Валенция от желязо. Каква е валността на желязото?

Трудно е да се надценява ролята на желязото за човешкото тяло, тъй като той допринася за "сътворяването" на кръвта, съдържанието му влияе върху нивото на хемоглобина и миоглобина, желязото нормализира работата на ензимната система. Но какъв е този елемент от гледна точка на химията? Каква е валността на желязото? Това ще бъде обсъдено в тази статия.

Малко история

Човечеството знаеше за този химически елемент и дори притежаваше продукти от него през IV в. Пр. Хр. Това са народите на Древен Египет и шумерите. Те бяха първите, които започнаха да правят бижута, оръжия от желязо и никелова сплав, открити по време на археологически разкопки и щателно разследвани от химици.

Малко по-късно арийските племена, които мигрираха в Азия, се научиха да извличат твърдо желязо от рудата. За хората от онова време беше толкова ценно, че продуктите бяха покрити със злато!

Характеристики на желязото

Желязото (Fe) е на четвърто място в съдържанието си в дълбините на земната кора. Той се провежда в група 7 от 4-ия период и има номер 26 в химическата маса на елементите на Менделеев. Valence желязо има пряка зависимост от неговата позиция в таблицата. Но повече по-късно.

Този метал е най-често срещан в природата под формата на руда, се среща във водата като минерал, както и в различни съединения.

Най-голямо количество резерви от желязна руда има в Русия, Австралия, Украйна, Бразилия, САЩ, Индия, Канада.

Физични свойства

Преди да преминем към валентността на желязото, е необходимо да разгледаме по-подробно неговите физически свойства, така да се каже, за да го разгледаме по-отблизо.

Този метал има сребрист цвят, достатъчно пластмасов, но е в състояние да увеличи твърдостта чрез взаимодействие с други елементи (например с въглерод). Има и магнитни свойства.

Във влажна среда желязото може да корозира, т.е. ръжда. Въпреки че абсолютно чистият метал е по-устойчив на влага, но ако съдържа примеси, те предизвикват корозия.

Желязото взаимодейства добре с кисела среда, дори може да образува соли на желената киселина (при условията на силен окислител).

Във въздуха бързо се покрива с оксиден филм, който го предпазва от взаимодействия.

Химични свойства

Също така този елемент има редица химични свойства. Желязото, както и другите елементи на периодичната таблица, има заряд на атомното ядро, което съответства на ранния номер +26. И в близост до ядрото има 26 електрона, които се въртят.

Като цяло, ако вземем предвид свойствата на желязото - химичен елемент, тогава той е метал с ниска активност.

Взаимодействайки с окислителите по-слаби, желязото образува съединения, където е двувалентно (тоест, неговото състояние на окисление +2). И ако със силни окислители, тогава степента на окисляване на желязо достига +3 (тоест, неговата валентност става 3).

Когато взаимодейства с химически елементи, които не са метали, Fe действа като редуциращ агент по отношение на тях, докато окислителното състояние става с изключение на +2 и +3, дори +4, +5, +6. Такива съединения имат много силни окислителни свойства.

Както вече бе отбелязано по-горе, желязото във въздуха е покрито с оксиден филм. При нагряване реакционната скорост се повишава и железен оксид с валентност 2 (температура по-малка от 570 градуса по Целзий) или оксид с валентност 3 (температурен индекс над 570 градуса).

Взаимодействието на Fe с халогени води до образуването на соли. Елементите на флуор и хлор го окисляват до +3. Бромът е до +2 или +3 (всичко зависи от това какви са условията за химическата трансформация при взаимодействие с желязото).

Чрез реакция с йод елементът се окислява до +2.

Отопление желязо и сяра, железен сулфид с валентност 2 се получава.

Ако желязото се стопи и комбинира с въглерод, фосфор, силиций, бор, азот, тогава се получават съединения, наречени сплави.

Желязото е метал, така че взаимодейства с киселини (това също беше споменато накратко по-горе). Например, сярна и азотна киселина, които имат висока концентрация в среда с по-ниска температура, не оказват влияние върху желязото. Но това й струва да се надигне, тъй като се получава реакция, в резултат на което желязото се окислява до +3.

Колкото по-висока е киселинната концентрация, толкова по-висока е температурата.

Отопление 2 валентност желязо във вода, получаваме неговия оксид и водород.

Също така Fe има способността да измества металите от водни разтвори на соли, които имат намалена активност. В този случай се окислява до +2.

Когато температурата се повиши, желязото възстановява металите от оксидите.

Каква е валентността

Още в предходния раздел концепцията за валентност, както и степента на окисляване, се срещаха леко. Време е да се разгледа валентността на желязото.

Но първо трябва да разберем какъв вид собственост са такива химически елементи.

Химичните вещества са почти винаги постоянни в състава си. Например във водна формула H2O-1, кислороден атом и 2 водородни атома. Същото е и с други съединения, в които участват два химически елемента, единият от които е водород: към атома на химичния елемент могат да бъдат добавени 1 до 4 водородни атома. Но не и обратното! Така че е ясно, че водородът само добавя към себе си един атом от друго вещество. Именно това явление се нарича валентност - способността на атомите на даден химичен елемент да придаде определен брой атоми на други елементи.

Стойност на валентност и графична формула

Има елементи от периодичната таблица, които имат постоянна валентност - това са кислород и водород.

И има химически елементи, в които се променя. Например, желязото е по-често 2 и 3 валентност, сяра 2, 4, 6, въглерод 2 и 4. Това са елементи с променлива валентност.

Освен това, разбирайки какво е валентността, може правилно да напишете графичната формула на съединенията. Той показва последователността на съединенията на атомите в молекулата.

Също така, знаейки валентността на един от елементите в съединението, можете да определите валентността на другия.

Валенция от желязо

Както бе отбелязано, желязото се отнася до елементи с променлива валентност. И може да се колебае не само между индикаторите 2 и 3, но и да достигне 4, 5 и дори 6.

Разбира се, валентността на желязото се изучава по-подробно неорганична химия. Да разгледаме този механизъм накратко на нивото на най-простите частици.

Желязото е d-елемент, на който се приписват още 31 елемента от периодичната таблица (това е 4-7 периоди). Тъй като нараства редът, свойствата на g-елементите придобиват малки промени. Атомният радиус на тези вещества също се увеличава бавно. Те имат променлива валентност, която зависи от факта, че предварителното външно електронно подножие е непълно.

Следователно, за желязо има не само c-електрони във външния слой, но също така и несдвоени 3d електрони на вече съществуващия слой. И вследствие на това валентността на Fe в химичните съединения може да бъде 2, 3, 4, 5, 6. По принцип тя е равна на 2 и 3 са по-стабилни железни съединения с други вещества. При по-малко стабилни - той показва валентност от 4, 5, 6. Но такива съединения са по-рядко срещани.

Двувалентен фером

Взаимодействието на желязото с 2 валента с вода води до получаване на железен оксид (2). Тази връзка е черна. Лесно взаимодейства със солна киселина (ниска концентрация) и азотна (висока концентрация) киселини.

Ако такъв окис на желязото с 2 валента реагира или с водород (температура 350 градуса по Целзий), или с въглерод (кокс) при 1000 градуса, тогава той се възстановява в чисто състояние.

Получавайте железен оксид с 2 валенции по следните начини:

• чрез свързването на 3-валентен железен оксид с въглероден монооксид;
• когато се загрява чиста Fe, докато ниското налягане на кислорода;
• с разлагане на оксалат от 2 валентно желязо във вакуум среда;
• при взаимодействието на чистото желязо с неговите оксиди, температурата в същото време е 900-1000 градуса по Целзий.

Що се отнася до естествената околна среда, железен оксид с 2 валента присъства под формата на минерал от wuestite.

Съществува и метод за определяне на валентността на желязото в разтвор, в този случай имащ индекс. Необходимо е да се извършат реакции с червена сол (калиев хексацианоферат) и алкали. В първия случай се получава тъмносиня утайка - сложна сол на желязо от 2 валенции. Във второто, получаване на тъмно сиво-зелена утайка, железен хидроксид, също е 2-валентен, докато железен хидроксид на 3-валентния хидроксид има тъмно-кафяв цвят в разтвора.

Желязно желязо

Окисът на 3-валентното желязо има прахообразна структура, чийто цвят е червено-кафяв. Той също така има имената: железен оксид, желязо луд, червен пигмент, цвят на храната, минзухар.

В природата това вещество се намира под формата на минерално - хематит.

Окисът на такова желязо с вода повече не взаимодейства. Но се комбинира с киселини и алкали.

Железен оксид (3) се използва за боядисване на материали, използвани в строителството:

• тухли;
• цимент;
• керамични продукти;
• бетон;
• тротоарни плочи;
• подови покрития (линолеум).

Желязо в човешкото тяло

Както е отбелязано в началото на статията, желязото е важна съставна част на човешкото тяло.

Когато този елемент е недостатъчен, могат да възникнат следните последици:

• повишена умора и чувствителност към настинка;
• суха кожа;
• намалена церебрална активност;
• влошаване на здравината на нокътната плоча;
• виене на свят;
• проблеми с храносмилането;
• сива коса и загуба на коса.

Желязото се натрупва като правило в далака и черния дроб, както и в бъбреците и панкреаса.

В човешката диета трябва да бъдат продукти, съдържащи желязо:

• говежди черен дроб;
• каша от елда;
• фъстъци;
• шам-фъстъци;
• зелен грах консервиран;
• изсушени бели гъби;
• пилешки яйца;
• спанак;
• дрян;
• ябълки;
• круши;
• праскови;
• цвекло;
• морски дарове.

Липсата на желязо в кръвта води до намаляване на хемоглобина и до развитие на такава болест, като анемията на желязодефицит.