Железо

Научиться объяснять строение атома железа, его физические и химические свойства, а также понимать, почему железо — переходный металл с переменной валентностью.

Железо — основа всей современной промышленности: от строительства до транспорта. Понимание его свойств помогает объяснить, почему металлы ржавеют, как защищают сталь от коррозии и почему железо необходимо для жизни (гемоглобин).

• Железо — металл средней активности, стоит в ряду активности левее водорода, поэтому вытесняет его из кислот.
• В соединениях железо проявляет валентность II (FeO, FeCl2) и III (Fe2O3, FeCl3); валентность зависит от окислителя.
• На воздухе железо покрывается оксидной плёнкой, но при нагревании сгорает с образованием железной окалины Fe3O4.
• С разбавленными кислотами (HCl, H2SO4) железо образует соли железа(II), а с концентрированной серной и азотной кислотой при обычных условиях не реагирует (пассивируется).
• Железо вытесняет менее активные металлы (медь, серебро) из растворов их солей.
• Гидроксид железа(II) — белый осадок, гидроксид железа(III) — бурый; они проявляют основные свойства.
• Ржавление — это медленное окисление железа кислородом в присутствии влаги, а не просто горение.

Переходный металл

Металл, который в соединениях может проявлять разные степени окисления (у железа — +2 и +3).

Коррозия

Разрушение металла под действием окружающей среды; для железа — это ржавление.

Железная окалина

Смесь оксидов железа (Fe3O4), образующаяся при горении железа в кислороде.

Пассивация

Явление, когда концентрированная кислота образует на поверхности металла плотную оксидную плёнку, и реакция прекращается.

Качественная реакция

Реакция, позволяющая определить наличие иона в растворе по характерному признаку (цвет осадка, запах).

• Порядковый номер железа — 26, относительная атомная масса — 56. Строение атома: 2-8-14-2, на внешнем уровне 2 электрона.
• Железо — серебристо-белый металл, ковкий, пластичный, обладает ферромагнетизмом (притягивается магнитом).
• При нагревании железо сгорает в кислороде: 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (железная окалина).
• С разбавленными кислотами: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ (образуется хлорид железа(II)).
• С солями менее активных металлов: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (медь выделяется на поверхности железа).
• Гидроксид железа(II) — белый осадок, на воздухе быстро буреет (окисляется до Fe(OH)3).
• Качественная реакция на Fe3+: добавление роданида калия KSCN даёт кроваво-красное окрашивание.

1. Пример 1случай

   Ржавые гвозди на улице — это коррозия железа

   Пояснение

   • влага и кислород превращают металл в рыхлую ржавчину (гидратированный оксид железа)
2. Пример 2случай

   Железный гвоздь, опущенный в раствор медного купороса, покрывается красным налётом меди

   Пояснение

   • это реакция замещения
3. Пример 3случай

   При сварке металлов искры

   Пояснение

   • это сгорающие частички железа, образующие окалину Fe3O4
4. Пример 4случай
   • Кровь красная из-за гемоглобина, в котором ион железа(II) связывает кислород

• Железо — четвёртый по распространённости элемент в земной коре (после кислорода, кремния и алюминия).
• В центре Земли находится жидкое железо, которое создаёт магнитное поле планеты.
• Человеческое тело содержит около 4–5 г железа, большая часть — в гемоглобине крови.
• Чугун и сталь — это сплавы железа с углеродом: в чугуне углерода больше 2%, в стали — меньше.

• При работе с кислотами (HCl, H2SO4) соблюдай осторожность: они едкие, не допускай попадания на кожу и слизистые.
• При нагревании железа в кислороде выделяется много тепла — работай только под наблюдением учителя, используй защитные очки.
• Не пробуй вещества на вкус и не нюхай их напрямую — пары кислот и газов могут быть ядовиты.

• Металлы (общая характеристика)
• Соединения железа (оксиды, гидроксиды)
• Коррозия металлов
• Сплавы (чугун, сталь)