Железо что за элемент

Железо

Чистое железо (99,97%), очищенное методом электролиза

Железо — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).

СТРУКТУРА

Две модификации кристаллической решетки железа

Для железа установлено несколько полиморфных модификаций, из которых высокотемпературная модификация — γ-Fe(выше 906°) образует решетку гранецентрированного куба типа Сu (а₀ = 3,63), а низкотемпературная — α-Fe-решетку центрированного куба типа α-Fe (a₀ = 2,86).
В зависимости от температуры нагрева железо может находиться в трех модификациях, характеризующихся различным строением кристаллической решетки:

При охлаждении жидкого железа первичные кристаллы (центры кристаллизации) возникают одновременно во многих точках охлаждаемого объема. При последующем охлаждении вокруг каждого центра надстраиваются новые кристаллические ячейки, пока не будет исчерпан весь запас жидкого металла.
В результате получается зернистое строение металла. Каждое зерно имеет кристаллическую решетку с определенным направлением его осей.
При последующем охлаждении твердого железа при переходах д-феррита в аустенит и аустенита в а-феррит могут возникать новые центры кристаллизации с соответствующим изменением величины зерна

СВОЙСТВА

В чистом виде при нормальных условиях это твердое вещество. Оно обладает серебристо-серым цветом и ярко выраженным металлическим блеском. Механические свойства железа включают в себя уровень твердости по шкале Мооса. Она равна четырем (средняя). Железо обладает хорошей электропроводностью и теплопроводностью. Последнюю особенность можно ощутить, дотронувшись до железного предмета в холодном помещении. Так как этот материал быстро проводит тепло, он за короткий промежуток времени забирает большую его часть из вашей кожи, и поэтому вы ощущаете холод.
Дотронувшись, к примеру, до дерева, можно отметить, что его теплопроводность намного ниже. Физические свойства железа — это и его температуры плавления и кипения. Первая составляет 1539 градусов по шкале Цельсия, вторая — 2860 градусов по Цельсию. Можно сделать вывод, что характерные свойства железа — хорошая пластичность и легкоплавкость. Но и это еще далеко не все. Также в физические свойства железа входит и его ферромагнитность. Что это такое? Железо, магнитные свойства которого мы можем наблюдать на практических примерах каждый день, — единственный металл, обладающий такой уникальной отличительной чертой. Это объясняется тем, что данный материал способен намагничиваться под действием магнитного поля. А по прекращении действия последнего железо, магнитные свойства которого только что сформировались, еще надолго само остается магнитом. Такой феномен можно объяснить тем, что в структуре данного металла присутствует множество свободных электронов, которые способны передвигаться.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Железо — один из самых распространённых элементов в Солнечной системе, особенно на планетах земной группы, в частности, на Земле. Значительная часть железа планет земной группы находится в ядрах планет, где его содержание, по оценкам, около 90 %. Содержание железа в земной коре составляет 5 %, а в мантии около 12 %.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Происхождение теллурическое (земное) железо редко встречается в базальтовыхлавах (Уифак, о. Диско, у западного берега Гренландии, вблизи г. Касселя Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют пирротин (Fe_1-xS) и когенит (Fe₃C), что объясняют как восстановление углеродом (в том числе и из вмещающих пород), так и распадом карбонильных комплексов типа Fe(CO)_n. В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных (серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при восстановительных реакциях. Очень редко встречается в зоне окисления рудных месторождений, при образовании болотных руд. Зарегистрированы находки в осадочных породах, связываемые с восстановлением соединений железа водородом и углеводородами.
Почти чистое железо найдено в лунном грунте, что связывают как с падениями метеоритов, так и с магматическими процессами. Наконец, два класса метеоритов — железокаменные и железные содержат природные сплавы железа в качестве породообразующего компонента.

ПРИМЕНЕНИЕ

Железо — один из самых используемых металлов, на него приходится до 95 % мирового металлургического производства.
Железо является основным компонентом сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов.
Железо может входить в состав сплавов на основе других металлов — например, никелевых.
Магнитная окись железа (магнетит) — важный материал в производстве устройств долговременной компьютерной памяти: жёстких дисков, дискет и т. п.
Ультрадисперсный порошок магнетита используется во многих чёрно-белых лазерных принтерах в смеси с полимерными гранулами в качестве тонера. Здесь одновременно используется чёрный цвет магнетита и его способность прилипать к намагниченному валику переноса.
Уникальные ферромагнитные свойства ряда сплавов на основе железа способствуют их широкому применению в электротехнике для магнитопроводов трансформаторов и электродвигателей.
Хлорид железа(III) (хлорное железо) используется в радиолюбительской практике для травления печатных плат.
Семиводный сульфат железа (железный купорос) в смеси с медным купоросом используется для борьбы с вредными грибками в садоводстве и строительстве.
Железо применяется в качестве анода в железо-никелевых аккумуляторах, железо-воздушных аккумуляторах.
Водные растворы хлоридов двухвалентного и трёхвалентного железа, а также его сульфатов используются в качестве коагулянтов в процессах очистки природных и сточных вод на водоподготовке промышленных предприятий.

Источник

Железо

Из Википедии — свободной энциклопедии

340 кДж/мольМолярная теплоёмкость25,14 [2] Дж/(K·моль)Молярный объём7,1 см³/мольКристаллическая решётка простого веществаСтруктура решёткиКубическая объёмноцентрированнаяПараметры решётки2,866 ÅТемпература Дебая460 KПрочие характеристикиТеплопроводность(300 K) 80,4 Вт/(м·К)Номер CAS7439-89-6Эмиссионный спектр

Простое вещество железо — это ковкий переходный металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует на воздухе при высоких температурах или при высокой влажности. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.

Один из самых распространённых в земной коре металлов: второе место после алюминия.

Собственно железом обычно называют его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8 %), которые сохраняют мягкость и пластичность чистого металла. Но на практике чаще применяются сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14 вес. % углерода) и чугун (более 2,14 вес. % углерода), а также нержавеющая (легированная) сталь с добавками легирующих металлов (хром, марганец, никель и др.). Совокупность специфических свойств железа и его сплавов делают его «металлом № 1» по важности для человека.

В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего — в составе железо-никелевых метеоритов. Распространённость железа в земной коре — 4,65 % (4-е место после O, Si, Al [3] ). Считается также, что железо составляет бо́льшую часть земного ядра.

Источник

Роль железа в организме: дефицит, избыток, источники

Материал прокомментировала и проверила Наталья Поленова, семейный доктор, кардиолог и диетолог GMS Clinic

Организм не вырабатывает железо самостоятельно, человек получает 1-2 мг этого элемента вместе с пищей. Примерно столько же каждый из нас теряет с ороговевшими клетками кожи и кишечника.

Функции железа

Железо помогает поддерживать многие важные функции организма, влияя на уровень жизненной энергии, концентрацию внимания, желудочно-кишечные процессы, иммунную систему и регуляцию температуры тела. Его недостаток или избыток моментально сказывается на самочувствии.

Обменные процессы

Железо — важный компонент гемоглобина, состоящего из красных кровяных телец (эритроцитов). Гемоглобин содержит около двух третей железа в организме. Он соединяется с кислородом, а эритроциты разносят его из легких по всему телу. Этот минерал также входит во многие элементы, отвечающие за холестериновый обмен, переработку калорий в энергию, борьбу с токсинами. Благодаря железу со своими функциями лучше справляется иммунная система, а эритроциты с его помощью отправляют углекислый газ в легкие для переработки. Оно также необходимо для поддержания здоровья клеток, кожи, волос и ногтей.

Беременность

В период беременности в женском организме увеличивается количество жидкости. За счет этого резко растет объем крови и производство эритроцитов, которые нужны для обеспечения плода кислородом и необходимыми веществами. Кровь становится жиже, падает уровень гемоглобина. Организм потребляет железо максимально. Дефицит минерала может привести к ранним родам, низкому весу младенца после рождения, а также к нарушению его когнитивного развития. Беременные женщины с железодефицитом больше склонны к инфекционным заболеваниям, поскольку он негативно влияет на иммунную систему [1].

Энергия

Недостаточное количество железа в рационе может повлиять на эффективность, с которой организм использует энергию. Благодаря роли переносчика кислорода к мышцам и мозгу, железо играет важную роль в умственной и физической активности. Низкий уровень этого элемента может привести к проблемам с концентрацией внимания, раздражительности и снижению выносливости.

Норма железа

Рекомендуемая суточная норма потребления железа зависит от возраста, пола, образа жизни и состояния здоровья [2].

Дети нуждаются в большем количестве железа, чем взрослые: в период роста и формирования организма любые полезные вещества расходуются гораздо быстрее. Дневная норма зависит от возраста ребенка: 4 –8 лет — 10 мг, 9–13 лет — 8 мг. Начиная с подросткового возраста, когда у девочек начинается менструация, их суточная потребность в железе увеличивается.

В возрасте 19 –50 лет женщины должны получать 18 мг железа каждый день, в то время как мужчинам того же возраста достаточно 8 мг [3]. После наступления менопаузы ежедневная норма железа для женщин приравнивается к мужской — 8 мг каждый день.

Иногда человеку требуется больше железа, чем обычно. Следить за уровнем железа в крови необходимо при беременности и кормлении, почечной недостаточности, язве или желудочно-кишечных расстройствах, которые препятствуют нормальному усвоению минерала. В случае дефицита следует проконсультироваться с врачом.

К уровню железа необходимо относиться с особенным вниманием спортсменам, поскольку интенсивные тренировки могут разрушать эритроциты. Также следить за этим параметром нужно вегетарианцам и веганам, поскольку железо, получаемое из растительной пищи, усваивается недостаточно.

Дефицит железа

Если наступает железодефицит, то ткани и мышцы перестают получать необходимый объем кислорода, который способствует их эффективному функционированию. Это может привести к анемии.

Причины, по которым может наступить анемия [4]:

Снижение уровня железа может также происходить во время внешних и внутренних кровотечений, операций с кровопотерями, частого донорства. Влияют на уровень этого минерала перенесенная анорексия и хронические заболевания, связанные с нарушением всасывания железа. Также риск дефицита повышается во время активного роста ребенка, при приеме антикоагулянтов и антиагрегантов. Анемия может быть вызвана нерегулярным питанием, скудным и однообразным рационом, а также питанием, основанным на схемах вегетарианства и веганства.

Дефицит железа приводит к симптомам, которые могут значительно повлиять на качество жизни. Признаки его нехватки в организме бывают разными в зависимости от тяжести анемии, скорости ее развития, возраста, состояния здоровья. В некоторых случаях люди долгое время не испытывают никаких симптомов.

Симптомы дефицита железа

Самыми распространенными признаками дефицита считаются:

Также при дефиците железа встречаются следующие симптомы:

Длительная железодефицитная анемия приводит к тяжелым последствиям. Нарушается работа сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта, развивается постепенная атрофия мышц. У женщин происходят сбои менструального цикла, а при беременности возникает угроза выкидыша и преждевременных родов.

Избыток железа

Как и любое вещество, в больших количествах железо может быть токсично для организма. За процесс регуляции и поддержания его запасов в равновесии отвечает гормон гепсидин. Некоторые нарушения, которые подавляют выработку гепсидина, могут привести к отравлению минералом.

В обычном состоянии в крови циркулирует очень мало свободного железа, поскольку оно плотно связано с белками. При накоплении в клетках, оно катализирует вредные процессы. Ускоряется окисление жиров, из-за этого образуются свободные радикалы. Они представляют собой атомы кислорода, имеющие высокую окислительную способность, повреждающую органеллы (постоянные элементы клеток, необходимые для ее существования) клеток и их стенки.

Избыток этого элемента встречается гораздо реже, чем дефицит. Передозировка может наступить внезапно или проявляться медленно в течение долгого времени.

Такое состояние может быть вызвано:

Ранние симптомы отравления железом могут включать боль в животе, тошноту и рвоту. Постепенно избыток минерала накапливается во внутренних органах, вызывая серьезные повреждения мозга и печени.

Продукты с железом

Существует два основных типа железа, содержащиеся в продуктах питания: гемовое и негемовое.

Гемовое железо поступает в организм из животного белка — мяса или рыбы. Негемовое можно получить из зелени, орехов, бобовых, но его биодоступность составляет 5-12%, в то время как гемового железа — 14-18% [15]. Железо из продуктов животного происхождения усваивается организмом лучше, чем из растительных источников.

Наиболее богаты гемовым железом моллюски, мясные субпродукты, красное мясо, птица и яйца. Также большую порцию железа содержит шоколад — 19% от суточной нормы в 28 г [16].

Для веганов и вегетарианцев богатым источником железа могут стать гречка, нут, гранат, киноа, бобы, шпинат.

Важно правильно употреблять пищу, содержащую железо. Продукты, насыщенные этим минералом, хорошо сочетаются с фруктами и овощами с высоким уровнем витамина С. Такое соседство увеличивает усвоение железа [17]. П родукты, насыщенные кальцием, наоборот, подавляют всасывание железа, поэтому их лучше употреблять в разное время [18].

Препараты железа и витамины

Питаться сбалансировано следует всем и всегда, независимо от уровня железа в крови. Но в случае анемии, выраженного снижения уровней ферритина или железа одной диеты недостаточно.

При низком уровне железа или железодефицитной анемии врач назначает специальные препараты, которые помогут улучшить ситуацию. Адекватное медикаментозное лечение дополняет диетические рекомендации и позволяет быстро достичь нормальных параметров обмена железа в крови. Контролировать следует не только уровень гемоглобина, но и железа, ферритина, железосвязывающей способности крови.

Необходимо не просто добиться нормального уровня всех показателей обмена железа, но и постоянно поддерживать его. В этом могут помочь препараты железа или БАДы с его содержанием. Они различаются дозировкой, переносимостью и влиянием на ЖКТ. Выбор сейчас достаточно велик — не ошибиться поможет терапевт.

Для улучшения усвоения железа необходимо употреблять железосодержащие продукты совместно с продуктами, богатыми аскорбиновой кислотой (черная смородина, красный болгарский перец, шиповник, зеленый лук, грейпфрут) и медью (вишня, инжир, гречка, овсянка, шпинат, салат).

Нужно учитывать, что если запивать железосодержащие блюда чаем или молоком, то усвоение минерала снижается более чем в два раза. Лучше всего запивать их фруктовыми и овощными соками, в которых много меди, аскорбиновой кислоты и органических кислот, улучшающих усвоение железа.

Комментарий эксперта

Наталья Поленова, кандидат медицинских наук, кардиолог, терапевт GMS Clinic

К сожалению, очень часто пациентки с дефицитом железа длительное время пребывают в этом состоянии, страдают от неспецифических симптомов, таких как тахикардия, головокружение, общая слабость, выпадение волос. Они посещают врачей самых разных специальностей: кардиологов, неврологов, дерматологов, проходят множество дополнительных видов обследования, но так и не получают необходимого им простого и эффективного лечения. Если женщина детородного возраста обращается к врачу любой специальности с указанными выше неспецифическими симптомами, начинать диагностический поиск следует именно с железодефицитного состояния.

Корректировать дефицит железа можно довольно быстро, у врачей внушительный арсенал таблетированных, жидких, парентеральных лекарственных форм, а также БАДов. После коррекции железодефицитного состоянии многие пациентки сожалеют, что столько лет их качество жизни страдало, они находились в сниженном ресурсном состоянии, в то время как помочь им можно было довольно быстро и просто.

Среди пациентов мужского пола железодефицитная анемия встречается в десятки раз реже, чем у девушек. Зоной особого внимания здесь считаются доноры, регулярно участвующие в сдаче крови. Этой категории лиц тоже время от времени требуется назначение препаратов железа в адекватной дозировке. У всех остальных представителей сильного пола (без известных хронических заболеваний) риск избытка железа, конечно, выше, чем его дефицит. Поэтому самостоятельное и необоснованное применение препаратов железа молодыми здоровыми мужчинами не просто бесполезно, но и опасно.

Когда целевые показатели обмена железа на фоне приема препаратов будут достигнуты (цель лечения ЖДА — введение железа в количестве, необходимом для нормализации уровня гемоглобина: у женщин 120-140 г/л, у мужчин 130-160 г/л) и произошло восполнение тканевых запасов железа (ферритин сыворотки> 40-60 мкг/л), возникает задача в закреплении результата. Для этого необходимо профилактическое (курсовое) назначение препаратов железа группам риска: женщинам при обильных мено/метроррагиях, донорам крови, веганам, пациентам с хроническими заболеваниями ЖКТ.

Очень важно при выявлении анемии не просто назначить железосодержащие препараты, но и выявить причину дефицита, чтобы не пропустить дебют опасного, в том числе, онкологического заболевания. Исключив угрожающую здоровью патологию, можно спокойно и методично корректировать обмен железа до достижения нормальных показателей.

Источник

Железо. Свойства железа и его соединений.

Железо

Положение в периодической системе химических элементов

Элемент железо расположен в побочной подгруппе VIII группы (или в 8 группе в современной форме ПСХЭ) и в четвертом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение атома железа

Электронная конфигурация железа в основном состоянии :

+26Fe 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6

Железо проявляет ярко выраженные магнитные свойства.

Физические свойства

Железо – металл серебристо-белого цвета, с высокой химической активностью и высокой ковкостью. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.

(изображение с портала vchemraznica.ru)

Температура плавления 1538 о С, температура кипения 2861 о С.

Нахождение в природе

Железо довольно распространено в земной коре (порядка 4% массы земной коры). По распространенности на Земле железо занимает 4-ое место среди всех элементов и 2-ое место среди металлов. Содержание в земной коре — около 8%.

В природе железо в основном встречается в виде соединений:

(изображение с портала karatto.ru)

Магнитный железняк Fe₃O₄ или FeO·Fe₂O₃ (магнетит).

(изображение с портала emchi-med.ru)

В природе также широко распространены сульфиды железа, например, пирит FeS₂.

(изображение с портала livemaster.ru)

Встречаются и другие минералы, содержащие железо.

Способы получения

Железо в промышленности получают из железной руды, гематита Fe₂O₃ или магнетита (Fe₃O₄или FeO·Fe₂O₃).

В печь загружают руду, кокс и флюсы.

Шихта – смесь исходных материалов, а в некоторых случаях и топлива в определённой пропорции, которую обрабатывают в печи.

Каменноугольный кокс – это твёрдый пористый продукт серого цвета, получаемый путем коксования каменного угля при температурах 950—1100 °С без доступа воздуха. Содержит 96—98 % углерода.

Флюсы – это неорганические вещества, которые добавляют к руде при выплавке металлов, чтобы снизить температуру плавления и легче отделить металл от пустой породы.

Шлак – расплав (а после затвердевания – стекловидная масса), покрывающий поверхность жидкого металла. Шлак состоит из всплывших продуктов пустой породы с флюсами и предохраняет металл от вредного воздействия газовой среды печи, удаляет примеси.

В печи кокс окисляется до оксида углерода (II):

2C + O₂ → 2CO

Затем нагретый угарный газ восстанавливает оксид железа (III):

Процесс получения железа – многоэтапный и зависит от температуры.

Наверху, где температура обычно находится в диапазоне между 200 °C и 700 °C, протекает следующая реакция:

Ниже в печи, при температурах приблизительно 850 °C, протекает восстановление смешанного оксида железа (II, III) до оксида железа (II):

Встречные потоки газов разогревают шихту, и происходит разложение известняка:

Оксид железа (II) опускается в область с более высоких температур (до 1200 o C), где протекает следующая реакция:

FeO + CO → Fe + CO₂

Углекислый газ поднимается вверх и реагирует с коксом, образуя угарный газ:

CO₂ + C → 2CO

(изображение с портала 900igr.net)

2. Также железо получают прямым восстановлением из оксида водородом:

При этом получается более чистое железо, т.к. получаемое железо не загрязнено серой и фосфором, которые являются примесями в каменном угле.

3. Еще один способ получения железа в промышленности – электролиз растворов солей железа.

Качественные реакции

Качественные реакции на ионы железа +2.

2NaOH + FeCl₂ → Fe(OH)₂ + 2NaCl

Видеоопыт взаимодействия раствора сульфата железа (II) с раствором гидроксида натрия (качественная реакция на ионы железа (II)) можно посмотреть здесь.

Гидроксид железа (II) на воздухе буреет, так как окисляется до гидроксида железа (III):

– ионы железа +2 окрашивают раствор в светлый желто-зеленый цвет.

– взаимодействие с красной кровяной солью K₃[Fe(CN)₆] – также качественная реакция на ионы железа +2. При этом образуется синий осадок «турнбулева синь».

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида железа (II) с раствором гексацианоферрата (III) калия (качественная реакция на ионы железа (II)) можно посмотреть здесь.

Качественные реакции на ионы железа +3

3NaOH + FeCl₃ → Fe(OH)₃ + 3NaCl

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида железа (III) с раствором гидроксида натрия (качественная реакция на ионы железа (III)) можно посмотреть здесь.

– ионы железа +3 окрашивают раствор в светлый желто-оранжевый цвет.

– взаимодействие с желтой кровяной солью K₄[Fe(CN)₆] ионы железа +3. При этом образуется синий осадок «берлинская лазурь».

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида железа (III) с раствором гексацианоферрата (II) калия (качественная реакция на ионы железа (III)) можно посмотреть здесь.

В последнее время получены данные, которые свидетельствуют, что молекулы берлинской лазури идентичны по строению молекулам турнбулевой сини. Состав молекул обоих этих веществ можно выразить формулой Fe₄[Fe₂(CN)₆]₃.

– при взаимодействии солей железа (III) с роданидами раствор окрашивается в кроваво-красный цвет.

FeCl₃ + 3NaCNS → Fe(CNS)₃ + 3NaCl

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида железа (III) с раствором роданида калия (качественная реакция на ионы железа (III)) можно посмотреть здесь.

Химические свойства

1.1. Железо реагирует с галогенами с образованием галогенидов. При этом активные неметаллы (фтор, хлор и бром) окисляют железо до степени окисления +3:

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Менее активный йод окисляет железо до степени окисления +2:

1.2. Железо реагирует с серой с образованием сульфида железа (II):

Fe + S → FeS

Fe + P → FeP

1.4. С азотом железо реагирует в специфических условиях с образованием нитрида дижелеза:

1.5. Железо реагирует с углеродом и кремнием с образованием карбида и силицида:

3Fe + C → Fe₃C

1.6. При взаимодействии с кислородом железо образует окалину – двойной оксид железа (II, III):

При пропускании кислорода через расплавленное железо возможно образование оксида железа (II):

2Fe + O₂ → 2FeO

2. Железо взаимодействует со сложными веществами.

2.1. При обычных условиях железо с водой практически не реагирует. Раскаленное железо может вступать в реакцию при температуре 700-900 о С с водяным паром:

3 Fe 0 + 4 H₂ + O → Fe +3 ₃O₄ + 4 H₂ 0

В воде в присутствии кислорода или во влажном воздухе железо медленно окисляется (корродирует):

2.2. Железо взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой). При этом образуются соль железа со степенью окисления +2 и водород.

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

2.3. При обычных условиях железо не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат железа (III) и вода:

2.4. Железо не реагирует при обычных условиях с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации. При нагревании реакция идет с образованием нитрата железа (III), оксида азота (IV) и воды:

С разбавленной азотной кислотой железо реагирует с образованием оксида азота (II):

При взаимодействии железа с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Еще пример : простое вещество железо восстанавливает железо до степени окисления +2 при взаимодействии с соединениями железа +3:

2FeCl₃ + Fe → 3FeCl₂

Оксид железа (II)

Оксид железа (II) – это твердое, нерастворимое в воде вещество черного цвета.

Способы получения

Оксид железа (II) можно получить различными методами :

1. Частичным в осстановлением оксида железа (III).

Или частичным восстановлением оксида железа (III) угарным газом:

Еще один пример : восстановление оксида железа (III) железом:

2. Разложение гидроксида железа (II) при нагревании :

Химические свойства

1. При взаимодействии оксида железа (II) с кислотными оксидами образуются соли.

FeO + SO₃ → FeSO₄

FeO + 2HCl → FeCl₂ + H₂O

3. Оксид железа (II) не взаимодействует с водой.

4. Оксид железа (II) малоустойчив, и легко окисляется до соединений железа (III).

При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой образуется оксид азота (II). Реакция идет при нагревании:

FeO + CO → Fe + CO₂

Оксид железа (III)

Оксид железа (III) – это твердое, нерастворимое в воде вещество красно-коричневого цвета.

Способы получения

Оксид железа (III) можно получить различными методами :

1. Окисление оксида железа (II) кислородом.

2. Разложение гидроксида железа (III) при нагревании :

Химические свойства

1. При взаимодействии оксида железа (III) с кислотными оксидами и кислотами образуются соли.

3. Оксид железа (III) не взаимодействует с водой.

4. Оксид железа (III) окисляется сильными окислителями до соединений железа (VI).

Нитраты и нитриты в щелочной среде также окисляют оксид железа (III):

Также оксид железа (III) восстанавливается водородом:

Железом можно восстановить оксид железа только до оксида железа (II):

Оксид железа (III) реагирует также с некоторыми другими сильными восстановителями.

Fe₂O₃ + 3NaH → 3NaOH + 2Fe

6. Оксид железа (III) – твердый, нелетучий и амфотерный. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Оксид железа (II, III)

Оксид железа (II, III) (железная окалина, магнетит) – это твердое, нерастворимое в воде вещество черного цвета.

Фото с сайта wikipedia.ru

Способы получения

Оксид железа (II, III) можно получить различными методами :

1. Горение железа на воздухе:

2. Частичное восстановление оксида железа (III) водородом или угарным газом :

3. При высокой температуре раскаленное железо реагирует с водой, образуя двойной оксид железа (II, III):

Химические свойства

Свойства оксида железа (II, III) определяются свойствами двух оксидов, из которых он состоит: основного оксида железа (II) и амфотерного оксида железа (III).

1. При взаимодействии оксида железа (II, III) с кислотными оксидами и кислотами образуются соли железа (II) и железа (III).

Еще пример : оксид железа (II, III) взаимодействует с разбавленной серной кислотой.

2. Оксид железа (II, III) взаимодействует с сильными кислотами-окислителями (серной-концентрированной и азотной).

Разбавленной азотной кислотой окалина окисляется при нагревании:

Также оксид железа (II, III) окисляется концентрированной серной кислотой:

Также окалина окисляется кислородом воздуха :

3. Оксид железа (II, III) не взаимодействует с водой.

4. Оксид железа (II, III) окисляется сильными окислителями до соединений железа (VI), как и прочие оксиды железа (см. выше).

Также железная окалина восстанавливается водородом:

Оксид железа (II, III) реагирует также с некоторыми другими сильными восстановителями (йодидами и сульфидами).

Гидроксид железа (II)

Способы получения

1. Гидроксид железа (II) можно получить действием раствора аммиака на соли железа (II).

2. Гидроксид железа (II) можно получить действием щелочи на соли железа (II).

FeCl₂ + 2KOH → Fe(OH)₂↓ + 2KCl

Химические свойства

Гидроксид железа (II) взаимодействует с пероксидом водорода:

При растворении Fe(OH)₂ в азотной или концентрированной серной кислотах образуются соли железа (III):

4. Г идроксид железа (II) разлагается при нагревании :

Гидроксид железа (III)

Способы получения

1. Гидроксид железа (III) можно получить действием раствора аммиака на соли железа (III).

2. Окислением гидроксида железа (II) кислородом или пероксидом водорода:

3. Гидроксид железа (III) можно получить действием щелочи на раствор соли железа (III).

FeCl₃ + 3KOH → Fe(OH)₃↓ + 3KCl

Видеоопыт получения гидроксида железа (III) взаимодействием хлорида железа (III) и гидроксида калия можно посмотреть здесь.

Например: бромид железа (III) реагирует с карбонатом натрия. При этом выпадает осадок гидроксида железа (III), выделяется углекислый газ и образуется бромид натрия:

Взаимодействие хлорида железа (III) с сульфитом, например, калия — очень интересная реакция. Во-первых, в некоторых источниках указывается, что в ней таки может протекать необратимый гидролиз. Но для ЕГЭ лучше считать, что при этом протекает ОВР. Во-вторых, ОВР можно записать в разных видах:

Также допустима такая запись:

Химические свойства

3. Гидроксид железа (III) взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—ферриты, а в растворе реакция практически не идет. При этом гидроксид железа (III) проявляет кислотные свойства.

4. Г идроксид железа (III) разлагается при нагревании :

Видеоопыт взаимодействия гидроксида железа (III) с соляной кислотой можно посмотреть здесь.

Соли железа

Нитраты железа

Нитрат железа (II) при нагревании разлагается на оксид железа (III), оксид азота (IV) и кислород:

Нитрат железа (III) при нагревании разлагается также на оксид железа (III), оксид азота (IV) и кислород:

Гидролиз солей железа

Растворимые соли железа, образованные кислотными остатками сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. частично:

I ступень: Fe 3+ + H₂O ↔ FeOH 2+ + H +

II ступень: FeOH 2+ + H₂O ↔ Fe(OH )₂ + + H +

Однако сульфиты и карбонаты железа (III) и их кислые соли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:

При взаимодействии соединений железа (III) с сульфидами протекает ОВР:

2FeCl₃ + 3Na₂S → 2FeS + S + 6NaCl

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

Окислительные свойства железа (III)

Соли железа (III) под проявляют довольно сильные окислительные свойств. Так, при взаимодействии соединений железа (III) с сульфидами протекает окислительно-восстановительная реакция.

Например : хлорид железа (III) взаимодействует с сульфидом натрия. При этом образуется сера, хлорид натрия и либо черный осадок сульфида железа (II) (в избытке сульфида натрия), либо хлорид железа (II) (в избытке хлорида железа (III)):

2FeCl₃ + 3Na₂S → 2FeS + S + 6NaCl

2FeCl₃ + Na₂S → 2FeCl₂ + S + 2NaCl

По такому же принципу соли железа (III) реагируют с сероводородом:

2FeCl₃ + H₂S → 2FeCl₂ + S + 2HCl

2FeCl₃ + 2KI → 2FeCl₂ + I₂ + 2KCl

Однако, соли железа со степенью окисления +3 в этом ряду являются небольшим исключением. Ведь для железа характерны две степени окисления: +2 и +3. И железо со степенью окисления +3 является более сильным окислителем. Таким образом, условно говоря, железо со степенью окисления +3 расположено в ряду активности после меди. И соли железа (III) могут реагировать еще и с металлами, которые расположены правее железа! Но до меди, включительно. Вот такой парадокс.

И еще один момент. Соединения железа (III) с этими металлами реагировать будут, а вот соединения железа (II) с ними реагировать не будут. Таким образом, металлы, расположенные в ряду активности между железом и медью (включая медь) при взаимодействии с солями железа (III) восстанавливают железо до степени окисления +2. А вот металлы, расположенные до железа в ряду активности, могут восстановить железо и до простого вещества.

А вот реакция нитрата железа (III) с цинком протекает уже по привычному механизму. И железо восстанавливается до простого вещества:

Источник