ЖелезоЖелезо Fe — элемент побочной подгруппы VIII группы (VIIIB группы), строение валентного слоя 3d64s2.

Наиболее устойчивые степени окисления марганца +2 и +3. Железо — довольно распространенный элемент на Земле — он занимает 4-е место среди всех элементов и 2-е (после алюминия) место среди металлов. Железо встречается в природе преимущественно в виде соединений, к важнейшим из них относятся: гематит (красный железняк) Fe2O3, магнетит (магнитный железняк) Fe3O4, гидрогетит (бурый железняк) Fe2O3·nH2O, сидерит (шпатовый железняк) FeCO3.

Железо — сравнительно мягкий серебристо-серый ковкий металл, плотность которого 7,87 г/см3. Железо обладает ферромагнитными свойствами, т.е. оно намагничивается, и из него можно изготовить магнит. Железо и его сплавы относят к черным металлам. Железо образует две полиморфных модификации.

Металлическое железо получают восстановлением оксидов. В металлургии в качестве восстановителя обычно используют кокс, оксид углерода (II) или метан. Восстановление проводят в специальных устройствах — доменных печах. Полученный в домне чугун далее с использованием кислородного конвертера или другим методом перерабатывают в сталь. Железо и сплавы на его основе (сталь, чугун) широко используют в машиностроении и строительстве.

При комнатной температуре в сухой атмосфере железо вполне устойчиво, во влажной атмосфере постепенно покрывается ржавчиной, состав которой приближенно может быть передан формулой Fe2O3·nH2O. Образование ржавчины приводит к разрушению изготовленных из железа и его сплавов изделий — к их коррозии.

На воздухе железо сгорает с образованием оксида Fe2O3, в чистом кислороде образуется смешанный оксид Fe3O4 (FeO·Fe2O3):

3Fe + 2O2 = Fe3O4

При нагревании с хлором образуется хлорид железа (III):

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

При нагревании протекает реакция с серой:

Fe + S = FeS

Металлическое железо реагирует с перегретым водяным паром с выделением водорода:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2?

Железо растворяется в разбавленных сильных кислотах (HCl, H2SO4) с образованием солей железа (II):

Fe + 2НСl = FeCl2 + Н2?

Fe + Н2SO4 = FeSO4 + Н2?

Ионы Fe2+ практически бесцветны.

Концентрированные кислоты-окислители пассивируют железо, однако растворяют его при нагревании с образованием солей железа (III):

2Fe + 6H2SO4 конц Fe2(SO4)3 + 3SO2? + 6H2O

Fe + 6HNO3 конц Fe(NO3)3 + 3NO2? + 3H2O

При действии щелочей на растворы солей железа (II) выпадает осадок Fe(OH)2 белого цвета, который быстро приобретает зеленоватую, а затем бурую окраску вследствие окисления кислородом воздуха:

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2? + Na2SO4

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

Гидроксид железа (II) обладает основными свойствами, реагирует с кислотами:

Fe(OH)2 + H2SO4 = FeSO4 + Н2О

Соединения железа (II) довольно сильные восстановители, они легко окисляются до соединений железа (III):

2FeCl2 + Cl2 = FeCl3

Соединения железа (III) проявляют слабовыраженные окислительные свойства:

2FeCl3 + H2S = S? + 2FeCl2 + 2HCl

2FeCl3 + 2NaI = 2FeCl2 + 2NaCl + I2?

При действии щелочей на растворы железа (III) выпадает осадок гидроксида железа (III) красно-бурого цвета, не растворимый в избытке щелочи:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3? + 2NaCl

Гидроксид железа (III) — более слабое основание, чем Fe(OH)2, это выражается в том, что соли железа (III) гораздо сильнее гидролизуются по катиону.

Оксид и гидроксид железа (III) растворяются в сильных кислотах:

Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3Н2О

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6Н2О

Качественные реакции на ионы железа

Катионы Fe2+ образуют осадок темно-синего цвета с раствором красной кровяной соли (гексацианоферрата (III) калия) K3[Fe(CN)6], а катионы Fe3+ образуют осадок аналогичного состава с раствором желтой кровяной соли (гексацианоферрата (II) калия) K4[Fe(CN)6]:

FeCl2 + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]? + 2KCl

FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]? + 3KCl

Для качественного определения ионов Fe3+ также используют реакцию с тиоцианатом (роданидом) калия (или аммония) KCNS, в результате которой образуется комплексное соединение кроваво-красного цвета.



Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+