Свойства и применение железа

1. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЖЕЛЕЗА

2. План:

Железо как химический элемент
Физические свойства Fe
Химические свойства Fe
Нахождение в природе и применение
Биологическое значение

3.

В
периодической системе
Менделеева железо входит в
группу VIIIВ.
Химический элемент, атомный
номер 26, атомная масса
55,847. Природное железо
представляет собой смесь
четырех нуклидов с массовыми
числами 54 (содержание в
природной смеси 5,82% по
массе), 56 (91,66%), 57 (2,19%)
и 58 (0,33%).
Конфигурация двух внешних
электронных слоев 3s2p6d64s2.

4. Физические свойства

Железо – сравнительно мягкий ковкий
серебристо-серый металл.
Температура плавления - 1535°C.
Температура кипения около 2800°C.
При температуре 770°C железо обладает
ферромагнитными свойствами.
Легко намагничивается, из него можно
изготовить магнит.

5.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Железо, отдавая два внешних электрона, проявляет
степень окисления +2;
отдавая три электрона (два внешних и один
сверхоктетный с предпоследнего энергетического уровня),
проявляет
степень
окисления+3.
Fe-2e=Fe+2 Fe-3e=Fe+3
Электронные структуры 3d- и 4s-орбиталей атома железа и
ионов Fe+2 и Fe+3 можно изобразить так:

6.

Железо
—
активный
металл.
На воздухе образуется защитная
оксидная
пленка,
препятствующая
ржавению металла.
3Fe + 2O2 = Fe2O3 • FeO (Феррит железа)
2.Во влажном воздухе железо окисляется и
покрывается
ржавчиной,
которая
частично состоит из гидратированного
оксида железа (III).
4Fe + 3О2 + 6Н2О = 4Fe(ОН)3
1.

7.

3. Взаимодействие с простыми
веществами:
3.1 Горит в кислороде
3 Fe + 2 O2 =Fe3 O4
3.2 Реагирует с хлором
2Fe + 3 Cl2 = 2FeCl3
3.3 Взаимодействует с серой
Fe + S = FeS

8.

4. Железо вытесняет из растворов
солей металлы, находящиеся в
электрохимическом ряду
напряжений правее железа:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
5. При высокой температуре (700900°С) железо реагирует с парами
воды:
3Fe+4Н2O=Fe3O4+4Н2

9. 6. С кислотами:

С соляной и разбавленной (приблизительно 20%й) серной кислотами железо реагирует с
образованием солей железа(II):
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
С
концентрированными серной и азотной
кислотами железо не реагирует. Эти кислоты
создают на поверхности металла такую прочную
и плотную пленку оксида, что металл становится
совершенно пассивным и уже не вступает в
другие
реакции.
Растворяется железо в разбавленной азотной
кислоте.
8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2O

10. 7. Окисление железа

При хранении водных растворов солей железа(II)
наблюдается окисление железа(II) до железа(III):
4FeCl2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)Cl2
8.Соединения
железа
(III)
в
растворах
восстанавливаются металлическим железом:
Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2

11. Оксид железа

1. Проявляет основные свойства,
взаимодействуя с кислотами:
FeO+H2SO4 = FeSO4 + H2O
2. Оксид железа (III) проявляет слабые амфотерные
свойства, взаимодействуя при нагревании с
основными оксидами с образованием ферритов:
МnO + Fe2O3 =Mn (FeO2)2

12. Химические свойства

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

13. 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

14. Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Качественные реакции на железо III

15. Качественные реакции на железо III

Нахождение в природе
В земной коре распространено достаточно хорошо.
На его долю приходится около 4% массы земной
коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди
металлов). Известно большое число руд и
минералов, содержащих железо. По запасам
железных руд Россия занимает 1-е место.

16. Нахождение в природе

Применение железа
Железо — один из самых
используемых металлов, на
него приходится до 95 %
мирового
металлургического
производства.
Железо является основным
компонентом
сталей
и
чугунов
—
важнейших
конструкционных материалов.
Железо может входить в состав
сплавов на основе других
металлов
—
например,
никелевых.

17. Применение железа

Магнитная окись железа (магнетит) —
важный материал в производстве
устройств
долговременной
компьютерной
памяти:
жёстких
дисков, дискет и т. п.
Ультрадисперсный порошок магнетита
используется во многих черно-белых
лазерных принтерах в смеси с
полимерными гранулами в качестве
тонера.
Здесь
одновременно
используется чёрный цвет магнетита и
его
способность
прилипать
к
намагниченному валику переноса.
Уникальные ферромагнитные свойства
ряда сплавов на основе железа
способствуют
их
широкому
применению в электротехнике для
магнитопроводов трансформаторов и
электродвигателей.

18. Применение железа

Хлорид
железа(III)
(хлорное
железо)
используется
в
радиолюбительской практике для
травления печатных плат.
Семиводный сульфат железа
(железный купорос) в смеси с
медным купоросом используется
для борьбы с вредными грибками
в садоводстве и строительстве.
Железо применяется в качестве
анода в аккумуляторах
Водные
растворы
хлоридов
двухвалентного и трехвалентного
железа, а также его сульфатов
используются
в
качестве
коагулянтов в процессах очистки
природных и сточных вод на
водоподготовке промышленных
предприятий

19. Применение железа

Биологическое значение железа
В живых организмах железо является важным микроэлементом,
катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). В
организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа
(около 0,02 %), из которых 78 %являются главным действующим
элементом гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов
других клеток, катализируя процессы дыхания в клетках. Недостаток
железа проявляется как болезнь организма (хлороз у растений и
анемия у животных).
Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого
гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине —
важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко
всем органам человека и животных. И именно он окрашивает кровь в
характерный красный цвет.
Комплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в
ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол, в
важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в
синтезе ДНК.
В организм животных и человека железо поступает с пищей
(наиболее богаты им печень, мясо, яйца, бобовые, хлеб, крупы,
свёкла). Интересно, что некогда шпинат ошибочно был внесён в этот
список (из-за опечатки в результатах анализа — был потерян
«лишний» ноль после запятой).

20. Биологическое значение железа

Суточная потребность человека в железе следующая:
дети — от 4 до 18 мг, взрослые мужчины — 10 мг,
взрослые женщины — 18 мг, беременные женщины во
второй половине беременности — 33 мг. У женщин
потребность несколько выше, чем у мужчин.
Избыточная доза железа (200 мг и выше) может оказывать
токсическое действие. Передозировка железа угнетает
антиоксидантную
систему
организма,
поэтому
употреблять препараты железа здоровым людям не
рекомендуется.

21. Биологическое значение железа

Спасибо за внимание!