Оглавление

1 Историческая справка 2

2 Общая характеристика элемента. Расположение в периодической системе Д.И. Менделеева 3

3 Распространение в природе 4

4 Основные физические свойства 5

5 Химические свойства железа 5

6 Химические соединения железа 7

6.1 Соединения железа (II) 7

6.2 Соединения железа (III) 10

6.3 Соединения железа (VI) 13

7 Способы получения железа 14

8 Способы применения железа 16

9 Влияние железа на человека. Оказание медицинской помощи 19

Список использованных источников 21

1 Историческая справка

Железо было известно еще в доисторические времена, однако широкое применение нашло значительно позже, так как в свободном состоянии встречается в природе крайне редко, а получение его из руд стало возможным лишь на определенном уровне развития техники. Вероятно, впервые человек познакомился с метеоритным железом, о чем свидетельствуют его названия на языках древних народов: древнеегипетское "бени-пет" означает "небесное железо"; древнегреческое sideros связывают с латинским sidus (род. падеж sideris) - звезда, небесное тело. В хеттских текстах 14 века до н. э. упоминается о железе как о металле, упавшем с неба. В романских языках сохранился корень названия, данного римлянами (например, франц. fer, итал. ferro). Из метеоритного железа были изготовлены первое железное оружие и инструменты, их возраст старше 5000 лет. Из метеоритного железа были изготовлены женские украшение - бусы времен Первой династии в Египте, которые были изготовлены в 4-м тысячелетием до нашей эры.

Железо стали употреблять одновременно с бронзой. В древности его выплавляли так называемым кричным способом. Железную руду в смеси с большим избытком древесного угля закладывали в плоские ямы; затем уголь зажигали и раздували огонь мехами. Таким путем получались более или менее связные болванки (крицы) колкого железа, которые затем обрабатывали молотом. В средние века ямы или плоские очаги для получения железа постепенно стали заменять небольшими шахтными печами, из которых и развилась современная доменная печь. В XIV в. Мехи стали приводить в действие силой воды. Достигнутое благодаря этому значительное повышение температуры печи дало возможность получать железо более богатое углеродом, то есть чугун. Несмотря на то, что такой чугун и не поддается ковке, вскоре научились превращать его в ковкое железо путем вторичной переплавки при сильном продувании - «фришевании». Производство железа значительно развилось в конце XVIII в., когда благодаря открытию паровой машины и строительству железных дорог спрос на железо начал чрезвычайно быстро расти. Недостаток в древесном угле обусловил необходимость использования ископаемых углей в виде кокса – горючего и восстановительного агента. Во второй половине фришевание подверглось существенным улучшениям: была введена продувка в конвертере (процесс Бессемера, 1855 г.; способ Томаса – Джилькриста, 1878 г.) и регенеративная плавка (метод Сименса-Мартена, 1865 г.). Впоследствии к этим способам присоединилась еще плавка в электрической печи, применяемая для получения высокосортных сталей (электросталей).

2 Общая характеристика элемента. Расположение в периодической системе д.И. Менделеева

Железо (лат. Ferrum), Fe, химический элемент VIII группы побочной подгруппы Периодической системы Менделеева; атомный номер 26, атомная масса 55,847; блестящий серебристо-белый металл. Сравнение физических и химических свойств элементов VIII группы показывает, что железо, кобальт (Co) и никель (Ni), находящиеся в четвертом большом периоде, очень сходны между собой и в то же время сильно отличаются от элементов двух других триад. Поэтому их обычно выделяют в семейство железа.

В VIIIВ группе наблюдается уникальное в Периодической системе явление: число валентных электронов элемента (Co, Ni) превосходит номер группы. По этому признаку лишь Fe по праву можно было бы считать элементом VIIIВ группы. Однако существует и вторая особенность свойственная элементам триады железа: ни в одном из своих соединений они не проявляют валентности (или степени окисления), отвечающей номеру группы. С этой точки зрения даже Fe можно отнести к VIIIВ группе лишь формально. Третья особенность заключается в том, что в рамках одной группы объединяется горизонтальное семейство из трех элементов.

Причины такого своеобразия структуры VIIIВ группы в целом и триады железа в особенности многоплановы. Существенную роль здесь играет то обстоятельство, что в триаде железа наиболее ярко проявляется наиболее известная горизонтальная аналогия, характерная для d-элементов в целом.

Атомы металлов семейства железа имеют одинаковое число электронных слоев, равное четырем. На внешнем электронном слое у этих элементов по два электрона (…ns²). Они являются d-элементами, так как электронами заполняются d-орбитали предпоследнего электронного слоя.

Электронная формулы атомов железа будет выглядеть следующим образом:

₂₆Fe 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

Схемы распределения электронов внешнего уровня атомов железа по квантовым ячейкам:

₂₆Fe

↑↓

↓

↑

↑

↑

↑

↑↓

3d 4s 4p В = 0

Валентность железа в основном состоянии равна нулю, так как на внешней 4s-оболочке нет неспаренных электронов, несмотря на то, что на предвнешней 3d-оболочке имеется четыре неспаренных электрона. Последние не могут образовывать электронные пары с электронами других атомов, так как закрыты электронами внешней оболочки.

В возбужденном состоянии происходит разъединение 4s-пары электронов.

₂₆Fe^*

↓

↑

↓

↑

↑

↑

↑

↑↓

3d 4s 4p В^* = 2, 3, 4, 5, 6

Валентность железа в возбужденном состоянии определяется не только 4s-, 4p-, но и 3d-неспаренными электронами. Однако пара 3d-электронов не может разъединится, потому что в третьей оболочке нет вакантных орбиталей, поэтому максимальная валентность железа равна шести.

Для железа наиболее характерны степени окисления +2 и +3, известны также производные железа, в которых его степень окисления равна -2, 0, +4, +6 и +8.