Proprietà chimiche dell'idrossido di ferro 3. Proprietà riparative

Università statale di Surgut

Dipartimento di Chimica

ASTRATTO

su questo argomento:

FERRO

Completato:

Bondarenko M.A.

Controllato:

Shcherbakova L.P.

Surgut, 2000
Nella tavola periodica il ferro si trova nel quarto periodo, in un sottogruppo secondario del gruppo VIII.

Il simbolo chimico è Fe (ferro). Numero di serie –26, formula elettronica 1s2 2s2 2p6 3d64s2.

¯ 3d 4p 4s Formula grafica elettronica
¯3d ¯4p

Gli elettroni di valenza dell'atomo di ferro si trovano nell'ultimo strato di elettroni ( 4s2) e penultimo ( 3d6).IN reazioni chimiche il ferro può donare questi elettroni e mostrare stati di ossidazione di +2, +3 e talvolta +6.

Essere nella natura.

Il ferro è il secondo metallo più comune in natura (dopo l’alluminio). Allo stato libero, il ferro si trova solo nei meteoriti che cadono al suolo. I composti naturali più importanti:

Fe2O3· 3H2O – minerale di ferro bruno;

Fe2O3 _{– minerale di ferro rosso;}

Fe3O4 (FeO · Fe2O3) – minerale di ferro magnetico;

FeS2 - pirite di ferro (pirite).

I composti del ferro fanno parte degli organismi viventi.

Ottenere il ferro.

Nell'industria, il ferro si ottiene riducendolo dai minerali di ferro con carbonio (coke) e monossido di carbonio (II) negli altiforni. La chimica del processo dell'altoforno è la seguente:

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4+ CO2,

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2,

FeO + CO = Fe + CO2.

Proprietà fisiche.

Il ferro è un metallo grigio-argento che ha grande malleabilità, duttilità e forti proprietà magnetiche. La densità del ferro è 7,87 g/cm3, punto di fusione 1539°C.

Proprietà chimiche.

Nelle reazioni, il ferro è un agente riducente. Tuttavia, quando temperatura normale non interagisce nemmeno con gli agenti ossidanti più attivi (alogeni, ossigeno, zolfo), ma quando riscaldato si attiva e reagisce con essi:

2Fe+ 3Cl2 = 2FeCl3 Cloruro di ferro (III).

3Fe+ 2O2 = Fe3O4(FeO Fe2O3) Ossido di ferro (II,III)

Fe+ S = FeS Solfuro di ferro (II).

A temperature molto elevate, il ferro reagisce con carbonio, silicio e fosforo:

3Fe + C = Fe3C Carburo di ferro (cementite)

3Fe + Si = Fe3Si Ferro silicio

3Fe + 2P = Fe3P2 Fosfuro (II)

Il ferro reagisce con sostanze complesse.

Nell'aria umida, il ferro si ossida rapidamente (si corrode):

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3,

Fe(OH)3 = Fe

O–H + H2O

Ruggine

Il ferro si trova al centro della serie di tensioni elettrochimiche dei metalli, quindi è un metallo attività media. La capacità riducente del ferro è inferiore a quella dei metalli alcalini, alcalino terrosi e dell'alluminio. Solo ad alte temperature il ferro caldo reagisce con l'acqua:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 +4H2

Il ferro reagisce con lo zolfo diluito e acidi cloridrici, spostando l'idrogeno dagli acidi:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 = FeSO4 +H2

A temperature normali, il ferro reagisce con l'acido solforico concentrato, poiché ne viene passivato. Quando riscaldato, l'H2SO4 concentrato ossida il ferro trasformandolo in solfito di ferro (III):

2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3+ 3SO2 + 6H2O.

Diluito Acido nitrico ossida il ferro in nitrato di ferro (III):

Fe + 4HNO3 =Fe(NO3)3 + NO + 2H2O.

L'acido nitrico concentrato passiva il ferro.

Dalle soluzioni saline, il ferro sposta i metalli che si trovano alla sua destra nella serie elettrochimica di tensioni:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu, Fe0+ Cu2+ = Fe2+ + Cu0.

Composti del ferro(II).

Ossido di ferro (II) FeO– una sostanza cristallina nera, insolubile in acqua. L'ossido di ferro (II) si ottiene riducendo l'ossido di ferro (II, III) con ossido di carbonio (II):

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2.

L'ossido di ferro (II) è un ossido basico che reagisce facilmente con gli acidi, dando luogo alla formazione di sali di ferro (II):

FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O, FeO+ 2H+ = Fe2+ + H2O.

Idrossido di ferro (II) Fe(OH)2- polvere bianco, non si scioglie in acqua. Si ottiene dai sali di ferro (II) facendoli reagire con alcali:

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2¯ + Na2SO4,

Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2¯.

L'idrossido di ferro () Fe(OH)2 presenta le proprietà di una base e reagisce facilmente con gli acidi:

Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O,

Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2++ 2H2O.

Quando riscaldato, l'idrossido di ferro (II) si decompone:

Fe(OH)2 = FeO + H2O.

Sono presenti composti con stato di ossidazione del ferro +2 proprietà riparatrici, poiché Fe2+ si ossida facilmente a Fe+3:

Fe+2 – 1e = Fe+3

Pertanto, un precipitato verdastro appena ottenuto di Fe(OH)2 nell'aria cambia molto rapidamente colore - diventa marrone. Il cambiamento di colore è spiegato dall'ossidazione di Fe(OH)2 a Fe(OH)3 da parte dell'ossigeno atmosferico:

4Fe+2(OH)2 + O2 + 2H2O= 4Fe+3(OH)3.

I sali di ferro bivalenti mostrano anche proprietà riducenti, soprattutto se esposti ad agenti ossidanti in un ambiente acido. Ad esempio, il solfato di ferro (II) riduce il permanganato di potassio in un mezzo di acido solforico a solfato di manganese (II):

10Fe+2SO4+ 2KMn+7O4 + 8H2SO4 = 5Fe+32(SO4)3+ 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 8H2O.

Reazione qualitativa al catione ferro (II).

Il reagente per la determinazione del catione ferro Fe2+ è il ferrato esaciano(III) di potassio (sale rosso del sangue) K3:

3FeSO4 + 2K3= Fe32¯ + 3K2SO4.

Quando i 3 ioni interagiscono con i cationi ferro Fe2+, si forma un precipitato blu scuro - turnbulovasin:

3Fe2+ +23- =Fe32¯

Composti del ferro(III).

Ossido di ferro (III) Fe2O3– polvere marrone, insolubile in acqua. L'ossido di ferro (III) si ottiene:

A) decomposizione dell'idrossido di ferro (III):

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

B) ossidazione della pirite (FeS2):

4Fe+2S2-1 + 11O20= 2Fe2+3O3 + 8S+4O2-2.

/>/>/>Fe+2 – 1e® Fe+3

2S-1 – 10e® 2S+4

O20+4e® 2O-2 11e

L'ossido di ferro (III) presenta proprietà anfotere:

A) interagisce con gli alcali solidi NaOH e KOH e con i carbonati di sodio e potassio ad alte temperature:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

Fe2O3 + 2OH- = 2FeO2-+ H2O,

Fe2O3 + Na2CO3= 2NaFeO2 + CO2.

Ferrite di sodio

Idrossido di ferro (III). ottenuto da sali di ferro (III) facendoli reagire con alcali:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl,

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3¯.

L'idrossido di ferro (III) è una base più debole di Fe(OH)2 e presenta proprietà anfotere (con predominanza di quelle basiche). Quando interagisce con acidi diluiti, Fe(OH)3 forma facilmente i sali corrispondenti:

Fe(OH)3 + 3HCl « FeCl3 + H2O

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 « Fe2(SO4)3 + 6H2O

Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2O

Le reazioni con soluzioni concentrate di alcali si verificano solo con riscaldamento prolungato. Questo produce idrocomplessi stabili con un numero di coordinazione di 4 o 6:

Fe(OH)3+ NaOH = Na,

Fe(OH)3+ OH- = -,

Fe(OH)3+ 3NaOH = Na3,

Fe(OH)3+ 3OH- = 3-.

I composti con lo stato di ossidazione del ferro +3 presentano proprietà ossidanti, poiché sotto l'influenza di agenti riducenti Fe+3 viene convertito in Fe+2:

Fe+3 + 1e = Fe+2.

Ad esempio, il cloruro di ferro (III) ossida lo ioduro di potassio in iodio libero:

2Fe+3Cl3 + 2KI = 2Fe+2Cl2+ 2KCl + I20

Reazioni qualitative al catione ferro (III).

A) Il reagente per la rilevazione del catione Fe3+ è il ferrato esaciano(II) di potassio (sale giallo del sangue) K2.

Quando i 4 ioni interagiscono con gli ioni Fe3+, si forma un precipitato blu scuro - blu di Prussia:

4FeCl3 + 3K4« Fe43¯ +12KCl,

4Fe3+ + 34-= Fe43¯.

B) I cationi Fe3+ vengono facilmente rilevati utilizzando rodanide di ammonio (NH4CNS). Come risultato dell'interazione degli ioni CNS-1 con gli scati di ferro (III) Fe3+, si forma tiocianato di ferro (III) a bassa dissociazione di colore rosso sangue:

FeCl3 + 3NH4CNS« Fe(CNS)3 + 3NH4Cl,

Fe3+ + 3CNS1-« Fe(CNS)3.

Applicazione e ruolo biologico ferro e suoi composti.

Le leghe di ferro più importanti - ghisa e acciaio - sono i principali materiali strutturali in quasi tutti i rami della produzione moderna.

Il cloruro di ferro (III) FeCl3 viene utilizzato per la purificazione dell'acqua. IN sintesi organica FeCl3 viene utilizzato come catalizzatore. Il nitrato di ferro Fe(NO3)3 · 9H2O viene utilizzato per la tintura dei tessuti.

Il ferro è uno dei microelementi essenziali nel corpo dell'uomo e degli animali (il corpo di un adulto contiene circa 4 g di Fe sotto forma di composti). Fa parte dell'emoglobina, della mioglobina, di vari enzimi e di altri complessi complessi ferro-proteici che si trovano nel fegato e nella milza. Il ferro stimola la funzione degli organi emopoietici.

Elenco della letteratura utilizzata:

1. "Chimica. Manuale del tutor." Rostov sul Don. "Fenice". 1997

2. “Manuale per i candidati alle università”. Mosca. " scuola di Specializzazione", 1995.

3. E.T.Oganesyan. "Guida alla chimica per i candidati universitari." Mosca. 1994

Il composto inorganico idrossido di ferro 3 ha la formula chimica Fe(OH)2. Appartiene ad un numero di composti anfoteri in cui predominano le proprietà caratteristiche delle basi. In apparenza, questa sostanza è costituita da cristalli bianchi, che quando lungo soggiorno all'aperto si scuriscono gradualmente. Ci sono opzioni per cristalli con una tinta verdastra. IN Vita di ogni giorno La sostanza può essere osservata da tutti sotto forma di un rivestimento verdastro sulle superfici metalliche, che indica l'inizio del processo di ruggine: l'idrossido di ferro 3 funge da uno degli stadi intermedi di questo processo.

In natura il composto si trova sotto forma di amakinite. Questo minerale cristallino, oltre al ferro stesso, contiene anche impurità di magnesio e manganese, tutte queste sostanze conferiscono all'amakinite diverse tonalità, dal giallo-verde al verde pallido, a seconda del colore percentuale l'uno o l'altro elemento. La durezza del minerale è di 3,5-4 unità della scala Mohs e la densità è di circa 3 g/cm³.

A Proprietà fisiche La sostanza dovrebbe anche essere attribuita alla sua solubilità estremamente bassa. Quando l'idrossido di ferro 3 viene riscaldato, si decompone.

Questa sostanza è molto attiva e interagisce con molte altre sostanze e composti. Quindi, ad esempio, avendo le proprietà di una base, entra in contatto con vari acidi. In particolare, l'acido solforico e l'idrossido di ferro 3 durante la reazione portano alla produzione di (III). Poiché questa reazione può avvenire mediante calcinazione convenzionale all'aria aperta, questo solfato economico viene utilizzato sia in laboratorio che in ambienti industriali.

Durante la reazione, il risultato è la formazione di cloruro di ferro (II).

In alcuni casi, può presentarsi idrossido di ferro 3 proprietà acide. Ad esempio, quando si interagisce con una soluzione altamente concentrata (la concentrazione deve essere almeno del 50%) di idrossido di sodio, si ottiene sodio tetraidrossiferrato (II), che precipita. È vero, affinché avvenga una tale reazione, è necessario fornire condizioni piuttosto complesse: la reazione deve avvenire in condizioni di soluzione bollente in un ambiente atmosferico di azoto.

Come già accennato, quando riscaldata, la sostanza si decompone. Il risultato di questa decomposizione è (II) e, inoltre, otteniamo sotto forma di impurità ferro metallico e suoi derivati: ossido di ferro (III), formula chimica quale Fe3O4.

Come produrre l'idrossido di ferro 3, la cui produzione è associata alla sua capacità di reagire con gli acidi? Prima di iniziare l'esperimento, dovresti assicurarti di ricordare le regole di sicurezza quando conduci tali esperimenti. Queste regole si applicano a tutti i casi di manipolazione di soluzioni acido-base. La cosa principale qui è garantire protezione affidabile ed evitare il contatto di gocce di soluzioni con le mucose e la pelle.

Quindi, l'idrossido può essere ottenuto attraverso una reazione in cui reagiscono cloruro di ferro (III) e KOH - idrossido di potassio. Questo metodo- il più comune per la formazione di basi insolubili. Quando queste sostanze interagiscono, reazione comune scambio, che dà luogo ad un precipitato marrone. Questo precipitato è la sostanza che stiamo cercando.

Applicazione dell'idrossido di ferro in produzione industriale abbastanza ampio. Il più comune è il suo utilizzo come sostanza attiva nelle batterie al ferro-nichel. Inoltre, il composto viene utilizzato nella metallurgia per produrre varie leghe metalliche, nonché nella galvanica e nella produzione automobilistica.

Poiché Fe2+ si ossida facilmente a Fe+3:

Fe+2 – 1e = Fe+3

4Fe+2(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe+3(OH)3.

10Fe+2SO4 + 2KMn+7O4 + 8H2SO4 = 5Fe+32(SO4)3 + 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 8H2O.

Reazione qualitativa al catione ferro (II).

Il reagente per la determinazione del catione ferro Fe2+ è il ferrato esaciano(III) di potassio (rosso sale nel sangue)K3:

3FeSO4 + 2K3 = Fe32¯ + 3K2SO4.

Quando gli ioni 3- interagiscono con i cationi ferro Fe2+, si forma un precipitato blu scuro - Turnbull blu:

3Fe2+ +23- = Fe32¯

Composti del ferro(III).

Ossido di ferro (III) Fe2O3– polvere marrone, insolubile in acqua. L'ossido di ferro (III) si ottiene:

A) decomposizione dell'idrossido di ferro (III):

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

B) ossidazione della pirite (FeS2):

4Fe+2S2-1 + 11O20 = 2Fe2+3O3 + 8S+4O2-2.

Fe+2 – 1e® Fe+3

2S-1 – 10e® 2S+4

O20 + 4e® 2O-2 11e

L'ossido di ferro (III) presenta proprietà anfotere:

A) interagisce con gli alcali solidi NaOH e KOH e con i carbonati di sodio e potassio ad alte temperature:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

Fe2O3 + 2OH- = 2FeO2- + H2O,

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2.

Ferrite di sodio

Idrossido di ferro (III). ottenuto da sali di ferro (III) facendoli reagire con alcali:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl,

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3¯.

Fe(OH)3 + 3HCl « FeCl3 + H2O

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 « Fe2(SO4)3 + 6H2O

Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2O

Le reazioni con soluzioni concentrate di alcali si verificano solo con riscaldamento prolungato. In questo caso si ottengono idrocomplessi stabili con numero di coordinazione 4 o 6:

Fe(OH)3 + NaOH = Na,

Fe(OH)3 + OH- = -,

Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3,

Fe(OH)3 + 3OH- = 3-.

I composti con lo stato di ossidazione del ferro +3 presentano proprietà ossidanti, poiché sotto l'influenza di agenti riducenti Fe+3 viene convertito in Fe+2:

Fe+3 + 1e = Fe+2.

Ad esempio, il cloruro di ferro (III) ossida lo ioduro di potassio in iodio libero:

2Fe+3Cl3 + 2KI = 2Fe+2Cl2 + 2KCl + I20

Reazioni qualitative al catione ferro (III).

A) Il reagente per la rilevazione del catione Fe3+ è il ferrato esaciano(II) di potassio (sale giallo del sangue) K2.

Quando gli ioni 4- interagiscono con gli ioni Fe3+, si forma un precipitato blu scuro - blu di Prussia:

4FeCl3 + 3K4 « Fe43¯ +12KCl,

4Fe3+ + 34- = Fe43¯.

B) I cationi Fe3+ vengono facilmente rilevati utilizzando il tiocianato di ammonio (NH4CNS). Come risultato dell'interazione degli ioni CNS-1 con i cationi ferro (III) Fe3+, si forma tiocianato di ferro (III) a bassa dissociazione di colore rosso sangue:

FeCl3 + 3NH4CNS « Fe(CNS)3 + 3NH4Cl,

Fe3+ + 3CNS1- « Fe(CNS)3.

Applicazione e ruolo biologico del ferro e dei suoi composti.

Le leghe di ferro più importanti - ghisa e acciaio - sono i principali materiali strutturali in quasi tutti i rami della produzione moderna.

Il cloruro di ferro (III) FeCl3 viene utilizzato per la purificazione dell'acqua. Nella sintesi organica, FeCl3 viene utilizzato come catalizzatore. Il nitrato di ferro Fe(NO3)3·9H2O viene utilizzato per la tintura dei tessuti.

Il Ferro è uno dei microelementi più importanti nel corpo umano e animale (il corpo umano adulto contiene circa 4 g di Fe sotto forma di composti). Fa parte dell'emoglobina, della mioglobina, di vari enzimi e di altri complessi complessi ferro-proteici che si trovano nel fegato e nella milza. Il ferro stimola la funzione degli organi emopoietici.

Elenco della letteratura utilizzata:

1. “Chimica. Indennità di tutor." Rostov sul Don. "Fenice". 1997

2. “Manuale per i candidati alle università”. Mosca. "Scuola superiore", 1995.

3. E.T. Oganesyan. "Guida alla chimica per i candidati universitari." Mosca. 1994