Химия - Железо - Химические свойства

01 марта 2011


Оглавление:
1. Железо
2. История
3. Происхождение названия
4. Изотопы
5. Получение
6. Физические свойства
7. Химические свойства
8. Применение
9. Биологическое значение железа



Основные степени окисления железа — +2 и +3.

При хранении на воздухе при температуре до 200 °C железо постепенно покрывается плотной плёнкой оксида, препятствующего дальнейшему окислению металла. Во влажном воздухе железо покрывается рыхлым слоем ржавчины, который не препятствует доступу кислорода и влаги к металлу и его разрушению. Ржавчина не имеет постоянного химического состава, приближённо её химическую формулу можно записать как Fe2O3·xH2O.

С кислородом железо реагирует при нагревании. При сгорании железа на воздухе образуется оксид Fe3O4, при сгорании в чистом кислороде — оксид Fe2O3. Если кислород или воздух пропускать через расплавленное железо, то образуется оксид FeO. При нагревании порошка серы и железа образуется сульфид, приближённую формулу которого можно записать как FeS.

При нагревании железо реагирует с галогенами. Так как FeF3 нелетуч, железо устойчиво к действию фтора до температуры 200—300 °C. При хлорировании железа образуется летучий димер Fe2Cl6. Если взаимодействие железа и брома протекает при комнатной температуре или при нагревании и повышенном давлении паров брома, то образуется FeBr3. При нагревании FeCl3 и, особенно, FeBr3 отщепляют галоген и превращаются в галогениды железа. При взаимодействии железа и иода образуется иодид Fe3I8.

При нагревании железо реагирует с азотом, образуя нитрид железа Fe3N, с фосфором, образуя фосфиды FeP, Fe2P и Fe3P, с углеродом, образуя карбид Fe3C, с кремнием, образуя несколько силицидов, например, FeSi.

При повышенном давлении металлическое железо реагирует с оксидом углерода CO, причём образуется жидкий, при обычных условиях легко летучий пентакарбонил железа Fe5. Известны также карбонилы железа составов Fe29 и Fe312. Карбонилы железа служат исходными веществами при синтезе железоорганических соединений, в том числе и ферроцена состава2Fe.

Чистое металлическое железо устойчиво в воде и в разбавленных растворах щелочей. Железо не растворяется в холодных концентрированных серной и азотной кислотах из-за пассивации поверхности металла прочной оксидной плёнкой. Горячая концентрированная серная кислота, являясь более сильным окислителем, взаимодействует с железом.

С соляной и разбавленной серной кислотами железо реагирует с образованием солей железа:

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑;

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑.

При взаимодействии железа с приблизительно 70%-й серной кислотой реакция протекает с образованием сульфата железа:

2Fe + 6H2SO4 → Fe23 + 3SO2↑ + 6H2O.

Оксид железа FeO обладает основными свойствами, ему отвечает основание Fe2. Оксид железа Fe2O3 слабо амфотерен, ему отвечает ещё более слабое, чем Fe2, основание Fe3, которое реагирует с кислотами:

2Fe3 + 3H2SO4 → Fe23 + 6H2O.

Гидроксид железа Fe3 проявляет слабо амфотерные свойства, он способен реагировать только с концентрированными растворами щелочей:

Fe3 + 3КОН → K3.

Образующиеся при этом гидроксокомплексы железа устойчивы в сильно щелочных растворах. При разбавлении растворов водой они разрушаются, причём в осадок выпадает Fe3.

Соединения железа в растворах восстанавливаются металлическим железом:

Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2.

При хранении водных растворов солей железа наблюдается окисление железа до железа:

4FeCl2 + O2 + 2H2O → 4FeCl2.

Из солей железа в водных растворах устойчива соль Мора — двойной сульфат аммония и железа2Fe2·6Н2O.

Железо способно образовывать двойные сульфаты с однозарядными катионами типа квасцов, например, KFe2 — железокалиевые квасцы,Fe2 — железоаммонийные квасцы и т. д.

При действии газообразного хлора или озона на щелочные растворы соединений железа образуются соединения железа — ферраты, например, феррат калия K2FeO4. Имеются сообщения о получении под действием сильных окислителей соединений железа.

Для обнаружения в растворе соединений железа используют качественную реакцию ионов Fe с тиоцианат-ионами SCN. При взаимодействии ионов Fe с анионами SCN образуется ярко-красный роданид железа Fe3. Другим реактивом на ионы Fe служит гексацианоферрат калия K4. При взаимодействии ионов Fe и выпадает ярко-синий осадок берлинской лазури:

4K4 + 4Fe → 4KFe↓ + 12K.

Реактивом на ионы Fe в растворе может служить гексацианоферрат калия K3. При взаимодействии ионов Fe и выпадает осадок турнбулевой сини:

3K3 + 3Fe → 3KFe↓ + 6K.

Интересно, что берлинская лазурь и турнбулева синь — две формы одного и того же вещества, так как в растворе устанавливается равновесие:

KFe ↔ KFe.



Просмотров: 32402


<<< Европий
Золото >>>