Химические свойства. Железо, отдавая два внешних электрона, проявляет степень окисления +2; отдавая три электрона (два внешних и один сверхоктетный с предпоследнего

Железо, отдавая два внешних электрона, проявляет степень окисления +2; отдавая три электрона (два внешних и один сверхоктетный с предпоследнего энергетического уровня), проявляет степень окисления +3.

Fe+3®Fe+2 Fe-3e-®Fe-2e-

Электронные структуры 3d- и 4s-орбиталей атома железа и ионов Fe+2 и Fe+3 можно изобразить так:

Другие степени окисления для железа не характерны.

• По химическим свойствам железо является весьма активным металлом. В сухом воздухе при температуре до 200°С на поверхности компактного железа образуется тончайшая оксидная пленка, защищающая металл от дальнейшего окисления. При воздействии влаги и кислорода воздуха подвергается сильной коррозии и покрывается рыхлой пленкой ржавчины, представляющей собой гидроксиды железа, которые не защищают его от дальнейшего окисления. Железо постепенно окисляется по всей своей массе:

4Fe+3O2+6Н2O=4Fe(OH)3

Разработан ряд методов защиты этого ценнейшего металла от коррозии.

При слабом нагревании железо взаимодействует с хлором и другими галогенами, проявляя степень окисления +3:

2Fe+3Cl2 = 2FeCl3

Железо при нагревании реагирует с серой:

Fe+S=FeS

При высокой температуре — с углем, кремнием, фосфором:

3Fe+C=Fe3C

Карбид железа называется цементит. Это твердое вещество серого цвета, очень хрупкое и тугоплавкое.

Раскаленное железо в чистом кислороде энергично сгорает с образованием железной окалины:

4Fe+3O2=2Fe2O3

В ряду напряжений железо располагается левее водорода. Оно легко подвергается действию разбавленных кислот, превращаясь в соль железа (II):

­Fe+2HCl=FeCl2+H2

С концентрированными серной и азотной кислотами железо не реагирует. Эти кислоты создают на поверхности металла такую прочную и плотную пленку оксида, что металл становится совершенно пассивным и уже не вступает в другие реакции.

Растворяется железо в разбавленной азотной кислоте, образуя соль железа (III), воду и продукт восстановления азотной кислоты—NH4NO3:

8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2O

При высокой температуре (700-900°С) железо реагирует с парами воды:

­3Fe+4Н2O=Fe3O4+4Н2

С металлами и неметаллами железо образует сплавы, имеющие исключительное большое значение в народном хозяйстве.

Важнейшими сплавами железа являются его сплавы с углеродом — различные чугуны и стали. Основное отличие чугуна от стали — в содержании углерода: в чугуне содержится более 2% углерода, в стали менее 1,5-2%.

Железо входит также в состав животных и растительных организмов. Так, в организме человека железо входит в состав гемоглобина, который является компонентом крови.

Железо — один из самых используемых металлов, на него приходится до 95 % мирового металлургического производства.

§ Железо является основным компонентом сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов.

§ Железо может входить в состав сплавов на основе других металлов — например, никелевых.

§ Магнитная окись железа (магнетит) — важный материал в производстве устройств долговременной компьютерной памяти: жёстких дисков, дискет и т. п.

§ Ультрадисперсный порошок магнетита используется в черно-белых лазерных принтерах в качестве тонера.

§ Уникальные ферромагнитные свойства ряда сплавов на основе железа способствуют их широкому применению в электротехнике для магнитопроводов трансформаторов и электродвигателей.

§ Хлорид железа(III) (хлорное железо) используется в радиолюбительской практике для травления печатных плат.

§ Семиводный сульфат железа (железный купорос) в смеси с медным купоросом используется для борьбы с вредными грибками в садоводстве и строительстве.

§ Железо применяется в качестве анода в железо-никелевых аккумуляторах, железо-воздушных аккумуляторах.

§ Водные растворы хлоридов двухвалентного и трёхвалентного железа, а также его сульфатов используются в качестве коагулянтов в процессах очистки природных и сточных вод на водоподготовке промышленных предприятий.

Дата добавления: 2015-04-24