Demir bileşikleri. Demir: fiziksel ve kimyasal özellikler

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 17:57

Demir ve alaşımlarından yapılan ilk ürünler kazılar sırasında bulundu ve MÖ 4. binyıla kadar uzanıyor. Yani, eski Mısırlılar ve Sümerler bile mücevher ve ev eşyalarının yanı sıra silah yapmak için bu maddenin göktaşı birikintilerini kullandılar.

Günümüzde saf metalin yanı sıra çeşitli demir bileşikleri en yaygın ve kullanılan maddelerdir. 20. yüzyılın demir olarak kabul edilmesine şaşmamalı. Sonuçta, plastik ve ilgili malzemelerin ortaya çıkması ve yaygın kullanımından önce, insanlar için belirleyici öneme sahip olan bu bileşikti. Bu element nedir ve hangi maddeleri oluşturduğunu bu yazımızda ele alacağız.

Kimyasal elementli demir

Atomun yapısını düşünürsek, öncelikle periyodik sistemdeki yerini belirtmeliyiz.

1. Sıra sayısı - 26.
2. Dönem dördüncü büyük noktadır.
3. Sekizinci grup, ikincil alt grup.
4. Atom ağırlığı 55, 847'dir.
5. Dış elektron kabuğunun yapısı 3d⁶4s^{2 formülüyle gösterilir.}
6. Kimyasal element sembolü - Fe.
7. İsim - demir, okumaformül - "ferrum".
8. Doğada, söz konusu elementin kütle numaraları 54, 56, 57, 58 olan dört kararlı izotopu vardır.

Demir kimyasal elementi ayrıca kararlı olmayan yaklaşık 20 farklı izotopa sahiptir. Olası oksidasyon, bu atomun şunları gösterebileceğini belirtir:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Sadece elementin kendisi değil, aynı zamanda çeşitli bileşikleri ve alaşımları da önemlidir.

Fiziksel özellikler

Basit bir madde olarak demir, belirgin metaliklik ile fiziksel özelliklere sahiptir. Yani, yüksek derecede süneklik ve sünekliğe ve yüksek bir erime ve kaynama noktasına sahip olan gri bir renk tonuna sahip gümüşi beyaz bir metaldir. Özellikleri daha ayrıntılı olarak ele alırsak, o zaman:

• erime noktası - 1539 0С;
• kaynatma - 2862 0C;
• aktivite - orta;
• refrakter - yüksek;
• belirgin manyetik özellikleri gösterir.

Koşullara ve farklı sıcaklıklara bağlı olarak, demirin oluşturduğu çeşitli modifikasyonlar vardır. Fiziksel özellikleri, kristal kafeslerin farklı olmasından farklıdır.

1. Alfa formu veya ferrit, 769 dereceye kadar var olur 0C.
2. 769'dan 917'ye 0C - beta formu.
3. 917-1394 0С - gama formu veya östenit.
4. 1394 üzeri 0S - sigma demir.

Tüm değişikliklerkristal kafeslerin farklı yapı türleri ve ayrıca manyetik özelliklerde farklılık gösterir.

Kimyasal özellikler

Yukarıda bahsedildiği gibi, basit demir maddesi orta düzeyde kimyasal aktivite sergiler. Bununla birlikte, iyi dağılmış bir durumda, metalin kendisi saf oksijende yanarken havada kendiliğinden tutuşabilir.

Korozyon kabiliyeti yüksektir, bu nedenle bu maddenin alaşımları alaşım bileşikleri ile kaplanır. Demir şunlarla etkileşim kurabilir:

• asitler;
• oksijen (hava dahil);
• gri;
• halojenler;
• ısıtıldığında - nitrojen, fosfor, karbon ve silikon ile;
• daha az aktif metallerin tuzlarıyla, onları basit maddelere indirgeyerek;
• canlı buhar ile;
• +3 oksidasyon durumunda demir tuzları ile.

Bu tür bir aktivite göstererek, metalin çeşitli ve polar özelliklerde çeşitli bileşikler oluşturabildiği açıktır. Ve böylece olur. Demir ve bileşikleri son derece çeşitlidir ve bilimin, teknolojinin, endüstriyel insan faaliyetinin çeşitli dallarında kullanılır.

Doğada yayılma

Doğal demir bileşikleri oldukça yaygındır çünkü alüminyumdan sonra gezegenimizde en bol bulunan ikinci elementtir. Aynı zamanda, saf haliyle, metal, uzaydaki büyük birikimlerini gösteren göktaşlarının bir parçası olarak son derece nadirdir. Ana kütle cevher, kaya ve minerallerin bileşiminde bulunur.

EğerSöz konusu elementin doğadaki yüzdesinden bahsetmek için aşağıdaki rakamlar verilebilir.

1. Karasal gezegenlerin çekirdekleri - %90.
2. Yer kabuğunda - %5.
3. Dünya'nın mantosunda - %12.
4. Dünyanın merkezinde - %86.
5. Nehir suyunda - 2 mg/l.
6. Denizde ve okyanusta - 0,02 mg/l.

En yaygın demir bileşikleri aşağıdaki mineralleri oluşturur:

• manyetit;
• limonit veya kahverengi demirtaş;
• vivianit;
• pirotit;
• pirit;
• siderit;
• markasit;
• lellingite;
• Mispicel;
• milanterit ve diğerleri.

Bu tam bir liste olmaktan çok uzak çünkü gerçekten çok fazla var. Ayrıca insan tarafından yaratılan çeşitli alaşımlar da yaygındır. Bunlar aynı zamanda, insanların modern yaşamını hayal etmenin zor olduğu demir bileşikleridir. Bunlar iki ana türü içerir:

• dökme demir;
• çelik.

Ayrıca birçok nikel alaşımına değerli bir katkı olan demirdir.

Demir(II) bileşikleri

Bunlar, oluşturan elemanın oksidasyon durumunun +2 olduğu durumları içerir. Oldukça çokturlar çünkü şunları içerirler:

• oksit;
• hidroksit;
• ikili bileşikler;
• karmaşık tuzlar;
• karmaşık bileşikler.

Demirin belirtilen oksidasyon derecesini sergilediği kimyasal bileşiklerin formülleri her sınıf için ayrıdır. Bunlardan en önemlilerini ve yaygın olanlarını düşünün.

1. Demir oksit (II). Kara toz, suda çözünmez. Bağlantının doğası temeldir. Hızlı bir şekilde oksitlenebilir, ancak aynı zamanda basit bir maddeye kolayca indirgenebilir. Karşılık gelen tuzları oluşturmak için asitlerde çözünür. Formül - FeO.
2. Demir(II) hidroksit. Beyaz amorf bir çökeltidir. Tuzların bazlarla (alkaliler) tepkimesiyle oluşur. Zayıf bazik özellikler gösterir, havada hızla +3 demir bileşiklerine oksitlenebilir. Formül - Fe(OH)_2.
3. Belirtilen oksidasyon durumundaki bir elementin tuzları. Kural olarak, çözeltinin soluk yeşil rengine sahiptirler, havada bile iyi oksitlenirler, koyu kahverengi bir renk alırlar ve demir tuzlarına dönüşürler 3. Suda çözünürler. Bileşik örnekler: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Pratik değeri belirtilen maddeler arasında çeşitli bileşikler vardır. İlk olarak, demir(II) klorür. Bu, anemi ile insan vücuduna iyonların ana tedarikçisidir. Bir hastada böyle bir rahatsızlık teşhis edildiğinde, söz konusu bileşiğe dayanan karmaşık müstahzarlar reçete edilir. Vücuttaki demir eksikliği bu şekilde tamamlanır.

İkincisi, demir sülfat yani demir (II) sülfat, bakır ile birlikte mahsullerdeki tarımsal zararlıları yok etmek için kullanılır. Yöntem on yıldan fazla bir süredir etkinliğini kanıtlıyor, bu nedenle bahçıvanlar ve bahçıvanlar tarafından çok beğeniliyor.

Mora Tuzu

Bu bağlantıhangi bir hidratlı demir ve amonyum sülfattır. Formülü FeSO₄(NH₄)₂SO_{4 şeklinde yazılır.} 6H_{2O. Pratikte yaygın olarak kullanılan demir (II) bileşiklerinden biridir. İnsan kullanımının ana alanları aşağıdaki gibidir.}

1. İlaç.
2. Bilimsel araştırma ve laboratuvar titrimetrik analizleri (krom, potasyum permanganat, vanadyum tayini için).
3. Tıp - hastanın vücudunda demir eksikliği olan yiyeceklere katkı maddesi olarak.
4. Ahşap ürünlerin emprenye edilmesi için, Mora tuzu çürüme süreçlerine karşı korur.

Bu maddenin kullanıldığı başka alanlar da var. Adını, tezahür eden özellikleri ilk keşfeden Alman kimyagerin onuruna aldı.

Demir (III) oksidasyon durumuna sahip maddeler

+3 oksidasyon durumu sergilediği demir bileşiklerinin özellikleri, yukarıda tartışılanlardan biraz farklıdır. Bu nedenle, karşılık gelen oksit ve hidroksitin doğası artık bazik değil, amfoterik olarak telaffuz edilir. Ana maddelerin açıklamasını verelim.

1. Demir oksit (III). Toz ince kristalli, kırmızı-kahverengi renktedir. Suda çözünmez, hafif asidik, daha amfoterik özellikler gösterir. Formül: Fe₂O_3.
2. Demir(III) hidroksit. Alkaliler karşılık gelen demir tuzlarıyla reaksiyona girdiğinde çöken bir madde. Karakteri amfoterik olarak telaffuz edilir, rengi kahverengi-kahverengidir. Formül: Fe(OH)_3.
3. Fe³⁺ katyonunu içeren tuzlar. Hidroliz meydana geldiğinden ve karbondioksit salındığından, karbonat hariç bunların çoğu izole edilmiştir. Bazı tuzlar için formül örnekleri: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{ve diğerleri.}

Yukarıdaki örnekler arasında, pratik bir bakış açısından, FeCL₃6H_{2O veya demir klorür hekzahidrat önemlidir (III). Tıpta kansızlık durumunda kanamayı durdurmak ve vücuttaki demir iyonlarını yenilemek için kullanılır.}

Demir(III) sülfat 9-hidrat, pıhtılaştırıcı görevi gördüğü için içme suyunu arıtmak için kullanılır.

Demir(VI) bileşikleri

Demirin +6 özel oksidasyon durumu sergilediği kimyasal bileşiklerinin formülleri şu şekilde yazılabilir:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 ve diğerleri.}

Hepsinin ortak bir adı vardır - ferratlar - ve benzer özelliklere sahiptir (güçlü indirgeyici maddeler). Ayrıca dezenfekte edebilir ve bakterisidal bir etkiye sahip olabilirler. Bu, endüstriyel ölçekte içme suyunun arıtılması için kullanılmalarını sağlar.

Karmaşık bileşikler

Özel maddeler sadece analitik kimyada değil, çok önemlidir. Sulu tuz çözeltilerinde oluşanlar. Bunlar karmaşık demir bileşikleridir. En popüler ve iyi araştırılmış olanlar aşağıdaki gibidir.

1. Potasyum hekzasiyanoferrat (II)K₄[Fe(CN)₆]. Bileşik için başka bir isim sarı kan tuzudur. Çözeltideki Fe³⁺ demir iyonunun kalitatif tayini için kullanılır. Pozlamanın bir sonucu olarak, çözüm güzel bir parlak mavi renk elde eder, çünkü başka bir kompleks oluşur - Prusya mavisi KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Antik çağlardan beri kumaş boyası olarak kullanılmıştır.}
2. Potasyum hekzasiyanoferrat (III) K₃[Fe(CN)₆]. Diğer adı kırmızı kan tuzudur. Demir iyonu Fe^{2+ tayini için kalitatif bir reaktif olarak kullanılır. Sonuç olarak, Turnbull mavisi adı verilen mavi bir çökelti oluşur. Kumaş boyası olarak da kullanılır.}

Organik maddede demir

Demir ve bileşikleri, gördüğümüz gibi, insanın ekonomik yaşamında büyük pratik öneme sahiptir. Bununla birlikte, buna ek olarak, aksine, vücuttaki biyolojik rolü daha az büyük değildir.

Bu elementi içeren çok önemli bir organik bileşik, protein vardır. Bu hemoglobindir. Oksijenin taşınması ve düzgün ve zamanında gaz değişiminin yapılması onun sayesinde. Bu nedenle, hayati süreçte - nefes almada - demirin rolü çok büyüktür.

Toplamda insan vücudu, tüketilen yiyeceklerle sürekli olarak yenilenmesi gereken yaklaşık 4 gram demir içerir.