Fe2+ kolayca Fe+3'e oksitlendiğinden:
Fe+2 – 1e = Fe+3
Böylece, havadaki taze elde edilen yeşilimsi Fe(OH)2 çökeltisi çok hızlı bir şekilde renk değiştirir - kahverengiye döner. Renk değişimi Fe(OH)2'nin atmosferik oksijenle Fe(OH)3'e oksidasyonu ile açıklanır:
4Fe+2(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe+3(OH)3.
İki değerlikli demir tuzları, özellikle asidik bir ortamda oksitleyici maddelere maruz kaldıklarında indirgeyici özellikler de sergiler. Örneğin demir (II) sülfat, sülfürik asit ortamındaki potasyum permanganatı manganez (II) sülfata azaltır:
10Fe+2SO4 + 2KMn+7O4 + 8H2SO4 = 5Fe+32(SO4)3 + 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 8H2O.
Demir (II) katyonuna kalitatif reaksiyon.
Demir katyonu Fe2+'nın belirlenmesine yönelik reaktif, potasyum hekzasiyano(III) ferrat (kırmızı kan tuzu) K3'tür:
3FeSO4 + 2K3 = Fe32¯ + 3K2SO4.
3- iyonları demir katyonları Fe2+ ile etkileşime girdiğinde koyu mavi bir çökelti oluşur. Turnbull mavisi:
3Fe2+ +23- = Fe32¯
Demir(III) bileşikleri
Demir(III) oksit Fe2O3- kahverengi toz, suda çözünmez. Demir (III) oksit elde edilir:
A) demir (III) hidroksitin ayrışması:
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
B) piritin oksidasyonu (FeS2):
4Fe+2S2-1 + 11O20 = 2Fe2+3O3 + 8S+4O2-2.
Fe+2 – 1e ® Fe+3
2S-1 – 10e ® 2S+4
O20 + 4e ® 2O-2 11e
Demir (III) oksit amfoterik özellikler sergiler:
A) yüksek sıcaklıklarda katı alkaliler NaOH ve KOH ve sodyum ve potasyum karbonatlarla etkileşime girer:
Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,
Fe2O3 + 2OH- = 2FeO2- + H2O,
Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2.
Sodyum ferrit
Demir(III) hidroksit demir (III) tuzlarının alkalilerle reaksiyona sokulmasıyla elde edilir:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl,
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3¯.
Demir (III) hidroksit, Fe(OH)2'den daha zayıf bir bazdır ve amfoterik özellikler sergiler (bazik olanların baskın olduğu). Seyreltik asitlerle etkileşime girdiğinde Fe(OH)3 kolayca karşılık gelen tuzları oluşturur:
Fe(OH)3 + 3HCl « FeCl3 + H2O
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 « Fe2(SO4)3 + 6H2O
Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3+ + 3H2O
Konsantre alkali çözeltileriyle reaksiyonlar yalnızca uzun süreli ısıtmayla meydana gelir. Bu durumda koordinasyon numarası 4 veya 6 olan kararlı hidrokompleksler elde edilir:
Fe(OH)3 + NaOH = Na,
Fe(OH)3 + OH- = -,
Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3,
Fe(OH)3 + 3OH- = 3-.
Demir +3 oksidasyon durumuna sahip bileşikler, indirgeyici ajanların etkisi altında Fe+3, Fe+2'ye dönüştürüldüğünden oksitleyici özellikler sergiler:
Fe+3 + 1e = Fe+2.
Örneğin demir (III) klorür, potasyum iyodürü serbest iyodine oksitler:
2Fe+3Cl3 + 2KI = 2Fe+2Cl2 + 2KCl + I20
Demir (III) katyonuna kalitatif reaksiyonlar
A) Fe3+ katyonunu tespit etmek için kullanılan reaktif, potasyum hekzasiyano(II) ferrat (sarı kan tuzu) K2'dir.
4- iyonları Fe3+ iyonlarıyla etkileşime girdiğinde koyu mavi bir çökelti oluşur. Prusya mavisi:
4FeCl3 + 3K4 « Fe43¯ +12KCl,
4Fe3+ + 34- = Fe43¯.
B) Fe3+ katyonları amonyum tiyosiyanat (NH4CNS) kullanılarak kolayca tespit edilir. CNS-1 iyonlarının demir (III) katyonları Fe3 + ile etkileşimi sonucunda, kan kırmızısı renkte düşük ayrışmalı demir (III) tiyosiyanat oluşur:
FeCl3 + 3NH4CNS « Fe(CNS)3 + 3NH4Cl,
Fe3+ + 3CNS1- « Fe(CNS)3.
Demir ve bileşiklerinin uygulanması ve biyolojik rolü.
En önemli demir alaşımları (dökme demir ve çelik) modern üretimin hemen hemen tüm dallarındaki ana yapı malzemeleridir.
Su arıtma için demir (III) klorür FeCl3 kullanılır. Organik sentezde FeCl3 katalizör olarak kullanılır. Demir nitrat Fe(NO3)3 9H2O kumaşların boyanmasında kullanılır.
Demir, insan ve hayvan vücudundaki en önemli mikro elementlerden biridir (yetişkin insan vücudu, bileşikler halinde yaklaşık 4 g Fe içerir). Karaciğer ve dalakta bulunan hemoglobin, miyoglobin, çeşitli enzimler ve diğer kompleks demir-protein komplekslerinin bir parçasıdır. Demir hematopoietik organların fonksiyonunu uyarır.
Kullanılan literatürün listesi:
1. “Kimya. Öğretmen harçlığı." Rostov-na-Donu. "Anka kuşu". 1997
2. “Üniversitelere başvuran adaylar için el kitabı.” Moskova. "Yüksek Okul", 1995.
3. E.T. Oganesyan. “Üniversite adayları için kimya rehberi.” Moskova. 1994
Demir (II) hidroksit, amakinit minerali olarak doğal olarak oluşur. Bu mineral, magnezyum ve manganezin safsızlıklarını içerir (ampirik formül Fe 0,7 Mg 0,2 Mn 0,1 (OH) 2). Mineralin rengi sarı-yeşil veya açık yeşil, Mohs sertliği 3,5-4, yoğunluğu 2,925-2,98 g/cm³'tür.
Saf demir(II) hidroksit beyaz kristalli bir maddedir. Bazen demir tuzlarının safsızlıklarından dolayı yeşilimsi bir renk tonuna sahiptir. Zamanla oksidasyon nedeniyle havada kararır. Suda çözünmez (çözünürlük 5,8·10−6 mol/l). Isıtıldığında ayrışır. Üçgen kristal kafes sistemine sahiptir.
Demir(II) hidroksit aşağıdaki reaksiyonlara girer.
Daha ağır koşullar altında, asidik özellikler sergiler, örneğin, nitrojen atmosferinde kaynatıldığında konsantre (% 50'den fazla) sodyum hidroksit ile, bir sodyum tetrahidroksoferrat (II) çökeltisi oluşturur:
Isıtıldığında demir (II) oksit oluşturmak üzere ayrışır:
Bu reaksiyonda, safsızlıklar olarak metalik demir ve diiron(III)-demir(II) oksit (Fe304) oluşur.
Demirli bileşikler
BEN . Demir(II) hidroksit
Alkali çözeltilerin hava erişimi olmayan demir (II) tuzları üzerindeki etkisiyle oluşur:
FeCl 2 + 2 KOH = 2 KCl + Fe (OH) 2 ↓
Fe(OH)2, güçlü asitlerde çözünen zayıf bir bazdır:
Fe(OH)2 + H2S04 = FeS04 + 2H20
Fe(OH)2 + 2H + = Fe2+ + 2H20
Ek malzeme:
Fe(OH)2 – ayrıca zayıf amfoterik özellikler gösterir, konsantre alkalilerle reaksiyona girer:
Fe( AH) 2 + 2 NaOH = Hayır 2 [ Fe( AH) 4 ]. tetrahidroksoferrat tuzu oluşur ( II) sodyum
Fe(OH)2 hava erişimi olmadan kalsine edildiğinde demir (II) oksit FeO oluşur -siyah bağlantı:
Fe(OH) 2 t˚C → FeO + H 2 O
Atmosferdeki oksijenin varlığında, oksitleyici beyaz çökelti Fe(OH)2, kahverengiye dönüşerek demir (III) hidroksit Fe(OH)3'e dönüşür:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 ↓
Ek malzeme:
Demir (II) bileşikleri indirgeyici özelliklere sahiptir, oksitleyici maddelerin etkisi altında kolayca demir (III) bileşiklerine dönüştürülürler:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2 (SO4) 3 + K2SO4 + 2MnS04 + 8H2O
6FeS04 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 3Fe2 (SO4)3 + 2NO + 4H2O
Demir bileşikleri kompleks oluşumuna eğilimlidir:
FeCl2 + 6NH3 = Cl2
Fe(CN) 2 + 4KCN = K 4 (sarı kan tuzu)
Fe 2+'ye kalitatif reaksiyon
Eylem halindeyken potasyum hekzasiyanoferrat (III) K3 (kırmızı kan tuzu) iki değerlikli demir tuzlarının çözeltileri üzerinde oluşur mavi çökelti (Turnboole mavisi):
3 Fe 2+ Cl 2 + 3 k 3 [ Fe 3+ ( CN) 6 ] → 6 KCI + 3 KFe 2+ [ Fe 3+ ( CN) 6 ]↓
(Turnbull mavisi - hekzasiyanoferrat ( III ) ütü ( II )-potasyum)
Turnbull mavisi özellikleri Prusya mavisine çok benzer ve aynı zamanda boya görevi de görür. İskoç boyama şirketi Arthur ve Turnbull'un kurucularından birinin adını almıştır.
Ferrik bileşikler
BEN . Demir(III) oksit
Demir sülfitlerin yakılmasıyla, örneğin piritin kavrulmasıyla oluşur:
4 FeS 2 + 11 Ö 2 t ˚ C → 2 Fe 2 Ö 3 + 8 SO 2
veya demir tuzlarını kalsine ederken:
2FeSO 4 t˚C → Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3
Fe 2 O 3 - oksit k kırmızı-kahverengi renkaz miktarda amfoterik özellikler sergileyen
Fe 2 O 3 + 6HCl t˚C → 2FeCl 3 + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 6H + t˚C → 2Fe 3+ + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O t ˚ C → 2 Na [ Fe (OH) ) 4 ],bir tuz oluşur - tetrahidroksoferrat ( III) sodyum
Fe 2 O 3 + 2OH - + 3H 2 O t˚C → 2 -
Bazik oksitler veya alkali metallerin karbonatları ile birleştirildiğinde ferritler oluşur:
Fe 2 O 3 + Na 2 O t˚C → 2NaFeO 2
Fe203 + Na2C03 = 2NaFeO2 + C02
II. Demir hidroksit ( III )
Alkali çözeltilerin ferrik demir tuzları üzerindeki etkisiyle oluşur: kırmızı-kahverengi bir çökelti şeklinde çökelir
Fe(NO3)3 + 3KOH = Fe(OH)3 ↓ + 3KNO3
Fe3+ + 3OH - = Fe(OH)3 ↓
Bunlara ek olarak:
Fe(OH)3, demir (II) hidroksitten daha zayıf bir bazdır.
Bu, Fe2+'nin Fe3+'den daha küçük bir iyon yüküne ve daha büyük bir yarıçapa sahip olması ve bu nedenle Fe2+'nin hidroksit iyonlarını daha zayıf tutmasıyla açıklanmaktadır; Fe(OH)2 daha kolay ayrışır.
Bu bakımdan demir (II) tuzları hafif hidrolize olurken, demir (III) tuzları çok kuvvetli hidrolize olur.
Hidroliz ayrıca Fe(III) tuzlarının çözeltilerinin rengini de açıklar: Fe3+ iyonunun neredeyse renksiz olmasına rağmen, onu içeren çözeltiler sarı-kahverengi renktedir, bu da demir hidroksiyonların veya Fe(OH) varlığıyla açıklanır. Hidroliz nedeniyle oluşan 3 molekül:
Fe 3+ + H 2 Ö ↔ 2+ + H +
2+ + H 2 Ö ↔ + + H +
+ + H20 ↔ Fe(OH)3 + H +
Isıtıldığında rengi koyulaşır, asit eklendiğinde hidrolizin baskılanması nedeniyle rengi açılır.
Fe(OH)3 zayıf amfoterik özelliklere sahiptir: seyreltik asitlerde ve konsantre alkali çözeltilerde çözünür:
Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H20
Fe(OH)3 + 3H + = Fe3+ + 3H20
Fe(OH)3 + NaOH = Na
Fe(OH)3 + OH - = -
Ek malzeme:
Demir (III) bileşikleri zayıf oksitleyici maddelerdir, güçlü indirgeyici maddelerle reaksiyona girer:
2Fe +3 Cl3 + H 2 S -2 = S 0 ↓ + 2Fe +2 Cl 2 + 2HCl
FeCl3 + KI = I2 ↓ + FeCl2 + KCl
Fe 3+'e kalitatif reaksiyonlar
Deneyim
1) Eylem sırasında potasyum hekzasiyanoferrat (II) K 4 (sarı kan tuzu) ferrik demir tuzlarının çözeltileri üzerinde oluşur mavi çökelti (Prusya mavisi):
4 Fe 3+ Cl 3 + 4 k 4 [ Fe 2+ ( CN) 6 ] → 12 KCI + 4 KFe 3+ [ Fe 2+ ( CN) 6 ]↓
(Prusya mavisi - hekzasiyanoferrat ( II ) ütü ( III )-potasyum)
Prusya mavisi 18. yüzyılın başında Berlin'de boyacı Diesbach tarafından tesadüfen elde edildi. Disbach, bir tüccardan alışılmadık bir potas (potasyum karbonat) satın aldı: bu potas çözeltisi, demir tuzlarıyla eklendiğinde maviye döndü. Potas kontrol edilirken öküz kanıyla kalsine edildiği ortaya çıktı. Boyanın kumaşlar için uygun olduğu ortaya çıktı: parlak, dayanıklı ve ucuz. Kısa süre sonra boya yapmanın tarifi belli oldu: Potas, kurutulmuş hayvan kanı ve demir talaşlarıyla eritildi. Böyle bir alaşımın süzülmesiyle sarı kan tuzu elde edildi. Günümüzde Prusya mavisi matbaa mürekkebi ve renk tonu polimerleri üretmek için kullanılmaktadır.
Reaksiyonlarda oluşan kompleksler birbirleriyle dengede olduğundan Prusya mavisi ve Turnboole mavisinin aynı madde olduğu tespit edilmiştir:
KFe III[ Fe II( CN) 6 ] ↔ KFe II[ FeIII( CN) 6 ]
2) Fe3+ iyonları içeren bir çözeltiye potasyum veya amonyum tiyosiyanat eklendiğinde yoğun kan kırmızısı bir renk ortaya çıkar çözüm demir(III) tiyosiyanat:
2FeCl3 + 6KCNS = 6KCl + FeIII[ FeIII( merkezi sinir sistemi) 6 ]
(tiyosiyanatlar, Fe2+ iyonları ile etkileşime girdiğinde çözelti neredeyse renksiz kalır).
Egzersiz ekipmanları
Eğitmen No. 1 - Fe (2+) iyonu içeren bileşiklerin tanınması
Eğitmen No. 2 - Fe (3+) iyonu içeren bileşiklerin tanınması
Konsolidasyon görevleri
№1.
Dönüşümleri gerçekleştirin:
FeCl 2 -> Fe(OH) 2 -> FeO -> FeSO 4
Fe -> Fe(NO 3) 3 -> Fe(OH) 3 -> Fe 2 O 3 -> NaFeO 2
2 numara. Aşağıdakileri elde etmek için kullanılabilecek reaksiyon denklemleri oluşturun:
a) demir (II) tuzları ve demir (III) tuzları;
b) demir (II) hidroksit ve demir (III) hidroksit;
c) demir oksitler.
Demir(II) bileşikleri
Demir +2 oksidasyon durumuna sahip demir bileşikleri kararsızdır ve kolayca demir (III) türevlerine oksitlenir.
Fe203 + CO = 2FeO + CO2.
Demir (II) hidroksit Fe(OH) 2 Taze çökeltildiğinde grimsi yeşil bir renge sahiptir, suda çözünmez, 150 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ayrışır ve oksidasyon nedeniyle hızla kararır:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H20 = 4Fe(OH)3.
Bazik olanların ağırlıklı olduğu hafif amfoterik özellikler sergiler ve oksitleyici olmayan asitlerle kolayca reaksiyona girer:
Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H20.
Isıtıldığında konsantre alkali çözeltilerle reaksiyona girerek tetrahidroksoferrat (II) oluşturur:
Fe(OH)2 + 2NaOH = Na2.
İndirgeyici özellikler sergiler; nitrik veya konsantre sülfürik asit ile etkileşime girdiğinde demir (III) tuzları oluşur:
2Fe(OH)2 + 4H2S04 = Fe2(S04)3 + S02 + 6H20.
Demir (II) tuzlarının atmosferik oksijen yokluğunda alkali bir çözelti ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilir:
FeS04 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2S04.
Demir (II) tuzları. Demir (II) hemen hemen tüm anyonlarla tuz oluşturur. Tipik olarak tuzlar, yeşil kristalli hidratlar formunda kristalleşir: Fe(NO3)2 6H2O, FeS047H20, FeBr2 6H20, (NH4)2 Fe(SO4)2 6H20 (tuz) Mora), vb. Tuz çözeltileri soluk yeşil bir renge ve hidroliz nedeniyle asidik bir ortama sahiptir:
Fe 2+ + H 2 O = FeOH + + H +.
Tuzların tüm özelliklerini gösterirler.
Havada durduklarında çözünmüş oksijen tarafından yavaş yavaş demir (III) tuzlarına oksitlenirler:
4FeCl2 + O2 + 2H20 = 4FeOHCl2.
Fe 2+ katyonuna kalitatif reaksiyon - potasyum hekzasiyanoferrat (III) (kırmızı kan tuzu) ile etkileşim:
FeSO4 + K3 = KFe↓ + K2SO4
Fe 2+ + K + + 3- = KFe↓
Reaksiyon sonucunda mavi bir çökelti oluşur - demir (III) - potasyum hekzasiyanoferrat (II).
Oksidasyon durumu +3 demirin karakteristiğidir.
Demir (III) oksit Fe 2 O 3 - Maddenin rengi kahverengidir ve üç polimorfik modifikasyonda mevcuttur.
Temel özelliklerin baskın olduğu hafif amfoterik özellikler gösterir. Asitlerle kolayca reaksiyona girer:
Fe203 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H20.
Alkali çözeltilerle reaksiyona girmez ancak füzyonla ferritler oluşturur:
Fe203 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H20.
Oksitleyici ve indirgeyici özellikler gösterir. Isıtıldığında, oksitleyici özellikler sergileyen hidrojen veya karbon monoksit (II) ile indirgenir:
Fe203 + H2 = 2FeO + H2O,
Fe203 + CO = 2FeO + CO2.
Alkali bir ortamda güçlü oksitleyici maddelerin varlığında indirgeyici özellikler sergiler ve demir (VI) türevlerine oksitlenir:
Fe203 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2 FeO4 + 3KNO2 + 2H20.
1400°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ayrışır:
6Fe 2 Ö 3 = 4 Fe 3 Ö 4 + Ö 2.
Demir (III) hidroksitin termal ayrışmasıyla elde edilir:
2Fe(OH)3 = Fe203 + 3H20
veya pirit oksidasyonu:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe203 + 8SO2.
FeCl3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3KCl,