ЖЕЛЕЗО як хімічний елемент :: Природничі науки

У періодичній таблиці елементів Менделєєва залізо знаходиться в побічної підгрупи VIII групи, четвертому періоді. На зовнішньому електронному шарі воно має два електрони - 4s (2). Оскільки електронами заповнюються також d-орбіталі передостаннього електронного шару, залізо відноситься до d-елементів. Його загальна електронна формула - 1s (2) 2s (2) 2p (6) 3s (2) 3p (6) 3d (6) 4s (2).

Інструкція

За фізичними властивостями залізо - сріблясто-сірий метал з великою міцністю, пластичністю, ковкістю, феромагніти (володіє сильними магнітними властивостями). Його щільність - 7,87 г / см ^ 3, температура плавлення - 1539оC.

У природі залізо - другий за поширеністю метал після алюмінію. У вільному вигляді воно може зустрічатися лише в метеоритах. Найбільш важливі його природні сполуки - червоний залізняк Fe2O3, бурий залізняк Fe2O3 • 3H2O, магнітний залізняк Fe3O4 (FeO • Fe2O3), залізний колчедан, або пірит, FeS2. З`єднання заліза можна виявити також у складі живих організмів.

Валентні, тобто реакционноспособниє, електрони в атомі заліза знаходяться на останньому (4s (2)) і передостанньому (3d (6)) електронних шарах. При порушенні атома електрони на останньому шарі розпарюються, і один з них переходить на вільну 4p-орбіталь. У хімічних реакціях залізо віддає свої електрони, проявляючи ступеня окислення +2, +3 і +6.

У реакціях з речовинами залізо грає роль відновлювача. При звичайній температурі воно не взаємодіє навіть з самими сильними окислювачами, такими як кисень, галогени і сірка, але при нагріванні активно реагує з ними, утворюючи відповідно оксид заліза (II, III) - Fe2O3, галогеніди заліза (III) - наприклад, FeCl3, сульфід заліза (II) - FeS. При ще більшому нагріванні воно вступає в реакцію з вуглецем, кремнієм і фосфором (результати реакцій - карбід заліза Fe3C, силицид заліза Fe3Si, фосфід заліза (II) Fe3P2).

Залізо реагує і зі складними речовинами. Так, на повітрі в присутності вологи воно корродіруєт: 4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe (OH) 3. Так утворюється іржа. Як метал середньої активності, залізо витісняє водень з розбавлених соляної та сірчаної кислот, при високій температурі взаємодіє з водою: 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 ^.

Концентрована сірчана кислота при звичайній температурі пасивує залізо, при нагріванні - окисляє його до сульфату заліза (III). У цій реакції виділяється сірчистий газ SO2. Концентрована азотна кислота також пасивує цей метал, але розбавлена - окисляє до нітрату заліза (III). В останньому випадку виділяється газоподібний оксид азоту (II) NO. Залізо витісняє з розчинів солей метали, розташовані в електрохімічному ряді напруг правіше його: Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.