirtmek için kullanılır. Diğer moleküllerin koordinasyonu da mümkündür ve hidrojen peroksit ile koordinasyon ilk etapta rol oynar. Ferrohem, piridin gibi azotlu bazları kolayca koordine ederek hemokromojenler B-Fp-B oluşturur.Ferriheme B-Fep-B ile aynı bileşiğe parahematin denir.

Manyetik yöntem ile komşu pozitif iyonlar arasındaki değerlik bağlarının varlığı ve nicel olarak değerlendirilmesi yapılmıştır. Böylece, bir A1203 desteği üzerindeki Fe203'te, demirin oksidasyon durumu üçtür, ancak aynı zamanda komşu demir atomları birbirleriyle kovalent bir bağ oluşturur.

Manyetik yöntem vasıtasıyla, komşu pozitif iyonlar arasındaki değerlik bağlarının varlığı ve nicel bir değerlendirmesi oluşturulmuştur. Böylece, bir A12O3 taşıyıcısı üzerindeki Fe2O3'te, demirin oksidasyon durumu üçtür, ancak aynı zamanda komşu demir atomları birbirleriyle kovalent bir bağ oluşturur.

Fe (OH) 2 ve Fe (OH) 3 hidroksitlerini düşünürsek, Kossel şeması açısından, ikinci hidroksitin asidik özellikleri birinciden daha belirgin olmalıdır. Bu, demirin oksidasyon derecesi ne kadar yüksek olursa (Fe2 ve Fe3 iyonlarının yarıçaplarının aynı olduğunu varsaysak bile), proton itmesi o kadar yüksek ve karşılık gelen hidroksitin asidik özellikleri o kadar belirgindir. Fe3 iyonunun yarıçapının Fe2 iyonununkinden biraz daha küçük olduğunu hesaba katarsak, o zaman Fe(OH)3 bileşiğindeki protonun Fe(OH)2'ye kıyasla daha büyük itmesi daha da belirgin hale gelir.

Demir oksitlerin bir kısmı metalik demire, diğer kısmı [nitröz okside] indirgenir; ek olarak, üzerlerinde karbon salınır. Cevherde hala bulunan oksijen miktarı, demirin oksidasyon derecesini karakterize eder.

Ön testlerden sonra, bir demir iyonunun mevcut olup olmadığı konusunda şüphe kalırsa, doğrulama reaksiyonları gerçekleştirilebilir. Ancak, bu testle, analiz edilen numunede demirin ilk oksidasyon derecesini belirlemenin artık mümkün olmadığı unutulmamalıdır.

Sadece güçlü oksitleyici ajanların varlığında, demir oksidasyon durumu 6 olan oldukça kırılgan demir asidi H2FeO4 türevleri elde etmek mümkündür; ancak, karşılık gelen oksidi izole etmek mümkün değildi. RuO4, dolaylı olarak elde edilen kararsız bir maddeyse, OsO4, bir metalin havada oksidasyonu sırasında oluşan tamamen kararlı bir bileşiktir.

Yerkabuğunda demir yaygın olarak dağılmıştır; yer kabuğunun kütlesinin yaklaşık% 4,1'ini oluşturur (tüm elementler arasında 4. sırada, metaller arasında 2. sırada). Manto ve yerkabuğunda, demir esas olarak silikatlarda konsantre edilirken, içeriği bazik ve ultrabazik kayaçlarda önemli ve asidik ve ara kayaçlarda düşüktür. Demir içeren çok sayıda cevher ve mineral bilinmektedir. En büyük pratik öneme sahip olanlar kırmızı demir cevheri (hematit, Fe 2 O 3; %70'e kadar Fe içerir), manyetik demir cevheri (manyetit, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; %72.4 Fe içerir), kahverengi demir cevheri veya limonit (göetit ve hidrogoetit, sırasıyla FeOOH ve FeOOH nH 2 O) hematit manyetit limonit götit

Siderite FeCO 3 yaklaşık %35 demir içerir. Sarımsı beyaz (kirlenme durumunda gri veya kahverengi bir renk tonu ile) bir renge sahiptir. Siderite Mispikel FeAsS %34.3 demir içerir. Mispikel Löllingite FeAs 2 %27,2 demir içerir Löllingite ilmenit FeTiO 3 ilmenit magnomagnetit (Fe, Mg) fibroferrit FeSO 4 (OH) 4.5H 2 O jarosit KFe 3 (SO 4) 2 (OH) 6 jarosit

Demirin ana oksidasyon durumları +2 ve +3'tür. 200 °C'ye kadar sıcaklıklarda havada depolandığında, demir, metalin daha fazla oksidasyonunu önleyen yoğun bir oksit filmi ile kademeli olarak kaplanır. Nemli havada demir, oksijenin ve nemin metale erişimini ve tahribatını engellemeyen gevşek bir pas tabakası ile kaplanır. Pas sabit bir kimyasal bileşime sahip değildir, yaklaşık olarak kimyasal formülü Fe 2 O 3 xH 2 O şeklinde yazılabilir. pas oksit

Demir ısıtıldığında oksijenle reaksiyona girer. Demir havada yakıldığında Fe 3 O 4 oksit, saf oksijende yandığında Fe 2 O 3 oksit, erimiş demirden oksijen veya hava geçirildiğinde FeO oksit oluşur. Kükürt ve demir tozu ısıtıldığında, yaklaşık formülü FeS olarak yazılabilen sülfür oluşur. oksijenFe 3 O 4Fe 2 O 3 FeO kükürt

17. d - elementler Demir, genel özellikler, özellikler. Oksitler ve hidroksitler, CO ve OM özellikleri, biorol, kompleks oluşturma yeteneği.

1. Genel özellikler.

Ütü - Atom numarası 26 olan PSCE'nin dördüncü periyodunun sekizinci grubunun ikincil alt grubunun d-elementi.

Yerkabuğundaki en yaygın metallerden biri (alüminyumdan sonra ikinci sırada).

Basit bir madde demir, yüksek kimyasal reaktiviteye sahip dövülebilir gümüş-beyaz bir metaldir: çabuk demir paslanır havadaki yüksek sıcaklıklarda veya yüksek nemde.

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

Saf oksijende demir yanar ve ince dağılmış halde havada kendiliğinden tutuşur.

3Fe + 2O2 = FeO + Fe2O3

3Fe + 4H2O = FeO*Fe2O3

FeO*Fe2O3 = Fe3O4 (demir tufal)

Aslında, demir genellikle saf metalin yumuşaklığını ve sünekliğini koruyan düşük safsızlık içeriği (% 0,8'e kadar) olan alaşımları olarak adlandırılır. Ancak pratikte, demir ile karbon alaşımları daha sık kullanılır: çelik (ağırlıkça %2,14'e kadar karbon) ve dökme demir (ağırlıkça %2,14'ten fazla karbon) ve ayrıca alaşım ilaveli paslanmaz (alaşımlı) çelik metaller (krom, manganez, nikel vb.). Demirin ve alaşımlarının belirli özelliklerinin kombinasyonu, onu insanlar için önemi olan "1 Numaralı metal" yapar.

Doğada, demir nadiren saf halde bulunur, çoğu zaman demir-nikel meteoritlerinin bir parçası olarak ortaya çıkar. Yerkabuğundaki demirin yaygınlığı %4.65'tir (O, Si, Al'den sonra 4. sırada). Ayrıca demirin dünyanın çekirdeğinin çoğunu oluşturduğuna inanılıyor.

2.Özellikler

1.Fiziksel St. Demir tipik bir metaldir, serbest halde grimsi bir renk ile gümüşi beyaz renktedir. Saf metal sünektir, çeşitli safsızlıklar (özellikle karbon) sertliğini ve kırılganlığını arttırır. Belirgin manyetik özelliklere sahiptir. Sözde "demir üçlü" genellikle ayırt edilir - benzer fiziksel özelliklere, atom yarıçaplarına ve elektronegatiflik değerlerine sahip üç metalden (demir Fe, kobalt Co, nikel Ni) oluşan bir grup.

2.Kimyasal St. Adaları.

Demir için, demirin oksidasyon durumları karakteristiktir - +2 ve +3.

+2 oksidasyon durumu, siyah oksit FeO ve yeşil hidroksit Fe(OH) 2'ye karşılık gelir. Onlar temel. Tuzlarda Fe(+2) katyon olarak bulunur. Fe(+2) zayıf bir indirgeyici ajandır.

+3 oksidasyon durumları, kırmızı-kahverengi Fe 2 O 3 oksit ve kahverengi Fe(OH) 3 hidroksite karşılık gelir. Asidik ve bazik özellikleri zayıf bir şekilde ifade edilse de, doğaları amfoteriktir. Yani Fe 3+ iyonları tamamen hidrolize asidik bir ortamda bile. Fe (OH) 3 çözünür (ve o zaman bile tamamen değil), sadece konsantre alkalilerde. Fe 2 O 3 sadece kaynaştığında alkalilerle reaksiyona girerek ferritler(HFeO 2 asidinin serbest formunda olmayan bir asidin formal tuzları):

Demir (+3) çoğunlukla zayıf oksitleyici özellikler sergiler.

+2 ve +3 oksidasyon durumları, redoks koşulları değiştiğinde kendi aralarında kolayca geçiş yapar.

Ek olarak, +8/3 olan demirin resmi oksidasyon durumu olan Fe3O 4 oksit vardır. Ancak bu oksit demir (II) ferrit Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 olarak da değerlendirilebilir.

Ayrıca +6 oksidasyon durumu vardır. Karşılık gelen oksit ve hidroksit serbest biçimde mevcut değildir, ancak tuzlar - ferratlar (örneğin, K 2 FeO 4) elde edilmiştir. Demir (+6) içlerinde anyon şeklindedir. Ferratlar güçlü oksitleyici ajanlardır.

Saf metalik demir suda ve seyreltik çözeltilerde kararlıdır. alkaliler. Demir, metal yüzeyinin güçlü bir oksit filmi ile pasivasyonu nedeniyle soğuk konsantre sülfürik ve nitrik asitlerde çözünmez. Daha güçlü bir oksitleyici ajan olan sıcak konsantre sülfürik asit, demir ile etkileşime girer.

İTİBAREN hidroklorik ve seyreltilmiş (yaklaşık %20) sülfürik asitler demir, demir(II) tuzları oluşturmak üzere reaksiyona girer:

Demir, ısıtıldığında yaklaşık %70 sülfürik asit ile reaksiyona girdiğinde, reaksiyon oluşumu ile devam eder. demir(III) sülfat:

3. Oksitler ve hidroksitler, CO ve OM char-ka ...

Demir(II) bileşikleri

Demir oksit (II) FeO temel özelliklere sahiptir, Fe (OH) 2 bazına karşılık gelir. Demir (II) tuzları açık yeşil renktedir. Saklandığında, özellikle nemli havada, oksidasyon nedeniyle demire (III) bağlı olarak kahverengiye dönerler. Aynı işlem, demir(II) tuzlarının sulu çözeltilerinin depolanması sırasında meydana gelir:

Sulu çözeltilerdeki demir(II) tuzları, kararlı mora tuzu- çift amonyum ve demir (II) sülfat (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

Çözeltideki Fe 2+ iyonları için reaktif şu şekilde olabilir: potasyum hekzasiyanoferrat(III) K 3 (kırmızı kan tuzu). Fe 2+ ve 3− iyonları etkileştiğinde, bir çökelti turnbull mavisi:

Çözeltideki demirin (II) kantitatif tayini için, fenantrolin geniş bir pH aralığında (4-9) demir (II) ile kırmızı bir FePhen 3 kompleksi oluşturan

Demir(III) bileşikleri

Demir(III) oksit Fe 2 O 3 zayıf amfoteren, asitlerle reaksiyona giren Fe (OH) 2, bazı Fe (OH) 3'ten bile daha zayıftır:

Fe3+ tuzları kristalli hidratlar oluşturma eğilimindedir. İçlerinde Fe3+ iyonu genellikle altı su molekülü ile çevrilidir. Bu tür tuzlar pembe veya mor renklidir.Fe 3+ iyonu asidik ortamda bile tamamen hidrolize olur. pH>4'te bu iyon neredeyse tamamen çökeltilir. Fe (OH) 3 biçiminde:

Fe3+ iyonunun kısmi hidrolizi ile, çözeltilerin kahverengileşmesi nedeniyle polinükleer okso- ve hidroksokasyonlar oluşur.Demir (III) hidroksit Fe (OH) 3'ün ana özellikleri çok zayıf bir şekilde ifade edilir. Sadece konsantre alkali çözeltilerle reaksiyona girebilir:

Elde edilen demir(III) hidroksokompleksleri sadece kuvvetli alkali çözeltilerde stabildir. Çözeltiler su ile seyreltildiğinde yok olurlar ve Fe(OH)3 çökelir.

Alkaliler ve diğer metallerin oksitleri ile kaynaştığında, Fe 2 O 3 çeşitli bileşikler oluşturur. ferritler:

Çözeltilerdeki demir(III) bileşikleri metalik demir ile indirgenir:

Demir(III), tek şarjlı çift sülfatlar oluşturma yeteneğine sahiptir. katyonlar tip şap, örneğin, KFe (SO 4) 2 - potasyum demir şap, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - demir amonyum şap, vb.

Bir çözeltideki demir(III) bileşiklerinin kalitatif tespiti için, Fe3+ iyonlarının tiyosiyanat iyonları ile kalitatif bir reaksiyonu kullanılır. SCN − . Fe 3+ iyonları SCN − anyonları ile etkileşime girdiğinde, parlak kırmızı demir tiyosiyanat kompleksleri 2+ , + , Fe(SCN) 3 , - oluşur. Karışımın bileşimi (ve dolayısıyla renginin yoğunluğu) çeşitli faktörlere bağlıdır, bu nedenle bu yöntem, doğru bir kalitatif demir tayini için geçerli değildir.

Fe 3+ iyonları için bir başka yüksek kaliteli reaktif potasyum hekzasiyanoferrat(II) K 4 (sarı kan tuzu). Fe 3+ ve 4− iyonları etkileştiğinde parlak mavi bir çökelti oluşur Prusya mavisi:

Demir(VI) bileşikleri

ferratlar- serbest formda olmayan demir asidi H2 FeO 4 tuzları. Bunlar, oksitleyici özelliklerde permanganatları ve çözünürlükte sülfatları andıran menekşe renkli bileşiklerdir. Ferratlar, gaz halindeki etkiyle elde edilir. klor veya ozon alkali içinde bir Fe (OH) 3 süspansiyonu üzerinde , örneğin, potasyum ferrat(VI) K 2 FeO 4 . Ferratlar mor renklidir.

Ferratlar da elde edilebilir elektroliz Demir anotta %30 alkali çözelti:

Ferratlar güçlü oksitleyici ajanlardır. Asidik bir ortamda, oksijen salınımı ile ayrışırlar:

Ferratların oksitleyici özellikleri, su dezenfeksiyonu.

4.Biorol

1) Canlı organizmalarda demir, oksijen değişimi (solunum) süreçlerini katalize eden önemli bir eser elementtir.

2) Demir genellikle enzimlerde kompleks halinde bulunur.Özellikle bu kompleks insan ve hayvanların tüm organlarına kanla oksijen taşınmasını sağlayan en önemli protein olan hemoglobinde bulunur. Ve kanı karakteristik bir kırmızı renkte lekeleyen odur.

4) Aşırı dozda demir (200 mg ve üzeri) toksik etki yapabilir. Aşırı dozda demir, vücudun antioksidan sistemini baskılar, bu nedenle sağlıklı insanlar için demir preparatlarının kullanılması önerilmez.