Sa mga aralin sa kimika, nakilala mo na ang konsepto ng valency ng mga elemento ng kemikal. Nakolekta namin ang lahat sa isang lugar kapaki-pakinabang na impormasyon tungkol sa tanong na ito. Gamitin ito kapag naghahanda para sa GIA at sa Unified State Examination.
Valency at pagsusuri ng kemikal
Valence- ang kakayahan ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal na pumasok sa mga kemikal na compound na may mga atomo ng iba pang mga elemento. Sa madaling salita, ito ay ang kakayahan ng isang atom na bumuo tiyak na numero mga bono ng kemikal sa iba pang mga atomo.
Mula sa Latin, ang salitang "valence" ay isinalin bilang "lakas, kakayahan." Napakatotoong pangalan, tama?
Ang konsepto ng "valence" ay isa sa mga pangunahing sa kimika. Ipinakilala ito bago pa man nalaman ng mga siyentipiko ang istraktura ng atom (noong 1853). Samakatuwid, habang pinag-aralan ang istraktura ng atom, sumailalim ito sa ilang mga pagbabago.
Kaya, mula sa punto ng view ng electronic theory, ang valence ay direktang nauugnay sa bilang ng mga panlabas na electron ng isang atom ng isang elemento. Nangangahulugan ito na ang ibig sabihin ng "valency" ay ang bilang ng mga pares ng elektron kung saan ang isang atom ay nakagapos sa ibang mga atomo.
Dahil alam ito, nailarawan ng mga siyentipiko ang likas na katangian ng chemical bond. Ito ay nakasalalay sa katotohanan na ang isang pares ng mga atom ng isang sangkap ay nagbabahagi ng isang pares ng mga valence electron.
Maaari mong itanong, paano mailalarawan ng mga chemist noong ika-19 na siglo ang valency kahit na naniniwala sila na walang mga particle na mas maliit kaysa sa isang atom? Hindi masasabi na ito ay napakasimple - umasa sila sa pagsusuri ng kemikal.
paraan pagsusuri ng kemikal Tinukoy ng mga siyentipiko sa nakaraan ang komposisyon ng isang kemikal na tambalan: kung gaano karaming mga atomo ng iba't ibang elemento ang nakapaloob sa molekula ng pinag-uusapang sangkap. Upang gawin ito, kinakailangan upang matukoy kung ano ang eksaktong masa ng bawat elemento sa isang sample ng isang purong (walang mga impurities) na sangkap.
Totoo, ang pamamaraang ito ay walang mga bahid. Dahil posible na matukoy ang valency ng isang elemento sa ganitong paraan lamang sa nito simpleng koneksyon na may palaging monovalent hydrogen (hydride) o palaging divalent oxygen (oxide). Halimbawa, ang valency ng nitrogen sa NH 3 - III, dahil ang isang hydrogen atom ay nakatali sa tatlong nitrogen atoms. At ang valence ng carbon sa mitein (CH 4), ayon sa parehong prinsipyo, ay IV.
Ang pamamaraang ito para sa pagtukoy ng valency ay angkop lamang para sa mga simpleng sangkap. Ngunit sa mga acid, sa ganitong paraan maaari lamang nating matukoy ang valency ng mga compound tulad ng acid residues, ngunit hindi lahat ng elemento (maliban sa kilalang hydrogen valence) nang hiwalay.
Tulad ng napansin mo na, ang valency ay ipinahiwatig ng mga Roman numeral.
Valency at acids
Dahil ang valency ng hydrogen ay nananatiling hindi nagbabago at kilala sa iyo, madali mong matukoy ang valency ng acid residue. Kaya, halimbawa, sa H 2 SO 3 ang valency ng SO 3 ay I, sa HClO 3 ang valency ng ClO 3 ay I.
Katulad nito, kung ang valency ng acid residue ay kilala, ito ay madaling isulat tamang formula mga acid: NO 2 (I) - HNO 2, S 4 O 6 (II) - H 2 S 4 O 6.
Valency at mga formula
Ang konsepto ng valence ay may katuturan lamang para sa mga sangkap na may likas na molekular at hindi masyadong angkop para sa paglalarawan ng mga kemikal na bono sa mga compound ng isang kumpol, ionic, mala-kristal na kalikasan, atbp.
Ang mga indeks sa mga molecular formula ng mga sangkap ay sumasalamin sa bilang ng mga atomo ng mga elemento na bumubuo sa kanilang komposisyon. Ang pag-alam sa valency ng mga elemento ay nakakatulong upang maayos na ayusin ang mga indeks. Sa parehong paraan, sa pamamagitan ng pagtingin sa molecular formula at mga indeks, maaari mong pangalanan ang mga valencies ng mga elemento ng constituent.
Ginagawa mo ang mga ganoong gawain sa mga aralin sa kimika sa paaralan. Halimbawa, ang pagkakaroon pormula ng kemikal isang sangkap kung saan ang valency ng isa sa mga elemento ay kilala, ang valence ng isa pang elemento ay madaling matukoy.
Upang gawin ito, kailangan mo lamang tandaan na sa isang sangkap ng molekular na kalikasan, ang bilang ng mga valencies ng parehong mga elemento ay pantay. Samakatuwid, gamitin ang hindi bababa sa karaniwang maramihang (naaayon sa bilang ng mga libreng valence na kinakailangan para sa koneksyon) upang matukoy ang valence ng elemento na hindi mo alam.
Upang maging malinaw, kunin natin ang formula ng iron oxide Fe 2 O 3. Dito, dalawang iron atoms na may valence III at 3 oxygen atoms na may valence II ay lumahok sa pagbuo ng isang kemikal na bono. Ang kanilang hindi bababa sa karaniwang maramihang ay 6.
- Halimbawa: mayroon kang mga formula Mn 2 O 7 . Alam mo ang valence ng oxygen, madaling kalkulahin na ang least common multiple ay 14, kaya ang valency ng Mn ay VII.
Katulad nito, maaari mong gawin ang kabaligtaran: isulat ang tamang pormula ng kemikal ng isang sangkap, alam ang mga valencies ng mga elemento ng bumubuo nito.
- Halimbawa: upang maisulat nang tama ang formula ng phosphorus oxide, isinasaalang-alang namin ang valency ng oxygen (II) at phosphorus (V). Samakatuwid, ang hindi bababa sa karaniwang multiple para sa P at O ay 10. Samakatuwid, ang formula ay may sumusunod na anyo: P 2 O 5.
Alam na alam ang mga katangian ng mga elemento na ipinapakita nila sa iba't ibang mga compound, maaaring matukoy ng isa ang kanilang valence kahit na sa pamamagitan ng hitsura mga ganitong koneksyon.
Halimbawa: ang mga tansong oksido ay pula (Cu 2 O) at itim (CuO) ang kulay. Ang mga tansong hydroxides ay may kulay na dilaw (CuOH) at asul (Cu(OH) 2).
At upang gawing mas malinaw at mauunawaan para sa iyo ang mga covalent bond sa mga substance, isulat ang kanilang mga pormula sa istruktura. Ang mga gitling sa pagitan ng mga elemento ay naglalarawan ng mga bono (valencies) na lumabas sa pagitan ng kanilang mga atomo:
Katangian ng Valency
Ngayon, ang pagpapasiya ng valency ng mga elemento ay batay sa kaalaman tungkol sa istraktura ng mga panlabas na shell ng elektron ng kanilang mga atomo.
Ang Valence ay maaaring:
- pare-pareho (mga metal ng pangunahing mga subgroup);
- variable (hindi metal at metal ng mga side group):
- pinakamataas na valence;
- mababang valence.
Ang pare-pareho sa iba't ibang mga kemikal na compound ay nananatili:
- valency ng hydrogen, sodium, potassium, fluorine (I);
- valency ng oxygen, magnesium, calcium, zinc (II);
- valency ng aluminyo (III).
Ngunit ang valency ng iron at copper, bromine at chlorine, pati na rin ang maraming iba pang mga elemento, ay nagbabago kapag bumubuo sila ng iba't ibang mga kemikal na compound.
Valence at elektronikong teorya
Sa loob ng balangkas ng elektronikong teorya, ang valence ng isang atom ay tinutukoy batay sa bilang ng mga hindi magkapares na electron na lumahok sa pagbuo ng mga pares ng elektron sa mga electron ng iba pang mga atomo.
Tanging ang mga electron na matatagpuan sa panlabas na shell ng atom ay lumahok sa pagbuo ng mga bono ng kemikal. Samakatuwid, ang pinakamataas na valence ng isang elemento ng kemikal ay ang bilang ng mga electron sa panlabas na shell ng elektron ng atom nito.
Ang konsepto ng valence ay malapit na nauugnay sa Pana-panahong batas, natuklasan ni D. I. Mendeleev. Kung titingnang mabuti ang periodic table, madali mong mapapansin: ang posisyon ng isang elemento sa periodic table at ang valency nito ay inextricably linked. Ang pinakamataas na valency ng mga elemento na kabilang sa parehong pangkat ay tumutugma sa ordinal na numero ng pangkat sa periodic system.
Malalaman mo ang pinakamababang valency kapag ibinawas mo ang numero ng pangkat ng elementong kinaiinteresan mo mula sa bilang ng mga pangkat sa periodic table (may walo sa kanila).
Halimbawa, ang valency ng maraming metal ay tumutugma sa mga numero ng pangkat sa talahanayan pana-panahong elemento kung saan sila nabibilang.
Talaan ng valency ng mga elemento ng kemikal
|
Serial number chem. elemento (numero ng atom) |
Pangalan |
simbolo ng kemikal |
Valence |
| 1 | Hydrogen Helium / Helium Lithium / Lithium Beryllium / Beryllium Carbon / Carbon Nitrogen / Nitrogen Oxygen / Oxygen Fluorine / Fluorine Neon / Neon Sosa Magnesium / Magnesium aluminyo Silikon / Silikon Phosphorus / Phosphorus Sulfur Chlorine / Chlorine Argon / Argon Potassium / Potassium Kaltsyum / Kaltsyum Scandium / Scandium Titanium / Titanium Vanadium / Vanadium Chromium / Chromium Manganese / Manganese Bakal / Bakal Cobalt / Cobalt Nikel / Nikel tanso Sink / Sink Gallium / Gallium Germanium /Germanium Arsenic / Arsenic Selenium / Selenium Bromine / Bromine Krypton / Krypton Rubidium / Rubidium Strontium / Strontium Yttrium / Yttrium Zirconium / Zirconium Niobium / Niobium Molibdenum / Molibdenum Technetium / Technetium Ruthenium / Ruthenium Rhodium Palladium / Palladium Pilak / Pilak Cadmium / Cadmium Indium / Indium Lata / Lata Antimony / Antimony Tellurium / Tellurium Iodine / Iodine Xenon / Xenon Cesium / Cesium Barium / Barium Lanthanum / Lanthanum Cerium / Cerium Praseodymium / Praseodymium Neodymium / Neodymium Promethium / Promethium Samaria / Samarium Europium / Europium Gadolinium / Gadolinium Terbium / Terbium Dysprosium / Dysprosium Holmium / Holmium Erbium / Erbium Thulium / Thulium Ytterbium / Ytterbium Lutetium / Lutetium Hafnium / Hafnium Tantalum / Tantalum Tungsten / Tungsten Rhenium / Rhenium Osmium / Osmium Iridium / Iridium Platinum / Platinum Ginto / Ginto Mercury / Mercury Baywang / Thallium Lead / Lead Bismuth / Bismuth Polonium / Polonium Astatine / Astatine Radon / Radon Francium / Francium Radium / Radium Actinium / Actinium Thorium / Thorium Proactinium / Protactinium Uranus / Uranium |
H | ako (I), II, III, IV, V I, (II), III, (IV), V, VII II, (III), IV, VI, VII II, III, (IV), VI (I), II, (III), (IV) I, (III), (IV), V (II), (III), IV (II), III, (IV), V (II), III, (IV), (V), VI (II), III, IV, (VI), (VII), VIII (II), (III), IV, (VI) I, (III), (IV), V, VII (II), (III), (IV), (V), VI (I), II, (III), IV, (V), VI, VII (II), III, IV, VI, VIII (I), (II), III, IV, VI (I), II, (III), IV, VI (II), III, (IV), (V) Walang data Walang data (II), III, IV, (V), VI |
Sa mga bracket ay binibigyan ang mga valences na bihirang ipakita ng mga elementong nagtataglay ng mga ito.
Valency at estado ng oksihenasyon
Kaya, sa pagsasalita tungkol sa antas ng oksihenasyon, ang ibig nilang sabihin ay ang isang atom sa isang substansiya ng ionic (na mahalaga) na kalikasan ay may isang tiyak na kondisyon na singil. At kung ang valence ay isang neutral na katangian, kung gayon ang estado ng oksihenasyon ay maaaring negatibo, positibo o katumbas ng zero.
Ito ay kagiliw-giliw na para sa isang atom ng parehong elemento, depende sa mga elemento kung saan ito ay bumubuo ng isang kemikal na tambalan, ang estado ng valency at oksihenasyon ay maaaring pareho (H 2 O, CH 4, atbp.) at naiiba (H 2 O 2, HNO 3 ).
Konklusyon
Ang pagpapalalim ng iyong kaalaman sa istruktura ng mga atomo, matututo ka nang mas malalim at mas detalyado tungkol sa valency. Ang katangiang ito ng mga elemento ng kemikal ay hindi kumpleto. Pero may malaki siya inilapat na halaga. Ano ang nakita mo mismo ng higit sa isang beses, paglutas ng mga problema at pagsasagawa mga eksperimento sa kemikal sa mga aralin.
Idinisenyo ang artikulong ito upang tulungan kang ayusin ang iyong kaalaman sa valency. At para maalala kung paano ito matutukoy at kung saan ginagamit ang valence.
Inaasahan namin na ang materyal na ito ay magiging kapaki-pakinabang para sa iyo sa paghahanda ng araling-bahay at paghahanda sa sarili para sa mga pagsusulit at pagsusulit.
blog.site, na may buo o bahagyang pagkopya ng materyal, kinakailangan ang isang link sa pinagmulan.
Mahirap i-overestimate ang papel ng bakal katawan ng tao, dahil ito ang nag-aambag sa "paglikha" ng dugo, ang nilalaman nito ay nakakaapekto sa antas ng hemoglobin at myoglobin, ang bakal ay nag-normalize sa paggana ng sistema ng enzyme. Ngunit ano ang elementong ito sa mga tuntunin ng kimika? Ano ang valency ng bakal? Tatalakayin ito sa artikulong ito.
Medyo kasaysayan
Alam ng sangkatauhan ang tungkol sa elementong kemikal na ito at nagmamay-ari pa nga ng mga produkto mula rito noong ika-4 na siglo BC. Ito ang mga tao sinaunang Ehipto at ang mga Sumerian. Sila ang unang nagsimulang gumawa ng mga alahas, mga sandata mula sa isang haluang metal na bakal at nikel, na natagpuan sa mga arkeolohiko na paghuhukay at maingat na pinag-aralan ng mga chemist.
Maya-maya, ang mga tribo ng mga Aryan, na lumipat sa Asya, ay natutong kunin matibay na bakal mula sa mineral. Napakahalaga nito para sa mga tao noong panahong iyon na ang mga produkto ay natatakpan ng ginto!
Mga katangian ng bakal
Ang bakal (Fe) ay nasa ikaapat na puwesto sa mga tuntunin ng nilalaman nito sa bituka crust ng lupa. Ito ay sumasakop sa isang lugar sa ika-7 pangkat ng ika-4 na yugto at may bilang na 26 in talahanayan ng kemikal elemento ng Mendeleev. Ang lakas ng bakal ay direktang nakasalalay sa posisyon nito sa talahanayan. Ngunit higit pa sa na mamaya.
Ang metal na ito ay pinaka-karaniwan sa kalikasan sa anyo ng mineral, nangyayari sa tubig bilang isang mineral, pati na rin sa iba't ibang mga compound.
Ang pinakamalaking halaga ng mga reserbang bakal sa anyo ng mineral ay matatagpuan sa Russia, Australia, Ukraine, Brazil, USA, India, Canada.
Mga katangiang pisikal
Bago lumipat sa valency ng bakal, kinakailangang isaalang-alang ito nang mas detalyado. pisikal na katangian kaya magsalita, tingnan ito ng mabuti.
Ang metal na ito ay medyo ductile, ngunit may kakayahang tumaas ang katigasan sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan nito sa iba pang mga elemento (halimbawa, sa carbon). Mayroon din itong magnetic properties.
Sa isang mahalumigmig na kapaligiran, ang bakal ay maaaring masira, iyon ay, kalawang. Bagaman ang ganap na purong metal ay mas lumalaban sa kahalumigmigan, kung ito ay naglalaman ng mga impurities, ito ay sila na pumukaw ng kaagnasan.
Ang bakal ay nakikipag-ugnayan nang mabuti sa isang acidic na kapaligiran, maaari pa itong bumuo ng mga asing-gamot ng iron acid (sa kondisyon na ito ay isang malakas na oxidizing agent).
Sa hangin, mabilis itong natatakpan ng isang oxide film, na pinoprotektahan ito mula sa mga pakikipag-ugnayan.
Mga katangian ng kemikal
Gayundin, ang elementong ito ay may ilang mga katangian ng kemikal. Ang bakal, tulad ng iba pang elemento ng periodic table, ay may singil atomic nucleus, na tumutugma sa serial number na +26. Mayroong 26 na electron sa paligid ng nucleus.
Sa pangkalahatan, kung isasaalang-alang natin ang mga katangian ng bakal - isang elemento ng kemikal, kung gayon ito ay isang metal na may mababang aktibong kakayahan.
Ang pakikipag-ugnayan sa mas mahinang mga ahente ng oxidizing, ang iron ay bumubuo ng mga compound kung saan ito ay divalent (iyon ay, ang estado ng oksihenasyon nito ay +2). At kung may malakas na mga ahente ng oxidizing, kung gayon ang estado ng oksihenasyon ng bakal ay umabot sa +3 (iyon ay, ang valence nito ay nagiging katumbas ng 3).
Kapag nakikipag-ugnayan sa mga elemento ng kemikal na hindi mga metal, ang Fe ay kumikilos bilang isang ahente ng pagbabawas na may kaugnayan sa kanila, habang ang estado ng oksihenasyon nito ay nagiging, bilang karagdagan sa +2 at +3, kahit na +4, +5, +6. Ang ganitong mga compound ay may napakalakas na oxidizing properties.
Tulad ng nabanggit sa itaas, ang bakal sa hangin ay natatakpan ng isang oxide film. At kapag pinainit, tumataas ang rate ng reaksyon at mabubuo ang iron oxide na may valence 2 (temperatura na mas mababa sa 570 degrees Celsius) o oxide na may valence 3 (temperatura index na higit sa 570 degrees).
Ang pakikipag-ugnayan ng Fe sa mga halogens ay humahantong sa pagbuo ng mga asing-gamot. Ang mga elementong fluorine at chlorine ay nag-oxidize nito sa +3. Ang bromine ay hanggang +2 o +3 (lahat ito ay depende sa kung anong mga kondisyon para sa pagpapatupad pagbabagong-anyo ng kemikal kapag nakikipag-ugnayan sa bakal).
Nakikipag-ugnayan sa yodo, ang elemento ay na-oxidized sa +2.
Sa pamamagitan ng pag-init ng iron at sulfur, ang iron sulfide ay nakukuha na may valence na 2.
Kung ang ferrum ay natunaw at pinagsama sa carbon, phosphorus, silicon, boron, nitrogen, pagkatapos ay makukuha ang mga compound na tinatawag na alloys.
Ang bakal ay isang metal, kaya nakikipag-ugnayan din ito sa mga asido (ito ay napag-usapan din nang mas mataas ng kaunti). Halimbawa, ang mga sulfuric at nitric acid, na may mataas na konsentrasyon, sa isang kapaligiran na may mababang temperatura, hindi apektado ang bakal. Ngunit sa sandaling tumaas ito, ang isang reaksyon ay nangyayari, bilang isang resulta kung saan ang bakal ay na-oxidized sa +3.
Kung mas mataas ang konsentrasyon ng acid, mas mataas ang temperatura ay dapat ibigay.
Ang pag-init ng 2-valent iron sa tubig, nakukuha natin ang oxide at hydrogen nito.
Gayundin, ang Fe ay may kakayahang ilipat ang mga metal na nagpababa ng aktibidad mula sa mga may tubig na solusyon ng mga asin. Kasabay nito, ito ay na-oxidized sa +2.
Kapag tumaas ang temperatura, ibinabalik ng bakal ang mga metal mula sa mga oxide.
Ano ang valence
Nakapasok na nakaraang seksyon nagkaroon ng kaunting konsepto ng valence, pati na rin ang antas ng oksihenasyon. Panahon na upang isaalang-alang ang valency ng bakal.
Ngunit kailangan mo munang maunawaan kung anong uri ng pag-aari ng mga elemento ng kemikal ito sa pangkalahatan.
Ang mga kemikal ay halos palaging pare-pareho sa kanilang komposisyon. Halimbawa, sa formula para sa tubig H2O - 1 oxygen atom at 2 hydrogen atoms. Ang parehong ay totoo sa iba pang mga compound kung saan ang dalawang kemikal na elemento ay kasangkot, ang isa ay hydrogen: 1-4 hydrogen atoms ay maaaring idagdag sa 1 atom ng isang kemikal na elemento. Ngunit hindi kabaligtaran! Samakatuwid, malinaw na ang hydrogen ay nakakabit lamang ng 1 atom ng isa pang sangkap sa sarili nito. At ito ang hindi pangkaraniwang bagay na tinatawag na valency - ang kakayahan ng mga atomo ng isang elemento ng kemikal na mag-attach ng isang tiyak na bilang ng mga atomo ng iba pang mga elemento.
Valence value at graphic formula
May mga elemento ng periodic table na mayroon pare-pareho ang valence ay oxygen at hydrogen.
At mayroong ilang mga kemikal na elemento kung saan ito nagbabago. Halimbawa, ang iron ay mas madalas na 2 at 3 valent, sulfur 2, 4, 6, carbon 2 at 4. Ito ang mga elementong may variable na valency.
Gayundin, ang pag-alam sa valency ng isa sa mga elemento sa compound, maaari mong matukoy ang valency ng isa pa.
Iron valence
Tulad ng nabanggit, ang bakal ay tumutukoy sa mga elemento na may variable na valency. At maaari itong magbago hindi lamang sa pagitan ng mga tagapagpahiwatig 2 at 3, ngunit umabot din sa 4, 5 at kahit na 6.
Siyempre, pinag-aaralan niya ang iron valency nang mas detalyado. Isaalang-alang natin sa madaling sabi ang mekanismong ito sa antas ng pinakasimpleng mga particle.
Ang bakal ay isang d-element, kung saan idinaragdag ang 31 higit pang elemento ng periodic table (ito ang mga tuldok 4-7). Habang tumataas ang atomic number, ang mga katangian ng d-element ay nakakakuha ng kaunting pagbabago. Ang atomic radius ng mga sangkap na ito ay dahan-dahan ding tumataas. Mayroon silang variable na valence, na nakasalalay sa katotohanan na ang preexternal d-electron sublevel ay hindi kumpleto.
Samakatuwid, para sa bakal, hindi lamang ang mga c-electron na matatagpuan sa panlabas na layer ay valence, kundi pati na rin ang hindi magkapares na 3d electron ng pre-outer layer. At, bilang isang resulta, ang valence ng Fe sa mga kemikal na compound ay maaaring katumbas ng 2, 3, 4, 5, 6. Karaniwan, ito ay katumbas ng 2 at 3 - ang mga ito ay mas matatag sa iba pang mga sangkap. Sa mga hindi gaanong matatag, nagpapakita ito ng valency 4, 5, 6. Ngunit, ang mga naturang compound ay hindi gaanong karaniwan.
Divalent ferrum
Sa pakikipag-ugnayan 2 bakal na valence sa tubig, ang iron oxide (2) ay nakukuha. Itim ang koneksyon na ito. Medyo madaling nakikipag-ugnayan sa hydrochloric (mababang konsentrasyon) at nitric (mataas na konsentrasyon) acids.
Kung ang naturang oxide ng 2-valent iron ay nakikipag-ugnayan sa alinman sa hydrogen (temperatura 350 degrees Celsius) o carbon (coke) sa 1000 degrees, pagkatapos ito ay ibabalik sa isang purong estado.
Ang divalent iron oxide ay minahan sa mga sumusunod na paraan:
- sa pamamagitan ng kumbinasyon ng 3-valent iron oxide na may carbon monoxide;
- kapag ang purong Fe ay pinainit, na may mababang presyon ng oxygen;
- kapag nabubulok ang oxalate ng 2-valent iron sa isang vacuum na kapaligiran;
- kapag ang purong bakal ay nakikipag-ugnayan sa mga oxide nito, ang temperatura ay 900-1000 degrees Celsius.
Tulad ng para sa natural na kapaligiran, ang ferric oxide ay 2-valent, na naroroon sa anyo ng mineral wustite.
May isa pang paraan upang matukoy ang valency ng bakal sa isang solusyon - sa kasong ito pagkakaroon ng index nito 2. Kinakailangang magsagawa ng mga reaksyon na may pulang asin (potassium hexacyanoferrate) at may alkali. Sa unang kaso, ang isang madilim na asul na precipitate ay sinusunod - isang kumplikadong asin ng ferrous 2-valent. Sa pangalawa, ang isang madilim na kulay-abo-berdeng precipitate ay nakuha - ang iron hydroxide ay 2-valent din, habang ang 3-valent iron hydroxide ay may dark brown na kulay sa solusyon.
trivalent na bakal
Ang 3-valent ferrum oxide ay may pulbos na istraktura, ang kulay nito ay pula-kayumanggi. Mayroon din itong mga pangalan: iron oxide, red pigment, food coloring, crocus.
Sa likas na katangian, ang sangkap na ito ay nangyayari sa anyo ng isang mineral - hematite.
Ang oksido ng naturang bakal ay hindi na nakikipag-ugnayan sa tubig. Ngunit ito ay pinagsama sa mga acid at alkalis.
Ang iron oxide (3) ay ginagamit upang kulayan ang mga materyales na ginagamit sa pagtatayo:
- mga ladrilyo;
- semento;
- mga produktong seramik;
- kongkreto;
- paving slab;
- mga takip sa sahig (linoleum).
Iron sa katawan ng tao
Tulad ng nabanggit sa simula ng artikulo, ang bakal ay isang mahalagang bahagi ng katawan ng tao.
Kapag hindi sapat ang elementong ito, maaaring mangyari ang mga sumusunod na kahihinatnan:
- nadagdagan ang pagkapagod at pagiging sensitibo sa malamig;
- tuyong balat;
- pagbaba sa aktibidad ng utak;
- pagkasira sa lakas ng nail plate;
- pagkahilo;
- mga problema sa pagtunaw;
- kulay abong buhok at pagkawala ng buhok.
Naiipon ang bakal, kadalasan sa pali at atay, gayundin sa mga bato at pancreas.
Sa diyeta ng tao ay dapat na mga pagkain na naglalaman ng bakal:
- atay ng baka;
- sinigang na bakwit;
- mani;
- pistachios;
- de-latang berdeng mga gisantes;
- tuyong porcini mushroom;
- itlog ng manok;
- kangkong;
- dogwood;
- mansanas;
- peras;
- mga milokoton;
- beet;
- pagkaing-dagat.
Ang kakulangan ng iron sa dugo ay humahantong sa pagbaba ng hemoglobin at pag-unlad ng isang sakit tulad ng iron deficiency anemia.
BAKAL(lat. Ferrum), Fe, elemento ng kemikal Pangkat VIII ng periodic system, atomic number 26, atomic mass 55,847. Ang pinagmulan ng parehong Latin at Russian na mga pangalan ng elemento ay hindi pa malinaw na itinatag. Ang natural na bakal ay pinaghalong apat na nuclides na may mga numero ng masa 54 (nilalaman sa natural na pinaghalong 5.82% ayon sa timbang), 56 (91.66%), 57 (2.19%) at 58 (0.33%). Ang pagsasaayos ng dalawang panlabas na layer ng elektron ay 3s 2 p 6 d 6 4s 2 . Karaniwang bumubuo ng mga compound sa mga estado ng oksihenasyon na +3 (valency III) at +2 (valence II). Mayroon ding mga kilalang compound na may mga atomo ng bakal sa mga estado ng oksihenasyon na +4, +6 at ilang iba pa.
SA panaka-nakang sistema Ang Mendeleev iron ay kasama sa pangkat VIIIB. Sa ika-apat na yugto, kung saan kabilang din ang bakal, kabilang sa pangkat na ito, bilang karagdagan sa bakal, kobalt (Co) at nikel (Ni). Ang tatlong elementong ito ay bumubuo ng isang triad at may mga katulad na katangian.
Ang radius ng neutral na iron atom ay 0.126 nm, ang radius ng Fe 2+ ion ay 0.080 nm, at ang radius ng Fe 3+ ion ay 0.067 nm. Ang mga enerhiya ng sunud-sunod na ionization ng iron atom ay 7.893, 16.18, 30.65, 57, 79 eV. Affinity ng elektron 0.58 eV. Sa sukat ng Pauling, ang electronegativity ng bakal ay humigit-kumulang 1.8.
Ang mataas na kadalisayan na bakal ay isang makintab, pilak-kulay-abo, ductile na metal na angkop sa sarili nito iba't ibang paraan mekanikal na pagproseso.
Pisikal at Mga katangian ng kemikal: sa mga temperatura mula sa temperatura ng kuwarto hanggang 917°C, pati na rin sa hanay ng temperatura na 1394-1535°C, mayroong -Fe na may cubic body-centered na sala-sala, sa temperatura ng kuwarto ang parameter ng sala-sala A= 0.286645 nm. Sa temperaturang 917-1394°C, stable -Fe na may kubiko face-centered na sala-sala T ( A= 0.36468 nm). Sa mga temperaturang mula sa temperatura ng silid hanggang 769°C (ang tinatawag na Curie point), ang iron ay mataas ang magnetic (ito ay sinasabing ferromagnetic), sa higit pa mataas na temperatura Ang bakal ay kumikilos na parang paramagnet. Minsan ang paramagnetic -Fe na may cubic body-centered na sala-sala, na matatag sa mga temperatura mula 769 hanggang 917 ° C, ay itinuturing na isang pagbabago ng bakal, at -Fe, na matatag sa mataas na temperatura (1394-1535 ° C), ay tradisyonal na tinatawag na - Fe (mga ideya tungkol sa pagkakaroon ng apat na pagbabago ng bakal ang lumitaw sa panahon na ang X-ray diffraction analysis ay hindi pa umiiral at walang layunin na impormasyon tungkol sa panloob na istraktura glandula). Punto ng pagkatunaw 1535°C, punto ng kumukulo 2750°C, density 7.87 g/cm 3 . Ang karaniwang potensyal ng pares na Fe 2+ /Fe 0 0.447V, ang pares na Fe 3+ /Fe 2+ + 0.771V.
Kapag naka-imbak sa hangin sa temperatura hanggang sa 200°C, ang bakal ay unti-unting natatakpan ng isang siksik na pelikula ng oxide, na pumipigil sa karagdagang oksihenasyon ng metal. Sa mahalumigmig na hangin, ang bakal ay natatakpan ng isang maluwag na layer ng kalawang, na hindi pumipigil sa pag-access ng oxygen at kahalumigmigan sa metal at pagkasira nito. Walang permanente ang kalawang komposisyong kemikal, humigit-kumulang ang kemikal na formula nito ay maaaring isulat bilang Fe 2 O 3 xH 2 O.
Ang bakal ay tumutugon sa oxygen (O) kapag pinainit. Kapag ang bakal ay sinusunog sa hangin, ang Fe 2 O 3 oxide ay nabuo; kapag sinunog sa purong oxygen, ang Fe 3 O 4 oxide ay nabuo. Kapag ang oxygen o hangin ay dumaan sa tinunaw na bakal, ang FeO oxide ay nabuo. Kapag ang sulfur powder (S) at iron ay pinainit, ang sulfide ay nabuo, na ang tinatayang pormula ay maaaring isulat bilang FeS.
Ang bakal ay tumutugon sa mga halogen kapag pinainit. Dahil ang FeF 3 ay non-volatile, ang iron ay lumalaban sa fluorine (F) hanggang sa temperatura na 200-300°C. Kapag ang iron ay chlorinated (sa temperatura na humigit-kumulang 200°C), nabubuo ang pabagu-bagong FeCl 3. Kung ang interaksyon ng iron at bromine (Br) ay nagpapatuloy sa temperatura ng silid o kapag pinainit at altapresyon bromine vapor, pagkatapos ay nabuo ang FeBr 3. Kapag pinainit, ang FeCl 3 at, lalo na, ang FeBr 3 ay nahati ang halogen at nagiging iron (II) halides. Kapag nag-interact ang iron at iodine (I), Fe 3 I 8 iodide ay nabuo.
Kapag pinainit, ang iron ay tumutugon sa nitrogen (N), na bumubuo ng iron nitride Fe 3 N, na may phosphorus (P), na bumubuo ng phosphides FeP, Fe 2 P at Fe 3 P, na may carbon (C), na bumubuo ng Fe 3 C carbide, na may silikon ( Si), na bumubuo ng maraming silicide, halimbawa, FeSi.
Sa mataas na presyon, ang bakal na bakal ay tumutugon sa carbon monoxide CO, at likido, sa ilalim ng normal na mga kondisyon, madaling mabuo ang pabagu-bago ng iron pentacarbonyl Fe (CO) 5. Ang mga bakal na carbonyl ng mga komposisyong Fe 2 (CO) 9 at Fe 3 (CO) 12 ay kilala rin. Ang mga iron carbonyl ay nagsisilbing panimulang materyales sa synthesis ng mga organo-iron compound, kabilang ang komposisyon ng ferrocene.
Ang purong metal na bakal ay matatag sa tubig at sa mga dilute na solusyon sa alkali. Sa puro sulpuriko at mga nitric acid ang bakal ay hindi natutunaw, dahil ang isang malakas na oxide film ay pumasa sa ibabaw nito.
Sa hydrochloric at dilute (humigit-kumulang 20%) sulfuric acid, ang iron ay tumutugon upang bumuo ng iron (II) salts:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
Kapag ang iron ay nakikipag-ugnayan sa humigit-kumulang 70% sulfuric acid, ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pagbuo ng iron (III) sulfate:
2Fe + 4H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O
Ang iron oxide (II) FeO ay may mga pangunahing katangian, tumutugma ito sa base Fe (OH) 2. Ang iron oxide (III) Fe 2 O 3 ay mahina amphoteric, tumutugma ito sa isang mas mahina kaysa sa Fe (OH) 2, Fe (OH) 3 base, na tumutugon sa mga acid:
2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
Ang iron hydroxide (III) Fe (OH) 3 ay nagpapakita ng mahina amphoteric na katangian; ito ay magagawang tumugon lamang sa mga puro alkali na solusyon:
Fe (OH) 3 + KOH \u003d K
Ang nagreresultang iron(III) hydroxocomplexes ay matatag sa malakas na alkaline na solusyon. Kapag ang mga solusyon ay natunaw ng tubig, ang mga ito ay nawasak, at ang iron (III) Fe(OH) 3 hydroxide ay namuo.
Ang mga compound ng bakal (III) sa mga solusyon ay nababawasan ng metal na bakal:
Fe + 2FeCl 3 \u003d 3FeCl 2
Kapag nag-iimbak ng mga may tubig na solusyon ng iron (II) salts, ang oksihenasyon ng iron (II) hanggang iron (III) ay sinusunod:
4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Fe (OH) Cl 2
Mula sa iron(II) salts hanggang may tubig na solusyon Ang asin ni Mohr ay matatag - dobleng ammonium sulfate at iron (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.
Ang iron (III) ay nagagawang bumuo ng mga dobleng sulfate na may singly charged na alum-type na mga kasyon, halimbawa, KFe (SO 4) 2 iron-potassium alum, (NH 4) Fe (SO 4) 2 iron-ammonium alum, atbp.
Sa ilalim ng pagkilos ng gaseous chlorine (Cl) o ozone sa mga alkaline na solusyon ng iron (III) compound, ang iron (VI) ferrates ay nabuo, halimbawa, potassium ferrate (VI) (K): K 2 FeO 4. May mga ulat ng paggawa ng mga iron (VIII) compound sa ilalim ng pagkilos ng malakas na oxidizing agent.
Upang makita ang mga iron (III) compound sa solusyon, ginagamit ang isang qualitative reaction ng Fe 3+ ions na may thiocyanate ions CNS. Kapag ang Fe 3+ ions ay nakikipag-ugnayan sa mga CNS anion, ang maliwanag na pulang iron thiocyanate Fe(CNS) 3 ay nabuo. Ang isa pang reagent para sa Fe 3+ ions ay potassium hexacyanoferrate (II) (K): K 4 (dati ang substance na ito ay tinatawag na yellow blood salt). Kapag nag-interact ang Fe 3+ at 4 na mga ion, isang maliwanag na asul na namuo ang namuo.
Ang isang solusyon ng potassium hexacyanoferrate (III) (K) K 3, na dating tinatawag na red blood salt, ay maaaring magsilbi bilang isang reagent para sa Fe 2+ ions sa isang solusyon. Sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng Fe 3+ at 3 ions, ang isang maliwanag na asul na precipitate ng parehong komposisyon ay namuo tulad ng sa kaso ng pakikipag-ugnayan ng Fe 3+ at 4 na mga ion.
Mga haluang metal na bakal na may carbon: Ang bakal ay pangunahing ginagamit sa mga haluang metal, pangunahin sa mga haluang metal na may carbon (C) na iba't ibang cast irons at steels. Sa cast iron, ang carbon content ay mas mataas kaysa sa 2.14% sa pamamagitan ng masa (karaniwan ay nasa antas na 3.5-4%), sa steels ang carbon content ay mas mababa (karaniwan ay nasa antas na 0.8-1%).
Ang cast iron ay nakukuha sa mga blast furnace. Ang blast furnace ay isang higanteng (hanggang 30-40 m ang taas) na pinutol na kono, guwang sa loob. Ang mga dingding ng blast furnace ay may linya na may mga refractory brick mula sa loob, ang kapal ng pagmamason ay ilang metro. Mula sa itaas, pinayaman (napalaya mula sa basurang bato) iron ore, nagpapababa ng ahente ng coke ( uling mga espesyal na grado na napapailalim sa coking na pinainit sa temperatura na halos 1000 ° C nang walang hangin), pati na rin ang mga natutunaw na materyales (apog at iba pa) na nag-aambag sa paghihiwalay ng mga impurities mula sa smelted metal slag. Mula sa ibaba, ang sabog ay ipinapasok sa blast furnace (purong oxygen (O) o hangin na pinayaman ng oxygen (O)). Habang bumababa ang mga materyales na na-load sa blast furnace, ang kanilang temperatura ay tumataas sa 1200-1300°C. Bilang resulta ng mga reaksyon ng pagbawas na nangyayari pangunahin sa paglahok ng coke C at CO:
Fe 2 O 3 + 3C \u003d 2Fe + 3CO;
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
nabuo ang metal na bakal, na puspos ng carbon (C) at dumadaloy pababa.
Ang pagkatunaw na ito ay pana-panahong inilalabas mula sa blast furnace sa pamamagitan ng isang espesyal na butas na hawla at ang pagkatunaw ay pinapayagang tumigas sa mga espesyal na anyo. Ang cast iron ay puti, ang tinatawag na pig iron (ito ay ginagamit sa paggawa ng bakal) at gray, o cast iron. Ang puting cast iron ay isang solidong solusyon ng carbon (C) sa bakal. Ang mga graphite microcrystals ay maaaring makilala sa microstructure ng grey cast iron. Dahil sa pagkakaroon ng grapayt, ang kulay abong cast iron ay nag-iiwan ng marka sa puting papel.
Ang cast iron ay malutong, tumutusok ito sa epekto, kaya ang mga bukal, bukal, at anumang mga produkto na dapat gumana sa baluktot ay hindi maaaring gawin mula dito.
Ang solid cast iron ay mas magaan kaysa sa tinunaw na cast iron, upang kapag ito ay tumigas, ito ay hindi kumukontra (gaya ng nakasanayan sa solidification ng mga metal at haluang metal), ngunit lumawak. Ang tampok na ito ay nagbibigay-daan sa iyo na gumawa ng iba't ibang mga casting mula sa cast iron, kabilang ang paggamit nito bilang isang materyal para sa artistikong paghahagis.
Kung ang nilalaman ng carbon (C) sa cast iron ay nabawasan sa 1.0-1.5%, pagkatapos ay nabuo ang bakal. Ang mga bakal ay carbon (walang iba pang mga sangkap sa naturang mga bakal maliban sa Fe at C) at alloyed (ang mga naturang bakal ay naglalaman ng mga additives ng chromium (Cr), nickel (Ni), molybdenum (Mo), cobalt (Co) at iba pang mga metal na nagpapabuti sa mekanikal at iba pang mga katangian ng bakal).
Ang bakal ay nakukuha sa pamamagitan ng pagproseso ng baboy na bakal at scrap metal sa isang oxygen converter, sa isang electric arc o open-hearth furnace. Sa ganitong pagproseso, ang nilalaman ng carbon (C) sa haluang metal ay nabawasan sa kinakailangang antas, tulad ng sinasabi nila, ang labis na carbon (C) ay nasusunog.
Ang mga pisikal na katangian ng bakal ay naiiba nang malaki mula sa mga katangian ng cast iron: ang bakal ay nababanat, maaari itong huwad, pinagsama. Dahil ang bakal, hindi tulad ng cast iron, ay kumukuha sa panahon ng solidification, ang mga resultang steel castings ay napapailalim sa compression sa rolling mill. Pagkatapos ng pag-roll, ang mga voids at shell ay nawawala sa dami ng metal, na lumitaw sa panahon ng solidification ng mga natutunaw.
Ang produksyon ng bakal sa Russia ay may mahabang malalim na tradisyon, at ang mga bakal na nakuha ng aming mga metalurgist ay may mataas na kalidad.
Kasaysayan ng pagkuha ng bakal: ang bakal ay gumanap at gumaganap ng isang natatanging papel sa materyal na kasaysayan ng sangkatauhan. Ang unang metal na bakal na nahulog sa mga kamay ng tao ay malamang na nagmula sa meteoric. Ang mga iron ores ay laganap at madalas na matatagpuan kahit sa ibabaw ng Earth, ngunit ang katutubong bakal sa ibabaw ay napakabihirang. Marahil, ilang libong taon na ang nakalilipas, napansin ng isang tao na pagkatapos magsunog ng apoy, sa ilang mga kaso, ang pagbuo ng bakal ay sinusunod mula sa mga piraso ng mineral na hindi sinasadyang napunta sa apoy. Kapag nasusunog ang apoy, ang pagbabawas ng bakal mula sa ore ay nangyayari dahil sa reaksyon ng ore na parehong direkta sa karbon at sa carbon monoxide (II) CO na nabuo sa panahon ng pagkasunog. Ang posibilidad ng pagkuha ng bakal mula sa ores ay lubos na pinadali ang pagtuklas ng katotohanan na kapag ang mineral ay pinainit ng karbon, isang metal ay nabuo, na kung saan ay maaaring higit pang pinuhin sa panahon ng forging. Ang pagkuha ng bakal mula sa ore gamit ang proseso ng paggawa ng keso ay naimbento sa Kanlurang Asya noong ika-2 milenyo BC. Ang panahon mula 9 7 siglo BC, nang maraming tribo ng Europa at Asya ang bumuo ng bakal na metalurhiya, ay tinawag na Panahon ng Bakal, na pinalitan ang Panahon ng Tanso. Ang pagpapabuti sa mga pamamaraan ng pamumulaklak (natural na draft ay pinalitan ng mga balahibo) at isang pagtaas sa taas ng apuyan (lumilitaw ang mga low-shaft furnaces) na humantong sa paggawa ng cast iron, na nagsimulang malawak na tunawin sa Kanlurang Europa mula sa ika-14 na siglo. Ang nagresultang cast iron ay ginawang bakal. Mula sa kalagitnaan ng ika-18 siglo, sa proseso ng blast furnace, sa halip na uling nagsimulang gumamit ng coal-coal coke. Kasunod nito, ang mga pamamaraan para sa pagkuha ng bakal mula sa mga ores ay makabuluhang napabuti, at sa kasalukuyan, ang mga espesyal na aparato ay ginagamit para dito - mga blast furnace, oxygen converter, at electric arc furnace.
Paghahanap sa kalikasan: Ang bakal ay malawak na ipinamamahagi sa crust ng lupa - ito ay bumubuo ng halos 4.1% ng masa ng crust ng lupa (ika-4 na lugar sa lahat ng elemento, ika-2 sa mga metal). Kilala malaking numero ores at mineral na naglalaman ng bakal. Sa pinakamalaking praktikal na kahalagahan ay ang pulang iron ore (hematite ore, Fe 2 O 3; naglalaman ng hanggang 70% Fe), magnetic iron ore (magnetite ore, Fe 3 O 4; naglalaman ng 72.4% Fe), brown iron ore (hydrogetite ore HFeO 2 n H 2 O), pati na rin ang spar iron ore (siderite ore, iron carbonate, FeCO 3; naglalaman ng mga 48% Fe). Ang malalaking deposito ng pyrite FeS 2 ay matatagpuan din sa kalikasan (ang ibang mga pangalan ay sulfur pyrites, iron pyrites, iron disulfide, at iba pa), ngunit ang mga ores na may mataas na sulfur content ay hindi pa praktikal na kahalagahan. Sa mga tuntunin ng mga reserbang iron ore, ang Russia ay nangunguna sa ranggo sa mundo. SA tubig dagat 1 10 5 1 10 8% bakal.
Ang paggamit ng bakal, ang mga haluang metal at mga compound nito: Ang purong bakal ay may limitadong gamit. Ginagamit ito sa paggawa ng mga electromagnet core, bilang isang katalista mga proseso ng kemikal, para sa ilang iba pang mga layunin. Ngunit ang mga haluang metal ng iron cast iron at steel ay bumubuo ng batayan ng modernong teknolohiya. Maraming mga compound ng bakal ang malawak ding ginagamit. Kaya, ang iron (III) sulfate ay ginagamit sa paggamot ng tubig, ang mga iron oxide at cyanide ay nagsisilbing mga pigment sa paggawa ng mga tina, at iba pa.
Biyolohikal na papel: Ang bakal ay naroroon sa mga organismo ng lahat ng mga halaman at hayop bilang isang elemento ng bakas, iyon ay, sa napakaliit na dami (mga 0.02% sa karaniwan). Gayunpaman, ang iron bacteria na gumagamit ng enerhiya ng iron (II) oxidation sa iron (III) para sa chemosynthesis ay maaaring makaipon ng hanggang 17-20% iron sa kanilang mga cell. Pangunahing biological function pakikilahok ng bakal sa transportasyon ng oxygen (O) at mga proseso ng oxidative. Ang pag-andar na ito ng bakal ay gumaganap bilang bahagi ng mga kumplikadong protina - hemoproteins, ang prosthetic na grupo kung saan ay ang iron porphyrin complex - heme. Kabilang sa mga pinakamahalagang hemoprotein ay ang mga pigment sa paghinga hemoglobin at myoglobin, mga unibersal na electron carrier sa mga reaksyon cellular respiration, oxidation at photosynthesis ng cytochromes, catalose at peroxide enzymes, at iba pa. Sa ilang mga invertebrate, ang mga pigment sa paghinga na naglalaman ng bakal na heloerythrin at chlorocruorin ay may ibang istraktura mula sa mga hemoglobin. Sa panahon ng biosynthesis ng hemoprotein, ang iron ay dumadaan sa kanila mula sa ferritin protein, na nag-iimbak at nagdadala ng bakal. Ang protina na ito, isang molekula na kinabibilangan ng humigit-kumulang 4,500 iron atoms, ay puro sa atay, pali, utak ng buto at bituka mucosa ng mga mammal at tao. pang-araw-araw na pangangailangan ang isang tao sa bakal (6-20 mg) ay natatakpan ng labis sa pagkain (karne, atay, itlog, tinapay, spinach, beets at iba pa ay mayaman sa bakal). Ang katawan ng isang karaniwang tao (timbang ng katawan 70 kg) ay naglalaman ng 4.2 g ng bakal, 1 litro ng dugo ay naglalaman ng mga 450 mg. Sa kakulangan ng bakal sa katawan, bubuo ang glandular anemia, na ginagamot sa mga gamot na naglalaman ng bakal. Ang mga paghahanda ng bakal ay ginagamit din bilang pangkalahatang gamot na pampalakas. Ang labis na dosis ng iron (200 mg o higit pa) ay maaaring nakakalason. Kailangan din ang bakal para sa normal na pag-unlad mga halaman, kaya mayroong mga microfertilizer batay sa paghahanda ng bakal.
Sa seksyon sa tanong, ano ang valence ng Fe (bakal), maaari ba itong magbago? ibinigay ng may-akda xxx xxxx ang pinakamagandang sagot ay Mas mainam (mas maginhawa) na talakayin ang isyu gamit ang konsepto ng "estado ng oksihenasyon", bagaman hindi ito katulad ng "valency". Ang bakal ay talagang may APAT na matatag na estado ng oksihenasyon: 0, +2, +3 at +6. Matatag sa kahulugan na ang bawat isa sa kanila ay may sariling mga kemikal na compound, halimbawa: Fe(CO)5 (0, iron carbonyl); FeSO4 (+2, iron sulfate II); FeCl3 (+3, iron chloride III); K2FeO4 (+6, potassium oxoferrate) . Umaasa ako na balang araw ang mga iron compound na may pinakamataas na posibleng oxidation state na +8 ay ma-synthesize din - sa ngayon ay wala pang nagtagumpay.
Sagot mula sa Kira[newbie]
Ang konsepto ng valency ay ibinigay sa amin sa paaralan. At sa unibersidad, nang isulat nila ang mga equation ng redox reactions, ginamit na nila halos eksklusibo ang antas ng oksihenasyon. Para sa bakal, +2 at +3 ang pinakakaraniwan. Pagkatapos ay ipinakilala ang isa pang konsepto - ang numero ng koordinasyon. Pagkatapos ang konsepto ng valence ay nagsimulang "malabo" na parang. Nangangahulugan ito ng alinman sa isa o sa isa pa. Kaya sa Fe (CO) 5, ang antas ng oksihenasyon ng bakal ay 0, at ang numero ng koordinasyon ay 5. (Pagkatapos sa oxoferrate anion (FeO4) 2 - k.h. iron ay 4.
Sagot mula sa Edukasyon[guru]
2 and 3 oo siguro
Sagot mula sa Neurologo[guru]
Valence, mas tiyak, ang estado ng oksihenasyon ng Fe +2. +3 at +6. Natural, maaari itong magbago. Ang pinaka-matatag na +3.
Ang valency ng isang atom ay ang kakayahang bumuo ng isang tiyak na bilang ng mga kemikal na bono sa iba pang mga atomo. Halimbawa, ang bilang ng mga gitling na umaalis sa simbolo ng isang elemento sa mga structural formula ay katumbas ng valency ng elementong ito. Tingnan ang mga istrukturang formula ng ilang mga sangkap sa ibaba - ipinapakita nila na ang hydrogen at chlorine ay monovalent, oxygen ay bivalent, carbon ay tetravalent, at nitrogen ay trivalent.
Ang mga tuldok dito ay tumutukoy sa mga nag-iisang pares ng mga electron, ngunit hindi sila palaging ipinapakita sa mga pormula ng istruktura (hindi sila direktang kasangkot sa pagbubuklod, bagama't sila ay mahalaga mula sa punto ng view ng panuntunan ng octet). Sa mga pormula sa istruktura, ang bawat gitling ay eksaktong magkabahaging pares ng mga electron. Samakatuwid, maaari naming ibigay ang sumusunod na kahulugan ng valency:
Ang Valence ay tinukoy bilang ang bilang ng mga pares ng elektron kung saan ang isang ibinigay na atom ay nakagapos sa ibang mga atomo.
Dahil ang mga electron lamang ng mga panlabas na shell ay lumahok sa chemical bond, ang mga naturang electron ay tinatawag na valence electron. Ang isang solong (simple) na bono ay nangyayari kapag ang mga atomo ay nagbabahagi ng isang pares ng mga valence electron.
Mga istrukturang formula malinaw na ipinapakita ang komposisyon ng sangkap, ang pagkakasunud-sunod ng mga nagbubuklod na mga atomo sa isa't isa at ang valency ng mga elemento. Pero kung ganyan Detalyadong impormasyon ay hindi kinakailangan, ang komposisyon ng sangkap ay maaaring isulat sa anyo ng mga pinaikling pormula ng kemikal:
H2 (hydrogen) Cl2 (chlorine) CO2 ( carbon dioxide) H2O (tubig) N2H4 (hydrazine) N2 (nitrogen)
Sa kasong ito, ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng mga molekula, samakatuwid ang mga naturang formula ay tinatawag na hindi lamang pinaikling, ngunit molekular. Ang numero sa kanang ibaba ng simbolo ng elemento ay tinatawag na index. Ipinapakita ng index kung gaano karaming mga atom ng isang naibigay na elemento ang nasa molekula. Ang Index 1 ay hindi kailanman nakasulat.
Ang valency ng isang elemento ay tinutukoy ng bilang ng mga electron na kasangkot sa pagbuo ng mga kemikal na bono.
Ang konsepto ng valency ay matatag na itinatag sa agham sa kalagitnaan ng huling siglo. Batay sa pagkakaroon mga bono ng valence, A. M. Butlerov (1862) ay nagtayo ng isang teorya ng istrukturang kemikal. Ang teoryang ito ay nilikha pangunahin na may kaugnayan sa mga organikong compound, dahil sa kanila ang pag-asa sa mga katangian ng mga sangkap ay malinaw na ipinahayag hindi lamang sa komposisyon, kundi pati na rin sa istraktura ng kanilang mga molekula.
Itinuring ni A. M. Butlerov na ito ang sanhi ng lahat ng mga reaksyon kung saan pumapasok ang isang sangkap. kemikal na istraktura- ang pagkakasunud-sunod ng mga bono ng mga atomo sa isang molekula, ang likas na katangian ng kanilang pakikipag-ugnayan at impluwensya sa isa't isa.
Ang pag-aaral ng likas na katangian ng valence, ang likas na katangian ng kemikal na bono ay humantong sa paghahati ng konsepto ng valence sa isang bilang ng mga bago, mas tiyak na mga konsepto: covalence, ionic valency, numero ng koordinasyon, estado ng oksihenasyon (numero ng oksihenasyon).
Ang mga kemikal na katangian ng mga elemento ay tinutukoy ng istraktura ng mga panlabas na elektronikong layer ng mga atomo. Reaksyon ng kemikal ay nabawasan sa interaksyon ng mga valence electron ng mga atom na nakikilahok sa reaksyon. Samakatuwid, depende sa istraktura ng mga atomo, ang likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ay maaaring magkakaiba. Kaya, ang uri ng bono sa pagitan ng mga atomo ay tinutukoy ng kanilang istraktura.
Ang likas na katangian ng kemikal na bono ay medyo nahayag sa pagdating ng quantum mechanics, na isinasaalang-alang katangian ng alon elektron.
Ang mga kalkulasyon ng mekanikal na kuwantum ay nagpapakita na ang mga atomo lamang na may hindi magkapares na mga electron ang maaaring makipag-ugnayan. Tinutukoy ng bilang ng mga hindi magkapares na electron ang valence ng isang atom ng isang elemento. Ang mga valence electron ng mga atomo ng mga elemento ng pangunahing subgroup ng periodic system ay nasa panlabas na antas ng enerhiya (s at p sublevel), para sa mga ELEMENTO ng mga side subgroup - bilang karagdagan, sa d-sublevel ng pre- panlabas na antas. Para sa mga atomo ng lanthanides at actinides, ang mga f-electron ng ikatlong antas ng enerhiya mula sa labas ay maaari ding maging valence. Ang lakas ng mga elemento ay hindi palaging nag-tutugma sa bilang ng mga hindi magkapares na electron. Halimbawa, ang isang sulfur atom ay may dalawang hindi magkapares na electron. Alinsunod dito, ang asupre ay nagbibigay ng mga compound kung saan ito ay divalent, ngunit ang mga compound ay kilala kung saan ang valency ng asupre ay apat at kahit anim. Ang pagtaas sa valency ng sulfur c ay nauugnay sa isang pagtaas sa bilang ng mga hindi pares na mga electron na nabuo bilang isang resulta ng paggulo ng atom at ang paglipat ng isa sa mga ipinares na mga electron sa pinakamalapit na sublevel ng parehong antas ng enerhiya. Ang paglipat ng isang p-electron mula sa isang estado patungo sa isa pa ay nagpapataas ng bilang ng mga hindi magkapares na electron ng dalawa, samakatuwid, ang valency ng atom ay tumataas ng dalawang yunit; ang paglipat ng isang s-electron ay humahantong sa pagtaas ng valency ng dalawa pang unit. Kaya, ang pinakamataas na valence ng mga atomo ng maraming elemento ay nakakamit lamang sa isang nasasabik na estado. Depende sa antas ng paggulo ng atom, ang bilang ng mga hindi magkapares na electron ay maaaring magkakaiba, kaya maraming elemento ang nagpapakita ng variable na valence.
---- Bakit may valence ang iron sa mga compound na 2,3,6. Ipaliwanag mula sa isang elektronikong pananaw.
Ang bakal ay talagang may APAT na matatag na estado ng oksihenasyon: 0, +2, +3 at +6. Matatag sa kahulugan na ang bawat isa sa kanila ay may sariling mga kemikal na COMPOUND, halimbawa: Fe(CO)5 (0, iron carbonyl); FeSO4 (+2, iron sulfate II); FeCl3 (+3, iron chloride III); K2FeO4 (+6, potassium oxoferrate). Umaasa ako na balang araw ang mga iron compound na may pinakamataas na posibleng oxidation state na +8 ay ma-synthesize din - sa ngayon ay wala pang nagtagumpay.
average na iron valence Fe2.5 +, Fe 2 + at Fe 3 +
IRON (lat. Ferrum), Fe, isang kemikal na elemento ng pangkat VIII ng periodic system, atomic number 26, atomic mass 55.847. Ang pinagmulan ng parehong Latin at Russian na mga pangalan ng elemento ay hindi pa malinaw na itinatag. Ang natural na bakal ay pinaghalong apat na nuclides na may mass number na 54 (ang nilalaman sa natural na timpla ay 5.82% ayon sa masa), 56 (91.66%), 57 (2.19%) at 58 (0.33%). Ang pagsasaayos ng dalawang panlabas na layer ng elektron ay 3s2p6d64s2. Karaniwang bumubuo ng mga compound sa mga estado ng oksihenasyon na +3 (valency III) at +2 (valence II). Mayroon ding mga kilalang compound na may mga atomo ng bakal sa mga estado ng oksihenasyon na +4, +6 at ilang iba pa.
Sa pana-panahong sistema ng Mendeleev, ang bakal ay kasama sa pangkat VIIIB. Sa ika-apat na yugto, kung saan kabilang din ang bakal, kabilang sa pangkat na ito, bilang karagdagan sa bakal, kobalt (Co) at nikel (Ni). Ang tatlong elementong ito ay bumubuo ng isang triad at may mga katulad na katangian.
Ang radius ng neutral na iron atom ay 0.126 nm, ang radius ng Fe2+ ion ay 0.080 nm, at ang radius ng Fe3+ ion ay 0.067 nm. Ang mga enerhiya ng sunud-sunod na ionization ng iron atom ay 7.893, 16.18, 30.65, 57, 79 eV. Affinity ng elektron 0.58 eV. Sa sukat ng Pauling, ang electronegativity ng bakal ay humigit-kumulang 1.8.
Ang mataas na kadalisayan na bakal ay isang makintab, kulay-pilak-kulay-abo, ductile na metal na angkop sa iba't ibang pamamaraan ng machining.
Mga katangiang pisikal at kemikal: sa mga temperatura mula sa temperatura ng kuwarto hanggang 917°C, gayundin sa hanay ng temperatura na 1394-1535°C, -Fe ay umiiral na may cubic body-centered na sala-sala; sa temperatura ng kuwarto, ang parameter ng sala-sala a = 0.286645 nm. Sa temperaturang 917-1394°C, ang -Fe ay stable na may kubiko face-centered lattice T (a = 0.36468 nm). Sa mga temperaturang mula sa temperatura ng silid hanggang 769°C (ang tinatawag na Curie point), ang bakal ay may malakas na magnetic properties (ito ay sinasabing ferromagnetic), sa mas mataas na temperatura, ang bakal ay kumikilos na parang paramagnet. Minsan ang paramagnetic -Fe na may cubic body-centered na sala-sala, na matatag sa mga temperatura mula 769 hanggang 917 ° C, ay itinuturing na isang pagbabago ng bakal, at -Fe, na matatag sa mataas na temperatura (1394-1535 ° C), ay tradisyonal na tinatawag na - Fe (mga ideya tungkol sa pagkakaroon ng apat na pagbabago ng bakal ay lumitaw sa panahon na ang X-ray diffraction analysis ay hindi pa umiiral at walang layunin na impormasyon tungkol sa panloob na istraktura ng bakal). Punto ng pagkatunaw 1535°C, punto ng kumukulo 2750°C, density 7.87 g/cm3. Ang karaniwang potensyal ng pares ng Fe2+/Fe0 ay -0.447V, ang pares ng Fe3+/Fe2+ ay +0.771V.
Kapag naka-imbak sa hangin sa temperatura hanggang sa 200°C, ang bakal ay unti-unting natatakpan ng isang siksik na pelikula ng oxide, na pumipigil sa karagdagang oksihenasyon ng metal. Sa mahalumigmig na hangin, ang bakal ay natatakpan ng isang maluwag na layer ng kalawang, na hindi pumipigil sa pag-access ng oxygen at kahalumigmigan sa metal at pagkasira nito. Ang kalawang ay walang pare-parehong kemikal na komposisyon; humigit-kumulang ang kemikal na formula nito ay maaaring isulat bilang Fe2O3 xH2O.
Ang bakal ay tumutugon sa oxygen (O) kapag pinainit. Kapag ang bakal ay sinusunog sa hangin, ang Fe2O3 oxide ay nabuo; kapag sinunog sa purong oxygen, ang Fe3O4 oxide ay nabuo. Kapag ang oxygen o hangin ay dumaan sa tinunaw na bakal, ang FeO oxide ay nabuo. Kapag ang sulfur powder (S) at iron ay pinainit, ang sulfide ay nabuo, na ang tinatayang pormula ay maaaring isulat bilang FeS.
Ang bakal ay tumutugon sa mga halogen kapag pinainit. Dahil ang FeF3 ay non-volatile, ang iron ay lumalaban sa fluorine (F) hanggang sa temperatura na 200-300°C. Kapag ang iron ay chlorinated (sa temperatura na humigit-kumulang 200°C), nabubuo ang pabagu-bagong FeCl3. Kung ang pakikipag-ugnayan ng bakal at bromine (Br) ay nagpapatuloy sa temperatura ng silid o sa pag-init at isang pagtaas ng presyon ng singaw ng bromine, pagkatapos ay nabuo ang FeBr3. Kapag pinainit, ang FeCl3 at, lalo na, ang FeBr3 ay nahati ang halogen at nagiging iron (II) halides. Kapag ang iron at iodine (I) ay tumutugon, ang iodide Fe3I8 ay nabuo.
Kapag pinainit, ang iron ay tumutugon sa nitrogen (N) upang bumuo ng iron nitride Fe3N, na may phosphorus (P) upang bumuo ng phosphides FeP, Fe2P at Fe3P, na may carbon (C) upang bumuo ng Fe3C carbide, na may silicon (Si) upang bumuo ng ilang mga silicides, hal. , FeSi.
Sa mataas na presyon, ang bakal na bakal ay tumutugon sa carbon monoxide CO, at likido, sa ilalim ng normal na mga kondisyon, madaling mabuo ang pabagu-bago ng iron pentacarbonyl Fe (CO) 5. Ang mga iron carbonyl ng mga komposisyon na Fe2(CO)9 at Fe3(CO)12 ay kilala rin. Ang mga iron carbonyl ay nagsisilbing panimulang materyales sa synthesis ng mga organo-iron compound, kabilang ang komposisyon ng ferrocene.
Ang purong metal na bakal ay matatag sa tubig at sa mga dilute na solusyon sa alkali. Sa puro sulfuric at nitric acids, ang iron ay hindi natutunaw, dahil ang isang malakas na oxide film ay pumapasok sa ibabaw nito.
Sa hydrochloric at dilute (humigit-kumulang 20%) sulfuric acid, ang iron ay tumutugon upang bumuo ng iron (II) salts:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
Kapag ang iron ay nakikipag-ugnayan sa humigit-kumulang 70% sulfuric acid, ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pagbuo ng iron (III) sulfate:
2Fe + 4H2SO4 = Fe2 (SO4)3 + SO2 + 4H2O
Ang iron oxide (II) FeO ay may mga pangunahing katangian, tumutugma ito sa base Fe (OH) 2. Ang iron oxide (III) Fe2O3 ay mahina amphoteric, tumutugma ito sa isang mas mahina kaysa sa Fe (OH) 2 base Fe (OH) 3, na tumutugon sa mga acid:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O
Ang iron hydroxide (III) Fe(OH)3 ay nagpapakita ng bahagyang amphoteric properties; ito ay magagawang tumugon lamang sa mga puro alkali na solusyon:
Fe(OH)3 + KOH = K
Ang nagreresultang iron(III) hydroxocomplexes ay matatag sa malakas na alkaline na solusyon. Kapag ang mga solusyon ay natunaw ng tubig, ang mga ito ay nawasak, at ang iron (III) Fe(OH)3 hydroxide ay namuo.
Ang mga compound ng bakal (III) sa mga solusyon ay nababawasan ng metal na bakal:
Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2
Kapag nag-iimbak ng mga may tubig na solusyon ng iron (II) salts, ang oksihenasyon ng iron (II) hanggang iron (III) ay sinusunod:
4FeCl2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)Cl2
Sa mga salts ng iron (II) sa mga may tubig na solusyon, ang Mohr's salt ay matatag - double ammonium sulfate at iron (II) (NH4) 2Fe (SO4) 2 6H2O.
Ang iron (III) ay nakakabuo ng double sulfate na may mga single charged alum-type cations, halimbawa, KFe(SO4)2 - iron-potassium alum, (NH4)Fe(SO4)2 - iron-ammonium alum, atbp.
Sa ilalim ng pagkilos ng gaseous chlorine (Cl) o ozone sa mga alkaline na solusyon ng iron (III) compound, nabuo ang iron (VI) compound - ferrates, halimbawa, potassium ferrate (VI) (K): K2FeO4. May mga ulat ng paggawa ng mga iron (VIII) compound sa ilalim ng pagkilos ng malakas na oxidizing agent.
Upang makita ang mga iron (III) compound sa solusyon, ginagamit ang isang qualitative reaction ng Fe3+ ions na may CNS– thiocyanate ions. Kapag nakipag-ugnayan ang Fe3+ ions sa CNS– anion, nabubuo ang maliwanag na pulang iron thiocyanate Fe(CNS)3. Ang isa pang reagent para sa Fe3+ ions ay potassium hexacyanoferrate (II) (K): K4 (mas maaga ang sangkap na ito ay tinatawag na yellow blood salt). Kapag nag-interact ang Fe3+ at 4– ions, nabubuo ang maliwanag na asul na precipitate.
Ang isang solusyon ng potassium hexacyanoferrate (III) (K) K3, na dating tinatawag na red blood salt, ay maaaring magsilbi bilang isang reagent para sa Fe2+ ions sa solusyon. Sa pakikipag-ugnayan ng Fe3+ at 3– ions, ang isang maliwanag na asul na precipitate ng parehong komposisyon ay nabuo, tulad ng sa kaso ng pakikipag-ugnayan ng Fe3+ at 4– ions.
Mga haluang metal na may carbon: ang bakal ay pangunahing ginagamit sa mga haluang metal, pangunahin sa mga haluang metal na may carbon (C) - iba't ibang mga cast iron at bakal. Sa cast iron, ang carbon content ay mas mataas kaysa sa 2.14% sa pamamagitan ng masa (karaniwan ay nasa antas na 3.5-4%), sa steels ang carbon content ay mas mababa (karaniwan ay nasa antas na 0.8-1%).