Органические соли железа

Органические соли железа

В организме человека содержится около 5 г железа, большая часть его (70%) входит в состав гемоглобина крови.

Органические соли железа

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 (В = 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 Fe находятся в степенях окисления +2 и +3.

Fe+2

Fe+3

Fe+6

Оксиды

FeOосновный

Fe2O3основный со слабыми признаками амфотерости

FeO3 — не выделен

Гидроксиды

Fe(OH)2 слабое основание

Fe(OH)3 ↔ HFeO2 + H2O

H2FeO4кислота, в свободном состоянии не выделена

Соли

FeCl2, FeSO4, Fe(NO3)2 и др.

Тип IFeCl3

Тип IIKFeO2

K2FeO4BaFeO4SrFeO4ферраты (IV)

1. Техническое железо (в сплаве с углеродом и другими примесями) получают карботермическим восстановлением его природных соединений по схеме:

Органические соли железа

Восстановление происходит постепенно, в 3 стадии:

1) 3Fe2O3 + СО = 2Fe3O4 + СO2

2) Fe3O4 + СО = 3FeO +СO2

3) FeO + СО = Fe + СO2

Образующийся в результате этого процесса чугун содержит более 2% углерода. В дальнейшем из чугуна получают стали — сплавы железа, содержащие менее 1,5 % углерода.

2. Очень чистое железо получают одним из способов:

а) разложение пентакарбонила Fe

Fe(CO)5 = Fe + 5СО

б) восстановление водородом чистого FeO

FeO + Н2 = Fe + Н2O

в) электролиз водных растворов солей Fe+2

FeC2O4 = Fe + 2СO2

оксалат железа (II)

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

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

4Fe + 6Н2O + 3O2 = 4Fe(OH)3

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

3Fe + 2O2 = Fe3O4

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

3 Fe + 4Н2O(г) = 4H2

Процесс ржавления по своему механизму является электрохимической коррозией. Продукт ржавления представлен в упрощенном виде. На самом деле образуется рыхлый слой смеси оксидов и гидроксидов переменного состава. В отличие от пленки Аl2О3, этот слой не предохраняет железо от дальнейшего разрушения.

Органические соли железа Органические соли железа

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

2Fe + 3F2 = 2FeF3

2Fe + 3Br2 = 2FeBr3

Fe + I2 = FeI2

Fe + S = FeS

Образуются соединения, в которых преобладает ионный тип связи.

Fe + Р = FexPy

Fe + C = FexCy

Fe + Si = FexSiy

Образуются вещества переменного состава, т к. бертоллиды (в соединениях преобладает ковалентный характер связи)

Fe0 + 2Н+ → Fe2+ + Н2

Поскольку Fe располагается в ряду активности левее водорода (Е°Fe/Fe2+ = -0,44В), оно способно вытеснять Н2 из обычных кислот.

Fe + 2HCl = FeCl2 + Н2

Fe + H2SO4 = FeSO4 + Н2

Fe0 — 3e → Fe3+

Концентрированные HNO3 и H2SO4 «пассивируют» железо, поэтому при обычной температуре металл в них не растворяется. При сильном нагревании происходит медленное растворение (без выделения Н2).

В разб. HNO3 железо растворяется, переходит в раствор в виде катионов Fe3+ а анион кислоты восстанавливется до NO*:

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2Н2O

Очень хорошо растворяется в смеси НСl и HNO3

В водных растворах щелочей Fe не растворяется. С расплавленными щелочами реагирует только при очень высоких температурах.

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Fe0 + Cu2+ = Fe2+ + Cu0

Fe(порошок) + 5CO (г) = Fe0(CO)5пентакарбонил железа

Соединения Fe(III)

Красно-бурый порошок, н. р. в Н2O. В природе — «красный железняк».

1) разложение гидроксида железа (III)

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

2) обжиг пирита

4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3

3) разложение нитрата

4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2

Fe2O3 — основный оксид с признаками амфотерности.

I. Основные свойства проявляются в способности реагировать с кислотами:

Fe2О3 + 6Н+ = 2Fe3+ + ЗН2О

Fe2О3 + 6HCI = 2FeCI3 + 3H2O

Fe2О3 + 6HNO3 = 2Fe(NO3)3 + 3H2O

II. Слабокислотные свойства. В водных растворах щелочей Fe2O3 не растворяется, но при сплавлении с твердыми оксидами, щелочами и карбонатами происходит образование ферритов:

Fe2О3 + СаО = Ca(FeО2)2

Fe2О3 + 2NaOH = 2NaFeО2 + H2O

Fe2О3 + MgCO3 = Mg(FeO2)2 + CO2

III. Fe2О3 — исходное сырье для получения железа в металлургии:

Fe2О3 + ЗС = 2Fe + ЗСО или Fe2О3 + ЗСО = 2Fe + ЗСO2

Получают при действии щелочей на растворимые соли Fe3+:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl

В момент получения Fe(OH)3 — красно-бурый слизистоаморфный осадок.

Гидроксид Fe(III) образуется также при окислении на влажном воздухе Fe и Fe(OH)2:

4Fe + 6Н2O + 3O2 = 4Fe(OH)3

4Fe(OH)2 + 2Н2O + O2 = 4Fe(OH)3

Гидроксид Fe(III) является конечным продуктом гидролиза солей Fe3+.

Fe(OH)3 — очень слабое основание (намного слабее, чем Fe(OH)2). Проявляет заметные кислотные свойства. Таким образом, Fe(OH)3 имеет амфотерный характер:

1) реакции с кислотами протекают легко:

Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O

2) свежий осадок Fe(OH)3 растворяется в горячих конц. растворах КОН или NaOH с образованием гидроксокомплексов:

Fe(OH)3 + 3КОН = K3[Fe(OH)6]

В щелочном растворе Fe(OH)3 может быть окислен до ферратов (солей не выделенной в свободном состоянии железной кислоты H2FeO4):

2Fe(OH)3 + 10КОН + 3Br2 = 2K2FeO4 + 6КВr + 8Н2O

Наиболее практически важными являются: Fe2(SO4)3, FeCl3, Fe(NO3)3, Fe(SCN)3, K3[Fe(CN)6).

Характерно образование двойных солей — железных квасцов: (NH4)Fe(SO4)2•12Н2O, KFe(SO4)2• 12Н2O

Соли Fe3+ часто имеют окраску как в твердом состоянии, так и в водном растворе. Это объясняется наличием гидратированных форм или продуктов гидролиза.

1. Fe + неметалл

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

2.Fe + кислота

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

3. Fe2O3 + кислота

Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SО4)3 + 3H2O

4. Fe(OH)3 + кислота

Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O

5. Окисление Fe2+ до Fe3+

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3

2Fe2O3 + H2O2 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2H2O

I. Все растворимые соли Fe3+ в водных растворах сильно гидролизованы:

Fe3+ + Н2O = FeOH2+ + Н+

FeOH2+ + Н2O = Fe(OH)2+ + Н+

Fe(OH)2+ Н2O = Fe(OH)3 + Н+

Водные растворы солей Fe3+ имеют сильнокислую реакцию. Соли Fe3+ с анионами слабых кислот подвергаются необратимому гидролизу.

II. В реакциях с сильными восстановителями соли Fe3+ проявляют окислительную активность:

2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl

Fe2(SO4)3 + H2S = 2FeSO4 + S + H2SO4

III. При действии щелочей и водных растворов аммиака на растворы солей Fe3+ образуется осадок:

Fe3+ + ЗОН = Fe(OH)3

IV. При нагревании многие соли разлагаются:

2FeCl3 = 2FeCl2 + Cl2

Fe2(SO4)3 = Fe2O3 + 3SO3

4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2

V. Качественные реакции для обнаружения катионов Fe3+:

а) 4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4-желтая кровяная соль = Fe4[Fe(CN)6]3 берлинская лазурь (темно-синий осадок)

б) Fe3+ + 3SCN = Fe(SCN)3 роданид Fe(III) (р-р кроваво-красного цвета)



Источник: examchemistry.com


Добавить комментарий

Adblock
detector