Rautayhdisteet. Rauta: fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Angel Austin | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 17:46

Ensimmäiset raudasta ja sen seoksista tehdyt tuotteet löydettiin kaivauksissa ja ovat peräisin noin 4. vuosituhannelta eKr. Toisin sanoen jopa muinaiset egyptiläiset ja sumerit käyttivät tämän aineen meteoriittiesiintymiä korujen ja taloustavaroiden sekä aseiden valmistukseen.

Nykyään erilaiset rautayhdisteet sekä puhdas metalli ovat yleisimpiä ja käytetyimpiä aineita. Ei ihme, että 1900-lukua pidettiin rautaisena. Loppujen lopuksi ennen muovin ja vastaavien materiaalien tuloa ja laajaa käyttöä tämä yhdiste oli ratkaiseva ihmisille. Mitä tämä elementti on ja mitä aineita se muodostaa, tarkastelemme tässä artikkelissa.

Kemiallinen alkuaine rauta

Jos tarkastelemme atomin rakennetta, niin ensinnäkin meidän tulee osoittaa sen sijainti jaksollisessa järjestelmässä.

1. Järjestysluku - 26.
2. Kausi on neljäs iso.
3. Kahdeksas ryhmä, toissijainen alaryhmä.
4. Atomipaino on 55 847.
5. Ulkoelektronikuoren rakenne osoitetaan kaavalla 3d⁶4s^2.
6. Kemiallisen alkuaineen symboli - Fe.
7. Nimi - rauta, lukee sisäänkaava - "ferrum".
8. Luonnossa kyseessä olevalla alkuaineella on neljä stabiilia isotooppia, joiden massaluvut ovat 54, 56, 57, 58.

Kemiallisessa alkuaineessa raudassa on myös noin 20 erilaista isotooppia, jotka eivät ole stabiileja. Mahdolliset hapettumistilat, joita tällä atomilla voi esiintyä:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Ei vain alkuaine itsessään ole tärkeä, vaan myös sen erilaiset yhdisteet ja seokset.

Fysikaaliset ominaisuudet

Yksinkertaisena aineena raudalla on fysikaalisia ominaisuuksia, joissa on selvä metalliisuus. Eli se on hopeanvalkoinen metalli, jossa on harmaasävy ja jolla on korkea sitkeys ja sitkeys ja korkea sulamis- ja kiehumispiste. Jos tarkastelemme ominaisuuksia tarkemmin, niin:

• sulamispiste - 1539 0С;
• keittää - 2862 0C;
• toiminta - keskitaso;
• tulenkestävä - korkea;
• näyttää voimakkaat magneettiset ominaisuudet.

Oloista ja eri lämpötiloista riippuen rauta muodostaa useita muunnelmia. Niiden fysikaaliset ominaisuudet eroavat siitä tosiasiasta, että kidehilat ovat erilaisia.

1. Alfamuoto eli ferriitti on olemassa 769 °C:n lämpötilaan asti 0C.
2. 769–917 0C - beta-lomake.
3. 917-1394 0С - gammamuoto tai austeniitti.
4. Yli 1394 0S - sigma iron.

Kaikki muutokset ovaterityyppiset kidehilojen rakenteet ja myös magneettiset ominaisuudet eroavat toisistaan.

Kemialliset ominaisuudet

Kuten edellä mainittiin, yksinkertaisella aineella, raudalla, on keskimääräinen kemiallinen aktiivisuus. Hienojakoisessa tilassa se voi kuitenkin syttyä itsestään ilmassa, kun taas metalli itse palaa puhtaassa hapessa.

Korroosiokyky on korkea, joten tämän aineen seokset on päällystetty seosaineyhdisteillä. Iron pystyy olemaan vuorovaikutuksessa:

• hapot;
• happi (mukaan lukien ilma);
• harmaa;
• halogeenit;
• lämmitettynä - typellä, fosforilla, hiilellä ja piillä;
• vähemmän aktiivisten metallien suoloilla, pelkistäen ne yksinkertaisiksi aineiksi;
• live steamin kanssa;
• raudasuoloilla hapetustilassa +3.

On ilmeistä, että osoittaessaan tällaista aktiivisuutta metalli pystyy muodostamaan erilaisia yhdisteitä, ominaisuuksiltaan erilaisia ja polaarisia. Ja niin se tapahtuu. Rauta ja sen yhdisteet ovat äärimmäisen erilaisia, ja niitä käytetään eri tieteenaloilla, tekniikassa, teollisessa ihmisen toiminnassa.

Levittää luonnossa

Luonnolliset rautayhdisteet ovat melko yleisiä, koska se on alumiinin jälkeen planeetallamme toiseksi yleisin alkuaine. Samaan aikaan metalli on puhtaassa muodossaan erittäin harvinainen osana meteoriitteja, mikä osoittaa sen suuria kertymiä avaruudessa. Päämassa on malmien, kivien ja mineraalien koostumuksessa.

Jospuhua kyseessä olevan alkuaineen prosenttiosuudesta luonnossa, niin voidaan antaa seuraavat luvut.

1. Maanpäällisten planeettojen ytimet - 90%.
2. Maankuoressa - 5%.
3. Maan vaipassa - 12%.
4. Maan ytimessä - 86%.
5. Jokivessä - 2 mg/l.
6. Meressä ja v altameressä - 0,02 mg/l.

Yleisimmät rautayhdisteet muodostavat seuraavat mineraalit:

• magnetiitti;
• limoniitti tai ruskea rautakivi;
• vivianite;
• pyrrhotiitti;
• pyriitti;
• siderite;
• markasite;
• lellingite;
• Mispicel;
• milanteriitti ja muut.

Tämä on kaukana täydellisestä luettelosta, koska niitä on todella paljon. Lisäksi erilaiset ihmisen luomat seokset ovat yleisiä. Nämä ovat myös sellaisia rautayhdisteitä, joita ilman on vaikea kuvitella ihmisten nykyaikaista elämää. Näihin kuuluu kaksi päätyyppiä:

• valurauta;
• teräs.

Rauta on myös arvokas lisä moniin nikkeliseoksiin.

Rauta(II)yhdisteet

Näihin kuuluvat ne, joissa muodostuvan alkuaineen hapetusaste on +2. Niitä on melko paljon, koska ne sisältävät:

• oksidi;
• hydroksidi;
• binääriyhdisteet;
• kompleksisuolat;
• monimutkaiset yhdisteet.

Kemiallisten yhdisteiden kaavat, joissa raudalla on ilmoitettu hapetusaste, ovat yksilöllisiä kullekin luokalle. Harkitse niistä tärkeimpiä ja yleisimpiä.

1. Rautaoksidi (II). Musta jauhe, veteen liukenematon. Yhteyden luonne on perustavanlaatuinen. Se pystyy hapettumaan nopeasti, mutta se voidaan myös helposti pelkistää yksinkertaiseksi aineeksi. Se liukenee happoihin muodostaen vastaavia suoloja. Kaava - FeO.
2. Rauta(II)hydroksidi. Se on valkoinen amorfinen sakka. Muodostuu suolojen reaktiossa emästen (emästen) kanssa. Se osoittaa heikkoja perusominaisuuksia, pystyy hapettumaan nopeasti ilmassa rautayhdisteiksi +3. Kaava - Fe(OH)_2.
3. Alkuaineen suolat määritetyssä hapetustilassa. Yleensä niillä on liuoksen vaaleanvihreä väri, ne hapettavat hyvin jopa ilmassa, saavat tummanruskean värin ja muuttuvat rautasuoloiksi 3. Ne liukenevat veteen. Yhdistelmäesimerkit: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Käytännöllinen arvo nimetyillä aineilla on useita yhdisteitä. Ensinnäkin rauta(II)kloridi. Tämä on tärkein ionien toimittaja anemiaa sairastavalle ihmiskeholle. Kun potilaalla diagnosoidaan tällainen sairaus, hänelle määrätään monimutkaisia valmisteita, jotka perustuvat kyseiseen yhdisteeseen. Näin kehon raudanpuute korvataan.

Toiseksi rauta(II)sulfaattia, eli rauta(II)sulfaattia, käytetään yhdessä kuparin kanssa maatalouden tuholaisten tuhoamiseen viljelykasveissa. Menetelmä on osoittanut tehokkuutensa yli vuosikymmenen ajan, joten puutarhurit ja puutarhurit arvostavat sitä suuresti.

Mora S alt

Tämä yhteysjoka on hydratoitu rauta- ja ammoniumsulfaatti. Sen kaava on kirjoitettu seuraavasti: FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. Yksi raudan (II) yhdisteistä, jota käytetään laajasti käytännössä. Ihmisten tärkeimmät käyttöalueet ovat seuraavat.}

1. Lääketeollisuus.
2. Tieteellinen tutkimus ja laboratoriotitrimetriset analyysit (kromin, kaliumpermanganaatin, vanadiinin määrittämiseen).
3. Lääketiede - lisäaineena ruoalle, jossa potilaan kehosta puuttuu rautaa.
4. Puutuotteiden kyllästämiseen, koska Mora-suola suojaa hajoamisprosesseilta.

Tätä ainetta käytetään muillakin aloilla. Se sai nimensä saksalaisen kemistin kunniaksi, joka löysi ensimmäisenä ilmenevät ominaisuudet.

Aineet, joiden hapetusaste on rauta (III)

Rautayhdisteiden ominaisuudet, joissa sen hapetusaste on +3, eroavat jonkin verran edellä käsitellyistä. Siten vastaavan oksidin ja hydroksidin luonne ei ole enää emäksinen, vaan selvästi amfoteerinen. Tehdään kuvaus tärkeimmistä aineista.

1. Rautaoksidi (III). Jauhe on hienokiteistä, väriltään punaruskeaa. Se ei liukene veteen, sillä on hieman happamia, amfoteerisempia ominaisuuksia. Kaava: Fe₂O_3.
2. Rauta(III)hydroksidi. Aine, joka saostuu, kun alkalit reagoivat vastaavien rautasuolojen kanssa. Sen luonne on voimakas amfoteerinen, väri on ruskeanruskea. Kaava: Fe(OH)_3.
3. Suolat, jotka sisältävät kationin Fe³⁺. Monet näistä on eristetty karbonaattia lukuun ottamatta, koska tapahtuu hydrolyysi ja vapautuu hiilidioksidia. Esimerkkejä joidenkin suolojen kaavoista: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{ja muut.}

Yllä olevista esimerkeistä käytännön näkökulmasta katsottuna kiteinen hydraatti, kuten FeCL₃6H_{2O, tai rautakloridiheksahydraatti on tärkeä (III). Sitä käytetään lääketieteessä verenvuodon pysäyttämiseen ja kehon rautaionien täydentämiseen anemian var alta.}

Rauta(III)sulfaatti 9-hydraattia käytetään juomaveden puhdistamiseen, koska se toimii koagulanttina.

Rauta(VI)yhdisteet

Raudan kemiallisten yhdisteiden kaavat, joissa sillä on erityinen hapetusaste +6, voidaan kirjoittaa seuraavasti:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 ja muut.}

Kaikilla niillä on yhteinen nimi - ferraatit - ja niillä on samanlaiset ominaisuudet (voimakkaat pelkistävät aineet). Ne pystyvät myös desinfioimaan ja niillä on bakterisidinen vaikutus. Tämän ansiosta niitä voidaan käyttää juomaveden käsittelyyn teollisessa mittakaavassa.

Monimutkaiset yhdisteet

Erikoisaineet ovat erittäin tärkeitä analyyttisessä kemiassa, ei vain. Ne, jotka muodostuvat suolojen vesiliuoksissa. Nämä ovat monimutkaisia raudan yhdisteitä. Suosituimmat ja parhaiten tutkitut ovat seuraavat.

1. Kaliumheksasyanoferraatti (II)K₄[Fe(CN)₆]. Toinen yhdisteen nimi on keltainen verisuola. Sitä käytetään Fe³⁺ rautaionin kvalitatiiviseen määritykseen liuoksessa. Altistuksen seurauksena liuos saa kauniin kirkkaan sinisen värin, koska muodostuu toinen kompleksi - Preussin sininen KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Muinaisista ajoista lähtien sitä on käytetty kankaan väriaineena.}
2. Kaliumheksasyanoferraatti (III) K₃[Fe(CN)₆]. Toinen nimi on punainen veren suola. Käytetään kvalitatiivisena reagenssina rautaionin Fe^{2+ määrittämiseen. Seurauksena muodostuu sininen sakka, jota kutsutaan Turnbull blueksi. Käytetään myös kankaan väriaineena.}

Rauta orgaanisessa aineessa

Raudalla ja sen yhdisteillä, kuten olemme nähneet, on suuri käytännön merkitys ihmisen taloudellisessa elämässä. Mutta tämän lisäksi sen biologinen rooli elimistössä ei ole yhtä suuri, päinvastoin.

On yksi erittäin tärkeä orgaaninen yhdiste, proteiini, joka sisältää tämän alkuaineen. Tämä on hemoglobiini. Hänen ansiostaan happea kuljetetaan ja kaasunvaihto tapahtuu tasaisesti ja oikea-aikaisesti. Siksi raudan rooli elintärkeässä prosessissa - hengittämisessä - on yksinkertaisesti v altava.

Ihmiskehossa on yhteensä noin 4 grammaa rautaa, jota on jatkuvasti täydennettävä syödyllä ruoalla.