Demir bileşikleri. Demir: fiziksel ve kimyasal özellikler

Demir ve alaşımlarının ilk ürünleri kazılar sırasında bulunmuş ve yaklaşık M.Ö. 4 bin yıl öncesine dayanıyordu. Yani, antik Mısırlılar ve Sümerler dahi, bu maddenin meteorit yataklarını mücevher ve ev eşyalarının yanı sıra silahlar için kullandılar.

Bugün, çeşitli demir bileşiklerinin yanısıra saf metal de en çok kullanılan ve kullanılan maddelerdir. Yirminci yüzyılın demir olarak düşünülmesine şaşmamak gerek. Nitekim plastik ve ilgili materyallerin gelişinden ve yaygınlaşmasından önce bu ilişki insan için büyük önem taşıyordu. Bu maddenin ve hangi maddelerin oluştuğu bu makalede ele alacağız.

Demirin kimyasal elementi

Bir atomun yapısını göz önüne alırsak, öncelikle periyodik tablodaki yerlerini belirtmeliyiz.

1. Seri numarası 26'dır.
2. Dördüncü büyük dönem.
3. Sekizinci grup, sekonder alt grup.
4. Atom ağırlığı 55.847 'dir.
5. Dış elektron kabuğunun yapısı, 3d ⁶ 4s ² formülü ile gösterilir.
6. Kimyasal element sembolü Fe'dir.
7. Adı demir, formüldeki okuma ferrumdur.
8. Doğada, 54, 56, 57, 58 numaralı kütle numaralı elementin dört sabit izotopu vardır.

Demirin kimyasal elementi stabil olmayan yaklaşık 20 farklı izotopa sahiptir. Belli bir atomun sergilediği muhtemel oksidasyon durumu:

• 0;
• 2;
• 3;
• 6.

Sadece elementin değil aynı zamanda çeşitli bileşikleri ve alaşımları da önemlidir.

Fiziksel özellikler

Basit bir madde olarak, demirin belirgin metalizma sahip fiziksel özellikleri vardır. Yani, gümüşümsü bir beyaz, gümüş rengi bir metal tonu olup, yüksek düzeyde süneklik ve esneklik, yüksek bir erime noktası ve kaynama noktası vardır. Özellikleri daha ayrıntılı olarak düşünürsek, o zaman:

• Erime noktası 1539 ^° C;
• Kaynama - 2862 ^° C;
• Aktivite - ortalama;
• Yüksek refrakterlik;
• Sergilerde manyetik özellikler belirlendi.

Koşullara ve farklı sıcaklıklara bağlı olarak demir oluşturan çeşitli değişiklikler vardır. Fiziksel özellikleri, kristal kafeslerin farklı olması gerçeğinden farklıdır.

1. Alfa formu veya ferrit 769 ^° C sıcaklığa kadar varabilir.
2. 769'dan 917'ye kadar ⁰ C, beta formudur.
3. 917-1394 ⁰ C - gama formu veya östenit.
4. 1394'den fazla ⁰ С-sigma-iron.

Tüm modifikasyonlar, farklı kristal kafes yapısına sahiptir ve aynı zamanda manyetik özelliklerde de farklıdır.

Kimyasal özellikler

Zaten yukarıda belirtildiği gibi, basit bir madde olan demir, ortalama bir kimyasal aktivite sergilemektedir. Bununla birlikte, ince dağılan bir durumda havada kendiliğinden tutuşabilme kabiliyeti vardır ve saf oksijende metal kendiliğinden yanar.

Korozyon oranı yüksektir, bu nedenle bu maddenin alaşımları katkı maddeleri ile kaplanmıştır. Demir şu kişilerle etkileşime geçebilir:

• asitler;
• Oksijen (hava dahil);
• kükürt;
• halojen;
• Isıtıldığında - azot, fosfor, karbon ve silikon ile;
• Daha az aktif metallerin tuzları ile basit maddelere geri kazandırma;
• Sıcak su buharı ile;
• Demir tuzları oksidasyon durumunda +3.

Açıkçası, bu tür bir aktivitenin tezahür ettirilmesinde metal, çeşitli ve çeşitli özelliklerde çeşitli bileşikler oluşturabilmektedir. Olması gereken şey budur. Demir ve bileşikleri son derece çeşitlidir ve insanın bilim, teknoloji ve endüstriyel faaliyetinin en çeşitli dallarında uygulama bulmaktadır.

Doğadaki dağılım

Doğal demir bileşikleri oldukça sık oluşur, çünkü bu gezegenimizde alüminyumdan sonra ikinci en yaygın elementtir. Bu saf metal , uzaydaki büyük kümelenmeleri belirten meteoritlerin bileşiminde son derece nadirdir. Ana kütle cevher, kaya ve mineral bileşiminde bulunur.

Söz konusu elemanın doğadaki içeriği hakkında konuşursak, aşağıdaki rakamlar gösterilebilir.

1. Karasal gezegenlerin çekirdeği% 90'dır.
2. Yer kabuğunda -% 5.
3. Dünya örtüsünde -% 12.
4. Dünya'nın çekirdeğinde -% 86.
5. Nehirde suda - 2 mg / l.
6. Denizde ve okyanusta - 0,02 mg / l.

En yaygın demir bileşikleri aşağıdaki mineralleri oluşturur:

• manyetit;
• Limonit veya kahverengi demir cevheri;
• Vivianit;
• pirotit;
• pirit;
• siderittir;
• demir sülfit;
• loellingite;
• mispikel;
• Milanterite ve diğerleri.

Bu, tam bir listeden çok uzaktır çünkü gerçekten çoktur. Buna ek olarak, insan tarafından oluşturulan çeşitli alaşımlar yaygın olarak dağıtılır. Bunlar aynı zamanda demir bileşikleridir, bunlar olmadan olmadan insanların modern hayatını hayal etmek zordur. İki ana tür vardır:

• Dökme demir;
• çeliği.

Ayrıca, demir pek çok nikel alaşımının bileşiminde değerli bir katkı maddesidir.

Demir (II) bileşikleri,

Bunlar, oluşturucu elementin oksidasyon durumunun +2 olduğu durumları içerir. Oldukça çok sayıda, çünkü bunlar aşağıdakileri içermektedir:

• oksit;
• hidroksit;
• İkili bağlantılar;
• Karmaşık tuzlar;
• Kompleks bileşikler.

Demirin bu derecedeki oksidasyonu sergilediği kimyasal bileşiklerin formülleri her sınıf için bireydir. En önemli ve yaygın olanları düşünün.

1. Demir oksit (II). Toz siyahtır, suda çözünmez. Bağlantının yapısı basittir. Hızla oksitlenebilir, ancak basit bir maddeye kolayca geri yüklenebilir. İlgili tuzları oluşturan asitlerde erir. Formül FeO'dur.
2. Ferric hydroxide (II). Beyaz bir amorf çökelti. Tuzların bazlarla (alkaliler) tepkimesiyle oluşur. Zayıf temel özelliklere sahiptir, havada demir bileşiklerine hızla oksitlenebilir +3. Formül Fe (OH) _2'dir .
3. Elementin belirtilen oksidasyon halindeki tuzları. Solüsyonun solgun yeşil rengine sahipler, havada bile çok okside olurlar, koyu kahverengileşirler ve demir tuzlarına dönüşürler 3. Suda eritin. Bileşiklere örnekler: FeCL ₂ , FeS04, Fe (NO3) ₂ .

Belirtilen maddeler arasında pratik önem birçok bileşik ihtiva eder. Önce, demir (II) klorür. İnsan vücuduna, anemik hastaya iyonların ana tedarikçisidir. Böyle bir hastalık bir hastada teşhis edildiğinde, dikkate alınan bileşiğe dayalı karmaşık preparatlar öngörülür. Demir eksikliği vücutta böyle doldurulur.

İkincisi, bakır ile birlikte demir sülfat (II) olan demir vitriol, bitkilerdeki tarımsal zararlıları yok etmek için kullanılır. Yöntem, etkinliğini ilk on yıldır değil, bahçıvanlar ve kamyon çiftçileri tarafından çokça takdir edilmektedir.

Mora tuzu

Demir sülfat ve amonyumun kristal hidratı olan bu bileşik. Formülü FeSO ₄ * (NH ₄ ) ₂ SO ₄ * 6H ₂ O olarak yazılmıştır. Uygulamada yaygın olarak kullanılan demir (II) bileşiklerinden biri. İnsan kullanımının ana alanları şunlardır.

1. İlaç sanayii.
2. Bilimsel araştırma ve laboratuar titrimetrik analizleri (krom, potasyum permanganat, vanadyum içeriğini belirlemek için).
3. Tıp - hastanın vücudunda demir eksikliği bulunan gıdaya katkı maddesi olarak.
4. Ahşap ürünlerin emprenye edilmesi için, Mohr tuzu çürüme süreçlerine karşı korur.

Bu maddenin uyguladığı diğer alanlar da vardır. Adı, tezahür eden mülkleri ilk keşfeden bir Alman kimyagerin şerefine aldı.

Demir oksidasyon derecesi olan maddeler (III)

+3 oksidasyon derecesi sergilediği demir bileşiklerinin özellikleri, yukarıdaki değerlerden biraz farklıdır. Böylece, karşılık gelen oksit ve hidroksitin karakteri artık temel değildir, ancak amfoteriktir. Ana maddeleri açıklayalım.

1. Demir oksit (III). Toz küçük kristal, kırmızı-kahverengi renktedir. Suda çözülmez, zayıf asitli özellikler sergiler, daha amfoteriktir. Formül: Fe2O3.
2. Ferric hydroxide (III). İlgili demir tuzları üzerinde alkalin etkisi ile çöken bir madde. Karakteri amfoterik olarak telaffuz edilir, renk kahverengimsi kahverengidir. Formül: Fe (OH) ₃ .
3. Tuzlar, Fe ³⁺ katyonunu içerir. Hidroksi oluştuğundan ve karbon dioksit açığa çıktığı için, karbonat hariç bu tür bir ayırt edilir. Bazı tuzların formülleri örnekleri: Fe (NO3) ₃ , Fe2 (SO4) ₃ , FeCl3 _, FeBr3 ve diğerleri.

Verilen örnekler arasında pratik açıdan önemli bir kristalin hidrat, örneğin FeCL _{3 *} 6H20 veya demir (III) hekzahidroklorür önemlidir. Kanamayı durdurmak ve vücuttaki demir iyonlarını anemi ile doldurmak için tıpta kullanılır.

Dokuz demirli demir (III) sülfat, pıhtılaştırıcı gibi davrandığı için içme suyunun arındırılması için kullanılır.

Demir (VI) bileşikleri,

Özel bir derecede +6 oksidasyon gösteren demirdeki kimyasal bileşiklerin formülleri aşağıdaki şekilde yazılabilir:

• K ₂ FeO ₄ ;
• Na2Fe04;
• MgFeO ₄ ve diğerleri.

Hepsinin ortak bir adı var - ferratlar - ve benzer özelliklere sahipler (güçlü indirgeme maddeleri). Ayrıca dezenfekte etme ve bakterisidal etki yapabilirler. Bu, endüstriyel ölçekte içme suyunun tedavisinde kullanılmalarına izin verir.

Kompleks bileşikler

Analitik kimyada çok önemlidir ve sadece özel maddeler değildir. Bunlar tuzların sulu solüsyonlarında oluşur. Bunlar kompleks demir bileşikleridir. En popüler ve iyi çalışılanlar şunlardır.

1. Hexacyanoferrat (II) potasyum K4 [Fe (CN) ₆ ]. Bileşim için başka bir isim de sarı kan tuzudur. Çözeltideki demir Fe ^{3+ '} nın nitel tayini için kullanılır. Hareketin bir sonucu olarak, çözüm başka bir kompleks oluştuğunda güzel, parlak bir mavi renk kazanıyor-Berlin mavisi KFe ³⁺ [Fe ²⁺ (CN) ₆ ]. Eski zamanlardan beri kumaş için bir boya olarak kullanılmıştır .
2. Hexacyanoferrat (III) potasyum K3 [Fe (CN) ₆ ]. Bir diğer adı kırmızı kan tuzu. Fe ²⁺ demir ^iyonunu belirlemek için nitel bir reaktif olarak kullanılır. Sonuç olarak, türbülans mavisi adı verilen mavi bir çökelti oluşur. Ayrıca kumaş için bir boya olarak kullanılır.

Organik maddeler bileşiminde demir

Demir ve bileşikleri, daha önce de gördüğümüz gibi, insanın ekonomik ömrü açısından pratik önem taşımaktadır. Bununla birlikte, buna ek olarak, vücuttaki biyolojik rolü, aksine bile daha az büyük değildir.

Bu elementin ait olduğu çok önemli bir organik bileşik olan bir protein var. Bu hemoglobin. Ondan dolayı oksijen taşınır ve düzenli ve zamanında gaz alışverişi yapılır. Bu nedenle, yaşamsal bir süreçte (nefes alma) demirin rolü çok büyüktür.

Toplamda, yaklaşık 4 gram demir insan vücudunda bulunur ve tüketilen gıdalar tarafından sürekli doldurulması gerekir.