Nehéz túlbecsülni a vas szerepét az emberbenszervezet, mert ez járul hozzá a vér "teremtéséhez", tartalma befolyásolja a hemoglobin és a mioglobin szintjét, a vas normalizálja az enzimrendszer munkáját. De mi is ez az elem a kémia szemszögéből? Mi a vas vegyértéke? Ebben a cikkben erről lesz szó.
Egy kis történelem
Az emberiség tudott erről a kémiai elemről ésmég a Krisztus előtti IV. században is birtokoltak belőle származó termékeket. Ezek az ókori Egyiptom népei és a sumérok voltak. Ők kezdtek el először ékszereket, fegyvereket készíteni vas és nikkel ötvözetéből, amelyeket régészeti ásatások során találtak meg, és a vegyészek alaposan megvizsgáltak.
Kicsit később az Ázsiába költözött árja törzsek megtanulták, hogyan lehet szilárd vasat nyerni az ércből. Annyira értékes volt az akkori emberek számára, hogy a tárgyakat arannyal vonták be!
Vas jellemző
A vas (Fe) a negyedik helyen álltartalma a földkéreg beleiben. A 4. periódus 7. csoportjában játszódik, a Mengyelejev-elemek kémiai táblázatában a 26. szám. A vas vegyértéke közvetlenül függ a táblázatban elfoglalt helyétől. De erről majd később.
Ez a fém a természetben leginkább érc formájában fordul elő, megtalálható a vízben ásványként, valamint különféle vegyületekben.
A legnagyobb mennyiségű vaskészlet érc formájában Oroszországban, Ausztráliában, Ukrajnában, Brazíliában, az USA-ban, Indiában és Kanadában található.
Fizikai tulajdonságok
Mielőtt rátérnénk a vas vegyértékére, részletesebben meg kell vizsgálni a vas fizikai tulajdonságait, úgymond közelebbről megvizsgálni.
Ez a fém ezüstös színű, elégműanyag, de képes növelni a keménységét más elemekkel (például szénnel) való kölcsönhatás révén. Mágneses tulajdonságai is vannak.
Nedves környezetben a vas korrodálódhat, azaz rozsdásodhat. Bár az abszolút tiszta fém jobban ellenáll a nedvességnek, ha szennyeződéseket tartalmaz, akkor azok korróziót okoznak.
A vas jól kölcsönhatásba lép a savas környezettel, akár vassavsókat is képezhet (feltéve, hogy erős oxidálószer).
Levegőben gyorsan oxidfilm borítja, amely megvédi a kölcsönhatásoktól.
Kémiai tulajdonságok
Ezenkívül ez az elem számos vegyi anyagot tartalmaztulajdonságait. A vasnak, akárcsak a periódusos rendszer többi elemének, van egy atommag töltése, amely a +26-os sorszámnak felel meg. Az atommag körül pedig 26 elektron forog.
Általában, ha figyelembe vesszük a vas tulajdonságait - kémiai elem, akkor ez egy alacsony aktív képességű fém.
Gyengébb oxidálószerekkel kölcsönhatásba lép,a vas ott képez vegyületeket, ahol kétértékű (azaz oxidációs állapota +2). És ha erős oxidálószerekkel, akkor a vas oxidációs állapota eléri a +3-at (vagyis vegyértéke 3 lesz).
Amikor kölcsönhatásba lép kémiai elemekkel,amelyek nem fémek, a Fe velük szemben redukálószerként működik, míg oxidációs állapota +2 és +3 kivételével akár +4, +5, +6 lesz. Az ilyen vegyületek nagyon erős oxidáló tulajdonságokkal rendelkeznek.
Mint fentebb említettük, vas a levegőbenoxidfilmmel borítva. Melegítéskor pedig megnő a reakciósebesség, és 2-es vegyértékű vas-oxid (570 Celsius-fok alatti hőmérséklet) vagy 3-as vegyértékű oxid (570 fok feletti hőmérséklet-indikátor) képződhet.
A Fe kölcsönhatása halogénekkel ahhoz vezet, hogysók képződése. A fluor és klór elemek +3-ra oxidálják. A bróm viszont legfeljebb +2 vagy +3 (minden a vassal való kölcsönhatás során a kémiai átalakulás körülményeitől függ).
A jóddal kölcsönhatásba lépve az elem +2-re oxidálódik.
A vas és a kén hevítésével 2 vegyértékű vas-szulfidot kapunk.
Ha a vasat megolvasztják és szénnel, foszforral, szilíciummal, bórral, nitrogénnel kombinálják, akkor ötvözetnek nevezett vegyületeket kapnak.
A vas fém, ezért behatolsavakkal való kölcsönhatás (erről fentebb is volt szó röviden). Például a kénsav és a salétromsav, amelyeknek magas a koncentrációja, nem befolyásolják a vasat alacsony hőmérsékletű környezetben. De amint felemelkedik, reakció lép fel, amelynek eredményeként a vas +3-ra oxidálódik.
Minél nagyobb a savkoncentráció, annál magasabb hőmérsékletet kell megadni.
A 2 vegyértékű vasat vízben hevítve megkapjuk az oxidját és a hidrogént.
A vas képes kiszorítani a csökkent aktivitású fémeket a sók vizes oldataiból. Ugyanakkor +2-re oxidálódik.
A hőmérséklet emelkedésével a vas redukálja a fémeket az oxidokból.
Mi a valencia
Már az előző részben találkoztunk egy kicsit a vegyérték fogalmával, valamint az oxidációs állapottal. Ideje megfontolni a vas vegyértékét.
De először meg kell értened, mi a kémiai elemek ezen tulajdonsága.
A vegyszerek szinte mindig állandóakösszetételét. Például a víz képletében H2O - 1 oxigénatom és 2 hidrogénatom. Ugyanez a helyzet más vegyületekkel is, amelyekben két kémiai elem vesz részt, amelyek közül az egyik a hidrogén: egy kémiai elem 1 atomjához 1-4 hidrogénatom adható. De fordítva nem! Ezért látható, hogy a hidrogén csak 1 atomot köt magához egy másik anyagból. És ezt a jelenséget hívják vegyértéknek - egy kémiai elem atomjainak azon képessége, hogy más elemek meghatározott számú atomját hozzákapcsolják.
Vegyértékérték és grafikus képlet
Vannak a periódusos rendszer elemei, amelyek állandó vegyértékkel rendelkeznek - ezek az oxigén és a hidrogén.
És vannak kémiai elemek, amelyekben ez megváltozik. Például a vas gyakrabban 2 és 3 vegyértékű, a kén 2, 4, 6, szén 2 és 4. Ezek változó vegyértékű elemek.
Továbbá, megértve, mi a valencia, helyesen megírhatja a vegyületek grafikus képletét. Megjeleníti az atomok összekapcsolódási sorrendjét egy molekulában.
Ezenkívül a vegyületben lévő egyik elem vegyértékének ismeretében meghatározhatja a másik elem vegyértékét.
Vas vegyérték
Mint megjegyeztük, a vas a változó vegyértékű elemek közé tartozik. És nemcsak a 2-es és 3-as mutató között ingadozhat, hanem elérheti a 4-et, 5-öt és akár a 6-ot is.
Természetesen a szervetlen kémia részletesebben vizsgálja a vas vegyértékét. Tekintsük ezt a mechanizmust röviden a legegyszerűbb részecskék szintjén.
A vas a d-elem, amelyhezA periódusos rendszer további 31 elemét számoljuk (ez 4-7 periódus). A sorozatszám növekedésével a q-elemek tulajdonságai kis mértékben változnak. Ezeknek az anyagoknak az atomsugár is lassan növekszik. Változó vegyértékük van, ami attól függ, hogy a pre-külső d-elektronikus részszint hiányos.
Ezért a vas esetében a vegyérték nem csakc-elektronok a külső rétegben, de a külső réteg előtti réteg párosítatlan 3d-elektronjai is. Ennek következtében a vas vegyértéke a kémiai vegyületekben 2, 3, 4, 5, 6 lehet. Alapvetően 2 és 3 - ezek stabilabb vasvegyületek más anyagokkal. Kevésbé stabil - 4, 5, 6 vegyértéket mutat. Az ilyen vegyületek azonban kevésbé gyakoriak.
Kétértékű vas
Amikor a 2 vegyértékû vas kölcsönhatásba lép a vízzelvas-oxidot (2) kapunk. Ez a vegyület fekete. Meglehetősen könnyen kölcsönhatásba lép sósavval (alacsony koncentráció) és salétromsavval (magas koncentráció).
Ha a 2 vegyértékű vas ilyen oxidjakölcsönhatásba lép vagy hidrogénnel (350 Celsius fok hőmérséklet), vagy szénnel (koksz) 1000 fokon, majd tiszta állapotba redukálódik.
A 2 vegyértékű vas-oxidot a következő módokon bányászják:
- 3 vegyértékű vas-oxid és szén-monoxid kombinációja révén;
- tiszta vas melegítésekor alacsony oxigénnyomás mellett;
- 2 vegyértékű vas oxalátjának vákuumkörnyezetben történő kibontásakor;
- amikor a tiszta vas kölcsönhatásba lép oxidjaival, a hőmérséklet 900-1000 Celsius fok.
Ami a természetes környezetet illeti, a 2 vegyértékű vas-oxid wustit ásvány formájában van jelen.
Van egy másik módszer is a megoldásban való meghatározásravas vegyértéke - ebben az esetben 2-es indexű. Vörös sóval (kálium-hexaciano-ferráttal) és lúggal kell reagálni. Az első esetben sötétkék csapadékot kapunk - két vegyértékű vas komplex sóját. A másodikban sötétszürke-zöld csapadékot kapunk - a vas-hidroxid szintén 2 vegyértékű, míg a 3 vegyértékű vas-hidroxid oldatban sötétbarna színű.
Vasvas
A 3 vegyértékű vas oxidja porszerű szerkezetű, színe vörösesbarna. A következő nevei is vannak: vas-oxid, vörös ólom, vörös pigment, ételfesték, krókusz.
A természetben ez az anyag ásványi anyag - hematit formájában található.
Az ilyen vas oxidja már nem lép kölcsönhatásba a vízzel. De savakkal és lúgokkal kombinálódik.
A vas-oxidot (3) az építőiparban használt anyagok festésére használják:
- tégla;
- cement;
- kerámia termékek;
- beton;
- járólapok;
- padlóburkolatok (linóleum).
Vas az emberi szervezetben
Amint a cikk elején megjegyeztük, a vas az emberi szervezet fontos alkotóeleme.
Ha ez az elem nem elegendő, a következő következmények léphetnek fel:
- fokozott fáradtság és hidegérzékenység;
- száraz bőr
- csökkent agyi aktivitás;
- a körömlemez szilárdságának romlása;
- szédülés;
- emésztési problémák;
- ősz haj és hajhullás.
A vas felhalmozódik, általában a lépben és a májban, valamint a vesében és a hasnyálmirigyben.
Az emberi étrendnek vastartalmú élelmiszereket kell tartalmaznia:
- marha máj;
- hajdina;
- földimogyoró;
- pisztácia;
- konzerv zöldborsó;
- szárított vargánya;
- csirke tojás;
- spenót;
- somfa;
- almák;
- körte;
- őszibarack;
- cukorrépa;
- tenger gyümölcsei.
A vashiány a vérben a hemoglobinszint csökkenéséhez és olyan betegségek kialakulásához vezet, mint a vashiányos vérszegénység.
