10

Fe(железо).

Железо находится в побочной подгруппе VIII группы IV периода. Как все элементы побочных подгрупп, железо имеет валентные электроны как на внешнем, четвертом, так и на третьем, предпоследнем уровне – это d-элемент, металл:

^{F e 1S2 2S2 2P6 3d6 4S}2

3

4

d S

В соединениях для него характерны валентности II и III, а степени окисления +2 и +3. (Известны соединения Fe(VI), однако на практике с ними приходится встречаться редко.)

Кроме Fe, в этой побочной подгруппе находятся Co и Ni, которые обнаруживают большое сходство с Fe, а потому объединяются с ним в триаду железа, или семейство железа.

Для соединений железа, как и для большинства d-элементов характерны:

1) окислительно-восстановительные реакции.

Fe²⁺ -1ē ¬®Fe³⁺

2) реакции комплексообразования.

Простое вещество.

1. Химические свойства.

Железо металл со средней химической активностью. Чистое железо в отсутствии влаги на воздухе не меняется, химическая активность его возрастает с увеличением в нем содержания примесей.

I. Взаимодействие Fe с простыми веществами:

1. с галогенами, при нагревании.

2Fe + 3Cl₂ ^t → 2FeCl₃

2. с кислородом.

1. при недостатке кислорода.

2Fe + O₂ → 2FeO

2. при накаливании на воздухе или в кислороде железо сгорает, образуя железную окалину.

3Fe + 2O₂ ^t → Fe₃O₄ (Fe₂O₃ FeO)

3. в избытке O₂.

4Fe + 3O₂ ^t → 2Fe₂O₃

3. c серой.

Fe + S ^t → FeS Железо окисляется до степени окисления +2.

ЗАПОМНИТЕ: сильные окислители окисляют железо до Fe(III), а более слабые до Fe(II).

4. c углеродом.

При нагревании образуется карбид железа Fe₃C ( цементит), состав которого не соответствует обычным валентностям этих элементов, а определяется структурой соединения.

3Fe + C ^t → Fe₃C

5. c азотом при нагревании образуется нитрид.

2Fe + N₂ ^t → 2FeN

6. Во влажном воздухе железо постепенно подвергается коррозии – ржавлению.

4Fe + O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃

II. Взаимодействие Fe cо сложными веществами.

1. с парами воды и оксидами при высокой температуре.

^t

3Fe + 4H₂O ⇄ Fe₃O₄ + 4H₂

^t

Fe + CO₂ ⇄ FeO + CO

2. с растворами кислот.

Fe реагирует с кислотами, не проявляющими окислительных свойств аниона, с выделением водорода, окисляясь до Fe(II).

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

^разб.

3. с кислотами окислителями HNO₃, HNO₃,H₂SO₄.

^{разб, конц. конц.}

1. Fe +4 HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO ↑+ 2H₂O

^разб.

Под действием концентрированных серной и азотной кислот при комнатной температуре железо пассивируется: на его поверхности образуется прочная оксидная пленка, препятствующая дальнейшему воздействию.

Однако при нагревании железо реагирует с H₂SO_{4 конц.}, окисляясь до степени окисления +3.

_t

2. Fe + 6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3 SO₂↑ + 6H₂O

^конц.