Химические свойства

Некоторые важнейшие соединения железа

Железо

Оксиды и гидроксиды.

Для кобальта и в большей степени никеля устойчивость солей, где степень окисления металла +3, очень мала.

Металлы образуют комплексные соединения как катионного, так и анионного типов, где координационное число Ме чаще всего равно 6; для Ni – как 4, так и 6:

K₄[Fe(CN)₆], Na₃[Co(NO₂)₆], K₂[Ni(CN)₄], [Ni(NH₃)₆]SO₄

Электронная формула ₂₆Fe [Ar]3d⁶4s²

В свободном состоянии железо – серебристо-белый металл с сероватым оттенком. Чистое железо пластично, обладает ферромагнитными свойствами. На практике обычно используются сплавы железа – чугуны и стали.

Fe – самый главный и самый распространенный элемент из девяти d-металлов побочной подгруппы VIII группы. Вместе с кобальтом и никелем образует «семейство железа».

При образовании соединений с другими элементами чаще использует 2 или 3 электрона (B = II, III).

Железо, как и почти все d-элементы VIII группы, не проявляет высшую валентность, равную номеру группы. Его максимальная валентность достигает VI и проявляется крайне редко.

Наиболее характерны соединения, в которых атомы железа находятся в степенях окисления +2 и +3.

Fe – металл средней активности, проявляет общие свойства, характерные для металлов.

1.Уникальной особенностью является способность к «ржавлению» во влажном воздухе:

4Fe + 6H₂O + 3O₂ = 4Fe(OH)₃

В отсутствии влаги с сухим воздухом железо начинает заметно реагировать лишь при t>150°С; при прокаливании образуется «железная окалина» Fe₃O₄:

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄

В воде в отсутствие кислорода железо не растворяется. При очень высокой температуре железо реагирует с водяным паром, вытесняя из молекул воды водород:

3Fe + 4H₂O (г) = 4H₂↑ + Fe₃O₄ (t)

2.Взаимодействие с галогенами и серой при высокой температуре:

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

Fe + S = FeS

3.Взаимодействие с «неокисляющими» кислотами (HCl, H₂SO₄ разб.)

Fe° + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂↑

Поскольку железо располагается в ряду активности левее водорода, оно способно вытеснять H₂ из обычных кислот

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑

Fe + H₂SO₄ (p) = FeSO₄ + H₂↑

4.Взаимодействие с «окисляющими» кислотами (HNO₃, H₂SO₄ конц.)

Fe° - 3ē → Fe³⁺

Концентрированные H₂SO₄ и HNO₃ «пассивируют» железо, поэтому при обычной температуре металл в них не растворяется. При сильном нагревании происходит медленное растворение (без выделения водорода)

В разбавленной HNO₃ железо растворяется, переходит в раствор в виде катионов Fe³⁺, а анион кислоты восстанавливается до NO:

Fe + 4HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O

5.Взаимодействие с солями менее активных металлов:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu

6.Взаимодействие с газообразным монооксидом углерода:

Fe + 5CO (г) → Fe⁰(CO)₅ (200°C, P)

порошок пентакарбонил железа

Соединения железа (II)