Ini adalah salah satu elemen paling umum di kerak bumi.

Sifat fisik besi.

Besi- Logam perak-putih yang dapat ditempa dengan ketahanan kimia yang tinggi. Ini mentolerir suhu tinggi dan kelembaban dengan baik. Ini cepat menodai (berkarat) di udara dan di air. Sangat plastis, menyerah pada penempaan dan penggulungan. Ini memiliki konduktivitas termal dan listrik yang baik, feromagnet yang sangat baik.

Sifat kimia besi.

Besi logam transisi. Ini dapat memiliki keadaan oksidasi +2 dan +3. Bereaksi dengan uap air:

3 Fe + 4 H 2 HAI = Fe 3 HAI 4 + 4 H 2 .

Tetapi dengan adanya kelembaban, besi berkarat:

4 Fe + 3 HAI 2 + 6 H 2 HAI = 4 Fe(Oh) 3 .

2 Fe + 3 Cl 2 = 2 FeCl 3 .

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

Asam pekat mempasifkan besi dalam cuaca dingin, tetapi larut saat dipanaskan:

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

Besi hidroksida (II) diperoleh dengan aksi alkali pada garam besi (II) tanpa akses ke oksigen:

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

Endapan putih terbentuk, yang dengan cepat teroksidasi di udara:

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

Hidroksida ini bersifat amfoter; ketika dipanaskan, ia larut dalam alkali dengan pembentukan heksahidroferat:

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

Bentuk besi dua garam besi kompleks:

• garam darah kuning K 4 [ Fe(CN) 6 ];
• garam darah merah K 3 [ Fe(CN) 6 ].

Senyawa ini bersifat kualitatif untuk penentuan ion besi. Menggabungkan biru Prussia:

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

Penggunaan besi.

Zat besi merupakan komponen penting dari proses respirasi. Ini adalah bagian dari hemoglobin darah, terlibat dalam transfer oksigen dari paru-paru ke jaringan. Di alam, besi ditemukan dalam komposisi bijih dan mineral.

DEFINISI

Besi- sebuah elemen dari periode keempat grup VIII dari subgrup sekunder (B) dari Tabel Periodik. Penunjukan - Fe. Dalam bentuk zat sederhana, besi adalah logam putih keperakan.

Massa jenisnya adalah 7,87 g/cm 3 . Titik lebur 1539 o C, titik didih 3200 o C. Besi memiliki beberapa modifikasi. Hingga 769 o Dengan -besi yang stabil dengan kisi kubik pusat tubuh dan sifat feromagnetik. Pada 769 o Dengan transisi ke -besi (struktur kristal yang sama, paramagnetik). Pada 910 o Dengan membentuk -besi dengan kisi kristal yang berpusat pada muka. sifat paramagnetik. Pada 1400 o C dan hingga suhu leleh - - besi dengan kisi kubik berpusat pada tubuh.

Bilangan oksidasi besi dalam senyawa

Besi bisa ada dalam bentuk zat sederhana - logam, dan keadaan oksidasi logam dalam keadaan unsur adalah nol, karena distribusi kerapatan elektron di dalamnya seragam.

Besi memiliki bilangan oksidasi (+2) dan (+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 (SO 4) 3 .

Senyawa besi yang diketahui dengan keadaan oksidasi (+6) , mereka disebut "ferrat" (K 2 Fe +6 O 4).

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

CONTOH 2

Senyawa besi(II)

Senyawa besi dengan bilangan oksidasi besi +2 tidak stabil dan mudah teroksidasi menjadi turunan besi (III).

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

Besi hidroksida (II) Fe (OH) 2 ketika baru diendapkan, memiliki warna hijau keabu-abuan, tidak larut dalam air, terurai pada suhu di atas 150 ° C, cepat menjadi gelap karena oksidasi:

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

Ini menunjukkan sifat amfoter yang diekspresikan dengan lemah dengan dominasi basa, mudah bereaksi dengan asam non-pengoksidasi:

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

Ini berinteraksi dengan larutan alkali pekat ketika dipanaskan untuk membentuk tetrahydroxoferrate (II):

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

Ini menunjukkan sifat pereduksi; ketika berinteraksi dengan asam nitrat atau asam sulfat pekat, garam besi (III) terbentuk:

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

Ini diperoleh dengan interaksi garam besi (II) dengan larutan alkali tanpa adanya oksigen atmosfer:

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

Garam besi (II). Besi (II) membentuk garam dengan hampir semua anion. Biasanya garam mengkristal dalam bentuk kristal hidrat hijau: 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 (garam Mohr ) dan lain-lain Larutan garam memiliki warna hijau pucat dan, karena hidrolisis, lingkungan asam:

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

Tunjukkan semua sifat garam.

Ketika berdiri di udara, mereka secara perlahan teroksidasi oleh oksigen terlarut menjadi garam besi (III):

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

Reaksi kualitatif terhadap kation Fe 2+ - interaksi dengan kalium heksasianoferat (III) (garam darah merah):

FeSO4 + K3 = KFe↓ + K2SO4

Fe 2+ + K + + 3- = KFe↓

sebagai hasil dari reaksi, endapan biru terbentuk - besi (III) heksasianoferat (II) - kalium.

Keadaan oksidasi +3 adalah karakteristik besi.

Oksida besi (III) Fe 2 O 3 - zat warna coklat, ada dalam tiga modifikasi polimorfik.

Ini menunjukkan sifat amfoter yang diekspresikan dengan lemah dengan dominasi sifat dasar. Mudah bereaksi dengan asam:

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

Itu tidak bereaksi dengan larutan alkali, tetapi membentuk ferit ketika menyatu:

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

Menunjukkan sifat pengoksidasi dan pereduksi. Ketika dipanaskan, itu direduksi oleh hidrogen atau karbon monoksida (II), menunjukkan sifat pengoksidasi:

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

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

Dengan adanya oksidator kuat dalam media basa, ia menunjukkan sifat pereduksi dan dioksidasi menjadi turunan besi (VI):

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

Pada suhu di atas 1400 °C terurai:

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

Ini diperoleh dengan dekomposisi termal besi (III) hidroksida:

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

atau oksidasi pirit:

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

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

68. Senyawa besi

Besi(II) oksida FeO- zat kristal hitam, tidak larut dalam air dan alkali. FeO basis pertandingan Fe(OH)2.

Resi. Oksida besi (II) dapat diperoleh dengan reduksi tidak sempurna bijih besi magnetik dengan karbon monoksida (II):

Sifat kimia. Ini adalah oksida utama. Bereaksi dengan asam membentuk garam:

Besi(II) hidroksida Fe(OH)2- zat kristal putih.

Resi. Besi (II) hidroksida diperoleh dari garam besi dengan aksi larutan alkali:

Sifat kimia. hidroksida dasar. Bereaksi dengan asam:

Di udara, Fe (OH) 2 dioksidasi menjadi Fe (OH) 3:

Besi(III) oksida Fe2O3- zat coklat, terjadi di alam dalam bentuk bijih besi merah, tidak larut dalam air.

Resi. Saat menembakkan pirit:

Sifat kimia. Menunjukkan sifat amfoter yang lemah. Saat berinteraksi dengan alkali, ia membentuk garam:

Besi(III) hidroksida Fe(OH)3- zat warna merah-coklat, tidak larut dalam air dan alkali berlebih.

Resi. Diperoleh dengan oksidasi oksida besi (III) dan besi hidroksida (II).

Sifat kimia. Ini adalah senyawa amfoter (dengan dominasi sifat dasar). Ini mengendap di bawah aksi alkali pada garam besi:

garam besi diperoleh dengan interaksi besi logam dengan asam yang sesuai. Mereka sangat terhidrolisis, oleh karena itu larutan berair mereka adalah agen pereduksi energik:

Ketika dipanaskan di atas 480 °C, ia terurai, membentuk oksida:

Di bawah aksi alkali pada besi (II) sulfat, besi (II) hidroksida terbentuk:

Membentuk kristal hidrat FeSO4?7H2O (besi vitriol). Besi (III) klorida FeCl3 – zat kristal berwarna coklat tua.

Sifat kimia. Larut dalam air. FeCl3 menunjukkan sifat pengoksidasi.

Agen pereduksi - magnesium, seng, hidrogen sulfida, dioksidasi tanpa pemanasan.

Besi adalah unsur kimia

1. Posisi besi dalam tabel periodik unsur kimia dan struktur atomnya

Besi adalah elemen d dari grup VIII; nomor seri - 26; massa atom Ar (Fe ) = 56; komposisi atom: 26-proton; 30 - neutron; 26 - elektron.

Skema struktur atom:

Rumus elektronik: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2

Logam aktivitas sedang, zat pereduksi:

Fe 0 -2 e - → Fe +2 , zat pereduksi teroksidasi

Fe 0 -3 e - → Fe +3 , zat pereduksi teroksidasi

Tingkat oksidasi utama: +2, +3

2. Prevalensi zat besi

Besi merupakan salah satu unsur yang paling melimpah di alam. . Di kerak bumi, fraksi massanya adalah 5,1%, menurut indikator ini, itu kedua setelah oksigen, silikon dan aluminium. Banyak juga zat besi yang ditemukan di benda langit, yang ditetapkan dari data analisis spektral. Dalam sampel tanah bulan, yang dikirim oleh stasiun otomatis "Luna", besi ditemukan dalam keadaan tidak teroksidasi.

Bijih besi cukup tersebar luas di Bumi. Nama-nama gunung di Ural berbicara sendiri: Tinggi, Magnetik, Besi. Ahli kimia pertanian menemukan senyawa besi di tanah.

Besi ditemukan di sebagian besar batuan. Untuk memperoleh besi digunakan bijih besi dengan kandungan besi 30-70% atau lebih.

Bijih besi utama adalah :

magnetit(bijih besi magnetik) - Fe 3 O 4 mengandung 72% besi, endapan ditemukan di Ural Selatan, anomali magnetik Kursk:

bijih besi(kemilau besi, batu darah) - Fe2O3 mengandung hingga 65% besi, deposit tersebut ditemukan di wilayah Krivoy Rog:

limonit(bijih besi coklat) - Fe 2 O 3 * nH 2 O mengandung hingga 60% besi, deposit ditemukan di Krimea:

pirit(sulfur pirit, pirit besi, emas kucing) - FeS2 mengandung sekitar 47% besi, deposit ditemukan di Ural.

3. Peran zat besi dalam kehidupan manusia dan tumbuhan

Ahli biokimia telah menemukan peran penting zat besi dalam kehidupan tumbuhan, hewan, dan manusia. Menjadi bagian dari senyawa organik yang sangat kompleks yang disebut hemoglobin, besi menentukan warna merah zat ini, yang pada gilirannya menentukan warna darah manusia dan hewan. Tubuh orang dewasa mengandung 3 g besi murni, 75% di antaranya merupakan bagian dari hemoglobin. Peran utama hemoglobin adalah transfer oksigen dari paru-paru ke jaringan, dan dalam arah yang berlawanan - CO 2.

Tumbuhan juga membutuhkan zat besi. Ini adalah bagian dari sitoplasma, berpartisipasi dalam proses fotosintesis. Tanaman yang tumbuh di substrat bebas besi memiliki daun putih. Sedikit tambahan besi ke substrat - dan berubah menjadi hijau. Selain itu, ada baiknya mengolesi lembaran putih dengan larutan garam yang mengandung zat besi, dan segera tempat yang diolesi berubah menjadi hijau.

Jadi dari alasan yang sama - adanya zat besi dalam jus dan jaringan - daun tanaman menjadi hijau dengan ceria dan pipi seseorang memerah.

4. Sifat fisik besi.

Besi adalah logam berwarna putih keperakan dengan titik leleh 1539 o C. Sangat ulet, sehingga mudah diproses, ditempa, digulung, dicap. Besi memiliki kemampuan untuk dimagnetisasi dan didemagnetisasi, oleh karena itu digunakan sebagai inti elektromagnet di berbagai mesin dan peralatan listrik. Itu dapat diberikan kekuatan dan kekerasan yang lebih besar dengan metode termal dan mekanis, misalnya, dengan pendinginan dan penggulungan.

Ada besi murni secara kimia dan murni secara teknis. Secara teknis, besi murni sebenarnya adalah baja karbon rendah, mengandung 0,02 -0,04% karbon, dan bahkan lebih sedikit oksigen, belerang, nitrogen, dan fosfor. Besi murni secara kimia mengandung kurang dari 0,01% pengotor. besi murni kimia abu-abu keperakan, mengkilat, penampilannya sangat mirip dengan logam platina. Besi murni secara kimia tahan terhadap korosi dan tahan terhadap aksi asam. Namun, fraksi pengotor yang tidak signifikan menghilangkannya dari sifat-sifat berharga ini.

5. Mendapatkan zat besi

Pemulihan dari oksida dengan karbon atau karbon monoksida (II), serta hidrogen:

FeO + C = Fe + CO

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

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

Pengalaman "Memperoleh zat besi dengan aluminotermi"

6. Sifat kimia besi

Sebagai elemen dari subkelompok samping, besi dapat menunjukkan beberapa keadaan oksidasi. Kami hanya akan mempertimbangkan senyawa di mana besi menunjukkan keadaan oksidasi +2 dan +3. Dengan demikian, kita dapat mengatakan bahwa besi memiliki dua rangkaian senyawa di mana ia adalah divalen dan trivalen.

1) Di udara, besi mudah teroksidasi dengan adanya uap air (berkarat):

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

2) Kawat besi yang dipanaskan terbakar dalam oksigen, membentuk kerak - oksida besi (II, III) - zat hitam:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Coksigen dalam bentuk udara lembab Fe 2 HAI 3 * nH 2 HAI

Pengalaman "Interaksi besi dengan oksigen"

3) Pada suhu tinggi (700-900 °C), besi bereaksi dengan uap air:

3Fe + 4H 2 O t˚C → Fe 3 O 4 + 4H 2

4) Besi bereaksi dengan non-logam ketika dipanaskan:

Fe + S t˚C → FeS

5) Besi mudah larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer dalam kondisi normal:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 (berbeda) \u003d FeSO 4 + H 2

6) Dalam asam pekat - zat pengoksidasi, besi hanya larut ketika dipanaskan

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

Fe + 6HNO3 (kons .) t˚C → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 OBesi(III)

7. Penggunaan besi.

Bagian utama dari besi yang diproduksi di dunia digunakan untuk memproduksi besi dan baja – paduan besi dengan karbon dan logam lainnya. Besi cor mengandung sekitar 4% karbon. Baja mengandung kurang dari 1,4% karbon.

Besi cor diperlukan untuk produksi berbagai coran - tempat tidur mesin berat, dll.

Produk besi cor

Baja digunakan untuk pembuatan mesin, berbagai bahan bangunan, balok, lembaran, produk canai, rel, perkakas, dan banyak produk lainnya. Untuk produksi berbagai tingkat baja, yang disebut aditif paduan digunakan, yaitu berbagai logam: M

Simulator 2 - Seri Genetik Fe 3+

Simulator No. 3 - Persamaan reaksi besi dengan zat sederhana dan kompleks

Tugas untuk memperbaiki

nomor 1. Buatlah persamaan untuk reaksi memperoleh besi dari oksida Fe 2 O 3 dan Fe 3 O 4 menggunakan sebagai zat pereduksi:
a) hidrogen;
b) aluminium;
c) karbon monoksida (II).
Untuk setiap reaksi, buatlah neraca elektronik.

2. Lakukan transformasi sesuai dengan skema:
Fe 2 O 3 -> Fe - + H2O, t -> X - + CO, t -> Y - + HCl -> Z
Sebutkan produk X, Y, Z?