Желязо: структурата на атома, схемата и примерите. Електронната структура на атома на желязото

Помислете за електронната структура на железен атом, както и за местоположението му в периодичната таблица. Откриваме основните физични и химични свойства на този елемент - областта на употреба.

Позиция в PS

Желязото е d-елемент от група 8 (спомагателна подгрупа). Разполага с 26 номера, относителната атомна маса е 56, а атомът й съдържа 26 протона, 26 електрона и 30 неутрона. Този метал има средна химическа активност, показва намаляващи свойства. Характерни степени на окисление: +2, +3.

Характеристики на структурата на атома

Какво е електронно атомна структурна диаграма желязо? Ако разгледаме разпределението на електроните над енергийните нива, получаваме следния вариант:

2е 8e- 14 д 2е. Такава структура на електронната обвивка на железен атом показва нейното местоположение в подгрупата, потвърждава принадлежността към g-семейството на елементите.

Да бъдеш в природата

Желязото е един от най-често срещаните химически елементи в природата. В земната кора, нейният процент е около 5,1%. В по-голямо количество в червата на нашата планета има само три елемента: силиций, алуминий, кислород.

Железни руди се срещат в различни региони на Земята. Алхимистите открили съединения на този метал в почвата. При производството на желязо се избира руда, в която съдържанието му надхвърля 30%.

В магнитната желязна руда съдържа около седемдесет и два процента от метала. Основните отлагания на магнетит се намират в магнитната аномалия на Курск, както и в Южния Урал. В кръвта процентът на желязо достига 65%. Хематит е открит в квартал Кривой рог.

Значение за растенията и животните

Каква роля играе желязото в живите организми? Структурата на атома обяснява неговите редуциращи свойства. Този химичен елемент е част от хемоглобина, което му придава характерен червен цвят. Около три грама чисто желязо, повечето от които е включено в хемоглобина, се намира в тялото на възрастен. Основната цел е да се прехвърли в тъканите от белите дробове активен кислород, както и продукцията на образувания въглероден диоксид.

Този метал и растения са необходими. Като част от цитоплазмата, той участва активно в процесите на фотосинтеза. Ако растението няма желязо, листата му е бяла на цвят. С минимална горна превръзка с железни соли, листата на растенията стават зелени.

Физични свойства

Ние разгледахме структурата на железен атом. Тази схема потвърждава наличието на метален блясък (има валентни електрони) в този елемент. Сребристо-белият метал има доста висока точка на топене (1539 градуса по Целзий). Благодарение на добрата пластичност, този метал лесно се подлага на валцуване, щамповане, коване.

Способността да се магнетизира и демагнетизира, характерна за желязото, го прави отличен материал за производство на сърцевини от мощни електромагнити в различни апарати и електрически машини.

Колко активно е желязото? Структурата на атома показва наличието на външните нива на два електрона, които ще бъдат отделени в хода на химическата реакция. За да се увеличи неговата твърдост и якост, се извършва допълнително валцоване и втвърдяване на метала. Такива процеси не са придружени от промяна в структурата на атома.

Сортове желязо

Електронната структура на железния атом, чиято схема е разгледана по-горе, обяснява неговите химически характеристики. В технически чист метал, който е нисковъглеродна стомана, основният компонент е желязото. Като примеси се откриват около 0,04 процента въглерод, фосфор, азот и сяра.

Химически чист желязо в неговите външни параметри е подобен на платина. Има повишена устойчивост на корозия, устойчива на киселини. При най-малкото въвеждане на примеси в чист метал, неговите уникални характеристики изчезват.

Опции за получаване

Структурата на атомите от алуминий и желязо показва принадлежността на амфотерния алуминий към основната подгрупа, възможността да се използва в процеса на разделяне на желязото от неговите оксиди. Алуминотермията, извършена при повишена температура, прави възможно отделянето на чист метал от естествените руди. В допълнение към алуминия, като силни редуциращи агенти, водород, оксид въглерод (2), въглища.

Характеристики на химичните свойства

Какви химични свойства има желязото? Структурата на атома обяснява своята възстановителна активност. За желязо е характерно образуването на два реда съединения със състояния на окисление от +2, +3.

Във влажен въздух протича процесът на ръжда (корозия) на метала, което води до образуване на железен хидроксид (3). С кислорода, нагретият железен тел реагира с появата на черен прах от железен оксид (2,3), наречен желязо.

При високи температури металът може да реагира с водна пара, за да образува смесен оксид. Процесът се придружава от еволюцията на водорода.

Реакцията с неметала се получава само когато първоначалните компоненти са предварително загряти.

Желязото може да се разтваря в разредени сярна или солна киселина без предварително нагряване на сместа. Концентрираните сярна и солна киселина пасивират този метал.

Какви други химични свойства има желязото? Структурата на атома на този елемент показва неговата средна активност. Това се потвърждава от местоположението на желязото до водорода (H2) в серия от напрежения. Следователно, той може да измести от солите всички метали, които са разположени отдясно на серията Бекетов. По този начин, при реакцията с меден (2) хлорид, извършен при нагряване, се изолира чиста мед и се получава разтвор на железен хлорид (2).

приложения

Основната част от цялото желязо се използва в производството на чугун и стомана. В чугун, процентът на въглерод е 3-4%, в стомана - не повече от 1,4%. Този неметал изпълнява функцията на елемент, който увеличава здравината на съединението. В допълнение, той влияе положително върху корозионните свойства на сплавите, повишава съпротивлението на материала до повишена температура.

Добавянето на ванадий е необходимо за подобряване на механичната якост на стоманата. Хромът увеличава устойчивостта към агресивни химикали.

Феромагнитните свойства на този химичен елемент го правят потребно в промишлени инсталации, които включват електромагнити. В допълнение, желязото е намерило своето приложение в сувенирната индустрия. Въз основа на него се правят различни сувенири, например колоритни магнити в хладилника.

Силата и еластичността позволяват използването на метал за създаване на броня, различни оръжия.

Железен хлорид (3) се използва за пречистване на вода от примеси. В медицината 26 елемента периодична система на Менделеев се прилагат при лечението на заболяване като анемия. В случай на липса на червени кръвни клетки има бърза умора, кожата придобива неестествен бледо цвят. Подготовката на желязо помага за премахването на подобен проблем, за да се върне тялото в пълноценна дейност. От особена важност е желязото за дейността на щитовидната жлеза, черния дроб. За да се избегнат сериозни проблеми в човешкото тяло, е достатъчно да се консумират около 20 мг от този метал на ден.