Но о применении железа поговорим позже. Сначала обозначим характеристики этого необыкновенного элемента.

Fe - строение, признаки, расположение в таблице Менделеева

Железо (Fe) - элемент 8б группы 4 периода. Порядковый номер в периодической системе - 26. Отметим, что кобальт (Co) и никель (Ni), входящие в 8б группу таблицы Менделеева, включены в семейство железа. Строение электронной оболочки атома Fe таково:

1s22s22p63s23p63d64s2

Электронное строение атома данного элемента обусловливает характерные степени окисления: +2 и + 3. Железо также может находиться в степени +6. О некоторых исключениях и интересных веществах, где этот элемент проявляет необычные свойства, поговорим чуть позже.
Рис. 1. Характеристика железа
Рис. 1. Характеристика железа

Свойства Fe

Перед тем, как начать ознакомление со всеми соединениями железа, необходимо иметь представление о его физических и химических свойствах. Нельзя сказать, чтобы химические способности данного элемента выделялись среди ему подобных, но физические свойства обусловливают его ценность и уникальность.
Важно! Этот химический элемент в немалом количестве содержится в горах. Огромные залежи располагаются на Урале, в Сибири и других регионах России. Богаты железными рудами Украина, Прибалтика и т.д.

Физические свойства

Железо - ковкий и довольно прочный металл серебристо-белого цвета. На воздухе поддается коррозии с появлением желто-оранжевого налета - ржавчины. В чистом кислороде железо горит, а в обычных условиях кристаллизуется. Если брать только чистое железо, то оно является мягким и пластичным.

Химические свойства

Fe является химически активным элементом и чаще всего играет роль восстановителя. Итак, рассмотрим основные химические взаимодействия различных веществ с данным элементом:
  1. Реакции с неметаллами. При термическом воздействии вступает в реакции с кислородом, углеродом и галогенами, участвует в гидролизе (с температурой свыше 700 градусов).
  2. Реакции с солями. Железо вытесняет из солей слабые металлы, то есть те, у которых меньше значение электронного потенциала.
  3. Реакция с угарным газом. В ходе взаимодействия получаем пентакарбонил железа.
  4. Реакции с кислотами. Уделим особое внимание:
  • Железо с легкостью вступает в реакции с соляной и разбавленной серной кислотами, образуя на выходе водород и соответствующие соли.
  • Также взаимодействует с концентрированной серной кислотой, но по иному механизму. Здесь происходит образование кислотного оксида, соли и воды.
  • Удачно реагирует с разбавленной азотной кислотой, а в аналогичной кислоте высокой концентрации железо пассивируется. Оксидная пленка покрывает поверхность металла, вследствие чего замедляется процесс коррозии.
Теперь перейдем к детальному изучению способностей соединений железа.

Соединения Fe (+2)

Начнем с тех веществ, где железо проявляет наименьшую окислительную степень после нуля - + 2. Данную степень этот химический элемент способен проявлять в различных бинарных соединениях, а также в сложных и комплексных солях.

Оксид железа II - FeO

Получить его возможно, если восстанавливать с помощью водорода оксид железа III. В целом FeO можно считать амфотерным оксидом, но в нем больше преобладают основные свойства. Представляет собой черный порошок, который невозможно растворить в воде. Ценится за свое быстрое окисление и восстановление до изначального вещества.

Гидроксид железа II - Fe(OH)2

Данный гидроксид также имеет основный характер и легко растворяется в кислотах. Это соединение является белым осадком, получаемым при взаимодействиях солей железа и щелочей. Такие реакции должны проходить в бескислородной среде, иначе может образоваться другой гидроксид, о котором будем говорить далее. Fe(OH)2 способен к активному окислению на воздухе с получением соединений, где Fe находится в степени окисления +3.

Соли Fe (+2): FeSO4, FeCl2

Соли данного элемента можно получить путем большого количества реакций. Большинство из них будут иметь светло-зеленоватую окраску в растворах. Превращаются в соли железа III, окисляясь на воздухе. При этом они имеют коричнево-бурую окраску. Также благодаря солям можно получить оксиды и гидроксиды, содержащие Fe.

Соль Мора - FeSO4*(NH4)2SO4*6H2O

Это вещество широко распространено в фармацевтике и медицине. Применяется для поставки недостающего железа в организм человека. Также противодействует гниению в дереве и деревянных изделиях. Участвует в обнаружении соединений хрома и ванадия.

Соединения Fe (+3)

Крупная группа веществ, в которой содержится трехвалентное железо. Эти соединения отличаются по своим свойствам по сравнению с предыдущими. Рассмотрим их подробнее.

Оксид железа III - Fe2
O3

Проявляет амфотерные качества, соответственно - реагирует с кислотами и щелочами, образуя при этом средние, комплексные и другие соли. В обычных условиях является кристаллическим порошком коричнево-красного цвета, нерастворимым в воде.

Гидроксид железа III - Fe(OH)3

Так же, как и соответствующий ему оксид, проявляет амфотерные свойства. Имеет темно-коричневый цвет. Получают вещество в ходе реакций щелочей с солями трехвалентного железа. В результате образуется бурый, темноватый осадок - Fe(OH)3. Если это основание прокалить, то получим Fe2O3.

Соли Fe (+3): FeCl3, Fe2(SO4)3

Растворы солей трехвалентного железа имеют желтый окрас и являются слабыми окислителями. При воздействии восстановителей переходят в те вещества, где железо имеет степень окисления +2.
Важно! Солей данного типа открыто достаточно много, и все они используются в промышленных, медицинских отраслях, а также в повседневной жизни.

Соединения Fe (+2, +3)

В некоторых веществах этот химический элемент имеет целых две степени окисления. Подробнее изучим сами соединения и их свойства.

Оксид железа II, III - Fe3O4, железная окалина.

Данное вещество является смесью двух оксидов железа: II и III. Железо не может быть в степени +4, поэтому такое соединение записывается как: FeO*Fe2O3. Получают данный оксид путем взаимодействия железа с водой и кислородом, которое проходит при наличии высокой температуры.

Турнбулева синь или берлинская лазурь - KFe{Fe(CN)6}

Это необычное соединение является осадком темного и чуть синеватого цвета, получаемым в ходе реакции между FeSO4 и красной кровяной солью. Здесь один атом Fe имеет степень окисления +2, а другой - +3. Чтобы обнаружить ионы трехвалентного железа, применяют желтую кровяную соль K4{Fe(CN)6}.
Рис. 2. Железо и его соединения
Рис. 2. Железо и его соединения

Соединения Fe (+6)

Химические вещества, где окислительная степень железа равна +6, называются ферратами.

Ферраты: K2FeO4, Na2FeO4

Ферраты являются мощными восстановителями и сходными по всем остальным способностям. Немаловажным является наличие в них бактерицидных способностей. Это обусловливает их ценность в качестве средств, обеззараживающих воду в крупных количествах.

Органические вещества, содержащие Fe

Железо и его свойства крайне важны и полезны в повседневной жизни людей, хозяйственной и промышленной деятельности. Но еще соединения железа выполняют значимые функции в теле человека. Чаще всего биологическую роль выполняют именно органические вещества, содержащие Fe. Пожалуй, самым важным веществом в теле человека, содержащим железо, является гемоглобин. Гемоглобин является белком, который осуществляет транспортировку кислорода по крови и обеспечивает постоянный газообмен. Fe входит в состав многих ферментов и белков нашего тела. Этот элемент также влияет и на наш иммунитет. Не зря при нехватке железа человек чувствует себя уставшим и сонным. При снижении концентрации Fe повышается вероятность заражения инфекционными заболеваниями. Поэтому важно следить за тем, чтобы в рационе было достаточно продуктов, содержащих железо - бобы, крупы, орехи, сухофрукты, морская капуста.

Применение Fe и его соединений

В конце стоит сказать и о неизмеримом вкладе Fe в современную жизнь и ее сферы. В статье уже встречались строки об использовании железа в различных областях, но разберемся в этом вопросе подробнее:
  • Вещества, включающие в себя Fe, широко применяются в хозяйственной деятельности. Повсеместно в качестве строительных материалов используются сплавы железа - чугун, стали и т.д. Ковкость и прочность делают Fe незаменимой деталью в громоздких и массивных сооружениях.
  • Часто этот элемент применяют и в химической промышленности. Железо играет роль катализатора во многих реакциях органического и неорганического синтеза. Пириты (соединения железа и серы) применяют для выделения серы и ее производных.
  • С помощью Fe2O3 производят краски, цемент, материалы, обладающие магнитными свойствами.
  • Железный купорос используется в качестве защиты урожая от вредных насекомых, также он нашел применение и в гальванотехнике.
Итак, мы рассказали об основных соединениях железа, их свойствах, характеристиках, способах получения и областях применения. Стоит отметить, что данный элемент заметно выделяется на фоне остальных, рядом своих качеств и способностей. Как мы выяснили, он является незаменимым для жизни человека, значит, необходимо иметь представление о его строении, физических и химических свойствах. Для закрепления изученного материала рекомендуем пройти тест и посмотреть видео с интересными фактами.