Valence železa. Kakšna je valenca železa?

Težko je precenjevati vlogo železa za človeško telo, ker prispeva k "ustvarjanju" krvi, njegova vsebnost vpliva na raven hemoglobina in mioglobina, železo normalizira delovanje encimskega sistema. Kaj je ta element s stališča kemije? Kakšna je valenca železa? To bo obravnavano v tem članku.

Malo zgodovine

Človek je vedel o tem kemičnem elementu in celo lasti izdelke iz nje v IV. Stoletju pred našim štetjem. To so bili ljudje starega Egipta in Sumerci. Najprej so začeli izdelovati nakit, železovo orožje in nikljeve zlitine, ki so jih odkrili med arheološkimi izkopavanji in temeljito raziskali kemiki.

Malo kasneje so se arijska plemena, ki so se preselila v Azijo, naučila, da iz rude izločijo trdo železo. Za tiste ljudi je bilo tako dragoceno, da so bili izdelki pokriti z zlatom!

Značilnosti železa

Železo (Fe) je na četrtem mestu v vsebini v globinah zemeljske skorje. Poteka v skupini 7 četrtega obdobja in ima številko 26 v kemični tabeli elementov Mendeleeva. Valence železa ima neposredno odvisnost od svojega položaja v tabeli. Ampak več o tem kasneje.

Ta kovina je najpogostejša v naravi v obliki rude, se pojavlja v vodi kot mineral, pa tudi v različnih spojinah.

Največja rezerva železove rude je v Rusiji, Avstraliji, Ukrajini, Braziliji, ZDA, Indiji, Kanadi.

Fizične lastnosti

Preden nadaljujete z valenco železa, je treba podrobneje pretehtati svoje fizikalne lastnosti, tako rekoč, da si jih podrobneje ogledate.

Ta kovina ima srebrna barva, dovolj plastično, vendar je sposobna povečati trdoto z interakcijo z drugimi elementi (na primer z ogljikom). Ima tudi magnetne lastnosti.

V vlažnem okolju železo lahko korodira, to je rje. Čeprav je popolnoma čista kovina bolj odporna proti vlagi, če pa vsebuje nečistoče, povzročajo korozijo.

Železo dobro sodeluje s kislim medijem, lahko celo tvori soli železove kisline (pod močnim oksidantom).

V zraku je hitro prevlečen z oksidnim filmom, ki ga ščiti pred medsebojnimi vplivi.

Kemijske lastnosti

Tudi ta element ima številne kemične lastnosti. Železo, tako kot drugi elementi periodične tabele, ima polnjenje atomskega jedra, kar ustreza redni številki +26. V bližini jedra je 26 elektronov, ki se vrtijo.

Na splošno, če upoštevamo lastnosti železa - kemični element, potem je kovina z nizko aktivno sposobnostjo.

Z interakcijo z oksidanti šibkejše, železo tvori spojine, kjer je dvovalentna (to je njeno oksidacijsko stanje +2). In če z močnimi oksidanti, stopnja oksidacije železa doseže +3 (to pomeni, da njegova valenca postane 3).

Pri interakciji s kemičnimi elementi, ki niso kovine, Fe deluje kot redukcijsko sredstvo glede na njih, medtem ko oksidacijsko stanje postane, razen +2 in +3, celo +4, +5, +6. Take spojine imajo zelo močne oksidacijske lastnosti.

Kot je bilo že omenjeno, je železo v zraku prekrito z oksidnim filmom. Ko se segreva, se hitrost reakcije dvigne in tvori železov oksid z valenco 2 (temperatura manj kot 570 stopinj Celzija) ali oksid z valenco 3 (temperaturni indeks več kot 570 stopinj).

Interakcija Fe s halogeni vodi v nastanek soli. Elementi fluora in klora oksidirajo na +3. Brom je do +2 ali +3 (vse je odvisno od pogojev kemične transformacije pri interakciji z železom).

Z reakcijo z jodom se element oksidira na +2.

Dobimo železo in žveplo za ogrevanje, železov sulfid z valenco 2.

Če železo talimo in združimo z ogljikom, fosforjem, silicijom, borom, dušikom, dobimo spojine, imenovane zlitine.

Železo je kovina, zato je vzajemna s kislinami (to je bilo tudi na kratko omenjeno zgoraj). Na primer žveplene in dušikove kisline, ki imajo visoko koncentracijo v mediju z nižjo temperaturo, ne vplivajo na železo. Ampak to stane, ko se pojavi reakcija, zaradi česar se železo oksidira na +3.

Višja koncentracija kisline je višja temperatura.

Ogrevanje 2 valence železa v vodi, dobimo njegov oksid in vodik.

Tudi Fe ima sposobnost premakniti kovine iz vodnih raztopin soli, ki imajo zmanjšano aktivnost. V tem primeru se oksidira na +2.

Ko se temperatura dvigne, železo osvobaja kovine iz oksidov.

Kakšna je valenca

Že v prejšnjem odseku se je malenkost pojavil koncept valence in stopnja oksidacije. Čas je, da upoštevamo valenco železa.

Toda najprej moramo razumeti, kakšno lastnost so takšni kemični elementi.

Kemikalije so skoraj vedno konstantne v svoji sestavi. Na primer, v vodni formuli H2O-1, atom kisika in 2 atoma vodika. Enako velja za druge spojine, v katere so vpleteni dva kemijska elementa, od katerih je eden vodik: pri atomu kemijskega elementa lahko dodamo 1 do 4 atome vodika. Ampak ne obratno! Zato je jasno, da vodik dodaja samo en atom druge snovi. In to je ta pojav, ki se imenuje valenca - sposobnost atomov kemijskega elementa, da pritrdijo določeno število atomov drugih elementov.

Vrednost valence in grafične formule

Obstajajo elementi periodične tabele, ki imajo konstantno valenco - to sta kisik in vodik.

In obstajajo kemični elementi, v katerih se spreminja. Na primer, železo je pogosteje 2 in 3 valence, žveplo 2, 4, 6, ogljik 2 in 4. To so elementi s spremenljivo valenco.

Nadalje, razumevanje, katere valence je, lahko pravilno napišemo grafično formulo spojin. Prikazuje zaporedje spojin atomov v molekuli.

Tudi, če poznate valenco enega od elementov v sestavku, lahko določite valenco druge.

Valence železa

Kot smo že omenili, se železo nanaša na elemente s spremenljivo valenco. In lahko niha ne samo med kazalniki 2 in 3, ampak tudi doseže 4, 5 in celo 6.

Seveda se podrobneje proučuje valenca železa anorganska kemija. Razmislimo o tem mehanizmu na ravni najpreprostejših delcev.

Iron je d-element, ki mu pripada še 31 elementov periodične tabele (to je 4-7 obdobij). Ker se število redov poveča, lastnosti g-elementov pridobijo majhne spremembe. Narašča tudi atomski polmer teh snovi. Imajo spremenljivo valenco, ki je odvisna od tega, da je pred-zunanji podenot e-elektronov nepopoln.

Zato za železo v zunanjem sloju ni le c-elektrona, temveč tudi nepobarvani 3d-elektroni že obstoječega sloja. In posledično je lahko valenca Fe v kemijskih spojinah 2, 3, 4, 5, 6. V bistvu je enaka 2 in 3 sta stabilnejša železove spojine z drugimi snovmi. V manj stabilnem - kaže valenco 4, 5, 6. Vendar so takšne spojine manj pogoste.

Divalent ferrum

Medsebojno delovanje 2 valenčnega železa z vodo proizvaja železov oksid (2). Ta povezava je črna. Z lahkoto lahko sodeluje s klorovodikovo (nizko koncentracijo) in dušikovimi (visokimi koncentracijskimi) kislinami.

Če se takšen oksid z 2 valenčnima železoma reagira bodisi z vodikom (temperatura 350 stopinj Celzija) bodisi z ogljikom (koksom) pri 1000 stopinjah, jo nato obnovimo v čisto stanje.

Pridobite železov oksid z 2 valencami na tak način:

• preko povezave 3-valenčnega železovega oksida z ogljikovim monoksidom;
• pri segrevanju čistega Fe, medtem ko je nizek tlak kisika;
• z razgradnjo oksalata 2 valenčnega železa v vakuumskem mediju;
• pri interakciji čistega železa z njegovimi oksidi je hkrati temperatura 900-1000 stopinj Celzija.

Kar zadeva naravno okolje, je železov oksid z dvema valencama prisoten v obliki mineralov wuestita.

Obstaja tudi metoda določanja valence železa v raztopini, ki ima v tem primeru svoj indeks. Potrebne so reakcije z rdečo soljo (kalijev heksacianoferat) in alkalijami. V prvem primeru dobimo temno modro oborino - kompleksno sol železa z 2 valencami. V drugem je pridobivanje temno sivo-zelene oborine, železovega hidroksida, tudi 2-valentna, medtem ko ima železov hidroksid 3-valenčnega hidroksida temno rjavo barvo v raztopini.

Železovo železo

Oksid 3-valenčnega feruma ima praškasto strukturo, katere barva je rdeče-rjave barve. Ima tudi imena: železov oksid, železa nor, rdeči pigment, barva hrane, krokus.

V naravi je ta snov v obliki mineralnega hematita.

Oksid takšnega železa z vodo ne deluje več. Toda združuje se s kislinami in alkalijami.

Železov oksid (3) se uporablja za barvanje materialov, ki se uporabljajo v gradbeništvu:

• opeke;
• cement;
• keramični izdelki;
• beton;
• tlakovanje plošče;
• talne obloge (linolej).

Železo v človeškem telesu

Kot je navedeno na začetku članka, je železo pomembna sestavina človeškega telesa.

Če ta element ni zadosten, se lahko pojavijo naslednje posledice:

• povečana utrujenost in občutljivost na mraz;
• suha koža;
• zmanjšana možganska aktivnost;
• poslabšanje moči nohtne plošče;
• omotica;
• težave s prebavo;
• sivi lasje in izpadanje las.

Železo se praviloma kopiči v vranici in jetrih ter ledvicah in trebušni slinavki.

Pri prehrani ljudi morajo biti izdelki, ki vsebujejo železo:

• goveje jeter;
• ajdova kaša;
• arašidi;
• pistacije;
• zeleni grah v pločevinkah;
• posušene bele gobe;
• piščančje jajce;
• špinača;
• drva;
• jabolka;
• hruške;
• breskve;
• pesa;
• morski sadeži.

Pomanjkanje železa v krvi povzroči zmanjšanje hemoglobina in razvoj takšne bolezni, kot je anemija pomanjkanja železa.