Compostos de ferro. Ferro: propietats físiques i químiques

2024 Autora: Angel Austin | [email protected]. Última modificació: 2024-01-02 17:43

Els primers productes fets amb ferro i els seus aliatges es van trobar durant les excavacions i es remunten aproximadament al IV mil·lenni aC. És a dir, fins i tot els antics egipcis i sumeris utilitzaven els dipòsits de meteorits d'aquesta substància per fer joies i articles per a la llar, així com armes.

Avui, diversos tipus de compostos de ferro, així com el metall pur, són les substàncies més comunes i utilitzades. No és estrany que el segle XX fos considerat ferro. Al cap i a la fi, abans de l'arribada i l'ús generalitzat del plàstic i materials relacionats, aquest compost era el que tenia una importància decisiva per als humans. Què és aquest element i quines substàncies forma, tindrem en compte en aquest article.

Ferro d'elements químics

Si considerem l'estructura de l'àtom, primer de tot hauríem d'indicar la seva ubicació en el sistema periòdic.

1. Número ordinal - 26.
2. El període és el quart gran.
3. Vuitè grup, subgrup secundari.
4. El pes atòmic és 55.847.
5. L'estructura de la capa d'electrons exterior s'indica amb la fórmula 3d⁶4s^2.
6. Símbol d'element químic - Fe.
7. Nom - planxa, llegintfórmula - "ferrum".
8. A la natura, hi ha quatre isòtops estables de l'element en qüestió amb nombres de massa 54, 56, 57, 58.

L'element químic ferro també té uns 20 isòtops diferents que no són estables. La possible oxidació indica que aquest àtom pot presentar:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

No només l'element en si és important, sinó també els seus diferents compostos i aliatges.

Propietats físiques

Com a substància simple, el ferro té propietats físiques amb una metal·licitat pronunciada. És a dir, és un metall de color blanc platejat amb una tonalitat grisa, que té un alt grau de ductilitat i ductilitat i un alt punt de fusió i ebullició. Si considerem les característiques amb més detall, aleshores:

• punt de fusió - 1539 0С;
• bull - 2862 0C;
• activitat - mitjana;
• refractari - alt;
• mostra propietats magnètiques pronunciades.

Depenent de les condicions i les diferents temperatures, hi ha diverses modificacions que es forma el ferro. Les seves propietats físiques difereixen del fet que les xarxes cristal·lines són diferents.

1. La forma alfa, o ferrita, existeix fins a una temperatura de 769 0C.
2. De 769 a 917 0C - forma beta.
3. 917-1394 0С - forma gamma o austenita.
4. Més de 1394 0S - ferro sigma.

Totes les modificacions tenendiferents tipus d'estructura de les xarxes cristal·lines i també difereixen en propietats magnètiques.

Propietats químiques

Com s'ha esmentat anteriorment, la substància simple ferro presenta una activitat química mitjana. Tanmateix, en un estat finament dispers, es pot encendre espontàniament a l'aire, mentre que el metall es crema en oxigen pur.

La capacitat de corrosió és alta, de manera que els aliatges d'aquesta substància estan recoberts amb compostos d'aliatge. El ferro pot interactuar amb:

• àcids;
• oxigen (inclòs l'aire);
• gris;
• halògens;
• quan s'escalfa: amb nitrogen, fòsfor, carboni i silici;
• amb sals de metalls menys actius, reduint-los a substàncies simples;
• amb vapor en directe;
• amb sals de ferro en estat d'oxidació +3.

És obvi que, mostrant aquesta activitat, el metall és capaç de formar diversos compostos, de propietats diverses i polars. I així passa. El ferro i els seus compostos són extremadament diversos i s'utilitzen en diverses branques de la ciència, la tecnologia i l'activitat humana industrial.

Estàs a la natura

Els compostos naturals de ferro són força comuns, perquè és el segon element més abundant al nostre planeta després de l'alumini. Al mateix temps, en la seva forma pura, el metall és extremadament rar, com a part dels meteorits, la qual cosa indica les seves grans acumulacions a l'espai. La massa principal està continguda en la composició de minerals, roques i minerals.

Siper parlar del percentatge de l'element en qüestió a la naturalesa, llavors es poden donar les xifres següents.

1. Els nuclis dels planetes terrestres - 90%.
2. A l'escorça terrestre - 5%.
3. Al mantell de la Terra - 12%.
4. Al nucli de la terra - 86%.
5. A l'aigua del riu - 2 mg/l.
6. Al mar i a l'oceà - 0,02 mg/l.

Els compostos de ferro més comuns formen els minerals següents:

• magnetita;
• limonita o pedra de ferro marró;
• vivianita;
• pirrotita;
• pirita;
• siderita;
• marcasite;
• lellingite;
• Mispicel;
• milanterita i altres.

Aquesta està lluny de ser una llista completa, perquè realment n'hi ha molts. A més, estan molt estesos diversos aliatges creats per l'home. També són aquests compostos de ferro, sense els quals és difícil imaginar la vida moderna de les persones. Aquests inclouen dos tipus principals:

• ferro colat;
• acer.

També és el ferro que és una addició valuosa a molts aliatges de níquel.

Compostos de ferro(II)

Aquests inclouen aquells en què l'estat d'oxidació de l'element de formació és +2. Són força nombrosos, perquè inclouen:

• òxid;
• hidròxid;
• compostos binaris;
• sals complexes;
• compostos complexos.

Les fórmules de compostos químics en què el ferro presenta el grau d'oxidació indicat són individuals per a cada classe. Considereu el més important i comú d'ells.

1. Òxid de ferro (II). Pols negre, insoluble en aigua. La naturalesa de la connexió és bàsica. És capaç d'oxidar-se ràpidament, però també es pot reduir fàcilment a una substància simple. Es dissol en àcids per formar les sals corresponents. Fórmula: FeO.
2. Hidròxid de ferro (II). És un precipitat amorf blanc. Formada per la reacció de sals amb bases (àlcalis). Mostra propietats bàsiques febles, és capaç d'oxidar ràpidament en l'aire a compostos de ferro +3. Fórmula: Fe(OH)_2.
3. Sals d'un element en l'estat d'oxidació especificat. Com a regla general, tenen un color verd pàl·lid de la solució, s'oxiden bé fins i tot a l'aire, adquireixen un color marró fosc i es converteixen en sals de ferro 3. Es dissolen en aigua. Exemples compostos: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

El valor pràctic entre les substàncies designades tenen diversos compostos. Primer, clorur de ferro (II). Aquest és el principal proveïdor d'ions al cos humà amb anèmia. Quan es diagnostica aquesta mal altia en un pacient, se li prescriuen preparacions complexes, que es basen en el compost en qüestió. Així és com es reomple la deficiència de ferro al cos.

En segon lloc, el sulfat fèrric, és a dir, el sulfat de ferro (II), juntament amb el coure s'utilitza per destruir les plagues agrícoles als cultius. El mètode ha estat demostrant la seva eficàcia durant més d'una dècada, per la qual cosa és molt apreciat pels jardiners i jardiners.

Sal de Mora

Aquesta connexióque és un sulfat de ferro i amoni hidratat. La seva fórmula s'escriu com a FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. Un dels compostos del ferro (II), que s'utilitza àmpliament a la pràctica. Les principals àrees d'ús humà són les següents.}

1. Farmacèutics.
2. Investigació científica i anàlisis titrimètriques de laboratori (per a la determinació de crom, permanganat de potassi, vanadi).
3. Medicina: com a additiu dels aliments amb manca de ferro al cos del pacient.
4. Per a la impregnació de productes de fusta, ja que la sal de Mora protegeix dels processos de descomposició.

Hi ha altres àrees en què s'utilitza aquesta substància. Va rebre el seu nom en honor al químic alemany que va descobrir per primera vegada les propietats manifestades.

Substàncies amb estat d'oxidació del ferro (III)

Les propietats dels compostos de ferro, en què presenta un estat d'oxidació de +3, són una mica diferents de les comentades anteriorment. Així, la naturalesa de l'òxid i hidròxid corresponents ja no és bàsica, sinó que es pronuncia anfòter. Fem una descripció de les principals substàncies.

1. Òxid de ferro (III). La pols és fi cristal·lí, de color marró vermellós. No es dissol en aigua, presenta propietats lleugerament àcides i més amfòteres. Fórmula: Fe₂O_3.
2. Hidròxid de ferro (III). Substància que precipita quan els àlcalis reaccionen amb les sals de ferro corresponents. El seu caràcter es pronuncia anfòter, el color és marró-marró. Fórmula: Fe(OH)_3.
3. Sals, que inclouen el catió Fe³⁺. Molts d'aquests s'han aïllat, a excepció del carbonat, ja que es produeix la hidròlisi i s'allibera diòxid de carboni. Exemples de fórmules per a algunes sals: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{i altres.}

Entre els exemples anteriors, des d'un punt de vista pràctic, un hidrat cristal·lí com el FeCL₃6H_{2O, o El clorur de ferro hexahidrat és important (III). S'utilitza en medicina per aturar el sagnat i reposar els ions de ferro al cos en cas d'anèmia.}

El El sulfat de ferro(III) 9-hidrat s'utilitza per purificar l'aigua potable, ja que actua com a coagulant.

Compostos de ferro(VI)

Les fórmules dels compostos químics del ferro, on presenta un estat d'oxidació especial de +6, es poden escriure de la següent manera:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 i altres.}

Tots ells tenen un nom comú -ferrats- i tenen propietats semblants (agents reductors forts). També són capaços de desinfectar i tenir un efecte bactericida. Això els permet utilitzar-los per al tractament d'aigua potable a escala industrial.

Compostos complexos

Les substàncies especials són molt importants en química analítica i no només. Els que es formen en solucions aquoses de sals. Aquests són compostos complexos de ferro. Els més populars i més ben investigats són els següents.

1. Hexacianoferrat de potassi (II)K₄[Fe(CN)₆]. Un altre nom per al compost és la sal de sang groga. S'utilitza per a la determinació qualitativa de l'ió de ferro Fe³⁺ en solució. Com a resultat de l'exposició, la solució adquireix un bell color blau brillant, ja que es forma un altre complex: el blau de Prussia KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Des de l'antiguitat, s'ha utilitzat com a tint per a teixits.}
2. Hexacianoferrat de potassi (III) K₃[Fe(CN)₆]. Un altre nom és la sal vermella de la sang. S'utilitza com a reactiu qualitatiu per a la determinació de l'ió de ferro Fe^{2+. Com a resultat, es forma un precipitat blau, que s'anomena blau Turnbull. També s'utilitza com a tint de teixit.}

Ferro en matèria orgànica

El ferro i els seus compostos, com hem vist, tenen una gran importància pràctica en la vida econòmica de l'home. No obstant això, a més d'això, el seu paper biològic en el cos no és menys gran, al contrari.

Hi ha un compost orgànic molt important, la proteïna, que inclou aquest element. Això és l'hemoglobina. És gràcies a ell que es transporta l'oxigen i es realitza un intercanvi de gasos uniforme i puntual. Per tant, el paper del ferro en el procés vital, la respiració, és simplement enorme.

En total, el cos humà conté uns 4 grams de ferro, que s'han de reposar constantment amb els aliments consumits.