Железо и его соединения

Железо расположено в 4 периоде, в побочной подгруппе VIII группы Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева. Относительная атомная масса – 56.

Строение атома: +26)2)8)14)2.
Электронная формула строения атома:
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s . В отличие от металлов главных подгрупп (s-элементов), в атомах которых заполняются электронами s-подуровни внешнего слоя в атоме железа происходит заполнения d-уровня второго снаружи слоя. Поэтому железо относится к d – элементам и проявляет переменную валентность (II) и (III).
2
2
6
2
6
6
2

Распространение в природе:
По распространенности в природе железо стоит на 4 месте после кислорода, кремния и алюминия. Содержание железа в земной коре 5% (масс). Природные соединения железа – магнетит Fe O гематит Fe O лимонит Fe O nH O, пирит FeS сидерит FeCO . В состав минеральных вод в природе железо входит в виде сульфата и гидрокарбоната. В живых организмах оно присутствует в составе гемоглобина крови, участвует в транспортировке кислорода.
3
4
.
2
3
2
3
2
2
3

Получения Железа:
Железо получают в виде сплава восстановлением из его соединений при высоких температурах в доменных печах.

Физические свойства:
Чистое железо серебристо-белый пластичный металл. Плотность железа 7,87г/см , оно плавится при температуре 1539 С и легко намагничивается.
3
о

Химические свойства:
Железо вступает в химические реакции как металл средней активности. Отдавая электроны внешнего уровня, железо окисляется до степени окисления , равной +2. До степени окисления , равной +2, железо окисляется, взаимодействуя со слабыми окислителями. Реакция взаимодействия порошка железа с серой при нагревании:
+2 -2
Fe0 + S0 = Fe Fe

Так же происходят реакции замещения между железом и разбавленными кислотами:
Fe0+H2SO4 FeSO4 + H2
(разбавл.)
Железо вытесняет медь из растворов солей и окисляется до +2: Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
Хлор – сильный окислитель , он окисляет железо до степени окисления, равной +3:
+3 -1
2Fe+3Cl2=2FeCl3

Железо горит в кислороде с треском, разбрасывает искры и окисляется до+2 и +3:
3Fe+2O2 = Fe3O4
Соединения железа.
Железо образует два ряда кислородных соединений:
FeO Fe(OH)2 FeSO4
Fe2O3 Fe(OH)3 Fe2(SO4)3
И оксиды, и гидроксиды железа в воде не растворяются. При добавлении щелочи в раствор сульфата железа (II) выпадает белый осадок:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4

На воздухе беловатый осадок становится зеленоватым, а затем – бурым, так как ионы Fe2+ окисляются до Fe3+:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Гидроксид железа (II), растворяясь в кислотах, проявляет основные свойства:
Fe(OH)2 +2HCl = FeCl2 + 2H2O
Гидроксид железа (III) также получают действием щелочи на раствор соли железа (III):
Fe2(SO4)3 + 6NaOH = 2Fe(OH)3 +3Na2SO4

Гидроскид железа (III) растворяется в
кислотах ,проявляя основные свойства:
Fe(OH)3 +3HCl = FeCl3 + 3H2O
Гидроскид железа (III) при нагревании разлагается:
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
Железо с углеродом образует химическое соединение – Цементит, Fe3C.
При добавлении в сплав железа и углерода незначительного количества хрома, марганца, никеля , меди и т.д. качество сплава улучшается.