onarıcı özellikler

İnorganik bileşik demir hidroksit 3, Fe(OH)2 kimyasal formülüne sahiptir. Bazların özelliklerinin baskın olduğu bir dizi amfoteriklere aittir. Görünüşe göre, bu madde, açık havaya uzun süre maruz kaldığında yavaş yavaş kararan beyaz kristallerdir. Yeşilimsi bir renk tonunun kristalleri için seçenekler var. Günlük yaşamda, madde herkes tarafından metal yüzeylerde yeşilimsi bir kaplama şeklinde gözlemlenebilir, bu da paslanma sürecinin başladığını gösterir - demir hidroksit 3, bu sürecin ara aşamalarından biri olarak işlev görür.

Doğada, bileşik amakinit formunda bulunur. Bu kristal mineral, demirin yanı sıra, magnezyum ve manganez safsızlıklarını da içerir, tüm bu maddeler, bir veya başka bir elementin yüzdesine bağlı olarak sarı-yeşilden soluk yeşile kadar amakinite farklı tonlar verir. Mineralin Mohs ölçeğinde sertliği 3.5-4 birim, yoğunluğu ise yaklaşık 3 g/cm³'tür.

İle fiziksel özellikler madde ayrıca son derece zayıf çözünürlüğüne atfedilmelidir. Demir hidroksit 3 ısıtıldığında ayrışır.

Bu madde çok aktiftir ve diğer birçok madde ve bileşikle etkileşime girer. Yani örneğin bir bazın özelliklerini taşıyarak çeşitli asitlerle temas eder. Özellikle, reaksiyon sırasında sülfürik asit, demir hidroksit 3 (III) üretimine yol açar. Bu reaksiyon geleneksel açık havada kavurma ile gerçekleşebildiğinden, bu ucuz sülfat hem laboratuvarda hem de endüstriyel ortamlarda kullanılır.

Bunun sonucu ile reaksiyon sırasında demir (II) klorür oluşumudur.

Bazı durumlarda demir hidroksit 3 asidik özellikler de gösterebilir. Bu nedenle, örneğin, yüksek konsantrasyonlu (konsantrasyon en az %50 olmalıdır) bir sodyum hidroksit çözeltisi ile etkileşime girdiğinde, çöken sodyum tetrahidroksoferrat (II) elde edilir. Doğru, böyle bir reaksiyonun devam etmesi için oldukça karmaşık koşulların sağlanması gereklidir: reaksiyon, bir nitrojen atmosferinde çözelti kaynama koşulları altında gerçekleşmelidir.

Daha önce de belirtildiği gibi, ısıtıldığında madde ayrışır. Bu ayrışmanın sonucu (II)'dir ve ayrıca metalik demir ve türevleri safsızlıklar şeklinde elde edilir: diiron oksit (III), kimyasal formül yani Fe3O4.

Üretimi asitlerle reaksiyona girme kabiliyeti ile ilişkili olan demir hidroksit 3 nasıl üretilir? Deneye devam etmeden önce, bu tür deneyler yapmak için güvenlik kurallarını hatırlamak zorunludur. Bu kurallar, asit-baz çözeltilerinin tüm kullanımı için geçerlidir. Buradaki ana şey, güvenilir koruma sağlamak ve mukoza zarları ve cilt üzerinde çözelti damlalarından kaçınmaktır.

Böylece, demir (III) klorür ve KOH - potasyum hidroksitin etkileşime girdiği reaksiyon sırasında hidroksit alabilirsiniz. Bu yöntem, çözünmeyen bazların oluşumu için en yaygın olanıdır. Bu maddeler etkileşime girdiğinde, olağan değişim reaksiyonu meydana gelir ve bunun sonucunda kahverengi bir çökelti elde edilir. Bu çökelti istenen maddedir.

Demir hidroksitin endüstriyel üretimde kullanımı oldukça geniştir. En yaygın olanı demir-nikel tipi pillerde aktif madde olarak kullanılmasıdır. Ek olarak, bileşik metalurjide çeşitli metal alaşımlarının üretimi için olduğu kadar elektrokaplama ve otomotiv imalatında da kullanılmaktadır.

Surgut Devlet Üniversitesi

Kimya Bölümü

MAKALE

Bu konuda:

ÜTÜ

Tamamlanmış:

Bondarenko M.A.

Kontrol:

Shcherbakova L.P.

Sürgü, 2000
Periyodik sistemde demir dördüncü periyotta, grup VIII'in sekonder alt grubunda yer alır.

Kimyasal işaret Fe'dir (ferrum). Sıra numarası -26, elektronik formül 1s2 2s2 2p6 3d64s2.

Bir demir atomunun değerlik elektronları son elektron katmanındadır ( 4s2) ve sondan bir önceki ( 3d6).AT kimyasal reaksiyonlar demir bu elektronları verebilir ve +2, +3 ve bazen +6 oksidasyon durumları sergileyebilir.

Doğada bulmak.

Demir, doğada (alüminyumdan sonra) en yaygın ikinci metaldir. Serbest halde demir sadece yere düşen meteorlarda bulunur. En önemli doğal bileşikler:

Fe2O3 3H2O – kahverengi demir cevheri;

Fe2O3 _{- kırmızı demir cevheri;}

Fe3O4(FeO Fe2O3) – manyetik demir cevheri;

FeS2 - demir pirit (pirit).

Demir bileşikleri canlı organizmaların bir parçasıdır.

Demir almak.

Sanayide demir, yüksek fırınlarda karbon (kok) ve karbon monoksit (II) içeren demir cevherlerinden indirgenerek elde edilir. Etki alanı sürecinin kimyası aşağıdaki gibidir:

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2,

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2,

FeO + CO = Fe + CO2.

fiziksel özellikler.

Demir gümüşi gri bir metaldir, büyük bir dövülebilirlik, süneklik ve güçlü manyetik özelliklere sahiptir. Demirin yoğunluğu 7.87 g/cm3, erime noktası 1539°C'dir.

Kimyasal özellikler.

Reaksiyonlarda demir bir indirgeyici ajandır. Ancak, ne zaman normal sıcaklık en aktif oksitleyici maddelerle (halojenler, oksijen, kükürt) bile etkileşime girmez, ancak ısıtıldığında aktif hale gelir ve onlarla reaksiyona girer:

2Fe+ 3Cl2 = 2FeCl3 Demir (III) klorür

3Fe + 2O2 \u003d Fe3O4 (FeO Fe2O3) Demir oksit (II, III)

Fe+ S = FeS Demir(II) sülfür

Çok yüksek sıcaklıklarda demir karbon, silikon ve fosfor ile reaksiyona girer:

3Fe + C = Fe3C

3Fe + Si = Fe3Si

3Fe + 2P = Fe3P2 Fosfit demir (II)

Demir, karmaşık maddelerle reaksiyona girer.

Nemli havada demir hızla oksitlenir (aşınır):

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

Fe(OH)3 = Fe

O–H + H2O

Pas

Demir, metallerin elektrokimyasal voltaj serisinin ortasındadır, bu nedenle bir metaldir. orta aktivite. Demirin indirgeme kabiliyeti alkali, toprak alkali metaller ve alüminyumdan daha azdır. Sadece yüksek sıcaklıklarda sıcak demir su ile reaksiyona girer:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

Demir seyreltik sülfürik ile reaksiyona girer ve hidroklorik asit, hidrojenin asitlerden yer değiştirmesi:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

Normal sıcaklıklarda, demir, pasifleştirildiği için konsantre sülfürik asit ile etkileşime girmez. Isıtıldığında, konsantre H2SO4, demiri demir (III) sülfit'e oksitler:

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

Seyreltik nitrik asit, demiri demir(III) nitrata oksitler:

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

Konsantre nitrik asit demiri pasifleştirir.

Demir, elektrokimyasal voltaj serilerinde sağında bulunan metalleri tuz çözeltilerinden uzaklaştırır:

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

Demir(II) bileşikleri

Demir(II) oksit FeO- suda çözünmeyen siyah kristal bir madde. Demir oksit (II), demir oksidin (II, III) karbon monoksit (II) ile indirgenmesiyle elde edilir:

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2.

Demir oksit (II) bazik bir oksittir, asitlerle kolayca reaksiyona girer ve demir(II) tuzları oluşur:

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

Demir(II)hidroksit Fe(OH)2– beyaz toz, suda çözünmez. Alkalilerle etkileşime girerek demir (II) tuzlarından elde edilir:

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2¯ + Na2SO4,

Fe2+ ​​​​+ 2OH- = Fe(OH)2¯.

Demir hidroksit () Fe (OH) 2, bir bazın özelliklerini sergiler, asitlerle kolayca reaksiyona girer:

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

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

Isıtıldığında, demir(II) hidroksit ayrışır:

Fe(OH)2 = FeO + H2O.

Demir oksidasyon durumu +2 olan bileşikler onarıcı özellikler, Fe2+ kolayca Fe+3'e oksitlendiğinden:

Fe+2 – 1e = Fe+3

Böylece, havada taze elde edilen yeşilimsi bir Fe (OH) 2 çökeltisi çok hızlı bir şekilde renk değiştirir - kahverengiye döner. Renk değişimi, Fe (OH) 2'nin Fe (OH) 3'e atmosferik oksijen tarafından oksidasyonu ile açıklanır:

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

onarıcı özellikler demirli tuzlar da, özellikle asidik bir ortamda oksitleyici ajanların etkisi altında ortaya çıkar. Örneğin, demir (II) sülfat, sülfürik asit ortamında potasyum permanganatı manganez (II) sülfata indirger:

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

Demir (II) katyonuna kalitatif reaksiyon.

Fe2 + demir katyonunu belirlemek için reaktif, hekzasiyano (III) potasyum ferrat (kırmızı kan tuzu) K3'tür:

3FeSO4 + 2K3= Fe32¯ + 3K2SO4.

3-iyonlar demir katyonları Fe2+ ile etkileştiğinde koyu mavi bir çökelti oluşur - turnbulevasin:

3Fe2+ +23- =Fe32¯

Demir(III) bileşikleri

Demir oksit (III) Fe2O3- kahverengi toz, suda çözünmez. Demir oksit (III) elde edilir:

A) demir(III) hidroksitin ayrışması:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

B) pirit oksidasyonu (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

Demir oksit (III) amfoterik özellikler sergiler:

A) yüksek sıcaklıkta katı alkaliler NaOH ve KOH ve sodyum ve potasyum karbonatlarla etkileşime girer:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

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

Fe2O3 + Na2CO3= 2NaFeO2 + CO2.

sodyum ferrit

Demir(III) hidroksit alkalilerle etkileşime girdiklerinde demir (III) tuzlarından elde edilir:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl,

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3¯.

Demir hidroksit (III), Fe (OH) 2'den daha zayıf bir bazdır ve amfoterik özellikler sergiler (baskın olanların baskınlığı ile). Seyreltik asitlerle etkileşime girdiğinde, Fe (OH) 3 kolayca karşılık gelen tuzları oluşturur:

Fe(OH)3 + 3HCl « FeCl3 + H2O

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 « Fe2(SO4)3 + 6H2O

Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2O

Konsantre alkali çözeltilerle reaksiyonlar sadece uzun süreli ısıtma ile devam eder. Bu durumda, koordinasyon sayısı 4 veya 6 olan kararlı hidrokompleksler elde edilir:

Fe(OH)3+ NaOH = Na,

Fe(OH)3+ OH- = -,

Fe(OH)3+ 3NaOH = Na3,

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

Demir +3'ün oksidasyon durumuna sahip bileşikler, oksitleyici özellikler sergiler, çünkü indirgeyici ajanların etkisi altında Fe + 3, Fe + 2'ye dönüşür:

Fe+3 + 1e = Fe+2.

Örneğin, demir (III) klorür potasyum iyodidi serbest iyodine oksitler:

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

Demir (III) katyonuna kalitatif reaksiyonlar

A) Fe3+ katyonunu saptamak için reaktif, hekzasiyano (II) potasyum ferrat (sarı kan tuzu) K2'dir.

4-iyonlar Fe3+ iyonları ile etkileştiğinde koyu mavi bir çökelti oluşur - Prusya mavisi:

4FeCl3 + 3K4 « Fe43¯ + 12KCl,

4Fe3+ + 34-= Fe43¯.

B) Fe3+ katyonları, amonyum tiyosiyanat (NH4CNS) kullanılarak kolayca tespit edilir. CNS-1 iyonlarının demir (III) Fe3+ katyonları ile etkileşimi sonucunda, düşük ayrışmalı kan kırmızısı demir (III) tiyosiyanat oluşur:

FeCl3 + 3NH4CNS « Fe(CNS)3 + 3NH4Cl,

Fe3+ + 3CNS1-«Fe(CNS)3.

Demir ve bileşiklerinin uygulaması ve biyolojik rolü.

En önemli demir alaşımları - dökme demirler ve çelikler - modern üretimin hemen hemen tüm dallarında ana yapı malzemeleridir.

Su arıtma için demir klorür (III) FeCl3 kullanılır. AT organik sentez Katalizör olarak FeCl3 kullanılmaktadır.Kumaş boyamada demir nitrat Fe(NO3)3 9H2O kullanılmaktadır.

Demir bunlardan biri temel eser elementler insan ve hayvan organizmasında (bir yetişkinin vücudunda, bileşikler şeklinde yaklaşık 4 g Fe bulunur). Karaciğer ve dalakta bulunan hemoglobin, miyoglobin, çeşitli enzimler ve diğer kompleks demir-protein komplekslerinin bir parçasıdır. Demir, hematopoietik organların işlevini uyarır.

Kullanılan literatür listesi:

1. "Kimya. Manuel öğretmen." Rostov-na-Donu. "Anka kuşu". 1997

2. "Üniversitelere Başvuranlar için El Kitabı." Moskova. "Lise", 1995.

3. E.T. Oganesyan. "Üniversitelere giren kimya için bir rehber." Moskova. 1994

Fe2+ ​​kolayca Fe+3'e oksitlendiğinden:

Fe+2 – 1e = Fe+3

Böylece, havada taze elde edilen yeşilimsi bir Fe (OH) 2 çökeltisi çok hızlı bir şekilde renk değiştirir - kahverengiye döner. Renk değişimi, Fe (OH) 2'nin Fe (OH) 3'e atmosferik oksijen tarafından oksidasyonu ile açıklanır:

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

İki değerlikli demir tuzları ayrıca, özellikle asidik bir ortamda oksitleyici maddelere maruz kaldıklarında indirgeme özellikleri sergiler. Örneğin, demir (II) sülfat, sülfürik asit ortamında potasyum permanganatı manganez (II) sülfata indirger:

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

Demir (II) katyonuna kalitatif reaksiyon.

Fe2+ ​​demir katyonunu belirlemek için reaktif, hekzasiyano(III) potasyum ferrat (kırmızı kan tuzu) K3'tür:

3FeSO4 + 2K3 = Fe32¯ + 3K2SO4.

3- iyonları Fe2+ demir katyonları ile etkileştiğinde koyu mavi bir çökelti oluşur - döner boğa mavisi:

3Fe2+ +23- = Fe32¯

Demir(III) bileşikleri

Demir oksit (III) Fe2O3- kahverengi toz, suda çözünmez. Demir oksit (III) elde edilir:

A) demir (III) hidroksitin ayrışması:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

B) pirit oksidasyonu (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

Demir oksit (III) amfoterik özellikler sergiler:

A) yüksek sıcaklıkta katı alkaliler NaOH ve KOH ve sodyum ve potasyum karbonatlarla etkileşime girer:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

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

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2.

sodyum ferrit

Demir(III) hidroksit alkalilerle etkileşime girdiklerinde demir (III) tuzlarından elde edilir:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl,

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3¯.

Demir hidroksit (III), Fe (OH) 2'den daha zayıf bir bazdır ve amfoterik özellikler sergiler (baskın olanların baskınlığı ile). Seyreltik asitlerle etkileşime girdiğinde, Fe (OH) 3 kolayca karşılık gelen tuzları oluşturur:

Fe(OH)3 + 3HCl « FeCl3 + H2O

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 « Fe2(SO4)3 + 6H2O

Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2O

Konsantre alkali çözeltilerle reaksiyonlar sadece uzun süreli ısıtma ile devam eder. Bu durumda, koordinasyon sayısı 4 veya 6 olan kararlı hidrokompleksler elde edilir:

Fe(OH)3 + NaOH = Na,

Fe(OH)3 + OH- = -,

Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3,

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

+3 demir oksidasyon durumuna sahip bileşikler, oksitleyici özellikler sergiler, çünkü indirgeyici ajanların etkisi altında Fe + 3, Fe + 2'ye dönüşür:

Fe+3 + 1e = Fe+2.

Örneğin, demir (III) klorür potasyum iyodidi serbest iyodine oksitler:

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

Demir (III) katyonuna kalitatif reaksiyonlar

A) Fe3+ katyonunu saptamak için reaktif, hekzasiyano(II) potasyum ferrat (sarı kan tuzu) K2'dir.

4- iyonları Fe3+ iyonları ile etkileştiğinde koyu mavi bir çökelti oluşur - Prusya mavisi:

4FeCl3 + 3K4 « Fe43¯ +12KCl,

4Fe3+ + 34- = Fe43¯.

B) Fe3+ katyonları, amonyum tiyosiyanat (NH4CNS) kullanılarak kolayca tespit edilir. CNS-1 iyonlarının demir (III) katyonları Fe3+ ile etkileşimi sonucunda, düşük ayrışmalı kan kırmızısı demir (III) tiyosiyanat oluşur:

FeCl3 + 3NH4CNS « Fe(CNS)3 + 3NH4Cl,

Fe3+ + 3CNS1- « Fe(CNS)3.

Demir ve bileşiklerinin uygulaması ve biyolojik rolü.

En önemli demir alaşımları - dökme demirler ve çelikler - modern üretimin hemen hemen tüm dallarında ana yapı malzemeleridir.

Su arıtma için demir (III) klorür FeCl3 kullanılır. Organik sentezde katalizör olarak FeCl3 kullanılır. Demir nitrat Fe(NO3)3 9H2O kumaşları boyamak için kullanılır.

Demir, insan ve hayvan vücudundaki en önemli eser elementlerden biridir (bir yetişkinin vücudunda, bileşik şeklinde yaklaşık 4 g Fe içerir). Karaciğer ve dalakta bulunan hemoglobin, miyoglobin, çeşitli enzimler ve diğer kompleks demir-protein komplekslerinin bir parçasıdır. Demir, hematopoietik organların işlevini uyarır.

Kullanılan literatür listesi:

1. “Kimya. Ödenek öğretmeni. Rostov-na-Donu. "Anka kuşu". 1997

2. "Üniversitelere Başvuranlar için El Kitabı." Moskova. "Lise", 1995.

3. E.T. Oganesyan. "Üniversitelere giren kimya için bir rehber." Moskova. 1994