Kognitiva fakta om allting / bildning / Valens av järn. Vad är valensen av järn?

Järnvalens. Vad är järnets valens?

Det är svårt att överskatta järnets roll för människankroppen, eftersom det är det som bidrar till "skapandet" av blod, dess innehåll påverkar nivån av hemoglobin och myoglobin, järn normaliserar enzymsystemets funktion. Men vad är detta element i termer av kemi? Vad är valensen av järn? Detta kommer att diskuteras i den här artikeln.

Lite historia

Mänskligheten kände till detta kemiska element ochägde till och med produkter från den redan på 300-talet f.Kr. Dessa var folken i det antika Egypten och sumererna. Det var de som först började tillverka smycken, vapen av en legering av järn och nickel, som hittades under arkeologiska utgrävningar och noggrant undersöktes av kemister.

Lite senare lärde sig ariernas stammar som flyttade till Asien hur man utvinner fast järn ur malm. Det var så värdefullt för den tidens människor att produkterna täcktes med guld!

Egenskaper hos järn

Järn (Fe) är den fjärdedess innehåll i djupet av jordskorpan. Den upptar en plats i den 7:e gruppen av den fjärde perioden och har numret 26 i den kemiska tabellen över elementen i Mendeleev. Järns valens är direkt beroende av dess placering i tabellen. Men mer om det senare.

Denna metall är vanligast i naturen i form av malm, förekommer i vatten som mineral, samt i olika föreningar.

Den största mängden järnreserver i form av malm finns i Ryssland, Australien, Ukraina, Brasilien, USA, Indien, Kanada.

Fysiska egenskaper

Innan du vänder dig till järnets valens är det nödvändigt att mer detaljerat överväga dess fysiska egenskaper, så att säga, för att ta en närmare titt på det.

Denna metall har en silverfärg, nogformbar, men kapabel att öka hårdheten genom sin interaktion med andra element (till exempel med kol). Den har också magnetiska egenskaper.

I en fuktig miljö kan järn korrodera, det vill säga rosta. Även om absolut ren metall är mer motståndskraftig mot fukt, om den innehåller föroreningar, är det de som framkallar korrosion.

Järn interagerar bra med en sur miljö, det kan till och med bilda salter av järnsyra (förutsatt att det är ett starkt oxidationsmedel).

I luften blir den snabbt täckt av en oxidfilm, som skyddar den från interaktioner.

Kemiska egenskaper

Dessutom har detta element ett antal kemikalieregenskaper. Järn, liksom resten av elementen i det periodiska systemet, har laddningen av atomkärnan, vilket motsvarar serienumret +26. Det finns 26 elektroner runt kärnan.

I allmänhet, om vi överväger egenskaperna hos järn - ett kemiskt element, så är det en metall med låg aktiv förmåga.

Interagerar med svagare oxidationsmedel,järn bildar föreningar där det är tvåvärt (det vill säga dess oxidationstillstånd är +2). Och om med starka oxidationsmedel når järnets oxidationstillstånd +3 (det vill säga dess valens blir lika med 3).

När du interagerar med kemikalier,som inte är metaller fungerar Fe som ett reduktionsmedel i förhållande till dem, medan dess oxidationstillstånd blir, förutom +2 och +3, till och med +4, +5, +6. Sådana föreningar har mycket starka oxiderande egenskaper.

Som nämnts ovan, stryk i luftentäckt med en oxidfilm. Och vid upphettning ökar reaktionshastigheten och järnoxid med valens 2 (temperatur mindre än 570 grader Celsius) eller oxid med valens 3 (temperaturindex mer än 570 grader) kan bildas.

Interaktionen av Fe med halogener leder tillsaltbildning. Grundämnena fluor och klor oxiderar det till +3. Brom är upp till +2 eller +3 (allt beror på förutsättningarna för genomförandet av en kemisk omvandling vid interaktion med järn).

Genom att interagera med jod oxideras elementet till +2.

Genom att värma upp järn och svavel erhålls järnsulfid med en valens på 2.

Om ferrum smälts och kombineras med kol, fosfor, kisel, bor, kväve, kommer föreningar som kallas legeringar att erhållas.

Järn är en metall, så det går in iinteraktion med syror (detta diskuterades också kort lite högre). Till exempel, svavelsyra och salpetersyra, med en hög koncentration, i en miljö med låg temperatur, påverkar inte järn. Men så snart det stiger sker en reaktion, som ett resultat av vilken järn oxideras till +3.

Ju högre syrakoncentration, desto högre temperatur måste anges.

Uppvärmning av 2-valent järn i vatten får vi dess oxid och väte.

Dessutom har Fe förmågan att ersätta metaller som har minskad aktivitet från vattenhaltiga lösningar av salter. Samtidigt oxideras den till +2.

När temperaturen stiger återställer järn metaller från oxider.

Vad är valens

Redan i föregående avsnitt stötte man lite på begreppet valens, liksom graden av oxidation. Det är dags att överväga järnets valens.

Men först måste du förstå vilken typ av egenskap hos kemiska element det är i allmänhet.

Kemikalierna är nästan alltid konstanta indess sammansättning. Till exempel i formeln för vatten H2O - 1 syreatom och 2 väteatomer. Detsamma gäller med andra föreningar där två kemiska grundämnen är inblandade, varav ett är väte: 1-4 väteatomer kan läggas till 1 atom av ett kemiskt grundämne. Men inte tvärtom! Därför är det tydligt att väte bara binder 1 atom av ett annat ämne till sig själv. Och det är detta fenomen som kallas valens - förmågan hos atomer av ett kemiskt element att fästa ett visst antal atomer av andra element.

Valensvärde och grafisk formel

Det finns element i det periodiska systemet som har en konstant valens - dessa är syre och väte.

Och det finns några kemiska grundämnen där det förändras. Till exempel är järn oftare 2 och 3 valent, svavel 2, 4, 6, kol 2 och 4. Dessa är element med variabel valens.

För att förstå vad valens är, kan du korrekt skriva den grafiska formeln för föreningar. Den visar sekvensen för anslutning av atomer i en molekyl.

Genom att känna till valensen för ett av elementen i föreningen kan du bestämma valensen för det andra.

Valens av järn

Som nämnts är järn ett grundämne med variabel valens. Och det kan fluktuera inte bara mellan indikatorerna 2 och 3, utan också nå 4, 5 och till och med 6.

Naturligtvis studerar oorganisk kemi valensen av järn mer i detalj. Låt oss kort överväga denna mekanism på nivån av de enklaste partiklarna.

Järn är ett d-element till vilketytterligare 31 element i det periodiska systemet ingår (detta är perioderna 4-7). Med ökande serienummer får egenskaperna hos d-element små förändringar. Atomradien för dessa ämnen ökar också långsamt. De har en variabel valens, vilket beror på det faktum att den yttre d-elektronsubnivån är ofullständig.

Därför, för järn, är valens inte barac-elektroner som finns i det yttre lagret, men också oparade 3D-elektroner i det pre-yttre lagret. Och som ett resultat kan valensen av Fe i kemiska föreningar vara lika med 2, 3, 4, 5, 6. I grund och botten är det lika med 2 och 3 - dessa är mer stabila föreningar av järn med andra ämnen. I mindre stabila sådana uppvisar den en valens på 4, 5, 6. Men sådana föreningar är mindre vanliga.

Divalent ferrum

När 2-valent järn reagerar med vattenjärnoxid (2) erhålls. Denna förening är svart till färgen. Det interagerar ganska lätt med saltsyra (låg koncentration) och salpetersyra (hög koncentration).

Om en sådan oxid av 2-valent järnOm det reagerar med antingen väte (temperatur 350 grader Celsius) eller kol (koks) vid 1000 grader, återställs det till ett rent tillstånd.

Tvåvärd järnoxid extraheras med följande metoder:

genom anslutning av oxid av 3-valent järn med kolmonoxid;
vid uppvärmning av ren Fe, med lågt syretryck;
vid nedbrytning av järnoxalat i en vakuummiljö;
när rent järn interagerar med dess oxider är temperaturen 900-1000 grader Celsius.

När det gäller den naturliga miljön finns tvåvärd järnoxid i form av mineralet wustite.

Det finns ett annat sätt att bestämma i lösningvalensen av järn - i detta fall med sitt index 2. Det är nödvändigt att utföra reaktioner med rött salt (kaliumhexacyanoferrat) och med alkali. I det första fallet erhålls en mörkblå fällning - ett komplext salt av tvåvärt järn. I den andra erhålls en mörkgrågrön fällning - järnhydroxid, också tvåvärd, medan trevärd järnhydroxid har en mörkbrun färg i lösning.