IJzervalentie. Wat is de valentie van ijzer?

Het is moeilijk om de rol van ijzer voor de mens te overschattenorganisme, omdat het het is dat bijdraagt ​​aan de "creatie" van bloed, de inhoud ervan het niveau van hemoglobine en myoglobine beïnvloedt, ijzer normaliseert het werk van het enzymsysteem. Maar wat is dit element in termen van chemie? Wat is de valentie van ijzer? Dit wordt in dit artikel besproken.

Een beetje geschiedenis

De mensheid wist van dit chemische element enbezat er zelfs producten van in de IV eeuw voor Christus. Dit waren de volkeren van het oude Egypte en de Sumeriërs. Zij waren het die voor het eerst sieraden begonnen te maken, wapens van een legering van ijzer en nikkel, die werden gevonden tijdens archeologische opgravingen en zorgvuldig werden bestudeerd door chemici.

Even later leerden de Arische stammen die naar Azië verhuisden, hoe ze vast ijzer uit erts konden winnen. Het was zo waardevol voor de mensen van die tijd dat de items bedekt waren met goud!

IJzer kenmerk

IJzer (Fe) staat op de vierde plaats inzijn inhoud in de ingewanden van de aardkorst. Het vindt plaats in de 7e groep van de 4e periode en heeft nummer 26 in de chemische tabel van de elementen van Mendelejev. De valentie van ijzer is rechtstreeks afhankelijk van zijn positie in de tafel. Maar daarover later meer.

Dit metaal komt het meest voor in de natuur in de vorm van erts, het wordt als mineraal in water aangetroffen, maar ook in verschillende verbindingen.

De grootste hoeveelheid ijzerreserves in de vorm van erts bevindt zich in Rusland, Australië, Oekraïne, Brazilië, VS, India, Canada.

Fysieke eigenschappen

Voordat we verder gaan met de valentie van ijzer, is het noodzakelijk om de fysieke eigenschappen ervan als het ware in meer detail te bekijken om het van dichterbij te bekijken.

Dit metaal heeft een zilverachtige kleur, genoegplastic, maar in staat om de hardheid te verhogen door interactie met andere elementen (bijvoorbeeld koolstof). Het heeft ook magnetische eigenschappen.

In een vochtige omgeving kan ijzer corroderen, dat wil zeggen roest. Hoewel absoluut puur metaal beter bestand is tegen vocht, veroorzaken deze corrosie als er onzuiverheden in zitten.

IJzer werkt goed samen met een zure omgeving, het kan zelfs ijzerzuurzouten vormen (mits het een sterk oxidatiemiddel is).

In de lucht raakt het snel bedekt met een oxidefilm, die het beschermt tegen interacties.

Chemische eigenschappen

Dit element heeft ook een aantal chemische stoffeneigendommen. IJzer heeft, net als de rest van de elementen van het periodiek systeem, een atoomlading, die overeenkomt met het rangtelwoord +26. En rond de kern draaien 26 elektronen.

Als we over het algemeen de eigenschappen van ijzer beschouwen - een chemisch element, dan is het een metaal met een laag actief vermogen.

Interactie met zwakkere oxidanten,ijzer vormt verbindingen waar het tweewaardig is (dat wil zeggen, de oxidatietoestand is +2). En als het met sterke oxidatiemiddelen is, bereikt de oxidatietoestand van ijzer +3 (dat wil zeggen, de valentie wordt gelijk aan 3).

Bij interactie met chemische elementen,die geen metalen zijn, fungeert Fe als een reductiemiddel in relatie tot hen, terwijl de oxidatietoestand, behalve +2 en +3, zelfs +4, +5, +6 wordt. Dergelijke verbindingen hebben zeer sterke oxiderende eigenschappen.

Zoals hierboven vermeld, ijzer in de luchtbedekt met een oxidefilm. En bij verhitting neemt de reactiesnelheid toe en kan ijzeroxide met een valentie van 2 (temperatuur lager dan 570 graden Celsius) of een oxide met een valentie van 3 (temperatuurindicator hoger dan 570 graden) worden gevormd.

De interactie van Fe met halogenen leidt totde vorming van zouten. De elementen fluor en chloor oxideren het tot +3. Broom daarentegen is tot +2 of +3 (het hangt allemaal af van de omstandigheden voor de chemische transformatie bij interactie met ijzer).

Het element gaat interactie aan met jodium en wordt geoxideerd tot +2.

Door ijzer en zwavel te verwarmen, wordt ijzersulfide met een valentie van 2 verkregen.

Als ferrum wordt gesmolten en gecombineerd met koolstof, fosfor, silicium, boor, stikstof, worden verbindingen die legeringen worden genoemd, verkregen.

IJzer is een metaal, dus het komt binneninteractie met zuren (dit werd net hierboven ook kort besproken). Zwavelzuur en salpeterzuur hebben bijvoorbeeld een hoge concentratie en hebben geen invloed op ijzer in een omgeving met een lage temperatuur. Maar zodra het stijgt, treedt er een reactie op, waardoor ijzer wordt geoxideerd tot +3.

Hoe hoger de zuurconcentratie, hoe hoger de temperatuur moet worden opgegeven.

Door 2-valent ijzer in water te verhitten, krijgen we zijn oxide en waterstof.

Fe heeft ook het vermogen om metalen te vervangen die een verminderde activiteit hebben uit waterige oplossingen van zouten. Tegelijkertijd wordt het geoxideerd tot +2.

Als de temperatuur stijgt, vermindert ijzer metalen uit oxiden.

Wat is valentie

Al in de vorige paragraaf kwam het concept van valentie, evenals de oxidatietoestand, een beetje aan bod. Het is tijd om de valentie van ijzer te overwegen.

Maar eerst moet u begrijpen wat deze eigenschap van chemische elementen is.

Chemicaliën zijn bijna altijd constant inzijn samenstelling. Bijvoorbeeld in de formule voor water H2O - 1 zuurstofatoom en 2 waterstofatomen. Hetzelfde geldt voor andere verbindingen, waarbij twee chemische elementen betrokken zijn, waarvan er één waterstof is: 1-4 waterstofatomen kunnen worden toegevoegd aan 1 atoom van een chemisch element. Maar niet andersom! Daarom is het duidelijk dat waterstof slechts 1 atoom van een andere stof aan zichzelf hecht. En het is dit fenomeen dat valentie wordt genoemd - het vermogen van atomen van een chemisch element om een ​​specifiek aantal atomen van andere elementen te hechten.

Valentiewaarde en grafische formule

Er zijn elementen van het periodiek systeem die een constante valentie hebben - dit zijn zuurstof en waterstof.

En er zijn chemische elementen waarin het verandert. IJzer is bijvoorbeeld vaker 2 en 3 valentie, zwavel 2, 4, 6, koolstof 2 en 4. Dit zijn elementen met variabele valentie.

Als u verder begrijpt wat valentie is, kunt u de grafische formule van verbindingen correct schrijven. Het geeft de volgorde weer van het verbinden van atomen in een molecuul.

Als u de valentie van een van de elementen in de verbinding kent, kunt u ook de valentie van de andere bepalen.

IJzervalentie

Zoals opgemerkt, behoort ijzer tot de elementen met variabele valentie. En het kan niet alleen fluctueren tussen indicatoren 2 en 3, maar ook 4, 5 en zelfs 6 bereiken.

Natuurlijk bestudeert anorganische chemie de valentie van ijzer in meer detail. Laten we dit mechanisme kort beschouwen op het niveau van de eenvoudigste deeltjes.

IJzer is een d-element waaraanNog 31 elementen van het periodiek systeem worden geteld (dit zijn 4-7 periodes). Met een toename van het serienummer krijgen de eigenschappen van de q-elementen kleine veranderingen. De atoomstraal van deze stoffen neemt ook langzaam toe. Ze hebben een variabele valentie, die afhangt van het feit dat het pre-externe d-elektronische subniveau onvolledig is.

Daarom is valentie voor ijzer niet alleenc-elektronen in de buitenste laag, maar ook ongepaarde 3d-elektronen in de pre-buitenlaag. En als gevolg daarvan kan de valentie van Fe in chemische verbindingen gelijk zijn aan 2, 3, 4, 5, 6. In wezen is het gelijk aan 2 en 3 - dit zijn stabielere ijzerverbindingen met andere stoffen. In minder stabiele, vertoont het valentie 4, 5, 6. Maar dergelijke verbindingen komen minder vaak voor.

Bivalent ferrum

Wanneer 2 valentie ijzer in wisselwerking staat met waterijzeroxide (2) wordt verkregen. Deze verbinding is zwart. Het werkt vrij gemakkelijk samen met zoutzuur (lage concentratie) en salpeterzuur (hoge concentratie).

Als zo'n oxide van 2-valent ijzerinteractie met waterstof (temperatuur 350 graden Celsius), of met koolstof (cokes) bij 1000 graden, dan wordt het gereduceerd tot een zuivere toestand.

IJzeroxide van 2-valent wordt op de volgende manieren gewonnen:

• door de combinatie van 3-valent ijzeroxide met koolmonoxide;
• bij het verwarmen van puur Fe, terwijl de zuurstofdruk laag is;
• bij het ontvouwen van oxalaat van 2-valent ijzer in een vacuümomgeving;
• wanneer puur ijzer in wisselwerking staat met zijn oxiden, is de temperatuur 900-1000 graden Celsius.

Wat de natuurlijke omgeving betreft, is het ijzeroxide 2-valent aanwezig in de vorm van het mineraal wustiet.

Er is een andere manier om in een oplossing te bepalende valentie van ijzer - in dit geval met index 2. Het is noodzakelijk om de reacties uit te voeren met het rode zout (kaliumhexacyanoferraat) en met alkali. In het eerste geval wordt een donkerblauw neerslag verkregen - een complex zout van tweewaardig ijzer. In de tweede wordt een donkergrijsgroen neerslag verkregen - ijzerhydroxide is ook 2-valent, terwijl ijzerhydroxide van 3-valent een donkerbruine kleur heeft in oplossing.

IJzerijzer

3-valent ferrumoxide heeft een poederachtige structuur waarvan de kleur roodbruin is. Het heeft ook de volgende namen: ijzeroxide, rood lood, rood pigment, kleurstof voor levensmiddelen, krokus.

In de natuur wordt deze stof aangetroffen in de vorm van een mineraal - hematiet.

Het oxide van dergelijk ijzer heeft geen interactie meer met water. Maar het combineert met zuren en logen.

IJzeroxide (3) wordt gebruikt om materialen te schilderen die in de bouw worden gebruikt:

• bakstenen;
• cement;
• keramische producten;
• beton;
• bestrating platen;
• vloerbedekkingen (linoleum).

IJzer in het menselijk lichaam

Zoals opgemerkt aan het begin van het artikel, is de stof ijzer een belangrijk onderdeel van het menselijk lichaam.

Als dit element onvoldoende is, kunnen de volgende gevolgen optreden:

• verhoogde vermoeidheid en gevoeligheid voor kou;
• droge huid;
• verminderde hersenactiviteit;
• verslechtering van de sterkte van de nagelplaat;
• duizeligheid;
• spijsverteringsproblemen;
• grijs haar en haaruitval.

IJzer hoopt zich meestal op in de milt en lever, maar ook in de nieren en alvleesklier.

Het menselijke dieet moet voedsel bevatten dat ijzer bevat:

• runderlever;
• boekweit;
• pinda;
• pistachenoten;
• ingeblikte groene erwten;
• gedroogde eekhoorntjesbrood;
• kippeneieren;
• spinazie;
• kornoelje;
• appels;
• peren;
• perziken;
• biet;
• zeevruchten.

Een gebrek aan ijzer in het bloed leidt tot een afname van hemoglobine en de ontwikkeling van een ziekte zoals bloedarmoede door ijzertekort.