ברזל: מבנה אטומי, תרשים ודוגמאות. המבנה האלקטרוני של אטום הברזל

קחו למשל את המבנה האלקטרוני של אטום הברזל, כמו גם את מיקומו בטבלה המחזורית. זהה את התכונות הפיסיקליות והכימיות הבסיסיות של אלמנט זה, שדה השימוש.

מיקום בפ.ס.

ברזל הוא יסוד ה- D של קבוצה 8 (צדתת קבוצות). יש לו 26 מספר סידורי, מסה אטומית יחסית - 56, באטום שלו מכיל 26 פרוטונים, 26 אלקטרונים, וגם 30 נויטרונים. למתכת זו פעילות כימית ממוצעת ומציגה תכונות מצמצמות. מצבי חמצון אופייניים: +2, +3.

תכונות של מבנה האטום

מהו המבנה האלקטרוני של אטום הברזל? אם ניקח בחשבון את התפלגות האלקטרונים ברמות אנרגיה, נקבל את האפשרות הבאה:

2e; 8e; 14 ה; 2e. מבנה זה של מעטפת האלקטרונים של אטום הברזל מציין את מיקומו בתת-קבוצה משנית, ומאשר את השתייכותו למשפחת האלמנטים d.

להיות בטבע

ברזל הוא אחד הטובים ביותריסודות כימיים נפוצים בטבע. בקרום אחוזו הוא כ- 5.1%. בכמויות גדולות יותר במעמקי כדור הארץ יש רק שלושה יסודות: סיליקון, אלומיניום, חמצן.

עפרות ברזל מצויות באזורים שונים בכדור הארץ.אלכימאים גילו תרכובות של מתכת זו בקרקעות. בייצור ברזל נבחרים עפרות שתכולתן עולה על 30 אחוז.

עפרת הברזל המגנטית מכילה כשבעיםשני אחוזים מתכת. הפיקדונות העיקריים של מגנטיט ממוקמים בחריגה המגנטית של קורסק, כמו גם בדרום האורל. באבן הדם אחוז הברזל מגיע ל -65 אחוז. המטיט נמצא באזור קריוי רוג.

חשיבות לצמחים ובעלי חיים

איזה תפקיד ממלא ברזל באורגניזמים חיים?מבנה האטום מסביר את תכונות ההפחתה שלו. יסוד כימי זה הוא חלק מההמוגלובין, ומעניק לו את צבעו האדום האופייני. כשלושה גרם ברזל טהור, שרובו כלול בהמוגלובין, נמצא בגופו של מבוגר. המטרה העיקרית היא העברת חמצן פעיל לרקמות מהריאות, כמו גם הסרת הפחמן הדו-חמצני שנוצר.

צמחים זקוקים גם למתכת זו.בהיותו חלק מהציטופלזמה, הוא לוקח חלק פעיל בתהליכי הפוטוסינתזה. אם לצמח אין מספיק ברזל, העלים שלו הם בצבע לבן. עם הזנה מינימלית עם מלחי ברזל, עלי הצמחים הופכים לירוקים.

תכונות פיסיקליות

בחנו את מבנה אטום הברזל.התרשים מאשר את נוכחותו של ברק מתכתי באלמנט זה (ישנם אלקטרוני ערכיות). למתכת הלבנה הכסופה נקודת התכה גבוהה למדי (1539 מעלות צלזיוס). בשל משיכותה הטובה, מתכת זו מתגלגלת, מוטבעת ומזויפת בקלות.

יכולתו של הברזל למגנט ולהפוך מגנטיות הופכת אותו לחומר מצוין לייצור ליבות אלקטרומגנט חזקות במכשירים ומכונות חשמל שונות.

עד כמה ברזל פעיל?מבנה האטום מראה נוכחות של שני אלקטרונים ברמה החיצונית, אשר יתרמו במהלך תגובה כימית. כדי להגביר את קשיותה ועוצמתה, מתבצעת גלגול וכיבוי נוסף של המתכת. תהליכים כאלה אינם מלווים בשינוי במבנה האטום.

זני ברזל

המבנה האלקטרוני של אטום הברזל, שהתרשים שלושנדון לעיל מסביר את המאפיינים הכימיים שלו. במתכת טהורה טכנית, שהיא פלדה נמוכה בפחמן, המרכיב העיקרי הוא ברזל. כ -0.04 אחוז פחמן זוהה כי היו גם זיהומים, זרחן, חנקן וגופרית.

ברזל טהור כימי בחלקו החיצוניפרמטרים דומים לפלטינה. הוא עמיד מאוד לתהליכי קורוזיה ועמיד בפני חומצות. בהקדמה הקלה ביותר של זיהומים למתכת טהורה, המאפיינים הייחודיים שלה נעלמים.

אפשרויות קבלה

מבנה האטומים של אלומיניום וברזל מעידעל השייכות של אלומיניום אמפוטרי לתת-הקבוצה העיקרית, האפשרות להשתמש בו בתהליך הפרדת ברזל מתחמוצותיו. אלומותרפיה, המתבצעת בטמפרטורות גבוהות, מאפשרת הפרדה של מתכת טהורה מעפרות טבעיות. בנוסף לאלומיניום, מימן, פחמן חד חמצני (2) ופחם נבחרים כחומרי הפחתה חזקים.

תכונות של תכונות כימיות

מהן התכונות הכימיות של ברזל? מבנה האטום מסביר את פעילותו הרדוקטיבית. הברזל מאופיין ביצירת שתי סדרות של תרכובות עם מצבי חמצון של +2, +3.

תהליך החלודה מתרחש באוויר לח(קורוזיה) של המתכת, וכתוצאה מכך נוצר הידרוקסיד ברזל (3). חוט הברזל המחומם מגיב עם חמצן ליצירת אבקה שחורה של תחמוצת ברזל (2,3), הנקראת אבנית ברזל.

בטמפרטורות גבוהות, המתכת מסוגלת לתקשר עם אדי מים כדי ליצור תחמוצת מעורבת. התהליך מלווה בהתפתחות מימן.

התגובה עם לא מתכות מתרחשת רק כאשר מחממים את רכיבי ההתחלה.

ניתן להמיס ברזל בחומצות גופרתיות או מלחיות מדוללות מבלי לחמם את התערובת מראש. חומצות גופרתיות ומלחיות מרוכזות מסובבות את המתכת הזו.

אילו תכונות כימיות אחרות יש לברזל?מבנה האטום של יסוד נתון מציין את פעילותו הממוצעת. זה אושר על ידי סידור הברזל למימן (H2) בסדרת המתחים. כתוצאה מכך, היא יכולה לעקור ממלחים את כל המתכות הנמצאות מימין בסדרת בקטוב. אז בתגובה עם נחושת כלוריד (2), המתבצעת עם חימום, משוחרר נחושת טהורה ומתקבל תמיסה של כלוריד ברזל (2).

אזורי יישום

החלק הארי של כל הברזל משמשייצור ברזל ופלדה. בברזל יצוק אחוז הפחמן הוא 3-4 אחוזים, בפלדה - לא יותר מ -1.4 אחוז. שאינו מתכת זה משמש כאלמנט המגביר את חוזק המפרק. בנוסף, יש לו השפעה חיובית על תכונות הקורוזיה של סגסוגות ומגביר את עמידות החומר לטמפרטורות גבוהות.

תוספות ונדיום נחוצות כדי להגדיל את החוזק המכני של הפלדה. כרום מגביר את העמידות בפני כימיקלים אגרסיביים.

התכונות הפרומגנטיות של כימיקל זהאלמנט הפך אותו לביקוש במתקנים תעשייתיים הכוללים אלקטרומגנטים. בנוסף, הברזל מצא את השימוש בו בתעשיית המזכרות. מזכרות שונות מיוצרות על בסיס שלה, למשל מגנטים מקררים צבעוניים.

חוזק וגמישות מאפשרים שימוש במתכת ליצירת שריון, סוגים שונים של כלי נשק.

כלורי ברזל (3) משמש לטיהור מים מזיהומים. ברפואה, המרכיב ה -26 במערכת המחזורית של מנדלייב משמש לטיפול במחלות כמו אנמיה. במקרה של מחסור בכדוריות דם אדומות, עייפות מתרחשת במהירות, העור מקבל צבע חיוור לא טבעי. תכשירי ברזל עוזרים לסלק בעיה כזו, להחזיר את הגוף לפעילות מלאה. לברזל חשיבות מיוחדת לפעילות בלוטת התריס והכבד. כדי למנוע בעיות חמורות בגוף האדם, מספיק לצרוך כ -20 מ"ג ממתכת זו ביום.