เหล็กเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างของกลุ่มที่แปดของช่วงที่สี่ของระบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev ที่มีเลขอะตอม 26 ถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ Fe (lat. Ferrum) โลหะชนิดหนึ่งที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก (อันดับที่สองรองจากอะลูมิเนียม) โลหะที่มีฤทธิ์ปานกลาง สารรีดิวซ์

สถานะออกซิเดชันหลัก - +2, +3

เหล็กสารเดี่ยวคือโลหะสีขาวเงินอ่อนได้ซึ่งมีปฏิกิริยาทางเคมีสูง เหล็กจะกัดกร่อนอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงหรือมีความชื้นในอากาศสูง เหล็กเผาไหม้ในออกซิเจนบริสุทธิ์ และในสถานะที่กระจายตัวอย่างประณีต มันจะติดไฟในอากาศได้เอง

คุณสมบัติทางเคมีของสารอย่างง่าย - เหล็ก:

การเกิดสนิมและการเผาไหม้ในออกซิเจน

1) ในอากาศ เหล็กจะออกซิไดซ์ได้ง่ายเมื่อมีความชื้น (เป็นสนิม):

4เฟ + 3O 2 + 6H 2 โอ → 4เฟ(OH) 3

ลวดเหล็กร้อนไหม้ในออกซิเจนทำให้เกิดตะกรัน - เหล็กออกไซด์ (II, III):

3เฟ + 2O 2 → เฟ 3 O 4

3Fe+2O 2 →(เฟ II เฟ 2 III)O 4 (160 °C)

2) ที่อุณหภูมิสูง (700–900°C) เหล็กจะทำปฏิกิริยากับไอน้ำ:

3เฟ + 4H 2 โอ – เสื้อ° → เฟ 3 O 4 + 4H 2

3) เหล็กทำปฏิกิริยากับอโลหะเมื่อถูกความร้อน:

2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °C)

เฟ + ส – t° → เฟซ (600 °C)

Fe+2S → Fe +2 (S 2 -1) (700°C)

4) ในซีรีย์แรงดันไฟฟ้าอยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับกรดเจือจาง HCl และ H 2 SO 4 และเกลือของเหล็ก (II) จะเกิดขึ้นและปล่อยไฮโดรเจนออกมา:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (ปฏิกิริยาจะดำเนินการโดยไม่มีอากาศเข้าถึง มิฉะนั้น Fe +2 จะค่อยๆ แปลงโดยออกซิเจนเป็น Fe +3)

Fe + H 2 SO 4 (เจือจาง) → FeSO 4 + H 2

ในกรดออกซิไดซ์เข้มข้น เหล็กจะละลายเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น และจะเปลี่ยนเป็นไอออนบวก Fe 3+ ทันที:

2Fe + 6H 2 SO 4 (เข้มข้น) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

เฟ + 6HNO 3 (เข้มข้น) – t° → เฟ(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(ในเย็นกรดไนตริกและซัลฟิวริกเข้มข้น นิ่งเฉย

ตะปูเหล็กที่แช่อยู่ในสารละลายสีน้ำเงินของคอปเปอร์ซัลเฟตจะค่อยๆ เคลือบด้วยทองแดงโลหะสีแดง

5) เหล็กจะแทนที่โลหะที่อยู่ทางด้านขวาของสารละลายเกลือ

เฟ + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

คุณสมบัติแอมโฟเทอริกของเหล็กจะปรากฏเฉพาะในด่างเข้มข้นระหว่างการต้ม:

เฟ + 2NaOH (50%) + 2H 2 O= นา 2 ↓+ H 2

และเกิดการตกตะกอนของโซเดียมเตตระไฮดรอกโซเฟอร์เรต (II)

ฮาร์ดแวร์ทางเทคนิค- โลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน: เหล็กหล่อมี 2.06-6.67% C เหล็ก 0.02-2.06% C สิ่งเจือปนตามธรรมชาติอื่นๆ (S, P, Si) และสารเติมแต่งพิเศษที่สังเคราะห์ขึ้น (Mn, Ni, Cr) มักมีอยู่ ซึ่งทำให้โลหะผสมเหล็กมีคุณสมบัติที่มีประโยชน์ทางเทคนิค เช่น ความแข็ง ความต้านทานความร้อนและการกัดกร่อน ความอ่อนตัว ฯลฯ . .

กระบวนการผลิตเหล็กเตาถลุงเหล็ก

กระบวนการเตาถลุงเหล็กสำหรับผลิตเหล็กหล่อประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

ก) การเตรียม (การคั่ว) แร่ซัลไฟด์และคาร์บอเนต - การแปลงเป็นแร่ออกไซด์:

FeS 2 →Fe 2 O 3 (O 2,800°C, -SO 2) FeCO 3 →Fe 2 O 3 (O 2,500-600°C, -CO 2)

b) การเผาไหม้โค้กด้วยการระเบิดที่ร้อน:

C (โค้ก) + O 2 (อากาศ) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (โค้ก) ⇌ 2 CO (700-1,000 ° C)

c) การลดลงของแร่ออกไซด์ด้วย CO คาร์บอนมอนอกไซด์ตามลำดับ:

เฟ2O3 →(คาร์บอนไดออกไซด์)(เฟ II เฟ 2 III) O 4 →(คาร์บอนไดออกไซด์)เฟ2O →(คาร์บอนไดออกไซด์)เฟ

d) การคาร์บูไรเซชันของเหล็ก (สูงถึง 6.67% C) และการหลอมเหล็กหล่อ:

เฟ (ต ) →(ค(โคก)900-1200 องศาเซลเซียส) Fe (ของเหลว) (เหล็กหล่อ จุดหลอมเหลว 1145°С)

เหล็กหล่อมักประกอบด้วยซีเมนต์ไทต์ Fe 2 C และกราไฟท์ในรูปของธัญพืชเสมอ

การผลิตเหล็ก

การแปลงเหล็กหล่อเป็นเหล็กจะดำเนินการในเตาเผาแบบพิเศษ (ตัวแปลง, เตาแบบเปิด, ไฟฟ้า) ซึ่งแตกต่างกันในวิธีการทำความร้อน อุณหภูมิกระบวนการ 1700-2000 °C การเป่าลมที่อุดมด้วยออกซิเจนทำให้เกิดการเผาไหม้ของคาร์บอนส่วนเกิน เช่นเดียวกับกำมะถัน ฟอสฟอรัส และซิลิคอน ในรูปของออกไซด์จากเหล็กหล่อ ในกรณีนี้ ออกไซด์จะถูกดักจับในรูปของก๊าซไอเสีย (CO 2, SO 2) หรือจับเป็นตะกรันที่แยกออกจากกันได้ง่าย - ส่วนผสมของ Ca 3 (PO 4) 2 และ CaSiO 3 ในการผลิตเหล็กชนิดพิเศษ จะมีการเติมสารเจือปนของโลหะอื่นๆ เข้าไปในเตาเผา

ใบเสร็จเหล็กบริสุทธิ์ในอุตสาหกรรม - กระแสไฟฟ้าของสารละลายเกลือเหล็กเช่น:

FeСl 2 → Fe↓ + Сl 2 (90°С) (กระแสไฟฟ้า)

(มีวิธีพิเศษอื่น ๆ รวมถึงรีดิวซ์เหล็กออกไซด์ด้วยไฮโดรเจน)

เหล็กบริสุทธิ์ใช้ในการผลิตโลหะผสมพิเศษ ในการผลิตแกนแม่เหล็กไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า เหล็กหล่อ - ในการผลิตเหล็กหล่อและเหล็กกล้า เหล็กกล้า - เป็นวัสดุโครงสร้างและเครื่องมือ รวมถึงทนต่อการสึกหรอ ความร้อน และการกัดกร่อน คน

เหล็ก (II) ออกไซด์ เอฟ อีโอ . แอมโฟเทอริกออกไซด์ที่มีคุณสมบัติพื้นฐานเด่นสูง สีดำ มีโครงสร้างไอออนิก Fe 2+ O 2- . เมื่อได้รับความร้อน มันจะสลายตัวก่อนแล้วจึงก่อตัวอีกครั้ง มันไม่ได้เกิดขึ้นเมื่อเหล็กไหม้ในอากาศ ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ สลายตัวด้วยกรด ฟิวส์ด้วยด่าง ออกซิไดซ์ช้าๆ ในอากาศชื้น ลดลงด้วยไฮโดรเจนและโค้ก เข้าร่วมกระบวนการถลุงเหล็กด้วยเตาถลุงเหล็ก มันถูกใช้เป็นส่วนประกอบของเซรามิกและสีแร่ สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:

4FeO ⇌(เฟ II เฟ 2 III) + เฟ (560-700 °C, 900-1000 °C)

FeO + 2HC1 (เจือจาง) = FeC1 2 + H 2 O

FeO + 4HNO 3 (เข้มข้น) = Fe(NO 3) 3 +NO 2 + 2H 2 O

เฟ2O + 4NaOH = 2H 2 O + เอ็น4เอฟจโอ3(สีแดง.) ไตรออกโซเฟอร์เรต(II)(400-500 องศาเซลเซียส)

FeO + H 2 =H 2 O + Fe (บริสุทธิ์พิเศษ) (350°C)

FeO + C (โค้ก) = Fe + CO (สูงกว่า 1,000 °C)

เฟ2O + CO = เฟ2+CO 2 (900°C)

4FeO + 2H 2 O (ความชื้น) + O 2 (อากาศ) →4FeO(OH) (t)

6FeO + O 2 = 2(เฟ II เฟ 2 III) O 4 (300-500°C)

ใบเสร็จวี ห้องปฏิบัติการ: การสลายตัวด้วยความร้อนของสารประกอบเหล็ก (II) ที่ไม่มีอากาศเข้าถึง:

เฟ(OH) 2 = เฟ2O + H 2 O (150-200 °C)

FeCO3 = FeO + CO 2 (490-550 °C)

Diiron(III) ออกไซด์ - เหล็ก( ครั้งที่สอง ) ( เฟ II เฟ 2 III)O 4 . ดับเบิ้ลออกไซด์ สีดำ มีโครงสร้างไอออนิก Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4 มีเสถียรภาพทางความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูง ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ สลายตัวด้วยกรด ลดลงด้วยไฮโดรเจนเหล็กร้อน เข้าร่วมกระบวนการผลิตเหล็กหล่อด้วยเตาถลุงเหล็ก ใช้เป็นส่วนประกอบของสีแร่ ( ตะกั่วเหล็ก), เซรามิก, ซีเมนต์สี. ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันพิเศษของพื้นผิวผลิตภัณฑ์เหล็ก ( ใส่ร้ายป้ายสี, bluing). องค์ประกอบสอดคล้องกับสนิมสีน้ำตาลและสเกลสีเข้มบนเหล็ก ไม่แนะนำให้ใช้สูตรรวม Fe 3 O 4 สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:

2(เฟ II เฟ 2 III)O 4 = 6FeO + O 2 (สูงกว่า 1538 °C)

(เฟ II เฟ 2 III) O 4 + 8НС1 (ดิล.) = FeС1 2 + 2FeС1 3 + 4Н 2 O

(เฟ II เฟ 2 III) O 4 +10HNO 3 (เข้มข้น) = 3เฟ(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(เฟ II เฟ 2 III) O 4 + O 2 (อากาศ) = 6 เฟ 2 โอ 3 (450-600 ° C)

(Fe II Fe 2 III)O 4 + 4H 2 = 4H 2 O + 3Fe (บริสุทธิ์เป็นพิเศษ 1,000 °C)

(เฟ II เฟ 2 III) O 4 + CO = 3 FeO + CO 2 (500-800°C)

(เฟ II เฟ 2 III)O4 + เฟ ⇌4เฟโอ (900-1000 °C, 560-700 °C)

ใบเสร็จ:การเผาไหม้ของเหล็ก (ดู) ในอากาศ

แมกนีไทต์

เหล็ก (III) ออกไซด์ เอฟ อี 2 โอ 3 . Amphoteric ออกไซด์ที่มีคุณสมบัติเด่นเป็นพื้นฐาน สีน้ำตาลแดง มีโครงสร้างไอออนิก (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. คงตัวทางความร้อนได้ถึงอุณหภูมิสูง มันไม่ได้เกิดขึ้นเมื่อเหล็กไหม้ในอากาศ ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ไฮเดรตอสัณฐานสีน้ำตาล Fe 2 O 3 nH 2 O ตกตะกอนจากสารละลาย ทำปฏิกิริยาช้าๆ กับกรดและด่าง ลดลงด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์, เหล็กหลอมเหลว ฟิวส์กับออกไซด์ของโลหะอื่นและเกิดเป็นออกไซด์คู่ - สปิเนล(ผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคเรียกว่าเฟอร์ไรต์) ใช้เป็นวัตถุดิบในการถลุงเหล็กหล่อในกระบวนการเตาหลอมเหล็ก (Blast Furnace) ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิตแอมโมเนีย ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเซรามิก ซีเมนต์สี และสีแร่ ในการเชื่อมด้วยเทอร์ไมต์ของโครงสร้างเหล็ก เป็นตัวพาเสียง และภาพบนเทปแม่เหล็กเป็นสารขัดเงาเหล็กและแก้ว

สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:

6Fe 2 O 3 = 4(เฟ II เฟ 2 III)O 4 +O 2 (1200-1300 °C)

เฟ 2 O 3 + 6НС1 (ดิล.) →2FeС1 3 + ЗН 2 O (t) (600°С,р)

เฟ 2 O 3 + 2NaOH (เข้มข้น) →H 2 O+ 2 เอ็นกเอฟจโอ 2 (สีแดง)ไดออกโซเฟอร์เรต (III)

เฟ 2 O 3 + MO=(M II เฟ 2 II I)O 4 (M=ลูกบาศ์ก, Mn, เฟ, นิ, สังกะสี)

Fe 2 O 3 + ZN 2 = ZN 2 O+ 2Fe (บริสุทธิ์พิเศษ 1,050-1100 °C)

เฟ 2 โอ 3 + เฟ = 3เฟ2O (900 °C)

3Fe 2 O 3 + CO = 2(เฟ II เฟ 2 III)O 4 + CO 2 (400-600 °C)

ใบเสร็จในห้องปฏิบัติการ - การสลายตัวทางความร้อนของเกลือเหล็ก (III) ในอากาศ:

เฟ 2 (SO 4) 3 = เฟ 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 °C)

4(เฟ(NO 3) 3 9 H 2 O) = 2เฟ และ O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 °C)

ในธรรมชาติ - แร่เหล็กออกไซด์ ออกไซด์เฟ 2 โอ 3 และ ลิโมไนต์เฟ 2 O 3 nH 2 O

เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์ เอฟ อี(OH) 2 . Amphoteric ไฮดรอกไซด์ที่มีคุณสมบัติพื้นฐานเด่น สีขาว (บางครั้งมีโทนสีเขียว) พันธะ Fe-OH ส่วนใหญ่เป็นโควาเลนต์ ไม่เสถียรทางความร้อน ออกซิไดซ์ในอากาศได้ง่าย โดยเฉพาะเมื่อเปียก (ทำให้สีเข้มขึ้น) ไม่ละลายในน้ำ ทำปฏิกิริยากับกรดเจือจางและด่างเข้มข้น. ตัวลดทั่วไป ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในการขึ้นสนิมของเหล็ก มันถูกใช้ในการผลิตแบตเตอรี่เหล็ก-นิกเกิลที่มีมวลใช้งานอยู่

สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:

Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C, atm.N 2)

Fe(OH) 2 + 2HC1 (ดิล.) = FeC1 2 + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + 2NaOH (> 50%) = Na 2 ↓ (สีน้ำเงิน-เขียว) (เดือด)

4Fe(OH) 2 (ระบบกันสะเทือน) + O 2 (อากาศ) →4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe(OH) 2 (สารแขวนลอย) +H 2 O 2 (เจือจาง) = 2FeO(OH)↓ + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + KNO 3 (เข้มข้น) = FeO(OH)↓ + NO+ KOH (60 °C)

ใบเสร็จ: การตกตะกอนจากสารละลายที่มีด่างหรือแอมโมเนียไฮเดรตในบรรยากาศเฉื่อย:

เฟ 2+ + 2OH (ดิล.) = เอฟอี(OH) 2 ↓

เฟ 2+ + 2(NH 3 H 2 O) = เอฟอี(OH) 2 ↓+2NH4

เหล็กเมตาไฮดรอกไซด์ เอฟ อีโอ(OH) Amphoteric ไฮดรอกไซด์ที่มีคุณสมบัติพื้นฐานเหนือกว่า พันธบัตรสีน้ำตาลอ่อน Fe - O และ Fe - OH ส่วนใหญ่เป็นโควาเลนต์ เมื่อถูกความร้อนจะสลายตัวโดยไม่ละลาย ไม่ละลายในน้ำ ตกตะกอนจากสารละลายในรูปของโพลีไฮเดรตอสัณฐานสีน้ำตาล Fe 2 O 3 nH 2 O ซึ่งเมื่อเก็บไว้ภายใต้สารละลายอัลคาไลน์เจือจางหรือเมื่อแห้ง จะกลายเป็น FeO(OH) ทำปฏิกิริยากับกรดและด่างที่เป็นของแข็ง. สารออกซิไดซ์และรีดิวซ์ที่อ่อนแอ เผาผนึกด้วย Fe(OH) 2 ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในการขึ้นสนิมของเหล็ก มันถูกใช้เป็นฐานสำหรับสีแร่สีเหลืองและสารเคลือบ ตัวดูดซับก๊าซเสีย และตัวเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์

ไม่ทราบสารประกอบขององค์ประกอบ Fe(OH) 3 (ไม่ได้รับ)

สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:

เฟ 2 โอ 3 . nH 2 O→( 200-250 องศาเซลเซียส —ชม 2 โอ) เฟ2O(OH)→( 560-700° C ในอากาศ, -H2O)→เฟ 2 โอ 3

FeO(OH) + ZNS1 (ดิล.) = FeC1 3 + 2H 2 O

เฟ2O(OH)→ เฟ 2 โอ 3 . เอ็นเอช 2 โอ-คอลลอยด์(NaOH (เข้มข้น))

เฟ2O(OH)→ เอ็น3 [เอฟอี(OH) 6 ]สีขาว, นา 5 และ K 4 ตามลำดับ; ในทั้งสองกรณี ผลิตภัณฑ์สีน้ำเงินที่มีองค์ประกอบและโครงสร้างเดียวกัน KFe III จะตกตะกอน ในห้องปฏิบัติการเรียกว่าตะกอนนี้ ปรัสเซียนสีน้ำเงิน, หรือ เทิร์นบูลสีน้ำเงิน:

เฟ 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

เฟ 3+ + K + + 4- = KFe III ↓

ชื่อทางเคมีของรีเอเจนต์เริ่มต้นและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา:

K 3 Fe III - โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (III)

K 4 Fe III - โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (II)

КFe III - เหล็ก (III) โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (II)

นอกจากนี้ รีเอเจนต์ที่ดีสำหรับ Fe 3+ ไอออนคือไทโอไซยาเนตไอออน NСS - เหล็ก (III) ผสมกับมันและมีสีแดงสด ("เลือด") ปรากฏขึ้น:

เฟ 3+ + 6NCS - = 3-

รีเอเจนต์นี้ (เช่น ในรูปของเกลือ KNCS) สามารถตรวจจับร่องรอยของเหล็ก (III) ในน้ำประปาได้ หากไหลผ่านท่อเหล็กที่เคลือบด้วยสนิมด้านใน

เฟ 2 (SO 4) 3 โมล วี. 399.88

เฟ 2 (SO 4) 3 9H 2 O โมล วี. 562.02

รีเอเจนต์ปราศจากน้ำเป็นผงสีขาวหรือสีเหลืองที่ละลายในอากาศเป็นของเหลวสีน้ำตาล กรุณา 3.097 ก./ซม.3

ผลึกไฮเดรต Fe 2 (SO 4) 3 · 9H 2 O - สารผลึก pl 2.1 ก./ซม.3 เกลือสามารถสร้างสารละลายที่มีความเข้มข้นมากได้ (ที่ 20 °C, Fe 2 (SO 4) 440 กรัม 3 · 9H 2 O ละลายในน้ำ 100 กรัม) แต่การละลายจะช้า ละลายได้ในเอทิลแอลกอฮอล์ ไม่ละลายใน H 2 SO 4 เข้มข้น สารละลายที่เป็นน้ำเนื่องจากการไฮโดรไลซิส (การก่อตัวของ Fe(OH) 3 โซล) จะมีสีน้ำตาลแดง การเติม H 2 SO 4 จะยับยั้งไฮโดรไลซิสและสารละลายเกือบจะไม่มีสี เมื่อต้มสารละลายเจือจาง เกลือพื้นฐานจะตกตะกอน

1. สามารถรับเหล็ก (III) ซัลเฟตได้โดยการละลายเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์ในกรดซัลฟิวริก:

เฟ(NO 3) 3 + 3NH 4 OH = 3NH 4 NO 3 + เฟ(OH) 3 c

2เฟ(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = เฟ2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

เติม NH 4 OH 65-70 มล. (เกรดวิเคราะห์หรือเกรดวิเคราะห์ pl. 0.91) ลงในสารละลาย Fe(NO) 3 ·9H 2 O 50 กรัม (เกรดบริสุทธิ์) ในน้ำร้อน 50 มล. ตะกอน Fe(OH) 3 จะถูกชะล้างอย่างรวดเร็วโดยการแยกออกด้วยน้ำร้อน จนกระทั่งไม่มี NO 3 อยู่ในน้ำล้าง (ทดสอบด้วยไดฟีนิลามีน)

ตะกอน Fe(OH) 3 แบบเปียกจะถูกถ่ายโอนไปยังถ้วยพอร์ซเลน โดยเติม H 2 SO 4 9 มล. (เกรดรีเอเจนต์ หมายเลข 1.84) และทำให้ร้อนเป็นเวลา 1-2 ชั่วโมง คนบ่อยๆ จนกระทั่งตะกอนละลายเกือบหมด . กรองสารละลายแล้วเติม H 2 SO 4 1 หยดลงในตัวกรองและระเหยจนเป็นน้ำเชื่อมข้น (ปริมาตรของของเหลวที่เหลือควรอยู่ที่ประมาณ 50 มล.) เติมเมล็ดพืช (ผลึก Fe 2 (SO 4) 3 ·9H 2 O) ลงในสารละลายและทิ้งไว้หนึ่งวันเพื่อการตกผลึก ผลึกจะถูกดูดออกโดยใช้กรวย Buchner และตากให้แห้งบนจานแก้วที่อุณหภูมิ 50-60 °C

ผลผลิต 40 กรัม (80%) การเตรียมผลลัพธ์มักจะสอดคล้องกับรีเอเจนต์เกรดเชิงวิเคราะห์

2. การเตรียมความบริสุทธิ์เดียวกันสามารถทำได้โดยการออกซิเดชันของเหล็ก (II) ซัลเฟตกับกรดไนตริก:

2FeSO 4 + H 2 SO 4 + 2HNO 3 = เฟ 2 (SO 4) 3 + 2NO 2 b + 2H 2 O

งานควรดำเนินการภายใต้แรงฉุด

เติม H2SO4 8 มล. (เกรดการวิเคราะห์, pl. 1.84) ในส่วนเล็ก ๆ ลงในสารละลาย FeSO 4 · 7H 2 O 85 กรัม (เกรดการวิเคราะห์) ในน้ำ 110 มล. ที่ให้ความร้อนถึง 70 °C ( ระวังกระเด็น!) จากนั้น HNO 3 100 มล. (เกรดวิเคราะห์ข้อ 1.35) รักษาอุณหภูมิของสารละลายไว้ที่ 95-100 °C ระดับการออกซิเดชันของ Fe 2+ ใน Fe 3+ ถูกตรวจสอบโดยการทดสอบด้วย K 3 (Fe(CN) 6) (เมื่อเกิดออกซิเดชันโดยสมบูรณ์แล้ว ไม่ควรมีสีฟ้า)

กรองสารละลายแล้วเติม H 2 SO 4 4 มล. ลงในการกรองและระเหยจนเกิดมวลคล้ายแป้งที่มีความหนืดและอุณหภูมิสูงถึง 120 ° C มวลจะถูกทำให้เย็นลงที่ 45-50 °C ผลึกที่ตกตะกอนจะถูกดูดออกโดยใช้กรวย Buchner และทำให้แห้งที่อุณหภูมิไม่เกิน 65 °C

บทคัดย่อในหัวข้อ:

เหล็ก (III) ซัลเฟต

วางแผน:

การแนะนำ

• 1 คุณสมบัติทางกายภาพ
• 2 อยู่ในธรรมชาติ
  • 2.1 ดาวอังคาร
• 3 ใบเสร็จรับเงิน
• 4 คุณสมบัติทางเคมี
• 5 การใช้งาน
หมายเหตุ

การแนะนำ

เหล็ก (III) ซัลเฟต(ละติน เฟอร์รัม ซัลฟิวริคัม ออกซีดาตัม, เยอรมัน ไอเซนซัลเฟต (ออกซิด) เฟอร์ริซัลเฟต ) - สารเคมีอนินทรีย์ เกลือ สูตรเคมี - .

1. คุณสมบัติทางกายภาพ

แอนไฮดรัสเหล็ก(III) ซัลเฟต - สีเหลืองอ่อน, พาราแมกเนติก, ผลึกที่ดูดความชื้นได้มากของระบบโมโนคลินิก, หมู่อวกาศ P2 1 /m, พารามิเตอร์ของเซลล์หนึ่งหน่วย ก= 0.8296 นาโนเมตร ข= 0.8515 นาโนเมตร ค= 1.160 นาโนเมตร β = 90.5°, Z = 4 มีหลักฐานว่าแอนไฮดรัส ไอรอน ซัลเฟตทำให้เกิดการดัดแปลงแบบออร์โธฮอมบิกและแบบหกเหลี่ยม ละลายได้ในน้ำและอะซิโตน ไม่ละลายในเอทานอล

ตกผลึกจากน้ำในรูปของผลึกไฮเดรต Fe 2 (SO 4) 3 n H 2 O ที่ไหน n= 12, 10, 9, 7, 6, 3 คริสตัลไฮเดรตที่มีการศึกษามากที่สุดคือเหล็ก (III) ซัลเฟตไม่มีโซเดียมไฮเดรต Fe 2 (SO 4) 3 · 9H 2 O - ผลึกหกเหลี่ยมสีเหลือง พารามิเตอร์ของเซลล์หน่วย ก= 1.085 นาโนเมตร ค= 1.703 nm, Z = 4. ละลายได้ง่ายในน้ำ (440 กรัมต่อน้ำ 100 กรัม) และเอทานอล ไม่ละลายในอะซิโตน ในสารละลายที่เป็นน้ำ เหล็ก (III) ซัลเฟตจะได้สีน้ำตาลแดงเนื่องจากการไฮโดรไลซิส

เมื่อถูกความร้อน สารที่ไม่มีน้ำจะเปลี่ยนที่ 98 °C เป็นเตตระไฮเดรต ที่ 125 °C เป็นโมโนไฮเดรต และที่ 175 °C เป็น Fe 2 (SO 4) 3 แบบไม่มีน้ำ ซึ่งอุณหภูมิสูงกว่า 600 °C จะสลายตัวเป็น Fe 2 O 3 และ SO 3

2. อยู่ในธรรมชาติ

แร่ธาตุที่มีเหล็ก-อลูมิเนียมผสมซัลเฟตเรียกว่ามิคาไซท์ มิคาไซท์) โดยมีสูตรทางเคมี (Fe 3+, Al 3+) 2 (SO 4) 3 เป็นรูปแบบแร่วิทยาของธาตุเหล็ก (III) ซัลเฟต แร่ธาตุนี้มีรูปแบบไม่มีน้ำของเฟอร์รัสซัลเฟต จึงหายากมากในธรรมชาติ รูปแบบไฮเดรตเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ตัวอย่างเช่น:

• ควิมบิต (อังกฤษ) โคควิมไบต์) - Fe 2 (SO 4) 3 · 9H 2 O - ไม่มีไฮเดรต - พบมากที่สุดในหมู่พวกเขา
• พาราโคคิมบิต (อังกฤษ) พาราโคควิมไบท์) - ไม่มีไฮเดรต - ในทางกลับกันเป็นแร่ธาตุที่หายากที่สุดในธรรมชาติ
• คอร์เนไลท์ (อังกฤษ) คอร์นีไลท์) - เฮปตาไฮเดรต - และ kuenstedtite (อังกฤษ เควนสเตดไทต์) - ดีคาไฮเดรต - ก็หายากเช่นกัน
• โลเซไนต์ (อังกฤษ) ลอเซไนต์) - เฮกซ่า- หรือเพนทาไฮเดรต ซึ่งเป็นแร่ที่มีการศึกษาน้อย

ไฮเดรตของธาตุเหล็กตามธรรมชาติทั้งหมดที่ระบุไว้ข้างต้นเป็นสารประกอบที่เปราะบาง และเมื่อเปิดออก ก็จะกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว

2.1. ดาวอังคาร

Ferrous sulfate และ jarosite ถูกค้นพบโดยยานสำรวจดาวอังคาร 2 ลำ ได้แก่ Spirit และ Opportunity สารเหล่านี้เป็นสัญญาณของสภาวะออกซิไดซ์อย่างแรงบนพื้นผิวดาวอังคาร ในเดือนพฤษภาคม ปี 2009 รถแลนด์โรเวอร์ Spirit ติดค้างอยู่ขณะขับผ่านดินอ่อนๆ ของโลก และไปชนตะกอนเหล็กซัลเฟตที่ซ่อนอยู่ใต้ชั้นดินปกติ เนื่องจากเหล็กซัลเฟตมีความหนาแน่นต่ำมาก รถแลนด์โรเวอร์จึงติดอยู่ลึกมากจนส่วนหนึ่งของร่างกายสัมผัสกับพื้นผิวโลก

3. ใบเสร็จรับเงิน

ในอุตสาหกรรม เหล็ก (III) ซัลเฟตได้มาจากการเผาไพไรต์หรือแมกกาไซต์ด้วย NaCl ในอากาศ:

หรือละลายเหล็ก (III) ออกไซด์ในกรดซัลฟิวริก:

ในห้องปฏิบัติการ ธาตุเหล็ก (III) ซัลเฟตสามารถหาได้จากธาตุเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์:

การเตรียมความบริสุทธิ์เดียวกันสามารถทำได้โดยการออกซิเดชันของเหล็ก (II) ซัลเฟตกับกรดไนตริก:

ออกซิเดชันสามารถทำได้ด้วยออกซิเจนหรือซัลเฟอร์ออกไซด์:

กรดซัลฟิวริกและกรดไนตริกเข้มข้นออกซิไดซ์เหล็กซัลไฟด์เป็นซัลเฟตเหล็ก (III):

เหล็กซัลไฟด์สามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้น:

ธาตุเหล็ก (II) แอมโมเนียมซัลเฟต (เกลือของ Mohr) สามารถออกซิไดซ์ด้วยโพแทสเซียมไดโครเมตได้ จากปฏิกิริยานี้ ซัลเฟตสี่ตัวจะถูกปล่อยออกมาในคราวเดียว - เหล็ก(III), โครเมียม(III), แอมโมเนียและโพแทสเซียมและน้ำ:

สามารถรับเหล็ก (III) ซัลเฟตได้เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวทางความร้อนของเหล็ก (II) ซัลเฟต:

เฟอร์เรตจะลดลงด้วยกรดซัลฟิวริกเจือจางเป็นซัลเฟตเหล็ก (III):

การทำความร้อนเพนทาไฮเดรตจนถึงอุณหภูมิ 70-175 °C จะได้รับซัลเฟตเหล็กปราศจากน้ำ (III):

เหล็ก(II) ซัลเฟตสามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยสารออกซิไดซ์ที่แปลกใหม่ เช่น ซีนอน(III) ออกไซด์:

4. คุณสมบัติทางเคมี

ซัลเฟตของเหล็ก (III) ในสารละลายที่เป็นน้ำผ่านการไฮโดรไลซิสอย่างรุนแรงไปเป็นไอออนบวก และสารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลแดง:

น้ำร้อนหรือไอน้ำสลายธาตุเหล็ก (III) ซัลเฟต:

แอนไฮดรัสเหล็ก(III) ซัลเฟตสลายตัวเมื่อถูกความร้อน:

สารละลายอัลคาไลสลายธาตุเหล็ก (III) ซัลเฟต ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอัลคาไล:

หากสารละลายที่เท่ากันของธาตุเหล็ก (III) และธาตุเหล็ก (II) ซัลเฟตทำปฏิกิริยากับด่าง ผลลัพธ์ที่ได้คือเหล็กออกไซด์เชิงซ้อน:

โลหะที่ออกฤทธิ์ (เช่น แมกนีเซียม สังกะสี แคดเมียม เหล็ก) ช่วยลดธาตุเหล็ก (III) ซัลเฟต:

โลหะซัลไฟด์บางชนิด (เช่น ทองแดง แคลเซียม ดีบุก ตะกั่ว ปรอท) จะลดธาตุเหล็ก (III) ซัลเฟตในสารละลายที่เป็นน้ำ:

ด้วยเกลือที่ละลายได้ของกรดออร์โธฟอสฟอริกจะทำให้เกิดธาตุเหล็ก (III) ฟอสเฟต (เฮเทอโรไซต์) ที่ไม่ละลายน้ำ):

5.การใช้งาน

• เป็นรีเอเจนต์สำหรับการแปรรูปแร่ทองแดงด้วยไฮโดรเมทัลโลหกรรม
• เป็นตัวตกตะกอนในการบำบัดน้ำเสีย น้ำเสียชุมชน และอุตสาหกรรม
• เป็นสารชดใช้สำหรับการย้อมผ้า
• เมื่อทำการฟอกหนัง
• สำหรับการดองเหล็กสเตนเลสออสเทนนิติก ทอง และโลหะผสมอะลูมิเนียม
• เป็นตัวควบคุมการลอยตัวเพื่อลดการลอยตัวของแร่
• ในทางการแพทย์ใช้เป็นยาสมานแผลและห้ามเลือด
• ในอุตสาหกรรมเคมีเป็นตัวออกซิไดเซอร์และตัวเร่งปฏิกิริยา

สูตร:

เหล็ก (II) ซัลเฟต, เฟอร์รัสซัลเฟต, FeSO 4 - เกลือของกรดซัลฟิวริกและเหล็ก 2 วาเลนต์ ความแข็ง - 2

ในวิชาเคมี เหล็กซัลเฟตเรียกว่าผลึกไฮเดรต เหล็ก (II) ซัลเฟต. คริสตัลมีสีเขียวอ่อน มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ ในการเกษตรเป็นยาฆ่าแมลง และในการเตรียมสีแร่

อะนาล็อกธรรมชาติ - แร่ธาตุ เมแลนเทอไรต์; โดยธรรมชาติแล้วพบได้ในผลึกของระบบโมโนไคลโนฮีดรัล มีสีเขียว-เหลือง อยู่ในรูปของรอยเปื้อนหรือคราบสะสม

มวลกราม: 151.91 ก./โมล

ความหนาแน่น: 1.8-1.9 ก./ซม.3

อุณหภูมิหลอมละลาย: 400 °C

การละลายในน้ำ: 25.6 ก./100 มล

เฟอร์รัสซัลเฟตถูกปล่อยออกมาที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1.82 °C ถึง 56.8 °C จากสารละลายที่เป็นน้ำในรูปของผลึกสีเขียวอ่อน FeSO 4 · 7H 2 O เรียกว่าเฟอร์รัสซัลเฟต (คริสตัลไลน์ไฮเดรต) ละลายในน้ำ 100 กรัม: FeSO 4 แบบปราศจากน้ำ 26.6 กรัม ที่ 20 °C และ 54.4 กรัม ที่ 56 °C

สารละลายของเหล็กซัลเฟตภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนในบรรยากาศออกซิไดซ์เมื่อเวลาผ่านไปกลายเป็นเหล็ก (III) ซัลเฟต:

12เฟSO 4 + O 2 + 6H 2 O = 4Fe 2 (SO 4) 3 + 4Fe(OH) 3 ↓

เมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า 480 °C จะสลายตัว:

2เฟSO 4 → เฟ 2 O 3 + SO 2 + SO 3

ใบเสร็จ.

เหล็กซัลเฟตสามารถเตรียมได้โดยการกระทำของกรดซัลฟิวริกเจือจางบนเศษเหล็ก การตัดเหล็กมุงหลังคา ฯลฯ ในอุตสาหกรรมจะได้เป็นผลพลอยได้เมื่อทำการดองเจือจางแผ่นเหล็ก H 2 SO 4 ลวด ฯลฯ เพื่อ ลบขนาด

เฟ + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

อีกวิธีหนึ่งคือการคั่วไพไรต์แบบออกซิเดชัน:

2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O = 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4

การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ

ปฏิกิริยาการวิเคราะห์สำหรับไอออนบวกของเหล็ก (ครั้งที่สอง).

1. ด้วยโพแทสเซียมเฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (III) เค 3 ด้วยการก่อตัวของตะกอนสีน้ำเงินเข้มของโพแทสเซียมเหล็ก (II) เฮกซะไซยาโนเฟอร์เรต (III) (“เทิร์นบูลบลู”) ซึ่งไม่ละลายในกรด และสลายตัวด้วยด่างเพื่อสร้าง Fe(OH) 3 (HF)

เฟซโซ 4 + K 3 KFe + K 2 SO 4

ค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับปฏิกิริยาคือ 2-3 ปฏิกิริยานี้เป็นเศษส่วนและมีความไวสูง Fe 3+ ที่มีความเข้มข้นสูงจะรบกวน

2. ด้วยแอมโมเนียมซัลไฟด์ (น 4 ) 2 สด้วยการก่อตัวของตะกอนสีดำละลายได้ในกรดแก่ (HF)

เฟซโซ 4 + (NH 4) 2 ส
FeS + (NH 4) 2 SO 4

3.2. ปฏิกิริยาการวิเคราะห์ซัลเฟตไอออน

1. ด้วยกลุ่มรีเอเจนต์ BaCl 2 + CaCl 2 หรือ BaCl 2 (GF)

การค้นพบซัลเฟตไอออนแบบเศษส่วนจะดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ซึ่งกำจัดอิทธิพลของการรบกวนของ CO 3 2-, PO 4 3- ฯลฯ และโดยการต้มสารละลายทดสอบด้วย 6 โมล/dm 3 HCl เพื่อกำจัด S 2 -, SO 3 2 - , S 2 O 3 2- ไอออนซึ่งสามารถสร้างธาตุกำมะถันได้ซึ่งตะกอนอาจถูกเข้าใจผิดว่าเป็นตะกอน BaSO 4 ตะกอน BaSO 4 สามารถสร้างผลึกไอโซมอร์ฟิกด้วย KMnO 4 และเปลี่ยนเป็นสีชมพู (ความจำเพาะของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น)

ระเบียบวิธี ทำปฏิกิริยาโดยมีความเข้มข้น 0.002 โมล/เดซิเมตร 3 KMnO 4 .

เติมสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต แบเรียมคลอไรด์ และกรดไฮโดรคลอริกในปริมาณเท่ากันลงในสารละลายทดสอบ 3-5 หยด แล้วผสมให้เข้ากันเป็นเวลา 2-3 นาที ปล่อยให้ตกตะกอนและเติมสารละลาย 3% H 2 O 2 1-2 หยด ผสมและปั่นแยกโดยไม่ต้องแยกตะกอนออกจากสารละลาย ตะกอนควรยังคงเป็นสีชมพู และสารละลายเหนือตะกอนควรไม่มีสี

2. ด้วยตะกั่วอะซิเตท

ดังนั้น 4 2- + Pb 2+
PbSO4 

ระเบียบวิธี : สารละลายซัลเฟตถึง 2 ซม. 3 เพิ่มกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง 0.5 ซม. 3 และสารละลายตะกั่วอะซิเตต 0.5 ซม. 3 เกิดการตกตะกอนสีขาวละลายได้ในสารละลายอิ่มตัวของแอมโมเนียมอะซิเตตหรือโซเดียมไฮดรอกไซด์

PbSO 4  + 4 NaOH
นา 2 + นา 2 SO 4

ด้วยเกลือสตรอนเซียม – การก่อตัวของตะกอนสีขาวที่ไม่ละลายในกรด (ต่างจากซัลไฟต์)

ดังนั้น 4 2 - + ซีเนียร์ 2+
ซีเอสโอ4 

ระเบียบวิธี : เติมสารละลายเข้มข้นของสตรอนเซียมคลอไรด์ 4-5 หยดลงในสารละลายที่วิเคราะห์ 4-5 หยด ซึ่งจะเกิดตะกอนสีขาว

ด้วยเกลือแคลเซียม - การก่อตัวของผลึกยิปซั่ม CaSO 4  2H 2 O.

SO 4 2- + Ca 2+ + 2H 2 O
CaSO 4  2H 2 O

วิธีการ: วางสารละลายทดสอบและเกลือแคลเซียมหยดหนึ่งลงบนสไลด์แก้วแล้วเช็ดให้แห้งเล็กน้อย ตรวจสอบคริสตัลที่เกิดขึ้นภายใต้กล้องจุลทรรศน์

การวิเคราะห์เชิงปริมาณ.

เปอร์แมงกานาโตเมทรี

การหาค่าเศษส่วนมวลของเหล็กในตัวอย่างเกลือของมอร์ (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O โดยวิธีเปอร์แมงกานาโตเมตริก

(ตัวเลือกการไตเตรทโดยตรง)

การกำหนดจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาออกซิเดชันของเหล็ก (II) โดยโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตกับเหล็ก (III)

10 FeSO 4 + 2 กม.nO 4 + 8 ชม 2 ดังนั้น 4 = 5 เฟ 2 (ดังนั้น 4 ) 3 + 2 เมกะไบต์ SO 4 +เค 2 ดังนั้น 4 + 8 ชม 2 โอ

M (เฟ) = 55.85 กรัม/โมล

วิธีการ: ส่วนที่ชั่งน้ำหนักที่แน่นอนของเกลือของ Mohr ที่จำเป็นในการเตรียมสารละลายเกลือของ Mohr 0.1 โมลาร์ 100 ซม. 3 จะถูกถ่ายโอนในเชิงปริมาณลงในขวดวัดปริมาตรขนาด 100 ซม. 3 โดยละลายในน้ำกลั่นจำนวนเล็กน้อยหลังจากละลายหมดแล้ว ปรับเป็นเครื่องหมายด้วย น้ำแล้วผสมให้เข้ากัน ส่วนของสารละลายที่ได้ (การกำหนดเป็นรายบุคคล) ใส่ไว้ในขวดไตเตรท จากนั้นเติมกรดซัลฟิวริกเจือจาง (1:5) ในปริมาตรที่เท่ากัน แล้วไตเตรทอย่างช้าๆ ด้วยสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตจนกระทั่งสารละลายเปลี่ยนเป็นสีชมพูเล็กน้อย โดยคงตัวที่ 30 วินาที

แอปพลิเคชัน.

ใช้ในการผลิต หมึก;

ในการย้อมสี (สำหรับทำสี ขนสัตว์ในสีดำ);

เพื่อรักษาเนื้อไม้

บรรณานุกรม.

ลูรี่ ยู.ยู. คู่มือเคมีวิเคราะห์ มอสโก 2515;

คำแนะนำด้านระเบียบวิธี “วิธีการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ”, ระดับการใช้งาน, 2004;

คำแนะนำด้านระเบียบวิธี "การวิเคราะห์ทางเคมีเชิงคุณภาพ", ระดับการใช้งาน, 2003;

คำแนะนำด้านระเบียบวิธี "การวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณ", ระดับการใช้งาน, 2004;

Rabinovich V.A. , Khavin Z.Ya. หนังสืออ้างอิงทางเคมีโดยย่อ, เลนินกราด, 1991;

"สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่";

17. ง -ธาตุ เหล็ก ลักษณะทั่วไป สมบัติ ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ คุณลักษณะของ CO และ OM ไบโอโรล ความสามารถในการก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อน

1. ลักษณะทั่วไป

เหล็ก - องค์ประกอบ d ของกลุ่มย่อยด้านข้างของกลุ่มที่แปดของช่วงที่สี่ของ PSHE ที่มีเลขอะตอม 26

โลหะชนิดหนึ่งที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก (อันดับที่สองรองจากอะลูมิเนียม)

เหล็กสารเดี่ยวคือโลหะสีขาวเงินอ่อนได้และมีปฏิกิริยาเคมีสูง: รีดได้เร็ว กัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงหรือมีความชื้นสูงในอากาศ

4เฟ + 3O2 + 6H2O = 4เฟ(OH)3

เหล็กเผาไหม้ในออกซิเจนบริสุทธิ์ และในสถานะที่กระจายตัวอย่างประณีต มันจะติดไฟในอากาศได้เอง

3เฟ + 2O2 = เฟ2O + เฟ2O3

3Fe + 4H2O = FeO*Fe2O3

FeO*Fe2O3 = Fe3O4 (เกล็ดเหล็ก)

ที่จริงแล้วเหล็กมักเรียกว่าโลหะผสมซึ่งมีปริมาณสิ่งเจือปนต่ำ (มากถึง 0.8%) ซึ่งยังคงความอ่อนและความเหนียวของโลหะบริสุทธิ์ แต่ในทางปฏิบัติ โลหะผสมของเหล็กกับคาร์บอนมักถูกใช้บ่อยกว่า: เหล็กกล้า (คาร์บอนสูงถึง 2.14 wt.%) และเหล็กหล่อ (คาร์บอนมากกว่า 2.14 wt.%) เช่นเดียวกับเหล็กสเตนเลส (โลหะผสม) ที่เติมโลหะผสม โลหะ (โครเมียม, แมงกานีส, นิกเกิล ฯลฯ ) การรวมกันของคุณสมบัติเฉพาะของเหล็กและโลหะผสมทำให้เหล็กเป็น "โลหะหมายเลข 1" ที่มีความสำคัญสำหรับมนุษย์

ในธรรมชาติ เหล็กมักไม่ค่อยพบในรูปแบบบริสุทธิ์ ส่วนใหญ่มักพบในอุกกาบาตเหล็ก-นิกเกิล ความอุดมสมบูรณ์ของธาตุเหล็กในเปลือกโลกอยู่ที่ 4.65% (อันดับที่ 4 รองจาก O, Si, Al) เชื่อกันว่าเหล็กประกอบเป็นแกนกลางของโลกเป็นส่วนใหญ่

2.คุณสมบัติ

1.ฟิสิคัลเซนต์เหล็กเป็นโลหะทั่วไป ในสถานะอิสระ จะมีสีขาวเงินและมีโทนสีเทา โลหะบริสุทธิ์มีความเหนียว สิ่งเจือปนต่างๆ (โดยเฉพาะคาร์บอน) จะเพิ่มความแข็งและความเปราะบาง มันมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เด่นชัด สิ่งที่เรียกว่า "กลุ่มเหล็กสาม" มักจะมีความโดดเด่น - กลุ่มของโลหะสามชนิด (เหล็ก Fe, โคบอลต์ Co, นิกเกิล Ni) ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพคล้ายกันรัศมีอะตอมและค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้

2.เคมีเซนต์

สถานะออกซิเดชัน	ออกไซด์	ไฮดรอกไซด์	อักขระ	หมายเหตุ
			ขั้นพื้นฐานที่อ่อนแอ
			เบสอ่อนมาก บางครั้งก็เป็นแอมโฟเทริก
	ไม่ได้รับ	*	กรด	ตัวออกซิไดซ์ที่แรง

เหล็กมีลักษณะเฉพาะด้วยสถานะออกซิเดชันของเหล็ก - +2 และ +3

สถานะออกซิเดชัน +2 สอดคล้องกับแบล็กออกไซด์ FeO และไฮดรอกไซด์สีเขียว Fe(OH) 2 พวกมันเป็นพื้นฐานในธรรมชาติ ในเกลือ Fe(+2) จะปรากฏเป็นไอออนบวก Fe(+2) เป็นตัวรีดิวซ์แบบอ่อน

สถานะออกซิเดชัน +3 สอดคล้องกับออกไซด์สีน้ำตาลแดง Fe 2 O 3 และไฮดรอกไซด์สีน้ำตาล Fe(OH) 3 พวกมันมีลักษณะเป็นแอมโฟเทอริกถึงแม้จะมีสภาพเป็นกรด และคุณสมบัติพื้นฐานของพวกมันยังแสดงออกมาได้เล็กน้อย ดังนั้นไอออน Fe 3+ จึงสมบูรณ์ ไฮโดรไลซ์แม้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด Fe(OH) 3 ละลาย (และยังไม่ทั้งหมด) ในด่างเข้มข้นเท่านั้น Fe 2 O 3 ทำปฏิกิริยากับอัลคาไลเฉพาะเมื่อฟิวชั่นเท่านั้น เฟอร์ไรต์(เกลือของกรดฟอร์มัลของกรด HFeO 2 ซึ่งไม่มีอยู่ในรูปแบบอิสระ):

เหล็ก (+3) ส่วนใหญ่มักแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ที่อ่อนแอ

สถานะออกซิเดชัน +2 และ +3 เปลี่ยนแปลงระหว่างกันได้อย่างง่ายดายเมื่อเงื่อนไขรีดอกซ์เปลี่ยนแปลง

นอกจากนี้ยังมีออกไซด์ Fe 3 O 4 ซึ่งเป็นสถานะออกซิเดชันอย่างเป็นทางการของเหล็กซึ่งก็คือ +8/3 อย่างไรก็ตาม ออกไซด์นี้ยังถือได้ว่าเป็นเหล็ก (II) เฟอร์ไรต์ Fe +2 (Fe +3 O 2) 2

นอกจากนี้ยังมีสถานะออกซิเดชันที่ +6 ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ที่เกี่ยวข้องไม่มีอยู่ในรูปแบบอิสระ แต่ได้เกลือ - เฟอร์เรต (เช่น K 2 FeO 4) มีเหล็ก (+6) อยู่ในรูปของประจุลบ เฟอร์เรตเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง

เหล็กโลหะบริสุทธิ์มีความเสถียรในน้ำและในสารละลายเจือจาง ด่าง. เหล็กไม่ละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและกรดไนตริกเย็นเนื่องจากการทำให้พื้นผิวโลหะเป็นฟิล์มด้วยฟิล์มออกไซด์ที่เข้มข้น กรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อนซึ่งเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่าทำปฏิกิริยากับเหล็ก

กับ เกลือและเจือจาง (ประมาณ 20%) กำมะถัน กรดเหล็กทำปฏิกิริยากับเกลือของเหล็ก (II):

เมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกประมาณ 70% เมื่อได้รับความร้อน ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น เหล็ก (III) ซัลเฟต:

3.ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ ลักษณะ CO และ OM...

สารประกอบเหล็ก (II)

เหล็ก (II) ออกไซด์ FeO มีคุณสมบัติพื้นฐาน โดย FeO ฐาน (OH) 2 สอดคล้องกัน เกลือของเหล็ก (II) มีสีเขียวอ่อน เมื่อเก็บไว้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอากาศชื้น พวกมันจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลเนื่องจากออกซิเดชันกับเหล็ก (III) กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อเก็บสารละลายเกลือของธาตุเหล็ก (II) ที่เป็นน้ำ:

ความคงตัวจากเกลือของเหล็ก (II) ในสารละลายที่เป็นน้ำ เกลือของมอร์- แอมโมเนียมคู่และเหล็ก (II) ซัลเฟต (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 · 6H 2 O

สามารถใช้รีเอเจนต์สำหรับ Fe 2+ ไอออนในสารละลายได้ โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (III) K 3 (เกลือเลือดแดง) เมื่อไอออน Fe 2+ และ 3− ทำปฏิกิริยากัน จะเกิดการตกตะกอน เทิร์นบูลสีน้ำเงิน:

สำหรับการหาปริมาณธาตุเหล็ก (II) ในสารละลายเชิงปริมาณ ให้ใช้ ฟีแนนโทรลีนก่อตัวเป็น FePhen 3 เชิงซ้อนสีแดงด้วยธาตุเหล็ก (II) ในช่วง pH กว้าง (4-9)

สารประกอบเหล็ก (III)

เหล็ก (III) ออกไซด์ Fe 2 O 3 อ่อนแอ แอมโฟเทอริกตอบได้ด้วยเบสที่อ่อนกว่า Fe(OH) 2, Fe(OH) 3 ซึ่งทำปฏิกิริยากับกรด:

เกลือ Fe 3+ มีแนวโน้มที่จะเกิดผลึกไฮเดรต ในนั้นไอออน Fe 3+ มักจะล้อมรอบด้วยโมเลกุลน้ำหกโมเลกุล เกลือดังกล่าวมีสีชมพูหรือสีม่วง ไอออน Fe 3+ จะถูกไฮโดรไลซ์อย่างสมบูรณ์แม้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ที่ pH>4 ไอออนนี้จะถูกตกตะกอนจนเกือบหมด เป็นเฟ(OH) 3:

ด้วยการไฮโดรไลซิสบางส่วนของไอออน Fe 3+ จะเกิดโพลีนิวเคลียร์ออกโซและไฮดรอกไซด์ไอออนบวกซึ่งเป็นเหตุให้สารละลายเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล คุณสมบัติหลักของธาตุเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์ Fe (OH) 3 แสดงได้อ่อนมาก สามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลเข้มข้นเท่านั้น:

สารประกอบเชิงซ้อนของไฮดรอกโซของเหล็ก (III) ที่ได้จะมีความเสถียรเฉพาะในสารละลายที่เป็นด่างแก่เท่านั้น เมื่อสารละลายเจือจางด้วยน้ำ สารละลายจะถูกทำลาย และ Fe(OH) 3 จะตกตะกอน

เมื่อผสมกับอัลคาลิสและออกไซด์ของโลหะอื่น Fe 2 O 3 จะเกิดความหลากหลาย เฟอร์ไรต์:

สารประกอบเหล็ก (III) ในสารละลายจะลดลงด้วยเหล็กโลหะ:

เหล็ก (III) สามารถสร้างซัลเฟตสองเท่าโดยมีประจุเพียงตัวเดียว ไพเพอร์พิมพ์ สารส้มตัวอย่างเช่น KFe(SO 4) 2 - สารส้มเหล็ก - โพแทสเซียม (NH 4) Fe (SO 4) 2 - สารส้มเหล็ก - แอมโมเนียม ฯลฯ

สำหรับการตรวจจับเชิงคุณภาพของสารประกอบเหล็ก (III) ในสารละลาย จะใช้ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพของไอออน Fe 3+ กับไอออนไทโอไซยาเนต เอสซีเอ็น − . เมื่อ Fe 3+ ไอออนทำปฏิกิริยากับ SCN − แอนไอออน จะเกิดส่วนผสมของธาตุเหล็กไทโอไซยาเนตสีแดงสด 2+ , + , Fe(SCN) 3 , - เกิดขึ้น องค์ประกอบของส่วนผสม (และความเข้มของสี) ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ดังนั้น วิธีการนี้จึงใช้ไม่ได้กับการวัดคุณภาพเหล็กอย่างแม่นยำ

รีเอเจนต์คุณภาพสูงอีกชนิดหนึ่งสำหรับไอออน Fe 3+ ก็คือ โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (II) K 4 (เกลือเลือดสีเหลือง) เมื่อไอออน Fe 3+ และ 4− ทำปฏิกิริยากัน จะเกิดการตกตะกอนสีฟ้าสดใส ปรัสเซียนสีน้ำเงิน:

สารประกอบเหล็ก (VI)

เฟอร์ราตาส- เกลือของกรดเหล็ก H 2 FeO 4 ซึ่งไม่มีอยู่ในรูปแบบอิสระ เหล่านี้เป็นสารประกอบสีม่วงชวนให้นึกถึงเปอร์แมงกาเนตในคุณสมบัติออกซิเดชั่นและซัลเฟตในการละลาย เฟอร์เรตเกิดจากการกระทำของก๊าซ คลอรีนหรือ โอโซนสำหรับสารแขวนลอย Fe(OH) 3 ในด่าง ตัวอย่างเช่น โพแทสเซียมเฟอร์เรต(VI) K 2 FeO 4 . เฟอร์เรตมีสีม่วง

เฟอร์ราตัสก็สามารถรับได้เช่นกัน กระแสไฟฟ้าสารละลายอัลคาไล 30% บนขั้วบวกเหล็ก:

เฟอร์เรตเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดพวกมันจะสลายตัวเมื่อปล่อยออกซิเจน:

คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของเฟอร์เรตใช้สำหรับ การฆ่าเชื้อโรคในน้ำ.

4.ไบโอโรล

1) ในสิ่งมีชีวิต เหล็กเป็นธาตุสำคัญที่กระตุ้นกระบวนการแลกเปลี่ยนออกซิเจน (การหายใจ)

2) เหล็กมักรวมอยู่ในเอนไซม์ในรูปของสารเชิงซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารเชิงซ้อนนี้มีอยู่ในฮีโมโกลบินซึ่งเป็นโปรตีนที่สำคัญที่สุดที่ช่วยให้มั่นใจในการขนส่งออกซิเจนในเลือดไปยังอวัยวะทั้งหมดของมนุษย์และสัตว์ และเขาคือผู้ที่ระบายสีเลือดด้วยสีแดงอันเป็นเอกลักษณ์

4) ปริมาณธาตุเหล็กที่มากเกินไป (200 มก. ขึ้นไป) อาจมีพิษได้ การให้ธาตุเหล็กเกินขนาดจะขัดขวางระบบต้านอนุมูลอิสระของร่างกาย ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้คนที่มีสุขภาพดีรับประทานอาหารเสริมธาตุเหล็ก