Залізо Fe (побічна підгрупа VII групи)

Побічна підгрупа VII групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва на відміну від решти містить три тріади елементів: залізо Fe, кобальт Со, нікель Ni відносять до сімейства заліза, а рутеній Ru, родій Rh, паладій Pd, осмій Os, іридій 1г і платину Pt відносять до сімейства платинових металів, грунтуючись на схожості їх властивостей.
Розглянемо залізо як представника його сімейства в побічної підгрупі VIII групи. Залізо розташовується в четвертому періоді.
Атомна вага заліза 55, 84, заряд ядра +26. Розподіл електронів по енергетичним рівням (+26): 2, 8, 14, 2. Електронна конфігурація зовнішнього і предвнешнего шару заліза 3s23p63d64s2.
Таким чином, у атома заліза, крім двох s-електронів четвертий зовнішнього шару, мається ще шість d-електронів третій предвнешнего шару. З цих d-електронів найбільш активні 4 неспарених. Отже, в освіті валентних зв’язків заліза особливо активно бере участь 6 електронів – 2 із зовнішнього і 4 з предвнешнего шарів. Найбільш поширеними ступенями окислення заліза є Fe + 2 і Fe + 3. Залізо – один з часто зустрічаються в природі елементів. За поширеністю серед інших елементів воно займає четверте місце.
■ 57. Виходячи з будови атома заліза, а також розподілу електронів по орбиталям, вкажіть можливі ступені окислення цього елемента. (Див. Відповідь)
Залізо у вільному стані являє собою сріблясто-сірий блискучий метал з щільністю 7,87, температурою плавлення 1 535 ° і температурою кипіння 2740 °. Залізо має яскраво вираженими феромагнітними властивостями, т. Е. Під впливом магнітного поля намагнічується і при припиненні дії поля зберігає магнітні властивості, само стаючи магнітом. Такими властивостями володіють всі елементи групи заліза.
За хімічними властивостями залізо є вельми активним металом. У відсутність вологи залізо на повітрі не змінюється, але при дії вологи і кисню повітря піддається сильної корозії і покривається пухкої плівкою іржі, що представляє собою гідроокису заліза, які не захищають його від подальшого окислення, і залізо поступово окислюється у всій своїй масі:
4Fe + 2Н2О + 3О2 = 2Fe2O3 · 2H2O
Розроблено ряд методів захисту цього найціннішого металу від корозії.
В ряді напруг залізо розташовується лівіше водню. У зв’язку з цим воно легко піддається дії розбавлених кислот, перетворюючись на сіль двовалентного заліза, наприклад:
Fe + 2НСl = FeCl2 + Н2 ↑
З концентрованими сірчаної та азотної кислотами залізо не реагує. Ці кислоти створюють на поверхні металу таку міцну й щільну плівку окису, що метал стає абсолютно пасивним і вже не вступає в інші реакції. У той же час при безпосередній взаємодії з такими сильними окислювачами, як галогени, залізо завжди проявляє ступінь окислення +3:
2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3
Залізо вступає в реакцію з перегрітою парою; при цьому з води витісняється водень, а розпечене залізо перетворюється на оксид, причому це завжди або закис заліза FeO, або закис-окис заліза Fe3O4 (Fe2O3 · FeO):
Fe + Н2О = FeO + H2 ↑
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 ↑
Розпечене в чистому кисні залізо енергійно згорає з утворенням залізної окалини (див. Рис. 40).
3Fe + 2O2 = Fe3O4
При прожарюванні залізо утворює з вуглецем сплав і одночасно карбід заліза Fe3C.
■ 58. Перерахуйте фізичні властивості заліза.
59. Які хімічні властивості заліза? Дайте обгрунтовану відповідь. (Див. Відповідь)

Посилання на основну публікацію