Composti di ferro. Ferro: proprietà fisiche e chimiche

2024 Autore: Angel Austin | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-02 17:49

I primi prodotti in ferro e sue leghe sono stati trovati durante gli scavi e risalgono al IV millennio a. C. circa. Cioè, anche gli antichi egizi e sumeri usavano depositi di meteoriti di questa sostanza per creare gioielli e articoli per la casa, oltre che armi.

Oggi, vari tipi di composti di ferro, oltre al metallo puro, sono le sostanze più comuni e utilizzate. Non c'è da stupirsi che il 20° secolo fosse considerato il ferro. Del resto, prima dell'avvento e dell'uso diffuso della plastica e dei materiali affini, era proprio questo composto ad avere un'importanza decisiva per l'uomo. Cos'è questo elemento e quali sostanze forma, considereremo in questo articolo.

Ferro elemento chimico

Se consideriamo la struttura dell'atomo, prima di tutto dovremmo indicarne la posizione nel sistema periodico.

1. Numero ordinale - 26.
2. Il periodo è il quarto grande.
3. Ottavo gruppo, sottogruppo secondario.
4. Il peso atomico è 55, 847.
5. La struttura del guscio elettronico esterno è indicata dalla formula 3d⁶4s^2.
6. Simbolo elemento chimico - Fe.
7. Nome - ferro, letturaformula - "ferrum".
8. In natura, ci sono quattro isotopi stabili dell'elemento in questione con numeri di massa 54, 56, 57, 58.

L'elemento chimico ferro ha anche circa 20 diversi isotopi che non sono stabili. La possibile ossidazione afferma che questo atomo può esibire:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Non solo l'elemento in sé è importante, ma anche i suoi vari composti e leghe.

Proprietà fisiche

Come sostanza semplice, il ferro ha proprietà fisiche con spiccata metallicità. Cioè, è un metallo bianco argenteo con una sfumatura grigia, che ha un alto grado di duttilità e duttilità e un alto punto di fusione e di ebollizione. Se consideriamo le caratteristiche in modo più dettagliato, allora:

• punto di fusione - 1539 0С;
• bollire - 2862 0C;
• attività - media;
• refrattario - alto;
• mostra proprietà magnetiche pronunciate.

A seconda delle condizioni e delle diverse temperature, ci sono diverse modifiche che il ferro forma. Le loro proprietà fisiche differiscono dal fatto che i reticoli cristallini differiscono.

1. La forma alfa, o ferrite, esiste fino a una temperatura di 769 0C.
2. Da 769 a 917 0C - forma beta.
3. 917-1394 0С - forma gamma o austenite.
4. Oltre 1394 0S - sigma iron.

Tutte le modifiche hannodiversi tipi di struttura dei reticoli cristallini e differiscono anche per le proprietà magnetiche.

Proprietà chimiche

Come accennato in precedenza, la semplice sostanza ferro esibisce un'attività chimica media. Tuttavia, in uno stato finemente disperso, può accendersi spontaneamente nell'aria, mentre il metallo stesso si brucia in ossigeno puro.

La capacità di corrosione è elevata, quindi le leghe di questa sostanza sono rivestite con composti di lega. Il ferro è in grado di interagire con:

• acidi;
• ossigeno (compresa l'aria);
• grigio;
• alogeni;
• quando riscaldato - con azoto, fosforo, carbonio e silicio;
• con sali di metalli meno attivi, riducendoli a sostanze semplici;
• con vapore dal vivo;
• con sali di ferro allo stato di ossidazione +3.

È ovvio che, mostrando tale attività, il metallo è in grado di formare vari composti, di proprietà diverse e polari. E così succede. Il ferro e i suoi composti sono estremamente diversi e sono utilizzati in vari rami della scienza, della tecnologia e dell'attività umana industriale.

Diffusione nella natura

I composti naturali del ferro sono abbastanza comuni, perché è il secondo elemento più abbondante sul nostro pianeta dopo l'alluminio. Allo stesso tempo, nella sua forma pura, il metallo è estremamente raro, come parte dei meteoriti, il che indica i suoi grandi accumuli nello spazio. La massa principale è contenuta nella composizione di minerali, rocce e minerali.

Seper parlare della percentuale dell'elemento in questione in natura, si possono dare le seguenti cifre.

1. I nuclei dei pianeti terrestri - 90%.
2. Nella crosta terrestre - 5%.
3. Nel mantello terrestre - 12%.
4. Nel nucleo della terra - 86%.
5. Nell'acqua di fiume - 2 mg/l.
6. Nel mare e nell'oceano - 0,02 mg/l.

I composti di ferro più comuni formano i seguenti minerali:

• magnetite;
• limonite o pietra di ferro marrone;
• vivianite;
• pirrotite;
• pirite;
• siderite;
• marcasite;
• lellingite;
• Vasca;
• milanterite e altri.

Questo è tutt' altro che un elenco completo, perché ce ne sono davvero molti. Inoltre, sono diffuse varie leghe create dall'uomo. Questi sono anche tali composti di ferro, senza i quali è difficile immaginare la vita moderna delle persone. Questi includono due tipi principali:

• ghisa;
• acciaio.

È anche il ferro che è una preziosa aggiunta a molte leghe di nichel.

Mescole di ferro(II)

Questi includono quelli in cui lo stato di ossidazione dell'elemento di formazione è +2. Sono abbastanza numerosi, perché includono:

• ossido;
• idrossido;
• composti binari;
• sali complessi;
• composti complessi.

Le formule dei composti chimici in cui il ferro mostra il grado di ossidazione indicato sono individuali per ogni classe. Considera il più importante e comune di loro.

1. Ossido di ferro (II). Polvere nera, insolubile in acqua. La natura della connessione è fondamentale. È in grado di ossidarsi rapidamente, tuttavia può anche essere facilmente ridotto a una semplice sostanza. Si dissolve in acidi per formare i sali corrispondenti. Formula - FeO.
2. Idrossido di ferro(II). È un precipitato amorfo bianco. Formato dalla reazione di sali con basi (alcali). Mostra proprietà di base deboli, è in grado di ossidarsi rapidamente in aria in composti di ferro +3. Formula - Fe(OH)_2.
3. Sali di un elemento nello stato di ossidazione specificato. Di norma, hanno un colore verde pallido della soluzione, si ossidano bene anche all'aria, acquisendo un colore marrone scuro e trasformandosi in sali di ferro 3. Si dissolvono in acqua. Esempi composti: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Il valore pratico tra le sostanze designate ha diversi composti. Primo, cloruro di ferro (II). Questo è il principale fornitore di ioni al corpo umano con anemia. Quando un tale disturbo viene diagnosticato a un paziente, gli vengono prescritti preparati complessi, che si basano sul composto in questione. Questo è il modo in cui viene reintegrata la carenza di ferro nel corpo.

In secondo luogo, il solfato ferroso, cioè il solfato di ferro (II), insieme al rame viene utilizzato per distruggere i parassiti agricoli nelle colture. Il metodo ha dimostrato la sua efficacia per più di un decennio, quindi è molto apprezzato da giardinieri e giardinieri.

Sale Mora

Questa connessioneche è un solfato di ferro e ammonio idratato. La sua formula è scritta come FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. Uno dei composti del ferro (II), ampiamente utilizzato nella pratica. Le principali aree di utilizzo umano sono le seguenti.}

1. Prodotti farmaceutici.
2. Ricerca scientifica e analisi titrimetriche di laboratorio (per la determinazione di cromo, permanganato di potassio, vanadio).
3. Medicina - come additivo per alimenti con carenza di ferro nel corpo del paziente.
4. Per l'impregnazione dei prodotti in legno, poiché il sale Mora protegge dai processi di decomposizione.

Ci sono altre aree in cui viene utilizzata questa sostanza. Ha preso il nome in onore del chimico tedesco che per primo scoprì le proprietà manifestate.

Sostanze con stato di ossidazione del ferro (III)

Le proprietà dei composti di ferro, in cui mostra uno stato di ossidazione di +3, sono alquanto diverse da quelle discusse sopra. Pertanto, la natura dell'ossido e dell'idrossido corrispondenti non è più basilare, ma pronunciata anfotera. Diamo una descrizione delle principali sostanze.

1. Ossido di ferro (III). La polvere è fine-cristallina, di colore rosso-marrone. Non si dissolve in acqua, mostra proprietà leggermente acide, più anfotere. Formula: Fe₂O_3.
2. Idrossido di ferro(III). Sostanza che precipita quando gli alcali reagiscono con i corrispondenti sali di ferro. Il suo carattere è pronunciato anfotero, il colore è marrone-marrone. Formula: Fe(OH)_3.
3. Sali, che includono il catione Fe³⁺. Molti di questi sono stati isolati, ad eccezione del carbonato, poiché si verifica l'idrolisi e viene rilasciata anidride carbonica. Esempi di formule per alcuni sali: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{e altri.}

Tra gli esempi precedenti, da un punto di vista pratico, un idrato cristallino come FeCL₃6H_{2O, oppure il cloruro di ferro esaidrato è importante (III). È usato in medicina per fermare l'emorragia e ricostituire gli ioni di ferro nel corpo in caso di anemia.}

Il solfato di ferro(III) 9-idrato viene utilizzato per purificare l'acqua potabile poiché agisce come coagulante.

Mescole di ferro(VI)

Le formule dei composti chimici del ferro, dove presenta uno stato di ossidazione speciale di +6, possono essere scritte come segue:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 e altri.}

Tutti hanno un nome comune - ferrati - e hanno proprietà simili (agenti riducenti forti). Sono inoltre in grado di disinfettare e avere un effetto battericida. Ciò consente loro di essere utilizzati per il trattamento dell'acqua potabile su scala industriale.

Composti complessi

Le sostanze speciali sono molto importanti nella chimica analitica e non solo. Quelli che si formano in soluzioni acquose di sali. Questi sono composti complessi di ferro. I più popolari e ben studiati sono i seguenti.

1. Esacianoferrato di potassio (II)K₄[Fe(CN)₆]. Un altro nome per il composto è sale giallo sangue. Viene utilizzato per la determinazione qualitativa dello ione ferro Fe³⁺ in soluzione. Come risultato dell'esposizione, la soluzione acquisisce un bel colore blu brillante, poiché si forma un altro complesso: il blu di Prussia KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Sin dai tempi antichi è stato utilizzato come colorante per i tessuti.}
2. Esacianoferrato di potassio (III) K₃[Fe(CN)₆]. Un altro nome è sale rosso sangue. Usato come reagente qualitativo per la determinazione dello ione ferro Fe^{2+. Di conseguenza, si forma un precipitato blu, chiamato Turnbull blue. Utilizzato anche come tintura per tessuti.}

Ferro nella sostanza organica

Il ferro ei suoi composti, come abbiamo visto, sono di grande importanza pratica nella vita economica dell'uomo. Tuttavia, oltre a questo, il suo ruolo biologico nell'organismo non è meno grande, anzi.

C'è un composto organico molto importante, la proteina, che include questo elemento. Questa è l'emoglobina. È grazie a lui che l'ossigeno viene trasportato e viene effettuato uno scambio di gas uniforme e tempestivo. Pertanto, il ruolo del ferro nel processo vitale - la respirazione - è semplicemente enorme.

In totale, il corpo umano contiene circa 4 grammi di ferro, che devono essere costantemente reintegrati attraverso il cibo consumato.