
- •1 Историческая справка
- •2 Общая характеристика элемента. Расположение в периодической системе д.И. Менделеева
- •3 Распространение в природе
- •4 Основные физические свойства
- •5 Химические свойства железа
- •6 Химические соединения железа
- •6.1 Соединения железа (II)
- •6.2 Соединения железа (III)
- •6.3 Соединения железа (VI)
- •7 Способы получения железа
- •8 Способы применения железа
- •9 Влияние железа на человека. Оказание медицинской помощи
- •Список использованных источников
6 Химические соединения железа
6.1 Соединения железа (II)
Производными двухвалентного железа являются: оксид железа (II) FeO, гидроксид железа (II) Fe(OH)2, а также соли многочисленных кислот. Наиболее важным из них является сульфат, кристаллизующийся с 7 молекулами воды FeSO4*H2O (железный купорос), образующий светло-зеленые кристаллы, хорошо растворимые в воде. На воздухе железный купорос постепенно выветривается и одновременно окисляется с поверхности, переходя в желто-бурую основную соль железа (III).
Сульфат железа (II) получают путем растворения обрезков стали в 20-30%-ной серной кислоте:
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
Сульфат железа (II) применяется для борьбы с вредителями растений, в производстве чернил и минеральных красок, при крашении тканей.
При нагревании железного купороса выделяется вода и получается белая масса безводной соли FeSO4. При температурах выше 480 0С безводная соль разлагается с выделением диоксида и триоксида серы; последний во влажном воздухе образует тяжелые белые пары серной кислоты:
2FeSO4 = Fe2O3 + SO2↑ + SO3↑
Оксид железа (II) FeO – черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Оксид железа (II) получают восстановлением оксида железа (II, III) оксидом углерода (II):
F e3O4 + CO нагрев 3FeO + CO2↑
Оксид железа (II) – основной оксид, легко реагирует с кислотами, при этом образуются соли железа (II):
FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O
FeO + 2H+ = Fe+2 + H2O
Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 – порошок белого цвета, не растворяется в воде. Получают его из солей желе (II) при взаимодействии их со щелочами:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + Na2SO4
Fe+2 + 2OH- = Fe(OH)2↓
Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 проявляет свойства основания, легко реагирует с кислотами:
Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O
Fe(OH)2 + 2H+ = Fe+2 + 2H2O
При нагревании гидроксид железа (II) разлагается:
F e(OH)2 нагрев FeO + H2O
Соединения со степенью окисления железа +2 проявляют восстановительные свойства, так как Fe+2 легко окисляется до Fe+3:
Fe+2 - 1е- → Fe+3
Так, свежеполученный зеленоватый осадок Fe(OH)2 на воздухе очень быстро изменяет окраску – буреет. Изменение окраски объясняется окислением Fe(OH)2 в Fe(OH)3 кислородом воздуха:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Восстановительные свойства проявляют и соли двухвалентного железа, особенно при действии окислителей в кислой среде. Например, сульфат железа (II) восстанавливает перманганат калия в кислой среде до сульфата марганца (II):
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Ввиду способности легко окисляться, соли железа (II) часто применяются как восстановители.
Растворимые соли железа (II), например хлорид, удобнее получать реакцией металлического железа с соответствующей кислотой. Водные растворы и кристаллы солей железа (II), содержащие кристаллизованную воду, окрашены в бледно-зеленый цвет, который, таким образом, является цветом ионов Fe+2. Растворы солей двухвалентного железа вследствие гидролиза имеют кислую реакцию. Нерастворимые соли двухвалентного железа получаются из его растворимых солей путем обменных реакций. Большинство солей железа (II) склоны к образованию двойных и комплексных солей с солями активных металлов (главным образом щелочных) и аммония. На воздухе соли двухвалентного железа не вполне устойчивы, причем чаще двойные соли бывают более прочными, чем простые. При действии сильных окислителей соли железа (II) количественно превращаются в соли железа (III).
Карбонаты щелочные металлов осаждают из растворов солей железа (II) белый карбонат железа (II) FeCO3. При действии воды, содержащий CO2, карбонат железа, подобно карбонату кальция, частично переходит в более растворимую кислую соль Fe(HCO3)2. В виде этой соли железо содержится в природных железистых водах.
Сернистые соединения железа (II).
При непосредственном взаимодействии железа и серы образуется два соединения:
FeS – моносульфид железа (II);
FeS2 – дисульфид железа (II).
Моносульфид железа (II) FeS образуется при сплавлении железа с серой; этим способом его получают и в технике, где FeS применяют для получения сероводорода. Техническое сернистое железо бывает обычно загрязнено избытком металла. Оно поступает в продажу в виде темно-серых кусков или плиток. Чистый кристаллический моносульфид имеет светлый томпаково-коричневый цвет.
Из водных растворов солей железа (II) при действии ионов Sn моносульфид железа выпадает в виде черного осадка. Этот осадок в воде практически нерастворим, но растворяется в разбавленных кислотах. Во влажном состоянии он легко подвергается частичному окислению воздухом до сульфата.
В природе сернистое железо встречается в виде магнитного колчедана (пирротина), кристаллизующегося гексагонально. Аналогичное по кристаллической структуре сернистое железо, встречающееся в метеоритах, называется троилитом. Магнитный колчедан почти всегда содержит никель, поэтому его используют для получения никеля. Содержание серы в магнитном колчедане почти всегда на 1-2% выше, чем это соответствует формуле FeS. Избыток серы включается в решетку сернистого железа.
Дисульфид железа FeS2 очень распространен в виде пирита (серный или железный колчедан). Наряду с пиритом дисульфид встречается и в виде марказита ( водный или двойной колчедан). При высокой температуре он легко отщепляет серу. При прокаливании на воздухе он сгорает, образуя Fe2O3 и SO2. Легкость образования сернистого газа из пирита обуславливает его применения в качестве главного исходного продукта для производства серной кислоты. Благодаря значительной теплоте окисления пирита и легкости его разложения обжиг в печах, начавшись, протекает дальше уже самостоятельно. В радиотехнике кристаллы пирита применяются в качестве детекторов.
В аналитической химии реактивом для обнаружения катионов железа Fe+2 является гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) K3[Fe(CN)6]:
3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2↓ + 3K2SO4
При взаимодействии ионов [Fe(CN)6]3- с катионами железа Fe+2 образуется темно-синий осадок – турнбулева синь:
3Fe+2 + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2↓