เนื่องจาก Fe2+ ถูกออกซิไดซ์อย่างง่ายดายเป็น Fe+3:

เฟ+2 – 1e = เฟ+3

ดังนั้นตะกอนสีเขียวที่เพิ่งได้รับของ Fe(OH)2 ในอากาศจึงเปลี่ยนสีอย่างรวดเร็ว - เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล การเปลี่ยนแปลงสีอธิบายได้จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของ Fe(OH)2 ถึง Fe(OH)3 โดยออกซิเจนในบรรยากาศ:

4เฟ+2(OH)2 + O2 + 2H2O = 4เฟ+3(OH)3

เกลือของเหล็กไดวาเลนต์ยังแสดงคุณสมบัติรีดิวซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสัมผัสกับสารออกซิไดซ์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ตัวอย่างเช่น เหล็ก (II) ซัลเฟตจะลดโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตในกรดซัลฟิวริกตัวกลางเป็นแมงกานีส (II) ซัลเฟต:

10Fe+2SO4 + 2KMn+7O4 + 8H2SO4 = 5Fe+32(SO4)3 + 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 8H2O

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อธาตุเหล็ก (II) ไอออนบวก

รีเอเจนต์สำหรับหาไอออนบวกของเหล็ก Fe2+ คือโพแทสเซียม เฮกซาไซยาโน(III) เฟอร์เรต (เกลือในเลือดแดง) K3:

3FeSO4 + 2K3 = Fe32yl + 3K2SO4

เมื่อไอออน 3- ไอออนทำปฏิกิริยากับไอออนบวกของเหล็ก Fe2+ จะเกิดตะกอนสีน้ำเงินเข้มเกิดขึ้น - เทิร์นบูลบลู:

3Fe2+ +23- = Fe32′

สารประกอบเหล็ก (III)

เหล็ก (III) ออกไซด์ Fe2O3– ผงสีน้ำตาล ไม่ละลายในน้ำ ได้รับเหล็ก (III) ออกไซด์:

A) การสลายตัวของเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์:

2เฟ(OH)3 = เฟ2O3 + 3H2O

B) ออกซิเดชันของไพไรต์ (FeS2):

4Fe+2S2-1 + 11O20 = 2Fe2+3O3 + 8S+4O2-2

เฟ+2 – 1e ® เฟ+3

2S-1 – 10e ® 2S+4

O20 + 4e ® 2O-2 11e

เหล็ก (III) ออกไซด์แสดงคุณสมบัติแอมโฟเทอริก:

A) ทำปฏิกิริยากับด่างที่เป็นของแข็ง NaOH และ KOH และกับโซเดียมและโพแทสเซียมคาร์บอเนตที่ อุณหภูมิสูง:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

Fe2O3 + 2OH- = 2FeO2- + H2O,

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2

โซเดียมเฟอร์ไรท์

เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์ได้จากเกลือของเหล็ก (III) โดยทำปฏิกิริยากับด่าง:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3yl + 3NaCl,

Fe3+ + 3OH- = เฟ(OH)3′.

เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่อ่อนกว่า Fe(OH)2 และมีคุณสมบัติเป็นแอมโฟเทอริก (โดยมีคุณสมบัติเด่นเป็นเบส) เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดเจือจาง Fe(OH)3 จะเกิดเกลือที่สอดคล้องกันได้อย่างง่ายดาย:

Fe(OH)3 + 3HCl « FeCl3 + H2O

2เฟ(OH)3 + 3H2SO4 « เฟ2(SO4)3 + 6H2O

เฟ(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2O

ปฏิกิริยากับสารละลายเข้มข้นของด่างจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อให้ความร้อนเป็นเวลานานเท่านั้น ในกรณีนี้จะได้ไฮโดรคอมเพล็กซ์ที่เสถียรซึ่งมีหมายเลขประสานงาน 4 หรือ 6:

เฟ(OH)3 + NaOH = นา

เฟ(OH)3 + OH- = -,

เฟ(OH)3 + 3NaOH = Na3,

เฟ(OH)3 + 3OH- = 3-

สารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชันของเหล็ก +3 แสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เนื่องจากภายใต้อิทธิพลของตัวรีดิวซ์ Fe+3 จะถูกแปลงเป็น Fe+2:

เฟ+3 + 1e = เฟ+2

ตัวอย่างเช่น เหล็ก (III) คลอไรด์ออกซิไดซ์โพแทสเซียมไอโอไดด์เป็นไอโอดีนอิสระ:

2Fe+3Cl3 + 2KI = 2Fe+2Cl2 + 2KCl + I20

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพไปจนถึงธาตุเหล็ก (III) แคตไอออน

A) รีเอเจนต์สำหรับตรวจจับ Fe3+ แคตไอออนคือโพแทสเซียม เฮกซายาโน(II) เฟอร์เรต (เกลือในเลือดสีเหลือง) K2

เมื่อไอออน 4- ไอออนทำปฏิกิริยากับไอออน Fe3+ จะเกิดตะกอนสีน้ำเงินเข้มเกิดขึ้น - ปรัสเซียนสีน้ำเงิน:

4FeCl3 + 3K4 « Fe43yl +12KCl,

4Fe3+ + 34- = Fe43′.

B) ตรวจพบแคตไอออน Fe3+ ได้ง่ายโดยใช้แอมโมเนียมไทโอไซยาเนต (NH4CNS) อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของไอออน CNS-1 กับธาตุเหล็ก (III) ไอออนบวก Fe3+ จะเกิดไทโอไซยาเนตของธาตุเหล็กที่มีการแยกตัวต่ำ (III) ของสีแดงเลือด:

FeCl3 + 3NH4CNS « เฟ(CNS)3 + 3NH4Cl,

Fe3+ + 3CNS1- « เฟ(CNS)3.

การประยุกต์และบทบาททางชีววิทยาของเหล็กและสารประกอบของมัน

โลหะผสมเหล็กที่สำคัญที่สุด - เหล็กหล่อและเหล็กกล้า - เป็นวัสดุโครงสร้างหลักในการผลิตสมัยใหม่เกือบทุกสาขา

เหล็ก (III) คลอไรด์ FeCl3 ใช้สำหรับทำน้ำให้บริสุทธิ์ ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ FeCl3 ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เหล็กไนเตรต Fe (NO3) 3 · 9H2O ใช้สำหรับการย้อมผ้า

เหล็กเป็นองค์ประกอบจุลภาคที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในร่างกายมนุษย์และสัตว์ (ร่างกายมนุษย์ที่โตเต็มวัยจะมี Fe ประมาณ 4 กรัมในรูปของสารประกอบ) มันเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบิน ไมโอโกลบิน เอนไซม์ต่างๆ และสารประกอบเชิงซ้อนของโปรตีนเหล็กที่ซับซ้อนอื่นๆ ที่พบในตับและม้าม ธาตุเหล็กช่วยกระตุ้นการทำงานของอวัยวะเม็ดเลือด

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้:

1. “เคมี. เงินเลี้ยงครู” รอสตอฟ-ออน-ดอน "ฟีนิกซ์". 1997

2. “คู่มือการสมัครเข้ามหาวิทยาลัย” มอสโก " บัณฑิตวิทยาลัย", 1995.

3. อี.ที. โอกาเนเซียน. “คำแนะนำวิชาเคมีสำหรับผู้สมัครมหาวิทยาลัย” มอสโก 1994

สารประกอบเหล็ก

ฉัน . เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์

เกิดขึ้นจากการกระทำของสารละลายอัลคาไลบนเกลือของเหล็ก (II) ที่ไม่มีอากาศเข้า:

FeCl 2 + 2 KOH = 2 KCl + F อี (OH) 2 ↓

Fe(OH) 2 เป็นเบสอ่อน ละลายได้ในกรดแก่:

เฟ(OH) 2 + H 2 SO 4 = FeSO 4 + 2H 2 O

เฟ(OH) 2 + 2H + = เฟ 2+ + 2H 2 O

วัสดุเพิ่มเติม:

Fe(OH) 2 – ยังแสดงคุณสมบัติแอมโฟเทอริกที่อ่อนแอ โดยทำปฏิกิริยากับด่างเข้มข้น:

เฟ( โอ้) 2 + 2 NaOH = นา 2 [ เฟ( โอ้) 4 ]. เกลือเตตระไฮดรอกโซเฟอร์เรตเกิดขึ้น ( ครั้งที่สอง) โซเดียม

เมื่อเผา Fe(OH) 2 โดยไม่มีอากาศเข้าไป จะเกิดเหล็ก (II) ออกไซด์ FeO เกิดขึ้น -การเชื่อมต่อสีดำ:

เฟ(OH) 2 t˚C → เฟ2O + H 2 O

เมื่อมีออกซิเจนในบรรยากาศ ตะกอนสีขาว Fe(OH) 2 จะออกซิไดซ์ และกลายเป็นเหล็กขึ้นรูปสีน้ำตาล (III) ไฮดรอกไซด์ Fe(OH) 3:

4เฟ(OH) 2 + โอ 2 + 2H 2 โอ = 4เฟ(OH) 3 ↓

วัสดุเพิ่มเติม:

สารประกอบเหล็ก (II) มีคุณสมบัติรีดิวซ์และเปลี่ยนเป็นสารประกอบเหล็ก (III) ได้อย่างง่ายดายภายใต้อิทธิพลของสารออกซิไดซ์:

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O

6เฟSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 = 3Fe 2 (SO 4) 3 + 2NO + 4H 2 O

สารประกอบเหล็กมีแนวโน้มที่จะเกิดการก่อตัวที่ซับซ้อน:

FeCl 2 + 6NH 3 = Cl 2

Fe(CN) 2 + 4KCN = K 4 (เกลือในเลือดสีเหลือง)

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อ Fe 2+

เมื่ออยู่ในการปฏิบัติ โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (III) K 3 (เกลือเลือดแดง)บนสารละลายของเกลือเหล็กไดวาเลนต์จะเกิดขึ้น ตะกอนสีน้ำเงิน (Turnboole blue):

3 เฟ 2+ Cl 2 + 3 เค 3 [ เฟ 3+ ( ซีเอ็น) 6 ] → 6 เคซีแอล + 3 เคเอฟอี 2+ [ เฟ 3+ ( ซีเอ็น) 6 ]↓

(เทิร์นบูลบลู- เฮกซะไซยาโนเฟอร์เรต ( สาม ) เหล็ก ( ครั้งที่สอง )-โพแทสเซียม)

เทิร์นบูล บลู คุณสมบัติของมันคล้ายกับสีน้ำเงินปรัสเซียนมากและยังทำหน้าที่เป็นสีย้อมอีกด้วย ตั้งชื่อตามหนึ่งในผู้ก่อตั้งบริษัทย้อมผ้าแห่งสกอตแลนด์ Arthur และ Turnbull

สารประกอบเฟอร์ริก

ฉัน . เหล็ก (III) ออกไซด์

เกิดจากการเผาเหล็กซัลไฟด์ เช่น โดยการย่างไพไรต์:

4 เฟS 2 + 11 O 2 t ˚ C → 2 เฟ2 O 3 + 8 SO 2

หรือเมื่อเผาเกลือของเหล็ก:

2FeSO 4 t°C → เฟ 2 O 3 + SO 2 + SO 3

Fe 2 O 3 - ออกไซด์ k สีน้ำตาลแดงโดยแสดงคุณสมบัติแอมโฟเทอริกได้ในระดับหนึ่ง

เฟ 2 O 3 + 6HCl t˚C → 2FeCl 3 + 3H 2 O

เฟ 2 O 3 + 6H + t˚C → 2เฟ 3+ + 3H 2 โอ

เฟ 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O t ˚ C → 2 นา [ เฟ (OH ) 4 ],เกลือเกิดขึ้น - tetrahydroxoferrate ( สาม) โซเดียม

เฟ 2 O 3 + 2OH - + 3H 2 O t˚C → 2 -

เมื่อหลอมรวมกับออกไซด์พื้นฐานหรือคาร์บอเนตของโลหะอัลคาไล จะเกิดเฟอร์ไรต์:

เฟ 2 O 3 + นา 2 O t˚C → 2NaFeO 2

เฟ 2 O 3 + นา 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2

ครั้งที่สอง เหล็กไฮดรอกไซด์ ( สาม )

เกิดจากการกระทำของสารละลายอัลคาไลบนเกลือของเหล็กเฟอร์ริก: จะตกตะกอนในรูปของตะกอนสีน้ำตาลแดง

เฟ(NO 3) 3 + 3KOH = เฟ(OH) 3 ↓ + 3KNO 3

เฟ 3+ + 3OH - = เฟ(OH) 3 ↓

นอกจากนี้:

Fe(OH) 3 เป็นเบสที่อ่อนกว่าธาตุเหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์

สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่า Fe 2+ มีประจุไอออนน้อยกว่าและมีรัศมีมากกว่า Fe 3+ ดังนั้น Fe 2+ จึงคงไอออนไฮดรอกไซด์ไว้อ่อนแอกว่านั่นคือ Fe(OH) 2 แยกตัวออกได้ง่ายขึ้น

ในเรื่องนี้เกลือของเหล็ก (II) จะถูกไฮโดรไลซ์เล็กน้อยและเกลือของเหล็ก (III) จะถูกไฮโดรไลซ์อย่างแรงมาก

ไฮโดรไลซิสยังอธิบายสีของสารละลายของเกลือ Fe(III) อีกด้วย แม้ว่าไอออน Fe 3+ เกือบจะไม่มีสี แต่สารละลายที่ประกอบด้วยไอออนนั้นจะมีสีเหลืองน้ำตาล ซึ่งอธิบายได้จากการมีอยู่ของไฮดรอกโซไอออนของเหล็กหรือ Fe(OH) 3 โมเลกุลที่เกิดขึ้นเนื่องจากการไฮโดรไลซิส:

เฟ 3+ + ชม 2 โอ ↔ 2+ + ชม +

2+ + ชม 2 โอ ↔ + + ชม +

+ + H 2 O ↔ เฟ(OH) 3 + H +

เมื่อถูกความร้อน สีจะเข้มขึ้น และเมื่อเติมกรดลงไป สีจะจางลงเนื่องจากการยับยั้งไฮโดรไลซิส

Fe(OH) 3 มีคุณสมบัติเป็นแอมโฟเทอริกที่อ่อนแอ โดยละลายในกรดเจือจางและสารละลายอัลคาไลเข้มข้น:

เฟ(OH) 3 + 3HCl = FeCl 3 + 3H 2 O

เฟ(OH) 3 + 3H + = เฟ 3+ + 3H 2 O

เฟ(OH) 3 + NaOH = นา

เฟ(OH) 3 + โอ้ - = -

วัสดุเพิ่มเติม:

สารประกอบเหล็ก (III) เป็นสารออกซิไดซ์ที่อ่อนแอทำปฏิกิริยากับสารรีดิวซ์ที่แรง:

2Fe +3 Cl 3 + H 2 S -2 = S 0 ↓ + 2Fe +2 Cl 2 + 2HCl

FeCl 3 + KI = I 2 ↓ + FeCl 2 + KCl

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อ Fe 3+

ประสบการณ์

1) ระหว่างการดำเนินการ โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (II) K 4 (เกลือในเลือดสีเหลือง)บนสารละลายของเกลือเหล็กเฟอร์ริกเกิดขึ้น ตะกอนสีน้ำเงิน (สีน้ำเงินปรัสเซียน):

4 เฟ 3+ Cl 3 + 4 เค 4 [ เฟ 2+ ( ซีเอ็น) 6 ] → 12 เคซีแอล + 4 เคเอฟอี 3+ [ เฟ 2+ ( ซีเอ็น) 6 ]↓

(ปรัสเซียนสีน้ำเงิน - เฮกซะไซยาโนเฟอร์เรต ( ครั้งที่สอง ) เหล็ก ( สาม )-โพแทสเซียม)

ปรัสเซียนสีน้ำเงิน ได้รับโดยบังเอิญเมื่อต้นศตวรรษที่ 18 ในกรุงเบอร์ลินโดย Dyer Diesbach Disbach ซื้อโปแตชที่ผิดปกติ (โพแทสเซียมคาร์บอเนต) จากพ่อค้า: สารละลายของโปแตชนี้เมื่อเติมเกลือของเหล็กจะกลายเป็นสีน้ำเงิน เมื่อตรวจสอบโปแตชปรากฎว่าเผาด้วยเลือดวัว สีนี้เหมาะกับเนื้อผ้า: สว่าง ทนทาน และราคาไม่แพง ในไม่ช้าสูตรการทำสีก็เป็นที่รู้จัก: โปแตชผสมกับเลือดสัตว์แห้งและตะไบเหล็ก โดยการชะล้างโลหะผสมดังกล่าว จะได้เกลือเลือดสีเหลือง ปัจจุบันสีน้ำเงินปรัสเซียนใช้ในการผลิตหมึกพิมพ์และโพลีเมอร์สีอ่อน

เป็นที่ยอมรับแล้วว่าปรัสเซียนบลูและเทิร์นบูลบลูเป็นสารชนิดเดียวกัน เนื่องจากสารเชิงซ้อนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาอยู่ในสมดุลซึ่งกันและกัน:

เคเอฟอี III[ เฟ II( ซีเอ็น) 6 ] ↔ เคเอฟอี II[ เฟ III( ซีเอ็น) 6 ]

2) เมื่อเติมโพแทสเซียมหรือแอมโมเนียมไทโอไซยาเนตลงในสารละลายที่มีไอออน Fe 3+ จะปรากฏสีแดงเลือดเข้ม สารละลายเหล็ก (III) ไทโอไซยาเนต:

2FeCl 3 + 6KCNS = 6KCl + เฟ III[ เฟ III( ระบบประสาทส่วนกลาง) 6 ]

(เมื่อทำปฏิกิริยากับไทโอไซยาเนต Fe 2+ ไอออน สารละลายจะยังคงไม่มีสีเกือบ)

อุปกรณ์ออกกำลังกาย

เทรนเนอร์หมายเลข 1 - การรับรู้สารประกอบที่มีไอออน Fe (2+)

เทรนเนอร์หมายเลข 2 - การรับรู้สารประกอบที่มีไอออน Fe (3+)

งานสำหรับการรวมบัญชี

№1. ดำเนินการเปลี่ยนแปลง:
FeCl 2 -> Fe(OH) 2 -> FeO -> FeSO 4
เฟย์ -> เฟ(NO 3) 3 -> เฟ (OH) 3 -> เฟ 2 O 3 -> นาเฟโอ 2

ลำดับที่ 2. เขียนสมการปฏิกิริยาที่สามารถนำมาใช้เพื่อให้ได้:
ก) เกลือของเหล็ก (II) และเกลือของเหล็ก (III)
b) เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์และเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์;
c) เหล็กออกไซด์

เหล็ก (III) ออกไซด์

เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์

สารประกอบเหล็ก

คุณสมบัติทางเคมี

1) ในอากาศ เหล็กจะออกซิไดซ์ได้ง่ายเมื่อมีความชื้น (เป็นสนิม):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O ® 4Fe(OH) 3

ลวดเหล็กร้อนไหม้ในออกซิเจนทำให้เกิดตะกรัน - เหล็กออกไซด์ (II,III):

3เฟ + 2O 2 ® เฟ 3 โอ 4

2) ที่อุณหภูมิสูง (700–900°C) เหล็กจะทำปฏิกิริยากับไอน้ำ:

3Fe + 4H 2 O – t ° ® เฟ 3 O 4 + 4H 2

3) เหล็กทำปฏิกิริยากับอโลหะเมื่อถูกความร้อน:

Fe + S – t ° ® FeS

4) เหล็กละลายได้ง่ายในกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริกเจือจาง:

เฟ + 2HCl ® FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 (เจือจาง) ® FeSO 4 + H 2

เหล็กละลายในกรดออกซิไดซ์เข้มข้นเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น

2Fe + 6H 2 SO 4 (เข้มข้น) – t ° ® Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (เข้มข้น) – t ° ® Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(ในที่เย็นมีไนโตรเจนเข้มข้นและ กรดซัลฟูริกพาสซีฟเหล็ก)

5) เหล็กจะแทนที่โลหะที่อยู่ทางด้านขวาของโลหะในชุดความเค้นจากสารละลายเกลือของพวกมัน

เฟ + CuSO 4 ® FeSO 4 + Cu!

เกิดขึ้นจากการกระทำของสารละลายอัลคาไลบนเกลือของเหล็ก (II) ที่ไม่มีอากาศเข้า:

FeCl + 2KOH ® 2KCl + Fe(OH) 2 !

Fe(OH) 2 เป็นเบสอ่อน ละลายได้ในกรดแก่:

เฟ(OH) 2 + H 2 SO 4 ® FeSO 4 + 2H 2 O

เฟ(OH) 2 + 2H + ® เฟ 2+ + 2H 2 โอ

เมื่อ Fe(OH) 2 ถูกเผาโดยไม่มีอากาศเข้าไป จะเกิดเหล็ก (II) ออกไซด์ FeO:

เฟ(OH) 2 – t ° ® FeO + H 2 O

ในที่ที่มีออกซิเจนในบรรยากาศ ตะกอนสีขาว Fe(OH) 2 จะออกซิไดซ์ และกลายเป็นเหล็กขึ้นรูปสีน้ำตาล (III) ไฮดรอกไซด์ Fe(OH) 3:

4เฟ(OH) 2 + โอ 2 + 2H 2 โอ ® 4เฟ(OH) 3

สารประกอบเหล็ก (II) มีคุณสมบัติรีดิวซ์และเปลี่ยนเป็นสารประกอบเหล็ก (III) ได้ง่ายภายใต้อิทธิพลของสารออกซิไดซ์:

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 ® 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O

6เฟSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 ® 3Fe 2 (SO 4) 3 + 2NO + 4H 2 O

สารประกอบเหล็กมีแนวโน้มที่จะเกิดการก่อตัวที่ซับซ้อน (หมายเลขประสานงาน = 6):

FeCl 2 + 6NH 3 ® Cl 2

Fe(CN) 2 + 4KCN ® K 4 (เกลือในเลือดสีเหลือง)

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อ Fe 2+

เมื่อโพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (III) K 3 (เกลือเม็ดเลือดแดง) ทำหน้าที่กับสารละลายของเกลือของเหล็กที่เป็นเหล็ก จะเกิดตะกอนสีน้ำเงิน (Turnboole blue) เกิดขึ้น:

3FeSO 4 + 2K 3 ® เฟ 3 2 pixel + 3K 2 SO 4

3Fe 2+ + 3SO 4 2- +6K + + 2 3- ® เฟ 3 2 Â + 6K + + 3SO 4 2-

3Fe 2+ + 2 3- ® เฟ 3 2 §

สารประกอบเฟอร์ริก

เกิดจากการเผาเหล็กซัลไฟด์ เช่น โดยการย่างไพไรต์:

4เฟส 2 + 11O 2 ® 2เฟ 2 โอ 3 + 8SO 2

หรือเมื่อเผาเกลือของเหล็ก:

2FeSO 4 – t ° ® เฟ 2 O 3 + SO 2 + SO 3

Fe 2 O 3 เป็นออกไซด์พื้นฐานที่แสดงคุณสมบัติแอมโฟเทอริกในระดับเล็กน้อย

เฟ 2 O 3 + 6HCl – เสื้อ ° ® 2FeCl 3 + 3H 2 O

เฟ 2 โอ 3 + 6H + – เสื้อ ° ® 2เฟ 3+ + 3H 2 โอ

เฟ 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O – t ° ® 2Na

เฟ 2 O 3 + 2OH - + 3H 2 O ® 2 -

เกิดจากการกระทำของสารละลายอัลคาไลบนเกลือของเหล็กเฟอร์ริก: จะตกตะกอนในรูปของตะกอนสีน้ำตาลแดง

เฟ(NO 3) 3 + 3KOH ® เฟ(OH) 3 Â + 3KNO 3

เฟ 3+ + 3OH - ® เฟ(OH) 3 !

Fe(OH) 3 เป็นเบสที่อ่อนกว่าธาตุเหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์

สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่า Fe 2+ มีประจุไอออนน้อยกว่าและมีรัศมีมากกว่า Fe 3+ ดังนั้น Fe 2+ จึงคงไอออนไฮดรอกไซด์ไว้อ่อนแอกว่านั่นคือ Fe(OH) 2 แยกตัวออกได้ง่ายขึ้น

ในเรื่องนี้เกลือของเหล็ก (II) จะถูกไฮโดรไลซ์เล็กน้อยและเกลือของเหล็ก (III) จะถูกไฮโดรไลซ์อย่างแรงมาก เพื่อให้เข้าใจเนื้อหาในส่วนนี้ได้ดีขึ้น ขอแนะนำให้ดูวิดีโอส่วนต่างๆ (มีเฉพาะใน CDROM เท่านั้น) ไฮโดรไลซิสยังอธิบายสีของสารละลายของเกลือ Fe(III) อีกด้วย แม้ว่าไอออน Fe 3+ เกือบจะไม่มีสี แต่สารละลายที่ประกอบด้วยไอออนนั้นจะมีสีเหลืองน้ำตาล ซึ่งอธิบายได้จากการมีอยู่ของไฮดรอกโซไอออนของเหล็กหรือ Fe(OH) 3 โมเลกุลที่เกิดขึ้นเนื่องจากการไฮโดรไลซิส:

เฟ 3+ + H 2 O « 2+ + H +

2+ + H 2 O « + + H +

H 2 O « เฟ(OH) 3 + H +

เมื่อถูกความร้อน สีจะเข้มขึ้น และเมื่อเติมกรดลงไป สีจะจางลงเนื่องจากการยับยั้งไฮโดรไลซิส Fe(OH) 3 มีคุณสมบัติเป็นแอมโฟเทอริกที่อ่อนแอ โดยละลายในกรดเจือจางและสารละลายอัลคาไลเข้มข้น:

เฟ(OH) 3 + 3HCl ® FeCl 3 + 3H 2 O

เฟ(OH) 3 + 3H + ® เฟ 3+ + 3H 2 โอ

เฟ(OH) 3 + NaOH ® Na

เฟ(OH) 3 + OH - ® -

สารประกอบเหล็ก (III) เป็นสารออกซิไดซ์ที่อ่อนแอทำปฏิกิริยากับสารรีดิวซ์ที่แรง:

2Fe +3 Cl 3 + H 2 S -2 ® S 0 + 2Fe +2 Cl 2 + 2HCl

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อ Fe 3+

1) เมื่อโพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (II) K 4 (เกลือในเลือดสีเหลือง) ทำหน้าที่กับสารละลายของเกลือเฟอร์ริกจะเกิดการตกตะกอนสีน้ำเงิน (ปรัสเซียนบลู):

4FeCl 3 +3K 4 ® เฟ 4 3 yl + 12KCl

4Fe 3+ + 12C ลิตร - + 12K + + 3 4- ® เฟ 4 3 Â + 12K + + 12C ลิตร -

4Fe 3+ + 3 4- ® เฟ 4 3 µ

2) เมื่อเติมโพแทสเซียมหรือแอมโมเนียมไทโอไซยาเนตลงในสารละลายที่มีไอออน Fe 3+ ไทโอไซยาเนตของธาตุเหล็ก (III) สีแดงเลือดเข้มข้นจะปรากฏขึ้น:

FeCl 3 + 3NH 4 CNS « 3NH 4 Cl + Fe(CNS) 3

(เมื่อทำปฏิกิริยากับไทโอไซยาเนต Fe 2+ ไอออน สารละลายจะยังคงไม่มีสีเกือบ)

ร่างกายมนุษย์มีธาตุเหล็กประมาณ 5 กรัม ส่วนใหญ่ (70%) เป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบินในเลือด

คุณสมบัติทางกายภาพ

ในสถานะอิสระ เหล็กเป็นโลหะสีขาวเงินและมีโทนสีเทา เหล็กบริสุทธิ์มีความเหนียวและมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก ในทางปฏิบัติมักใช้โลหะผสมเหล็ก - เหล็กหล่อและเหล็กกล้า

Fe เป็นองค์ประกอบที่สำคัญและอุดมสมบูรณ์ที่สุดของโลหะ d ทั้ง 9 ชนิดของกลุ่มย่อยด้านข้าง กลุ่มที่ 8. เมื่อรวมกับโคบอลต์และนิกเกิลจะก่อให้เกิด “ตระกูลเหล็ก”

เมื่อสร้างสารประกอบที่มีธาตุอื่นมักจะใช้อิเล็กตรอน 2 หรือ 3 ตัว (B = II, III)

เหล็ก เช่นเดียวกับองค์ประกอบ d เกือบทั้งหมดของกลุ่ม VIII ไม่มีวาเลนซีที่สูงกว่าเท่ากับหมายเลขกลุ่ม ความจุสูงสุดถึง VI และปรากฏน้อยมาก

สารประกอบทั่วไปส่วนใหญ่เป็นสารประกอบที่อะตอมของ Fe อยู่ในสถานะออกซิเดชัน +2 และ +3

วิธีการได้รับธาตุเหล็ก

1. เหล็กทางเทคนิค (ในโลหะผสมที่มีคาร์บอนและสิ่งสกปรกอื่น ๆ ) ได้มาจากการลดคาร์บอเทอร์มิก สารประกอบธรรมชาติตามโครงการ:

การฟื้นตัวจะเกิดขึ้นแบบค่อยเป็นค่อยไปใน 3 ขั้นตอน:

1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) เฟ 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2

3) FeO + CO = Fe + CO 2

เหล็กหล่อที่เกิดจากกระบวนการนี้มีคาร์บอนมากกว่า 2% ต่อจากนั้นใช้เหล็กหล่อเพื่อผลิตเหล็ก - โลหะผสมเหล็กที่มีคาร์บอนน้อยกว่า 1.5%

2. ได้ธาตุเหล็กที่บริสุทธิ์มากด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งต่อไปนี้:

ก) การสลายตัวของ Fe pentacarbonyl

เฟ(CO) 5 = เฟ + 5СО

b) การลด FeO บริสุทธิ์ด้วยไฮโดรเจน

FeO + H 2 = Fe + H 2 O

c) อิเล็กโทรไลซิสของสารละลายน้ำของเกลือ Fe +2

เฟค 2 O 4 = เฟ + 2CO 2

เหล็ก (II) ออกซาเลต

คุณสมบัติทางเคมี

Fe เป็นโลหะที่มีกิจกรรมปานกลาง มีการจัดแสดง คุณสมบัติทั่วไป, ลักษณะของโลหะ

คุณสมบัติพิเศษคือความสามารถในการ “ขึ้นสนิม” ระหว่างนั้น อากาศชื้น:

ในกรณีที่ไม่มีความชื้นในอากาศแห้ง เหล็กจะเริ่มทำปฏิกิริยาอย่างเห็นได้ชัดที่ T > 150°C เท่านั้น เมื่อเผาจะเกิด "เกล็ดเหล็ก" Fe 3 O 4:

3เฟ + 2O 2 = เฟ 3 โอ 4

เหล็กไม่ละลายในน้ำหากไม่มีออกซิเจน ที่อุณหภูมิสูงมาก Fe จะทำปฏิกิริยากับไอน้ำ โดยแทนที่ไฮโดรเจนจากโมเลกุลของน้ำ:

3 เฟ + 4H 2 O(ก.) = 4H 2

กลไกการเกิดสนิมคือการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี ผลิตภัณฑ์สนิมถูกนำเสนอในรูปแบบที่เรียบง่าย ในความเป็นจริงจะเกิดชั้นหลวมของส่วนผสมของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ที่มีองค์ประกอบแปรผัน ต่างจากฟิล์ม Al 2 O 3 ชั้นนี้ไม่ได้ปกป้องเหล็กจากการถูกทำลายเพิ่มเติม

ประเภทของการกัดกร่อน

ปกป้องเหล็กจากการกัดกร่อน

1. ปฏิกิริยากับฮาโลเจนและซัลเฟอร์ที่อุณหภูมิสูง

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2เฟ + 3F 2 = 2เฟฟ 3

เฟ + ฉัน 2 = เฟอี 2

สารประกอบถูกสร้างขึ้นโดยมีพันธะไอออนิกเหนือกว่า

2. ปฏิกิริยากับฟอสฟอรัส คาร์บอน ซิลิคอน (เหล็กไม่ได้รวมเข้ากับ N2 และ H2 โดยตรง แต่จะละลายพวกมัน)

เฟ + P = เฟ x P y

Fe + C = Fe x C y

เฟ + ศรี = เฟ x ศรี y

สารที่มีองค์ประกอบแปรผันเกิดขึ้น เช่น เบอร์ทอลไลด์ (ธรรมชาติของพันธะโควาเลนต์มีมากกว่าในสารประกอบ)

3. ปฏิกิริยากับกรดที่ "ไม่ออกซิไดซ์" (HCl, H 2 SO 4 dil.)

เฟ 0 + 2H + → เฟ 2+ + เอช 2

เนื่องจาก Fe อยู่ในชุดกิจกรรมทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน (E° Fe/Fe 2+ = -0.44 V) จึงสามารถแทนที่ H 2 จากกรดธรรมดาได้

เฟ + 2HCl = FeCl 2 + H 2

เฟ + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

4. ปฏิกิริยากับกรด "ออกซิไดซ์" (HNO 3, H 2 SO 4 conc.)

เฟ 0 - 3e - → เฟ 3+

เหล็ก "passivate" HNO 3 และ H 2 SO 4 เข้มข้นดังนั้นที่อุณหภูมิปกติโลหะจึงไม่ละลายในนั้น เมื่อได้รับความร้อนสูงจะเกิดการละลายช้า (โดยไม่ปล่อย H 2)

ในส่วน เหล็ก HNO 3 ละลาย และเข้าสู่สารละลายในรูปของแคตไอออน Fe 3+ และไอออนของกรดจะลดลงเหลือ NO*:

เฟ + 4HNO 3 = เฟ(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

ละลายได้มากในส่วนผสมของ HCl และ HNO 3

5. ความสัมพันธ์กับด่าง

ใน สารละลายที่เป็นน้ำ Fe ไม่ละลายในด่าง มันทำปฏิกิริยากับด่างหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูงมากเท่านั้น

6. การทำปฏิกิริยากับเกลือของโลหะที่มีฤทธิ์น้อย

เฟ + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

เฟ 0 + Cu 2+ = เฟ 2+ + Cu 0

7. ปฏิกิริยากับก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (t = 200°C, P)

Fe (ผง) + 5CO (g) = Fe 0 (CO) 5 เหล็กเพนตะคาร์บอนิล

สารประกอบเฟ(III)

Fe 2 O 3 - เหล็ก (III) ออกไซด์

ผงสีน้ำตาลแดง n. ร. ใน H 2 O ในธรรมชาติ - "แร่เหล็กสีแดง"

วิธีการได้รับ:

1) การสลายตัวของเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์

2เฟ(OH) 3 = เฟ 2 O 3 + 3H 2 โอ

2) การยิงไพไรต์

4เฟส 2 + 11O 2 = 8SO 2 + 2เฟ 2 โอ 3

3) การสลายตัวของไนเตรต

คุณสมบัติทางเคมี

Fe 2 O 3 เป็นออกไซด์พื้นฐานที่มีสัญญาณของแอมโฟเทอริซิตี้

I. คุณสมบัติหลักแสดงออกมาในความสามารถในการทำปฏิกิริยากับกรด:

เฟ 2 O 3 + 6H + = 2เฟ 3+ + ZH 2 โอ

เฟ 2 O 3 + 6HCI = 2FeCI 3 + 3H 2 โอ

เฟ 2 O 3 + 6HNO 3 = 2เฟ(NO 3) 3 + 3H 2 O

ครั้งที่สอง คุณสมบัติของกรดอ่อน Fe 2 O 3 ไม่ละลายในสารละลายอัลคาลิสที่เป็นน้ำ แต่เมื่อผสมกับของแข็งออกไซด์ อัลคาไล และคาร์บอเนต จะเกิดเฟอร์ไรต์:

เฟ 2 O 3 + CaO = Ca(เฟO 2) 2

เฟ 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O

เฟ 2 O 3 + MgCO 3 = Mg(FeO 2) 2 + CO 2

สาม. Fe 2 O 3 - วัตถุดิบสำหรับการผลิตเหล็กในโลหะวิทยา:

เฟ 2 O 3 + ZS = 2เฟ + ZSO หรือ เฟ 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2

Fe(OH) 3 - เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์

วิธีการได้รับ:

ได้มาจากการกระทำของด่างบน เกลือที่ละลายน้ำได้เฟ3+:

FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3NaCl

ในขณะที่เตรียม Fe(OH) 3 เป็นตะกอนเมือก-อสัณฐานสีน้ำตาลแดง

Fe(III) ไฮดรอกไซด์ยังเกิดขึ้นระหว่างการออกซิเดชันของ Fe และ Fe(OH) 2 ในอากาศชื้น:

4เฟ + 6H 2 โอ + 3O 2 = 4เฟ(OH) 3

4เฟ(OH) 2 + 2H 2 โอ + โอ 2 = 4เฟ(OH) 3

Fe(III) ไฮดรอกไซด์เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการไฮโดรไลซิสของเกลือ Fe 3+

คุณสมบัติทางเคมี

Fe(OH) 3 เป็นเบสที่อ่อนมาก (อ่อนกว่า Fe(OH) 2 มาก) แสดงคุณสมบัติความเป็นกรดที่เห็นได้ชัดเจน ดังนั้น Fe(OH) 3 จึงมีลักษณะเป็นแอมโฟเทอริก:

1) ปฏิกิริยากับกรดเกิดขึ้นได้ง่าย:

2) ตะกอนใหม่ของ Fe(OH) 3 ละลายในความเข้มข้นที่ร้อน สารละลายของ KOH หรือ NaOH ด้วยการก่อตัวของไฮดรอกโซคอมเพล็กซ์:

เฟ(OH) 3 + 3KOH = K 3

ในสารละลายอัลคาไลน์ Fe(OH) 3 สามารถออกซิไดซ์เป็นเฟอร์เรตได้ (เกลือของกรดเหล็ก H 2 FeO 4 ไม่ปล่อยออกมาในสถานะอิสระ):

2เฟ(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O

เกลือ Fe 3+

สิ่งสำคัญในทางปฏิบัติที่สุดคือ: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - เกลือเลือดเหลือง = Fe 4 3 ปรัสเซียนบลู (ตกตะกอนสีน้ำเงินเข้ม)

b) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 ไทโอไซยาเนต Fe(III) (สารละลายสีแดงเลือด)