З’єднання заліза

Залізо утворює два ряди сполук – з’єднання Fe + 2 і Fe + 3. Для заліза характерні два оксиду – закис FeO і окис Fe2O3. Правда, відомий змішаний оксид Fe3O4, молекула якого представляє собою кисневі сполуки двох- і тривалентного заліза: Fe2O3 · FeO. Цей окисел називається також залізної окалиною, або закисом-окисом заліза.

З’єднання закісного заліза менш стійкі, ніж окисно-о, і за наявності окислювача, навіть якщо їм є тільки кисень повітря, зазвичай переходять у сполуки тривалентного заліза. Наприклад, гідроокис заліза (II) Fe (OH) 2 являє собою біла тверда речовина, але в чистому вигляді її можна отримати лише тоді, коли розчини реагуючих речовин не містять розчиненого кисню і якщо реакцію вести за відсутності кисню повітря:
FeSO4 + 2NaOH = Fe (OH) 2 + Na2SO4
Сіль, з якої отримують гідроокис заліза (II), звичайно, не повинна містити ні найменшої домішки окисних сполук. Оскільки такі умови створити у звичайній навчальної лабораторії дуже важко, гідроокис заліза (II) виходить у вигляді більш-менш темно-зеленого осаду драглистого виду, що свідчить про те, що відбувається окисленні з’єднань двовалентного заліза в тривалентне. Якщо гідроокис заліза (II) тримати тривалий час на повітрі, то поступово відбувається перетворення її в гідроокис заліза (III) Fe (OH) 3:

4Fe (OH) 2 + О2 + 2Н2O = 4Fe (OH) 3
Гідроокиси заліза є типовими нерозчинними гідроокисами. Гідроокис заліза (II) володіє основними властивостями, а у гідроокису Fe (OH) 3 вельми слабо виражені амфотерні властивості.

■ 60. Перерахуйте властивості окису заліза як типового основного оксиду. Дайте обгрунтовану відповідь. Всі рівняння реакцій напишіть в повній та скороченій іонних формах. (Див. Відповідь)

61. Перерахуйте властивості гідроокису заліза (II). Підтвердіть свою відповідь рівняннями реакцій. (Див. Відповідь)

Серед солей заліза (II) найбільше значення має залізний купорос FeSO4 · 7H2O, до складу якого входить 7 молекул кристалізаційної води. Залізний купорос добре розчиняється у воді. Застосовується він для боротьби з шкідниками сільського господарства, а також при виготовленні барвників.
З солей тривалентного заліза найбільше значення має хлорид заліза FeCl3, що представляє собою вельми гігроскопічні помаранчеві кристали, які при зберіганні поглинають воду і розпливаються в коричневу кашку.

Солі заліза (II) легко можуть переходити в солі заліза (III), наприклад при нагріванні з азотною кислотою або з перманганатом калію в присутності сірчаної кислоти:
6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 3Fe2 (SO4) 3 + 2NO + 4Н2O
Окислення солей Fe + 2 в солі Fe + 3 може відбуватися і під дією кисню повітря при зберіганні цих сполук, але тільки цей процес більш тривалий. Для розпізнавання катіонів Fe2 + і Fe3 + служать дуже характерні специфічні реактиви. Наприклад, для розпізнавання двовалентного заліза беруть червону кров’яну сіль K3 [Fe (CN) 6], яка за наявності іонів двовалентного заліза дає з ними характерний інтенсивний синій осад турнбулевой сини:
3FeSО4 + 2K3 [Fe (CN) 6] = Fe3 [Fe (CN) 6] 2 + 3K2SО4
або в іонному вигляді
3Fe2 + + 2 [Fe (CN) 6] 3 = Fe3 [Fe (CN) 6] 2
Для розпізнавання солей Fe3 + застосовують реакцію з жовтою кров’яною сіллю K4 [Fe (CN) 6]:
4FeCl3 + 3K4 [Fe (CN) 6] = Fe4 [Fe (CN) 6] 3 + 12KCl

4Fe3 + + 3 [Fe (CN) 6] 4 = Fe4 [Fe (CN) 6] 3
При цьому випадає інтенсивного синього кольору осад берлінської блакиті. Берлінська лазур і турнбулевої синь використовуються як барвники.
Крім того, тривалентне залізо можна розпізнавати за допомогою розчинних солей – роданида калію KCNS або роданида амонію NH4CNS. При взаємодії цих речовин з солями Fe (III) розчин набуває криваво-червоне забарвлення.

■ 62. Перерахуйте властивості солей Fe + 3 і Fe + 2. Яка ступінь окислення є більш стійкою?
63. Як здійснити перетворення солі Fe + 2 в сіль Fe + 3 і навпаки? Наведіть приклади. (Див. Відповідь)

Реакція йде з рівняння:
FeCl3 + 3KCNS = Fe (CNS) 3 + 3КСl
або в іонному вигляді
Fe3 + + 3CNS- = Fe (CNS),
З’єднання заліза відіграють велику роль у житті організмів. Наприклад, воно входить до складу головного білка крові – гемоглобіну, а також зеленої речовини рослин – хлорофілу. Залізо надходить в організм головним чином у складі органічних речовин харчових продуктів. Багато заліза містять яблука, яйця, шпинат, буряк. В якості лікарських препаратів залізо застосовується у вигляді солей органічних кислот. Хлорид заліза служить кровоспинну засобом.

■ 64. У трьох пробірках знаходяться: а) сульфат заліза (II), б) сульфат заліза (III) і в) хлорид заліза (III). Як визначити, в якій пробірці яка сіль?
65. Як здійснити ряд перетворень:
Fe → FeCl2 → FeSO4 → Fe2 (SO4) 3 → Fe (OH) 3 → Fe2O3.
66. Дано такі речовини: залізо, соляна кислота, хлор, їдкий натр. Як, користуючись тільки цими речовинами, отримати гідроокис заліза (II) і гідроокис заліза (III)?
67. Розчин, що містить хлорид хрому (III) і хлорид заліза (III), обробили надлишком лугу. Отриманий осад відфільтрували. Що залишилося на фільтрі і що перейшло в фільтрат? Дайте обгрунтовану відповідь за допомогою рівнянь реакцій в молекулярній, повної іонної та скороченої іонної формах. (Див. Відповідь)

Посилання на основну публікацію