Львів
C
» » Валентність заліза. Яка валентність у заліза?

Валентність заліза. Яка валентність у заліза?

Важко переоцінити роль заліза для людського організму, адже саме воно сприяє «творіння» крові, його зміст впливає на рівень гемоглобіну і міоглобіну, залізо нормалізує роботу ферментної системи. Але що це за елемент з точки зору хімії? Яка валентність заліза? Про це буде розказано в цій статті.
Валентність заліза. Яка валентність у заліза?

Трохи історії

Людство знало про це хімічному елементі і навіть володіло виробами з нього ще в IV столітті до нашої ери. Це були народи Стародавнього Єгипту і Шумери. Саме вони перші почали виготовляти прикраси, зброю зі сплаву заліза і нікелю, які були знайдені при археологічних розкопках і ретельно досліджені хіміками.


Трохи пізніше, племена арійців, які переселилися в Азію, навчилося добувати тверде залізо з руди. Воно було настільки цінним для людей того часу, що вироби покривали золотом!

Характеристика заліза

Залізо (Fe) стоїть на четвертому місці за вмістом його в надрах земної кори. Воно займає місце у 7 групі 4 періоду і має номер 26 в хімічній таблиці елементів Менделєєва. Валентність заліза має пряму залежність від свого положення в таблиці. Але про це пізніше.
Валентність заліза. Яка валентність у заліза?
Даний метал найбільш поширений в природі у вигляді руди, зустрічається у воді як мінерал, а також в різних сполуках. Найбільша кількість запасів заліза у вигляді руди, знаходиться в Росії, Австралії, Україні, Бразилії, США, Індії, Канаді.

Фізичні властивості

Перш ніж переходити до валентності заліза, необхідно детальніше розглянути його фізичні властивості, так би мовити, придивитися до нього ближче. Цей метал має сріблястий колір, достатньо пластичний, але здатний до збільшення твердості шляхом його взаємодії з іншими елементами (наприклад, з вуглецем). Також він володіє магнітними властивостями.


У вологому середовищі залізо може поржавіти, тобто іржавіти. Хоча абсолютно чистий метал стійкіші до вологи, але якщо в ньому є домішки, саме вони провокують корозію.
Валентність заліза. Яка валентність у заліза?
Залізо добре взаємодіє з кислотним середовищем, навіть може утворювати солі залізної кислоти (за умови сильного окислювача). У повітряному середовищі швидко покривається оксидною плівкою, яка захищає його від взаємодій.

Хімічні властивості

Також цей елемент володіє рядом хімічних властивостей. Залізо, як і інші елементи таблиці Менделєєва, має заряд атомного ядра, який відповідає порядковому номеру +26. А біля ядра обертається 26 електронів. А взагалі, якщо розглядати властивості заліза – хімічного елементу, то він є металом з невисокою активної здатністю. Взаємодіючи з окислювачами більш слабкими, залізо утворює сполуки, де воно двухвалентно (тобто його ступінь окислення +2). А якщо з сильними окислювачами, то ступінь окислення заліза досягає +3 (валентність його стає рівною 3). При взаємодії з хімічними елементами, які не є металами, Fe виступає по відношенню до них відновником, при цьому ступінь окиснення його ставати, крім +2 і +3 навіть +4 +5 +6. Такі сполуки мають дуже сильні окислювальні властивості.
Як вже зазначалося вище, залізо в повітряному середовищі покривається оксидною плівкою. А при нагріванні швидкість реакції підвищується і може утворитися оксид заліза валентністю 2 (температура менше 570 градусів за Цельсієм) або оксид з валентністю 3 (температурний показник більше 570 градусів).
Валентність заліза. Яка валентність у заліза?
Взаємодія з галогенами Fe, призводить до утворення солей. Елементи фтор і хлор окислюють його до +3. Бром ж – до +2 або +3 (все залежить від того, які умови здійснення хімічного перетворення при взаємодії із залізом). Вступаючи у взаємодії з йодом, елемент окислюється до +2. Нагріваючи залізо і сірку, виходить сульфід заліза з валентністю 2. Якщо феррум розплавити і з'єднати його з вуглецем, фосфором, кремнієм, бором, азотом, то вийдуть з'єднання звані сплавами. Залізо є металом, тому воно вступає у взаємодію з кислотами (про це також коротко говорилося вище). Наприклад, кислоти сірчана та азотна, мають високу концентрацію, у середовищі із зниженою температурою, на залізо не роблять впливу. Але варто їй підвищиться, як відбувається реакція, в результаті якої залізо окислюється до +3. Чим вище концентрація кислоти, тим більшу температуру необхідно дати. Нагріваючи 2-х валентное залізо у воді, отримаємо його оксид і водень. Також Fe має здатність витісняти з водних розчинів солей метали, які мають понижену активність. При цьому він окислюється до +2. При підвищенні температури, залізо відновлює метали з оксидів.
Валентність заліза. Яка валентність у заліза?

Що таке валентність

Вже в попередньому розділі трохи зустрічалося поняття валентності, а також ступеня окислення. Настав час розглянути валентність заліза. Але для початку необхідно зрозуміти, що це взагалі за таку властивість хімічних елементів. Хімічні речовини майже завжди постійні у своєму складі. Наприклад, формула води Н2О – 1 атом кисню і 2 атома водню. Те ж саме і з іншими сполуками, в яких задіяні два хімічні елементи, один з яких водень: до 1 атома хімічного елемента може додатися 1-4 атома водню. Але ніяк не навпаки! А тому, видно, що водень приєднує до себе лише 1 атом іншого речовини. І саме це явище називають валентністю – здатністю атомів хімічного елемента приєднувати певну кількість атомів інших елементів.

Значення валентності та графічна формула

Є елементи таблиці Менделєєва, які мають постійної валентністю – це кисень і водень. А є такі хімічні елементи, у яких вона змінюється. Наприклад, залізо частіше 2-х і 3-х валентно, сірка 246-ти, вуглець 2 і 4-х. Це елементи із змінною валентністю. Далі, розуміючи, що таке валентність, можна правильно написати графічну формулу сполук. Вона відображає послідовність сполучення атомів у молекулі. Також, знаючи валентність одного з елементів у з'єднанні, можна визначити валентність іншого.

Валентність заліза

Як було зазначено, залізо відноситься до елементів зі змінною валентністю. І вона може коливатися не тільки між показниками 2 і 3 але і досягати 4 5 і навіть 6. Звичайно, більш докладно вивчає валентність заліза неорганічна хімія. Розглянемо цей механізм коротко на рівні найпростіших частинок. Залізо є д-елементом, до якого зараховується ще 31 елемент таблиці Менделєєва (це 4-7 періоди). Із зростанням порядкового номера, властивості д-елементів набувають невеликі зміни. Атомний радіус у цих речовин також повільно зростає. Вони мають змінною валентністю, яка залежить від того, що предвнешний д-електронний підрівень є незавершеним. Тому для заліза валентними є не тільки з-електрони, що знаходяться в зовнішньому шарі, але і неспарені 3д-електрони предвнешнего шару. І, як наслідок, валентність Fe в хімічних сполуках може дорівнювати 234 5 6. В основному, вона дорівнює 2 і 3 – це більш стійкі сполуки заліза з іншими речовинами. У менш стійких - він проявляє валентність 456. Але, такі сполуки зустрічаються рідше.
Валентність заліза. Яка валентність у заліза?

Двухвалентный феррум

При взаємодії 2 валентного заліза з водою виходить оксид заліза (2). Таке з'єднання володіє чорним кольором. Досить легко взаємодіє з соляною (малій концентрації) та азотної (високої концентрації) кислотами. Якщо такого оксиду 2-х валентного заліза провзаимодействовать або з воднем (температура 350 градусів за Цельсієм), або з вуглецем (коксом) при 1000 градусів, то воно відновлюється до чистого стану. Добувають оксид заліза 2-х валентного такими способами:
  • через з'єднання оксиду 3-х валентного заліза з чадним газом;
  • при нагріванні чистого Fe, при цьому низький тиск кисню;
  • при розкладанні оксалату 2-х валентного заліза у вакуумному середовищі;
  • при взаємодії чистого заліза з його оксидів, температура при цьому 900-1000 градусів за Цельсієм.
  • Що стосується природного середовища, то оксид заліза 2-х валентного, присутня у вигляді мінералу вюстита. Є ще спосіб, як у розчині визначити валентність заліза – в даному випадку, має показник 2. Необхідно провести реакції з червоною сіллю (гексацианоферрат калію) і з лугом. У першому випадку спостерігається отримання осаду темно-синього кольору – комплексної солі заліза 2-х валентного. У другому – отримання темного сіро-зеленого осаду – гідроксиду заліза також 2-х валентного, в той час, як гідроксид заліза 3-х валентного має колір в розчині темно-бурий.
    Валентність заліза. Яка валентність у заліза?

    Тривалентне залізо

    Оксид 3-х валентного феррума має порошкоподібну структуру, колір якої червоно-коричневий. Має також найменування: окис заліза, залізний сурик, червоний пігмент, харчовий барвник, крокус. У природі ця речовина зустрічається у вигляді мінералу – гематиту. Оксид такого заліза з водою вже не взаємодіє. Але з'єднується з кислотами і лугами. Застосовується оксид заліза (3) для фарбування матеріалів, вживаних в будівництві:
  • цеглин;
  • цементу;
  • керамічних виробів;
  • бетону;
  • тротуарної плитки;
  • підлогових покриттів (лінолеум).
  • Залізо в організмі людини

    Як зазначалося на початку статті, речовина залізо є важливою складовою людського організму. Коли цього елемента є недостатньо, то можуть виникнути такі наслідки:
  • підвищена втома і чутливість до холоду;
  • сухість шкіри;
  • зниження мозкової діяльності;
  • погіршення міцності нігтьової пластини;
  • запаморочення;
  • проблеми з травленням;
  • сивина і випадання волосся.
  • Накопичується залізо, як правило, в селезінці і печінці, а також нирках і підшлунковій залозі. В раціоні людини повинні бути продукти, що містять залізо:
  • яловича печінка;
  • гречана каша;
  • арахіс;
  • фісташки;
  • зелений горошок консервований;
  • сушені білі гриби;
  • курячі яйця;
  • шпинат;
  • кизил;
  • яблука;
  • груші;
  • персики;
  • буряк;
  • морепродукти.
  • Недолік заліза в крові, що призводить до зниження гемоглобіну та розвитку такого захворювання, як залізодефіцитна анемія.