É difícil superestimar o papel do ferro para o ser humanoorganismo, porque é ele que contribui para a "criação" do sangue, seu conteúdo afeta o nível de hemoglobina e mioglobina, o ferro normaliza o funcionamento do sistema enzimático. Mas o que é esse elemento do ponto de vista da química? Qual é a valência do ferro? Isso será discutido neste artigo.
Um pouco de história
A humanidade sabia sobre este elemento químico eaté possuía produtos dela no século IV aC. Esses eram os povos do Antigo Egito e dos Sumérios. Foram eles os primeiros a fazer joias, armas de uma liga de ferro e níquel, encontradas durante escavações arqueológicas e cuidadosamente estudadas por químicos.
Um pouco mais tarde, as tribos arianas que se mudaram para a Ásia aprenderam a extrair ferro sólido do minério. Era tão valioso para as pessoas daquela época que os itens eram cobertos de ouro!
Característica de ferro
Ferro (Fe) está em quarto lugar naseu conteúdo nas entranhas da crosta terrestre. Ocorre no 7º grupo do 4º período e tem o número 26 na tabela química dos elementos de Mendeleev. A valência do ferro depende diretamente de sua posição na mesa. Mas mais sobre isso mais tarde.
Este metal é mais abundante na natureza na forma de minério, sendo encontrado na água como mineral, assim como em vários compostos.
A maior quantidade de reservas de ferro na forma de minério está localizada na Rússia, Austrália, Ucrânia, Brasil, EUA, Índia, Canadá.
Propriedades físicas
Antes de passar para a valência do ferro, é necessário considerar suas propriedades físicas com mais detalhes, por assim dizer, para examiná-la mais de perto.
Este metal tem uma cor prateada, o suficienteplástico, mas capaz de aumentar sua dureza ao interagir com outros elementos (por exemplo, carbono). Ele também tem propriedades magnéticas.
Em um ambiente úmido, o ferro pode corroer, ou seja, a ferrugem. Embora o metal absolutamente puro seja mais resistente à umidade, se contiver impurezas, são elas que provocam a corrosão.
O ferro interage bem com um ambiente ácido, podendo até formar sais de ácido férrico (desde que seja um forte agente oxidante).
No ar, ele rapidamente fica coberto por uma película de óxido que o protege de interações.
Propriedades químicas
Além disso, este elemento tem uma série de substâncias químicaspropriedades. O ferro, como o resto dos elementos da tabela periódica, tem uma carga do núcleo atômico, que corresponde ao número ordinal +26. E 26 elétrons giram perto do núcleo.
Em geral, se considerarmos as propriedades do ferro - um elemento químico, então é um metal com baixa capacidade ativa.
Interagindo com oxidantes mais fracos,o ferro forma compostos onde é bivalente (ou seja, seu estado de oxidação é +2). E se com oxidantes fortes, o estado de oxidação do ferro atinge +3 (ou seja, sua valência torna-se igual a 3).
Ao interagir com elementos químicos,que não são metais, o Fe atua como redutor em relação a eles, enquanto seu estado de oxidação passa a ser, exceto para +2 e +3, mesmo +4, +5, +6. Esses compostos têm propriedades oxidantes muito fortes.
Como observado acima, ferro no arcoberto com uma película de óxido. E quando aquecido, a taxa de reação aumenta e óxido de ferro com uma valência de 2 (temperatura inferior a 570 graus Celsius) ou óxido com uma valência de 3 (indicador de temperatura superior a 570 graus) pode ser formado.
A interação de Fe com halogênios leva aa formação de sais. Os elementos flúor e cloro o oxidam até +3. Já o bromo é de até +2 ou +3 (tudo depende das condições de realização da transformação química ao interagir com o ferro).
Interagindo com o iodo, o elemento é oxidado a +2.
Ao aquecer o ferro e o enxofre, obtém-se sulfeto de ferro com valência 2.
Se o ferrum é derretido e combinado com carbono, fósforo, silício, boro, nitrogênio, então compostos chamados ligas são obtidos.
O ferro é um metal, por isso entra eminteração com ácidos (isso também foi brevemente discutido logo acima). Por exemplo, os ácidos sulfúrico e nítrico, que possuem uma alta concentração, não afetam o ferro em um ambiente com baixa temperatura. Mas assim que ele aumenta, ocorre uma reação, como resultado da qual o ferro é oxidado a +3.
Quanto mais alta a concentração de ácido, mais alta deve ser dada a temperatura.
Ao aquecer o ferro 2-valente na água, obtemos seu óxido e hidrogênio.
O Fe também tem a capacidade de deslocar metais com atividade reduzida de soluções aquosas de sais. Ao mesmo tempo, é oxidado a +2.
À medida que a temperatura sobe, o ferro reduz os metais dos óxidos.
O que é valência
Já na seção anterior, o conceito de valência, assim como o estado de oxidação, foi encontrado um pouco. É hora de considerar a valência do ferro.
Mas primeiro você precisa entender o que é essa propriedade dos elementos químicos.
Os produtos químicos são quase sempre constantes emsua composição. Por exemplo, na fórmula para água H2O - 1 átomo de oxigênio e 2 átomos de hidrogênio. O mesmo é com outros compostos, nos quais dois elementos químicos estão envolvidos, um dos quais é o hidrogênio: 1-4 átomos de hidrogênio podem ser adicionados a 1 átomo de um elemento químico. Mas não o contrário! Portanto, está claro que o hidrogênio se liga a si mesmo apenas 1 átomo de outra substância. E é esse fenômeno que é chamado de valência - a capacidade dos átomos de um elemento químico de anexar um número específico de átomos de outros elementos.
Valor de valência e fórmula gráfica
Existem elementos da tabela periódica que têm valência constante - são o oxigênio e o hidrogênio.
E há elementos químicos nos quais ele muda. Por exemplo, o ferro é mais frequentemente 2 e 3 valente, enxofre 2, 4, 6, carbono 2 e 4. São elementos com valência variável.
Além disso, entendendo o que é valência, você pode escrever corretamente a fórmula gráfica dos compostos. Ele exibe a sequência de junção de átomos em uma molécula.
Além disso, sabendo a valência de um dos elementos do composto, você pode determinar a valência do outro.
Valência de ferro
Como observado, o ferro pertence aos elementos com valência variável. E pode oscilar não apenas entre os indicadores 2 e 3, mas também chegar a 4, 5 e até 6.
Claro, a química inorgânica estuda a valência do ferro com mais detalhes. Vamos considerar esse mecanismo brevemente no nível das partículas mais simples.
Ferro é o elemento d para o qualMais 31 elementos da tabela periódica são contados (são 4 a 7 períodos). Com um aumento no número de série, as propriedades dos elementos q adquirem pequenas mudanças. O raio atômico dessas substâncias também aumenta lentamente. Eles têm uma valência variável, que depende do fato de que o subnível d-eletrônico pré-externo está incompleto.
Portanto, para o ferro, a valência não é apenaselétrons-c na camada externa, mas também elétrons 3d desemparelhados da camada pré-externa. E, como consequência, a valência do Fe em compostos químicos pode ser igual a 2, 3, 4, 5, 6. Basicamente, é igual a 2 e 3 - são compostos de ferro mais estáveis com outras substâncias. Em outros menos estáveis - exibe valência 4, 5, 6. Mas, esses compostos são menos comuns.
Ferrum bivalente
Quando 2 valência, o ferro interage com a águaóxido de ferro (2) é obtido. Este composto é preto. Ele interage facilmente com os ácidos clorídrico (baixa concentração) e nítrico (alta concentração).
Se tal óxido de ferro 2 valenteinteragir com o hidrogênio (temperatura de 350 graus Celsius) ou com carbono (coque) a 1000 graus, então é reduzido a um estado puro.
O óxido de ferro de 2-valente é extraído das seguintes maneiras:
- através da combinação de óxido de ferro 3 valente com monóxido de carbono;
- ao aquecer Fe puro, enquanto a pressão do oxigênio é baixa;
- ao desdobrar oxalato de ferro 2-valente em um ambiente de vácuo;
- quando o ferro puro interage com seus óxidos, a temperatura é de 900-1000 graus Celsius.
Quanto ao ambiente natural, o óxido de ferro bivalente está presente na forma do mineral wustita.
Há outra maneira de determinar em uma soluçãoa valência do ferro - neste caso, tendo seu índice 2. É necessário realizar reações com um sal vermelho (hexacianoferrato de potássio) e com álcali. No primeiro caso, é obtido um precipitado azul escuro - um sal complexo de ferro 2-valente. No segundo, um precipitado cinza-esverdeado escuro é obtido - o hidróxido de ferro também é 2-valente, enquanto o hidróxido de ferro 3-valente tem uma cor marrom escuro em solução.
Ferro férrico
O óxido de ferrum 3-valente tem uma estrutura pulverulenta, cuja cor é marrom-avermelhada. Também tem os seguintes nomes: óxido de ferro, chumbo vermelho, pigmento vermelho, corante alimentar, açafrão.
Na natureza, essa substância é encontrada na forma de um mineral - hematita.
O óxido desse ferro não interage mais com a água. Mas combina com ácidos e álcalis.
O óxido de ferro (3) é usado para pintar materiais usados na construção:
- tijolos;
- cimento;
- produtos cerâmicos;
- concreto;
- Lajes para pavimento;
- revestimentos para pavimentos (linóleo).
Ferro no corpo humano
Conforme observado no início do artigo, a substância ferro é um componente importante do corpo humano.
Quando este elemento é insuficiente, as seguintes consequências podem ocorrer:
- aumento da fadiga e sensibilidade ao frio;
- pele seca;
- diminuição da atividade cerebral;
- deterioração da resistência da lâmina ungueal;
- Tonturas
- problemas digestivos;
- cabelos grisalhos e queda de cabelo.
O ferro se acumula, geralmente no baço e no fígado, bem como nos rins e no pâncreas.
A dieta humana deve conter alimentos que contenham ferro:
- bife de fígado;
- mingau de trigo sarraceno;
- amendoim;
- pistachios;
- ervilhas em conserva;
- cogumelos porcini secos;
- ovos de galinha;
- espinafre;
- dogwood;
- maçãs;
- peras;
- pêssegos;
- beterraba;
- frutos do mar.
A falta de ferro no sangue leva à diminuição da hemoglobina e ao desenvolvimento de uma doença como a anemia por deficiência de ferro.
