És difícil sobreestimar el paper del ferro per al cos humà, perquè contribueix a la "creació" de sang, el seu contingut afecta el nivell d'hemoglobina i mioglobina, el ferro normalitza el funcionament del sistema enzimàtic. Però, quin és aquest element en termes de química? Quina és la valència del ferro? Això es parlarà en aquest article.
Una mica d'història
La humanitat coneixia aquest element químic i fins i tot en posseïa productes ja al segle IV aC. Aquests eren els pobles de l'antic Egipte i els sumeris. Van ser ells els primers que van començar a fabricar joies, armes a partir d'un aliatge de ferro i níquel, que van ser trobades durant les excavacions arqueològiques i examinades acuradament pels químics.
Una mica més tard, les tribus dels aris que es van traslladar a Àsia van aprendre a extreure ferro sòlid del mineral. Va ser tan valuós per a la gent d'aquella època que els productes estaven coberts d'or!
Característiques del ferro
El ferro (Fe) ocupa el quart lloc pel que fa al seu contingut a les entranyes de l'escorça terrestre. Ocupa un lloc al 7è grup del 4t període i té el número 26 intaula química dels elements de Mendeleiev. La valència del ferro depèn directament de la seva posició a la taula. Però més endavant.
Aquest metall és més comú a la natura en forma de mineral, que es troba a l'aigua com a mineral, així com en diversos compostos.
Les reserves de mineral de ferro més grans es troben a Rússia, Austràlia, Ucraïna, Brasil, EUA, Índia i Canadà.
Propietats físiques
Abans de passar a la valència del ferro, cal mirar més de prop les seves propietats físiques, per dir-ho d'alguna manera, fer-hi una ullada més de prop.
Aquest metall té un color platejat, és força dúctil, però és capaç d'augmentar la duresa gràcies a la seva interacció amb altres elements (per exemple, amb el carboni). També té propietats magnètiques.
En un ambient humit, el ferro es pot corroir, és a dir, oxidar-se. Tot i que el metall absolutament pur és més resistent a la humitat, però si conté impureses, són aquestes les que provoquen la corrosió.
El ferro interacciona bé amb ambients àcids, fins i tot pot formar sals d'àcid de ferro (sempre que sigui un agent oxidant fort).
A l'aire, ràpidament es cobreix amb una pel·lícula d'òxid que el protegeix de les interaccions.
Propietats químiques
A més, aquest element té diverses propietats químiques. El ferro, com la resta d'elements de la taula periòdica, té la càrrega del nucli atòmic, que correspon al número de sèrie +26. I al voltant del nucli giren 26 electrons.
En general, si tenim en compte les propietats del ferro, un element químic, aleshores és un metall amb una capacitat activa baixa.
Interaccionant amb agents oxidants més febles, el ferro forma compostos on és divalent (és a dir, el seu estat d'oxidació és +2). I si amb agents oxidants forts, aleshores l'estat d'oxidació del ferro arriba a +3 (és a dir, la seva valència passa a ser igual a 3).
Quan interacciona amb elements químics que no són metalls, el Fe actua com a agent reductor en relació amb ells, mentre que el seu estat d'oxidació esdevé, a més de +2 i +3, fins i tot +4, +5, +6. Aquests compostos tenen propietats oxidants molt fortes.
Com s'ha indicat anteriorment, el ferro a l'aire està cobert amb una pel·lícula d'òxid. I quan s'escalfa, la velocitat de reacció augmenta i es pot formar òxid de ferro amb valència 2 (temperatura inferior a 570 graus Celsius) o òxid amb valència 3 (índex de temperatura superior a 570 graus).
La interacció del Fe amb els halògens condueix a la formació de sals. Els elements fluor i clor l'oxiden a +3. El brom és de fins a +2 o +3 (tot depèn de les condicions per a la implementació d'una transformació química quan interacciona amb el ferro).
Interaccionant amb el iode, l'element s'oxida a +2.
Escalfar ferro i sofre produeix sulfur de ferro amb una valència de 2.
Si foneu ferro i el combineu amb carboni, fòsfor, silici, bor, nitrogen, obteniu compostos anomenats aliatges.
El ferro és un metall,per tant, també interacciona amb els àcids (això també es va parlar breument una mica més amunt). Per exemple, els àcids sulfúric i nítric, amb una concentració elevada, en un ambient amb una temperatura baixa, no afecten el ferro. Però tan bon punt puja, es produeix una reacció, com a resultat de la qual el ferro s'oxida a +3.
Com més gran sigui la concentració d'àcid, més alta s'ha de donar la temperatura.
Escalfant ferro bivalent a l'aigua, obtenim el seu òxid i hidrogen.
A més, el Fe té la capacitat de desplaçar metalls que tenen una activitat reduïda a partir de solucions aquoses de sals. Al mateix temps, s'oxida a +2.
Quan augmenta la temperatura, el ferro restaura els metalls dels òxids.
Què és la valència
Ja a l'apartat anterior es va trobar una mica el concepte de valència, així com el grau d'oxidació. És hora de considerar la valència del ferro.
Però primer cal entendre quin tipus de propietat dels elements químics és.
Les substàncies químiques gairebé sempre són constants en la seva composició. Per exemple, a la fórmula de l'aigua H2O - 1 àtom d'oxigen i 2 àtoms d'hidrogen. El mateix passa amb altres compostos en què intervenen dos elements químics, un dels quals és l'hidrogen: es poden afegir 1-4 àtoms d'hidrogen a 1 àtom d'un element químic. Però no al revés! Per tant, està clar que l'hidrogen només s'uneix a 1 àtom d'una altra substància. I és aquest fenomen el que s'anomena valència: la capacitat dels àtoms d'un element químic d'unir-seel nombre d'àtoms d' altres elements.
València i fórmula gràfica
Hi ha elements de la taula periòdica que tenen una valència constant: són l'oxigen i l'hidrogen.
I hi ha elements químics en què canvia. Per exemple, el ferro és més sovint 2 i 3 valents, sofre 2, 4, 6, carboni 2 i 4. Són elements amb valència variable.
A més, entenent què és la valència, podeu escriure correctament la fórmula gràfica dels compostos. Mostra la seqüència de connexió dels àtoms d'una molècula.
A més, coneixent la valència d'un dels elements del compost, podeu determinar la valència de l' altre.
València de ferro
Com s'ha indicat, el ferro es refereix a elements amb valència variable. I pot fluctuar no només entre 2 i 3, sinó també arribar a 4, 5 i fins i tot 6.
Per descomptat, la química inorgànica estudia la valència del ferro amb més detall. Considerem breument aquest mecanisme al nivell de les partícules més simples.
El ferro és un element d, al qual s'afegeixen 31 elements més de la taula periòdica (són 4-7 períodes). A mesura que augmenta el nombre atòmic, les propietats dels elements d adquireixen lleugers canvis. El radi atòmic d'aquestes substàncies també augmenta lentament. Tenen una valència variable, que depèn del fet que el subnivell d'electró d anterior a l'exterior estigui incomplet.
Perquè per al ferro, no només els electrons c situats a la capa exterior són valència, sinó també els electrons 3D desaparellats de la capa anterior. I, com a conseqüència, la valència del Fe en químicaels compostos poden ser iguals a 2, 3, 4, 5, 6. Bàsicament, és igual a 2 i 3: són compostos de ferro més estables amb altres substàncies. En els menys estables, presenta valència 4, 5, 6. Però aquests compostos són menys comuns.
Ferrum bivalent
Quan el ferro de 2 valència interacciona amb l'aigua, s'obté l'òxid de ferro (2). Aquesta connexió és negra. Reacciona amb força facilitat amb els àcids clorhídric (baixa concentració) i nítric (alta concentració).
Si aquest òxid de ferro bivalent interacciona amb l'hidrogen (temperatura de 350 graus centígrads) o amb el carboni (coc) a 1000 graus, llavors es restaura a un estat pur.
Extreu l'òxid fèrric de ferro bivalent de les maneres següents:
- mitjançant la combinació d'òxid fèrric amb monòxid de carboni;
- quan s'escalfa Fe pur, mentre que la pressió d'oxigen és baixa;
- en descompondre l'oxalat fèrric en un ambient al buit;
- quan el ferro pur interacciona amb els seus òxids, la temperatura és de 900-1000 graus centígrads.
Pel que fa al medi natural, l'òxid fèrric és divalent, present com a mineral wuestita.
Hi ha una altra manera de determinar la valència del ferro en una solució, en aquest cas, amb el seu índex 2. Cal fer reaccions amb sal vermella (hexacianoferrat de potassi) i amb àlcali. En el primer cas, s'observa un precipitat blau fosc: una sal complexa de 2-valent fèrric. Enel segon, obtenint un precipitat de color gris verd fosc, l'hidròxid de ferro també és bivalent, mentre que l'hidròxid de ferro trivalent té un color marró fosc en solució.
Planxa trivalent
L'òxid de ferro
3-valent té una estructura en pols, el color de la qual és marró vermellós. També té els noms: òxid de ferro, ferro minium, pigment vermell, colorant alimentari, crocus.
A la natura, aquesta substància es presenta en forma d'un mineral: hematita.
L'òxid d'aquest ferro ja no interacciona amb l'aigua. Però es combina amb àcids i àlcalis.
L'òxid de ferro (3) s'utilitza per acolorir els materials utilitzats en la construcció:
- bricks;
- ciment;
- productes ceràmics;
- concret;
- lloses de paviment;
- paviment (linòleum).
Ferro al cos humà
Com s'indica al principi de l'article, la substància ferro és un component important del cos humà.
Quan aquest element és insuficient, es poden produir les conseqüències següents:
- augment de la fatiga i la sensibilitat al fred;
- pell seca;
- disminució de l'activitat cerebral;
- deteriorament de la força de la placa de l'ungla;
- mareig;
- problemes de digestió;
- cabell gris i pèrdua de cabell.
El ferro s'acumula, generalment a la melsa i el fetge, així com als ronyons i el pàncrees.
La dieta humana ha de contenir aliments que continguin ferro:
- fetge de vedella;
- farinetes de blat sarraí;
- cacauets;
- pistatxos;
- pèsols verds en conserva;
- ceps secs;
- ous de gallina;
- espinacs;
- dogwood;
- pomes;
- peres;
- préssecs;
- remolatxa;
- marisc.
La manca de ferro a la sang provoca una disminució de l'hemoglobina i el desenvolupament d'una mal altia com l'anèmia per deficiència de ferro.
