Es ist eines der häufigsten Elemente in der Erdkruste.

Physikalische Eigenschaften von Eisen.

Eisen- verformbares silberweißes Metall mit hoher chemischer Beständigkeit. Es verträgt hohe Temperaturen und Feuchtigkeit gut. Es läuft schnell an (rostet) an der Luft und im Wasser. Sehr plastisch, gibt dem Schmieden und Walzen gut nach. Es hat eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit, ein ausgezeichneter Ferromagnet.

Chemische Eigenschaften von Eisen.

EisenÜbergangsmetall. Es kann eine Oxidationsstufe von +2 und +3 haben. Reagiert mit Wasserdampf:

3 Fe + 4 H 2 Ö = Fe 3 Ö 4 + 4 H 2 .

Aber in Gegenwart von Feuchtigkeit rostet Eisen:

4 Fe + 3 Ö 2 + 6 H 2 Ö = 4 Fe(Oh) 3 .

2 Fe + 3 Kl 2 = 2 FeCl 3 .

Fe + H 2 ALSO 4 = FeSO 4 + H 2 .

Konzentrierte Säuren passivieren Eisen in der Kälte, lösen sich aber beim Erhitzen auf:

2Fe + 6H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Eisenhydroxid (II) erhalten durch Einwirkung von Alkali auf Eisen(II)-Salze ohne Zugang zu Sauerstoff:

F 2 SO 4 + 2 NaOH \u003d Fe (OH) 2 + Na 2 SO 4.

Es bildet sich ein weißer Niederschlag, der an der Luft schnell oxidiert:

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3 .

Dieses Hydroxid ist amphoter, beim Erhitzen löst es sich in Alkalien unter Bildung von Hexahydroferat auf:

Fe (OH) 3 + 3 KOH \u003d K 3.

Eisen bildet sich zwei komplexe Eisensalze:

• Gelbes Blutsalz K 4 [ Fe(CN) 6 ];
• rotes Blutsalz K 3 [ Fe(CN) 6 ].

Diese Verbindungen sind qualitativ für die Bestimmung von Eisenionen. Verbindung Preußischblau:

K 4 + Fe 2+ \u003d KFe III + 2K +.

Die Verwendung von Eisen.

Eisen ist ein wesentlicher Bestandteil des Atmungsprozesses. Es ist Teil des Hämoglobins des Blutes und an der Übertragung von Sauerstoff von der Lunge zu den Geweben beteiligt. In der Natur kommt Eisen in der Zusammensetzung von Erzen und Mineralien vor.

DEFINITION

Eisen- ein Element der vierten Periode der Gruppe VIII der sekundären (B) Untergruppe des Periodensystems. Bezeichnung - Fe. In Form einer einfachen Substanz ist Eisen ein silbrig-weißes Metall.

Die Dichte beträgt 7,87 g/cm 3 . Schmelzpunkt 1539 o C, Siedepunkt 3200 o C. Eisen hat mehrere Modifikationen. Bis 769 o Mit stabilem α-Eisen mit kubisch-raumzentriertem Gitter und ferromagnetischen Eigenschaften. Bei 769 o mit Übergang zum β-Eisen (gleiche Kristallstruktur, paramagnetisch). Bei 910 o Mit gebildetem γ-Eisen mit flächenzentriertem Kristallgitter. paramagnetische Eigenschaften. Bei 1400 o C und bis zur Schmelztemperatur - δ- Eisen mit kubisch-raumzentriertem Gitter.

Die Oxidationsstufe von Eisen in Verbindungen

Eisen kann in Form einer einfachen Substanz existieren - eines Metalls, und der Oxidationszustand von Metallen im elementaren Zustand ist Null, da die Verteilung der Elektronendichte in ihnen gleichmäßig ist.

Eisen hat Oxidationsstufen (+2) und (+3) : Fe +2 O, Fe +3 2 O 3, Fe +2 (OH) 2, Fe +3 (OH) 3, Fe +2 Cl 2, Fe +3 Cl 3, Fe +2 SO 4, Fe +3 2 (SO4) 3 .

Bekannte Eisenverbindungen mit Oxidationsstufe (+6) , werden sie "Ferrate" (K 2 Fe +6 O 4) genannt.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

BEISPIEL 2

Eisen(II)-Verbindungen

Eisenverbindungen mit einer Eisenoxidationsstufe von +2 sind instabil und werden leicht zu Eisen(III)-Derivaten oxidiert.

Fe 2 O 3 + CO \u003d 2FeO + CO 2.

Eisenhydroxid (II) Fe (OH) 2 Wenn es frisch gefällt wird, hat es eine graugrüne Farbe, löst sich nicht in Wasser, zersetzt sich bei Temperaturen über 150 ° C und verdunkelt sich schnell durch Oxidation:

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3 .

Es weist schwach ausgeprägte amphotere Eigenschaften mit überwiegend basischen Eigenschaften auf und reagiert leicht mit nicht oxidierenden Säuren:

Fe(OH) 2 + 2HCl = FeCl 2 + 2H 2 O.

Es interagiert mit konzentrierten Alkalilösungen, wenn es erhitzt wird, um Tetrahydroxoferrat (II) zu bilden:

Fe (OH) 2 + 2 NaOH \u003d Na 2.

Es zeigt reduzierende Eigenschaften, bei Wechselwirkung mit Salpeter- oder konzentrierter Schwefelsäure entstehen Eisen(III)-Salze:

2Fe(OH) 2 + 4H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 6H 2 O.

Es wird durch die Wechselwirkung von Eisen(II)-Salzen mit einer Alkalilösung in Abwesenheit von Luftsauerstoff erhalten:

FeSO 4 + 2NaOH \u003d Fe (OH) 2 + Na 2 SO 4.

Salze von Eisen (II). Eisen(II) bildet mit fast allen Anionen Salze. Normalerweise kristallisieren Salze in Form von grünen kristallinen Hydraten: Fe (NO 3) 2 6H 2 O, FeSO 4 7H 2 O, FeBr 2 6H 2 O, (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O (Salz Mohr ) und andere Salzlösungen haben eine hellgrüne Farbe und aufgrund der Hydrolyse ein saures Milieu:

Fe 2+ + H 2 O \u003d FeOH + + H +.

Zeigen Sie alle Eigenschaften von Salzen.

An der Luft werden sie durch gelösten Sauerstoff langsam zu Eisen(III)-Salzen oxidiert:

4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4FeOHCl 2.

Qualitative Reaktion auf das Fe 2+ -Kation - Wechselwirkung mit Kaliumhexacyanoferrat (III) (rotes Blutsalz):

FeSO 4 + K 3 = KFe↓ + K 2 SO 4

Fe 2+ + K + + 3– = KFe↓

Als Ergebnis der Reaktion entsteht ein blauer Niederschlag - Eisen (III) Hexacyanoferrat (II) - Kalium.

Die Oxidationsstufe +3 ist charakteristisch für Eisen.

Eisenoxid (III) Fe 2 O 3 - Substanz von brauner Farbe, existiert in drei polymorphen Modifikationen.

Es weist schwach ausgeprägte amphotere Eigenschaften mit überwiegend basischen Eigenschaften auf. Reagiert leicht mit Säuren:

Fe 2 O 3 + 6 HCl \u003d 2 FeCl 3 + 3 H 2 O.

Es reagiert nicht mit Alkalilösungen, bildet aber beim Schmelzen Ferrite:

Fe 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaFeO 2 + H 2 O.

Zeigt oxidierende und reduzierende Eigenschaften. Beim Erhitzen wird es durch Wasserstoff oder Kohlenmonoxid (II) reduziert und zeigt oxidierende Eigenschaften:

Fe 2 O 3 + H 2 \u003d 2FeO + H 2 O,

Fe 2 O 3 + CO \u003d 2FeO + CO 2.

In Gegenwart starker Oxidationsmittel in alkalischem Medium zeigt es reduzierende Eigenschaften und wird zu Eisen(VI)-Derivaten oxidiert:

Fe 2 O 3 + 3 KNO 3 + 4 KOH = 2 K 2 FeO 4 + 3 KNO 2 + 2 H 2 O.

Bei Temperaturen über 1400°C zersetzt sich:

6Fe 2 O 3 \u003d 4Fe 3 O 4 + O 2.

Es wird durch thermische Zersetzung von Eisen(III)-hydroxid gewonnen:

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3 H 2 O

oder Oxidation von Pyrit:

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

FeCl 3 + 3KCNS \u003d Fe (CNS) 3 + 3KCl,

68. Eisenverbindungen

Eisen(II)oxid FeO- eine schwarze kristalline Substanz, unlöslich in Wasser und Alkalien. FeO entspricht Basis Fe(OH)2.

Kassenbon. Eisenoxid (II) kann durch unvollständige Reduktion von magnetischem Eisenerz mit Kohlenmonoxid (II) erhalten werden:

Chemische Eigenschaften. Es ist das Hauptoxid. Reagiert mit Säuren unter Bildung von Salzen:

Eisen(II)hydroxid Fe(OH)2- weiße kristalline Substanz.

Kassenbon. Eisen(II)hydroxid wird aus Eisensalzen durch Einwirkung von Alkalilösungen gewonnen:

Chemische Eigenschaften. basisches Hydroxid. Reagiert mit Säuren:

An Luft wird Fe (OH) 2 zu Fe (OH) 3 oxidiert:

Eisen(III)oxid Fe2O3- eine braune Substanz, die in der Natur in Form von rotem Eisenerz vorkommt und in Wasser unlöslich ist.

Kassenbon. Beim Brennen von Pyrit:

Chemische Eigenschaften. Zeigt schwache amphotere Eigenschaften. Bei der Wechselwirkung mit Alkalien bildet es Salze:

Eisen(III)hydroxid Fe(OH)3- eine Substanz von rotbrauner Farbe, unlöslich in Wasser und überschüssigem Alkali.

Kassenbon. Erhalten durch Oxidation von Eisenoxid (III) und Eisenhydroxid (II).

Chemische Eigenschaften. Es ist eine amphotere Verbindung (mit überwiegend basischen Eigenschaften). Es fällt unter Einwirkung von Alkalien auf Eisensalze aus:

Eisensalze erhalten durch die Wechselwirkung von metallischem Eisen mit den entsprechenden Säuren. Sie sind stark hydrolysiert, daher sind ihre wässrigen Lösungen energetische Reduktionsmittel:

Beim Erhitzen über 480 °C zersetzt es sich und bildet Oxide:

Unter Einwirkung von Alkalien auf Eisen(II)sulfat entsteht Eisen(II)hydroxid:

Bildet ein kristallines Hydrat FeSO4?7H2O (Eisenvitriol). Eisen(III)chlorid FeCl3 – dunkelbraune kristalline Substanz.

Chemische Eigenschaften. In Wasser löslich. FeCl3 weist oxidierende Eigenschaften auf.

Reduktionsmittel - Magnesium, Zink, Schwefelwasserstoff werden ohne Erhitzen oxidiert.

Eisen ist ein chemisches Element

1. Die Position von Eisen im Periodensystem der chemischen Elemente und die Struktur seines Atoms

Eisen ist ein d-Element der Gruppe VIII; Seriennummer - 26; Atommasse Ar (Fe ) = 56; Atomzusammensetzung: 26 Protonen; 30 - Neutronen; 26 - Elektronen.

Schema der Struktur des Atoms:

Elektronische Formel: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2

Metall mittlerer Aktivität, Reduktionsmittel:

Fe 0 –2 e – → Fe +2 wird das Reduktionsmittel oxidiert

Fe 0 –3 e – → Fe +3 wird das Reduktionsmittel oxidiert

Hauptoxidationsstufen: +2, +3

2. Prävalenz von Eisen

Eisen ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente in der Natur. . In der Erdkruste beträgt sein Massenanteil laut diesem Indikator 5,1% an zweiter Stelle nach Sauerstoff, Silizium und Aluminium. Auch in Himmelskörpern findet sich viel Eisen, was sich aus den Daten der Spektralanalyse ergibt. In Mondbodenproben, die von der automatischen Station „Luna“ angeliefert wurden, wurde Eisen in nicht oxidiertem Zustand gefunden.

Eisenerze sind auf der Erde weit verbreitet. Die Namen der Berge im Ural sprechen für sich: High, Magnetic, Iron. Agrarchemiker finden Eisenverbindungen in Böden.

Eisen kommt in den meisten Gesteinen vor. Zur Gewinnung von Eisen werden Eisenerze mit einem Eisengehalt von 30-70 % oder mehr verwendet.

Die wichtigsten Eisenerze sind :

Magnetit(magnetisches Eisenerz) - Fe304 enthält 72% Eisen, Vorkommen findet man im südlichen Ural, die magnetische Kursker Anomalie:

Hematit(Eisenglanz, Blutstein) - Fe2O3 enthält bis zu 65% Eisen, solche Lagerstätten befinden sich in der Region Krivoy Rog:

Limonit(braunes Eisenerz) - Fe 2 O 3 * nH 2 O enthält bis zu 60% Eisen, Vorkommen finden sich auf der Krim:

Pyrit(Schwefelkies, Eisenkies, Katzengold) - FeS 2 enthält ca. 47 % Eisen, Vorkommen findet man im Ural.

3. Die Rolle von Eisen im menschlichen und pflanzlichen Leben

Biochemiker haben die wichtige Rolle von Eisen im Leben von Pflanzen, Tieren und Menschen entdeckt. Als Teil einer äußerst komplexen organischen Verbindung namens Hämoglobin bestimmt Eisen die rote Farbe dieser Substanz, die wiederum die Farbe des Blutes von Menschen und Tieren bestimmt. Der Körper eines Erwachsenen enthält 3 g reines Eisen, von dem 75 % Teil des Hämoglobins sind. Die Hauptaufgabe von Hämoglobin ist die Übertragung von Sauerstoff von der Lunge zu den Geweben und in die entgegengesetzte Richtung - CO 2.

Auch Pflanzen brauchen Eisen. Es ist Teil des Zytoplasmas und beteiligt sich am Prozess der Photosynthese. Pflanzen, die auf einem eisenfreien Substrat wachsen, haben weiße Blätter. Eine kleine Zugabe von Eisen zum Substrat – und sie werden grün. Außerdem lohnt es sich, ein weißes Blatt mit einer eisenhaltigen Salzlösung zu bestreichen, und bald wird die beschmierte Stelle grün.

Aus demselben Grund - dem Vorhandensein von Eisen in Säften und Geweben - werden die Blätter von Pflanzen fröhlich grün und die Wangen einer Person werden hellrot.

4. Physikalische Eigenschaften von Eisen.

Eisen ist ein silbrig-weißes Metall mit einem Schmelzpunkt von 1539 o C. Es ist sehr duktil, daher lässt es sich leicht verarbeiten, schmieden, walzen, stanzen. Eisen kann magnetisiert und entmagnetisiert werden, daher wird es als Kern von Elektromagneten in verschiedenen elektrischen Maschinen und Geräten verwendet. Durch thermische und mechanische Verfahren, beispielsweise durch Abschrecken und Walzen, kann ihm eine höhere Festigkeit und Härte verliehen werden.

Es gibt chemisch reines und technisch reines Eisen. Technisch reines Eisen ist in der Tat ein kohlenstoffarmer Stahl, es enthält 0,02 -0,04 % Kohlenstoff und noch weniger Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff und Phosphor. Chemisch reines Eisen enthält weniger als 0,01 % Verunreinigungen. chemisch reines Eisen silbrig-grau, glänzend, im Aussehen Platinmetall sehr ähnlich. Chemisch reines Eisen ist korrosionsbeständig und widersteht gut der Einwirkung von Säuren. Unwesentliche Anteile an Verunreinigungen nehmen ihm jedoch diese wertvollen Eigenschaften.

5. Gewinnung von Eisen

Rückgewinnung aus Oxiden mit Kohlenstoff oder Kohlenmonoxid (II) sowie Wasserstoff:

FeO + C = Fe + CO

Fe 2 O 3 + 3 CO \u003d 2 Fe + 3 CO 2

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O

Erlebnis "Eisengewinnung durch Aluminothermie"

6. Chemische Eigenschaften von Eisen

Als Element einer Nebengruppe kann Eisen mehrere Oxidationsstufen aufweisen. Wir betrachten nur Verbindungen, in denen Eisen die Oxidationsstufen +2 und +3 aufweist. Wir können also sagen, dass Eisen zwei Reihen von Verbindungen hat, in denen es zweiwertig und dreiwertig ist.

1) An der Luft oxidiert Eisen leicht in Gegenwart von Feuchtigkeit (Rosten):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3

2) Ein erhitzter Eisendraht brennt in Sauerstoff und bildet Zunder - Eisenoxid (II, III) - eine schwarze Substanz:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

CSauerstoff bildet sich in feuchter Luft Fe 2 Ö 3 * nH 2 Ö

Erlebnis "Wechselwirkung von Eisen mit Sauerstoff"

3) Bei hohen Temperaturen (700–900 °C) reagiert Eisen mit Wasserdampf:

3Fe + 4H 2 O t˚C → Fe 3 O 4 + 4H 2

4) Eisen reagiert beim Erhitzen mit Nichtmetallen:

Fe + S t˚C → FeS

5) Eisen löst sich unter normalen Bedingungen gut in Salzsäure und verdünnter Schwefelsäure:

Fe + 2 HCl \u003d FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 (diff.) \u003d FeSO 4 + H 2

6) In konzentrierten Säuren - Oxidationsmitteln löst sich Eisen nur beim Erhitzen auf

2Fe + 6H 2 SO 4 (konz .) t˚C → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (konz .) t˚C → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 OEisen(III)

7. Die Verwendung von Eisen.

Der größte Teil des weltweit produzierten Eisens wird zur Herstellung von Eisen und Stahl verwendet - Eisenlegierungen mit Kohlenstoff und anderen Metallen. Gusseisen enthält etwa 4 % Kohlenstoff. Stähle enthalten weniger als 1,4 % Kohlenstoff.

Gusseisen wird für die Herstellung verschiedener Gussteile benötigt - Betten schwerer Maschinen usw.

Produkte aus Gusseisen

Stähle werden zur Herstellung von Maschinen, verschiedenen Baumaterialien, Trägern, Blechen, Walzprodukten, Schienen, Werkzeugen und vielen anderen Produkten verwendet. Für die Herstellung verschiedener Stahlsorten werden sogenannte Legierungszusätze verwendet, bei denen es sich um verschiedene Metalle handelt: M

Simulator №2 - Genetische Serie Fe 3+

Simulator Nr. 3 - Gleichungen für die Reaktionen von Eisen mit einfachen und komplexen Substanzen

Aufgaben zum Fixieren

Nr. 1. Stellen Sie die Gleichungen für die Reaktionen zur Gewinnung von Eisen aus seinen Oxiden Fe 2 O 3 und Fe 3 O 4 unter Verwendung als Reduktionsmittel auf:
a) Wasserstoff;
b) Aluminium;
c) Kohlenmonoxid (II).
Stellen Sie für jede Reaktion eine elektronische Waage her.

Nr. 2. Führen Sie die Transformationen nach dem Schema durch:
Fe 2 O 3 -> Fe - + H2O, t -> X - + CO, t -> Y - + HCl -> Z
Benennen Sie die Produkte X, Y, Z?