Железо

Сургутский Государственный Университет

Кафедра химии

РЕФЕРАТ

по теме:

ЖЕЛЕЗО

Выполнил:

Бондаренко М.А.

596/2 гр.

Проверил:

Щербакова Л.П.

Сургут, 2000
В периодической системе железо находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе VIII группы.

Химический знак – Fe (феррум). Порядковый номер – 26, электронная формула 1s² 2s² 2p⁶ 3d⁶ 4s² .

¯­ ­ ­ ­ ­ ­ 3d ­ 4p 4s

Электронно-графическая формула

¯­	­	­	­	­
3d	¯­	4p
4s

Валентные электроны у атома железа находятся на последнем электронном слое (4s² ) и предпоследнем (3d⁶ ). В химических реакциях железо может отдавать эти электроны и проявлять степени окисления +2, +3 и, иногда, +6.

Нахождение в природе.

Железо является вторым по распространенности металлом в природе (после алюминия). В свободном состоянии железо встречается только в метеоритах, падающих на землю. Наиболее важные природные соединения:

Fe₂ O₃ · 3H₂ O – бурый железняк;

Fe₂ O₃ – красный железняк;

Fe₃ O₄ (FeO · Fe₂ O₃ ) – магнитный железняк;

FeS₂ - железный колчедан (пирит).

Соединения железа входят в состав живых организмов.

Получение железа.

В промышленности железо получают восстановлением его из железных руд углеродом (коксом) и оксидом углерода (II) в доменных печах. Химизм доменного процесса следующий:

C + O₂ = CO₂ ,

CO₂ + C = 2CO.

3Fe₂ O₃ + CO = 2Fe₃ O₄ + CO₂ ,

Fe₃ O₄ + CO = 3FeO + CO₂ ,

FeO + CO = Fe + CO₂ .

Физические свойства.

Железо – серебристо серый металл, обладает большой ковкостью, пластичностью и сильными магнитными свойствами. Плотность железа – 7,87 г/см³ , температура плавления 1539°С.

Химические свойства.

В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становится активным и реагирует с ними:

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃ Хлорид железа (III)

3Fe + 2O₂ = Fe₃ O₄ (FeO · Fe₂ O₃ ) Оксид железа (II,III)

Fe + S = FeS Сульфид железа (II)

При очень высокой температуре железо реагирует с углеродом, кремнием и фосфором:

3Fe + C = Fe₃ C Карбид железа (цементит)

3Fe + Si = Fe₃ Si Силицид железа

3Fe + 2P = Fe₃ P₂ Фосфид железа (II)

Железо реагирует со сложными веществами.

Во влажном воздухе железо быстро окисляется (корродирует):

4Fe + 3O₂ + 6H₂ O = 4Fe(OH)₃ ,

O

Fe(OH)₃ = Fe

O – H + H₂ O

Ржавчина

Железо находится в середине электрохимического ряда напряжений металлов, поэтому является металлом средней активности . Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных, щелочноземельных металлов и у алюминия. Только при высокой температуре раскаленное железо реагирует с водой:

3Fe + 4H₂ O = Fe₃ O₄ + 4H₂ ­

Железо реагирует с разбавленными серной и соляной кислотами, вытесняя из кислот водород:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂ ­

Fe + H₂ SO₄ = FeSO₄ + H₂ ­

При обычной температуре железо не взаимодействует с концентрированной серной кислотой, так как пассивируется ею. При нагревании концентрированная H₂ SO₄ окисляет железо до сульфита железа (III):

2Fe + 6H₂ SO₄ = Fe₂ (SO₄ )₃ + 3SO₂ ­ + 6H₂ O.

Разбавленная азотная кислота окисляет железо до нитрата железа (III):

Fe + 4HNO₃ = Fe(NO₃ )₃ + NO­ + 2H₂ O.

Концентрированная азотная кислота пассивирует железо.

Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu, Fe⁰ + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu⁰ .

Соединения железа (II)

Оксид железа (II) FeO – черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Оксид железа (II) получают восстановлением оксида железа(II,III) оксидом углерода (II):

Fe₃ O₄