Залізо: фізичні і хімічні властивості.

Опрацюйте теорію, випишіть основне у зошит

Ферум, як атом і хімічний елемент

Ферму міститься у VIIIB групі Періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва.

Будова електронної оболонки атома Феруму — [Ar]3d⁶4s².

На зовнішньому електронному рівні атом містить 2 електрона. Один з них легко переходить на 4p орбиталь. Тому в збудженому стані в атомі Феруму є 6 неспарених електронів.

Ферум проявляє ступіні окиснення +2 і +3, максимальний ступінь окиснення заліза становить +6.

Зверни увагу!

За поширенням у земній корі Ферум займає четверте місце (після Оксигену, Силіцію і Алюмінію) і друге місце серед металів (після Алюмінію).

У земній корі Ферум зустрічається в складі сполук.

Основні природні мінерали Феруму:

• магнетит (магнітний залізняк) FeO⋅Fe₂O₃;

• гематит Fe₂O₃;

• лимонит, склад якого можна приблизно виразити формулою Fe₂O₃⋅nH₂O;

• пірит FeS₂;

• сидерит FeCO₃.

Фізичні властивості заліза

У вільному стані залізо — сріблясто-білий метал з металічним блиском, пластичний, добре проводить тепло і електричний струм, важкий, тугоплавкий. Його характерна особливість — магнітні властивості.

Отримання заліза

У лабораторних умовах залізо можна отримати з його сполук наступними способами:

• відновлення заліза з оксиду Fe2O3 воднем при нагріванні:

  

• відновлення заліза з його оксидів алюмінієм при нагріванні:

  

• електроліз водних розчинів солей феруму(II).

У промислових умовах залізо отримують з руд, масова частка Феруму в яких — не менше 16 %.

Одержання заліза з руди проводять у доменній печі.

Доменна піч є вертикальною конструкцію заввишки близько 20 - 30 м.

Це пристрій безперервної дії.
У ньому при високій температурі відбувається доменний процес:

• зверху в піч подається залізна руда, кокс і флюси (кальцій і магній карбонати);

• знизу надходить збагачене киснем повітря;

• у результаті складних процесів з руди поступово відновлюється залізо.

Кокс розчиняється у розплавленому залізі, тому в результаті доменного процесу виходить чавун — сплав заліза з вуглецем (масова частка вуглецю — понад 2 %).

Недоліком чавуну є його крихкість, тому основна його маса йде на виробництво сталі — сплаву заліза з вуглецем (масова частка вуглецю — не більше 2 %).

Хімічні властивості заліза

Залізо — метал з помірною хімічною активністю.

При нормальній температурі залізо не взаємодіє навіть з сильними окисниками, проте при нагріванні його активність збільшується.

Залізо взаємодіє при нагріванні з простими речовинами:

• киснем:

  

• галогенами:

  

• сіркою:

  

При нормальних умовах залізо не реагує з водою і розчинами лугів.

Концентровані розчини нітратної і сульфатної кислот пасивують поверхню заліза, і воно в них не розчиняється.

При високій температурі розпечене залізо реагує з парами води:

При розчиненні заліза у кислотах можуть утворюватися солі феруму (II) і феруму (III).

Зверни увагу!

Якщо у результаті реакції взаємодії заліза з розчином кислоти виділяється водень, то утворюється сіль двовалентного феруму:

Залізо витісняє малоактивні метали з розчинів їх солей:

Розв'яжіть задачу

Який об’єм водню виділиться за нормальних умов, якщо до 1,12г заліза додати 18 г хлоридної кислоти з масовою часткою НСІ 10%?

Здійснити перетворення

Fe → FeCl₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃

Виконати інтерактивну вправу