Wartościowość i stany utlenienia żelaza. Wielka encyklopedia ropy i gazu

Wartościowość to zdolność atomu danego pierwiastka do tworzenia określonej liczby wiązań chemicznych.

Mówiąc obrazowo, wartościowość to liczba „rąk”, którymi atom przylega do innych atomów. Naturalnie atomy nie mają żadnych „rąk”; ich rolę pełni tzw. elektrony walencyjne.

Można to powiedzieć inaczej: Wartościowość to zdolność atomu danego pierwiastka do przyłączania określonej liczby innych atomów.

Należy jasno zrozumieć następujące zasady:

Istnieją pierwiastki o stałej wartościowości (jest ich stosunkowo niewiele) i elementy o wartościowości zmiennej (jest ich większość).

Należy pamiętać o elementach o stałej wartościowości:

Pozostałe pierwiastki mogą wykazywać różną wartościowość.

Najwyższa wartościowość pierwiastka w większości przypadków pokrywa się z numerem grupy, w której element się znajduje.

Na przykład mangan należy do grupy VII (podgrupa boczna), najwyższa wartościowość Mn wynosi siedem. Krzem należy do grupy IV (podgrupa główna), jego najwyższa wartościowość wynosi cztery.

Należy jednak pamiętać, że najwyższa wartościowość nie zawsze jest jedyną możliwą. Na przykład najwyższa wartościowość chloru wynosi siedem (upewnij się o tym!), ale znane są związki, w których ten pierwiastek wykazuje wartościowość VI, V, IV, III, II, I.

Ważne jest, aby pamiętać o kilku wyjątki: maksymalna (i jedyna) wartościowość fluoru to I (a nie VII), tlen - II (a nie VI), azot - IV (zdolność azotu do wykazywania wartościowości V to popularny mit, który można spotkać nawet w niektórych szkołach podręczniki).

Wartościowość i stopień utlenienia nie są pojęciami identycznymi.

Pojęcia te są dość zbliżone, ale nie należy ich mylić! Stopień utlenienia ma znak (+ lub -), wartościowość nie; stopień utlenienia pierwiastka w substancji może wynosić zero, wartościowość wynosi zero tylko wtedy, gdy mamy do czynienia z izolowanym atomem; wartość liczbowa stopnia utlenienia może NIE pokrywać się z wartościowością. Na przykład wartościowość azotu w N2 wynosi III, a stopień utlenienia = 0. Wartościowość węgla w kwasie mrówkowym wynosi = IV, a stopień utlenienia = +2.

Jeśli znana jest wartościowość jednego z pierwiastków w związku binarnym, można znaleźć wartościowość drugiego.

Odbywa się to bardzo prosto. Pamiętaj o formalnej zasadzie: iloczyn liczby atomów pierwszego pierwiastka w cząsteczce i jego wartościowości musi być równy podobnemu iloczynowi drugiego pierwiastka.

W związku A x B y: wartościowość (A) x = wartościowość (B) y

Przykład 1. Znajdź wartościowość wszystkich pierwiastków w związku NH 3.

Rozwiązanie. Znamy wartościowość wodoru - jest ona stała i równa I. Wartościowość H mnożymy przez liczbę atomów wodoru w cząsteczce amoniaku: 1 3 = 3. Zatem dla azotu iloczyn 1 (liczba atomów N) przez X (wartościowość azotu) również powinna wynosić 3. Oczywiście X = 3. Odpowiedź: N(III), H(I).

Przykład 2. Znajdź wartościowość wszystkich pierwiastków w cząsteczce Cl 2 O 5.

Rozwiązanie. Tlen ma stałą wartościowość (II), cząsteczka tego tlenku zawiera pięć atomów tlenu i dwa atomy chloru. Niech wartościowość chloru = X. Utwórzmy równanie: 5 2 = 2 X. Oczywiście X = 5. Odpowiedź: Cl(V), O(II).

Przykład 3. Znajdź wartościowość chloru w cząsteczce SCl 2, jeśli wiadomo, że wartościowość siarki wynosi II.

Rozwiązanie. Gdyby autorzy problemu nie podali nam wartościowości siarki, nie byłoby możliwe jego rozwiązanie. Zarówno S, jak i Cl są pierwiastkami o zmiennej wartościowości. Uwzględniając dodatkowe informacje, rozwiązanie konstruuje się według schematu z przykładów 1 i 2. Odpowiedź: Cl(I).

Znając wartościowość dwóch pierwiastków, możesz utworzyć wzór na związek binarny.

W przykładach 1 - 3 wyznaczyliśmy wartościowość ze wzoru, teraz spróbujmy wykonać procedurę odwrotną.

Przykład 4. Napisz wzór na związek wapnia i wodoru.

Rozwiązanie. Znane są wartościowości wapnia i wodoru - odpowiednio II i I. Niech wzór żądanego związku będzie Ca x H y. Ponownie układamy dobrze znane równanie: 2 x = 1 y. Jako jedno z rozwiązań tego równania możemy przyjąć x = 1, y = 2. Odpowiedź: CaH 2.

„Dlaczego dokładnie CaH 2? - pytasz. - Przecież warianty Ca 2 H 4 i Ca 4 H 8, a nawet Ca 10 H 20 nie zaprzeczają naszej regule!”

Odpowiedź jest prosta: weź minimalne możliwe wartości x i y. W podanym przykładzie te minimalne (naturalne!) wartości wynoszą dokładnie 1 i 2.

„Więc związki takie jak N 2 O 4 czy C 6 H 6 są niemożliwe?” – pytasz. „Czy te wzory należy zastąpić NO 2 i CH?”

Nie, są możliwe. Ponadto N 2 O 4 i NO 2 to zupełnie różne substancje. Ale wzór CH w ogóle nie odpowiada żadnej naprawdę stabilnej substancji (w przeciwieństwie do C 6 H 6).

Mimo wszystko, co zostało powiedziane, w większości przypadków można zastosować się do zasady: przyjmować najmniejsze wartości indeksu.

Przykład 5. Napisz wzór na związek siarki i fluoru, jeśli wiadomo, że wartościowość siarki wynosi sześć.

Rozwiązanie. Niech wzór związku będzie wynosił S x F y . Podano wartościowość siarki (VI), wartościowość fluoru jest stała (I). Formułujemy równanie ponownie: 6 x = 1 y. Łatwo zrozumieć, że najmniejsze możliwe wartości zmiennych to 1 i 6. Odpowiedź: SF 6.

Tutaj są wszystkie główne punkty.

Teraz sprawdź sam! Sugeruję przejście przez skrót test na temat „Walencja”.

Wartościowość– zdolność elementów do przyłączania do siebie innych elementów.

W uproszczeniu jest to liczba pokazująca, ile elementów może przyłączyć się do siebie dany atom.

Kluczową kwestią w chemii jest prawidłowe zapisanie wzorów związków.

Istnieje kilka zasad, które ułatwiają nam prawidłowe komponowanie formuł.

1. Wartościowość wszystkich metali głównych podgrup jest równa numerowi grupy:

Na rysunku przedstawiono przykład podgrupy głównej i drugorzędnej grupy I.

2. Wartościowość tlenu wynosi dwa

3. Wartościowość wodoru wynosi jeden

4. Niemetale wykazują dwa rodzaje wartościowości:

• Najniższy (8. grupa)
• Najwyższy (równy numerowi grupy)

A) W związkach z metalami niemetale wykazują niższą wartościowość!

B) W związkach binarnych suma wartościowości atomu jednego rodzaju jest równa sumie wartościowości atomu innego rodzaju!

Wartościowość aluminium wynosi trzy (aluminium jest metalem III grupy). Wartościowość tlenu wynosi dwa. Suma wartościowości dwóch atomów glinu wynosi 6. Suma wartościowości trzech atomów tlenu również wynosi 6.

1) Określ wartościowość pierwiastków w związkach:

Wartościowość aluminium wynosi III. We wzorze 1 atom => wartościowość całkowita jest również równa 3. Zatem dla wszystkich atomów chloru wartościowość będzie również równa 3 (reguła związków binarnych). 3:3=1. Wartościowość chloru wynosi 1.

Wartościowość tlenu wynosi 2. W związku są 3 atomy tlenu => całkowita wartościowość wynosi 6. Dla dwóch atomów całkowita wartościowość wynosi 6 => dla jednego atomu żelaza - 3 (6:2 = 3)

2) Ułóż wzory na związek składający się z:

sodu i tlenu

Wartościowość tlenu wynosi II.

Sód jest metalem pierwszej grupy podgrupy głównej => jego wartościowość wynosi I.

Jednym z ważnych tematów w nauce szkolnej jest kurs dotyczący wartościowości. Zostanie to omówione w artykule.

Walencja – co to jest?

Wartościowość w chemii oznacza właściwość atomów pierwiastka chemicznego do wiązania ze sobą atomów innego pierwiastka. Przetłumaczone z łaciny - siła. Wyraża się to w liczbach. Na przykład wartościowość wodoru będzie zawsze równa jeden. Jeśli weźmiemy wzór na wodę - H2O, można go przedstawić jako H - O - H. Jeden atom tlenu był w stanie związać ze sobą dwa atomy wodoru. Oznacza to, że liczba wiązań, które tworzy tlen, wynosi dwa. A wartościowość tego elementu będzie równa dwa.

Z kolei wodór będzie dwuwartościowy. Jego atom może być połączony tylko z jednym atomem pierwiastka chemicznego. W tym przypadku z tlenem. Dokładniej, atomy, w zależności od wartościowości pierwiastka, tworzą pary elektronów. Ile takich par powstaje - to będzie wartościowość. Wartość liczbowa nazywana jest indeksem. Tlen ma indeks 2.

Jak określić wartościowość pierwiastków chemicznych za pomocą tabeli Dmitrija Mendelejewa

Patrząc na układ okresowy pierwiastków, zauważysz pionowe rzędy. Nazywa się je grupami elementów. Wartościowość zależy również od grupy. Elementy pierwszej grupy mają pierwszą wartościowość. Drugie - drugie. Trzeci - trzeci. I tak dalej.

Istnieją również elementy o stałym indeksie wartościowości. Na przykład wodór, grupa halogenowa, srebro i tak dalej. Zdecydowanie trzeba się ich uczyć.

Jak określić wartościowość pierwiastków chemicznych za pomocą wzorów?

Czasami trudno jest określić wartościowość z układu okresowego. Następnie musisz spojrzeć na konkretny wzór chemiczny. Weźmy tlenek FeO. Tutaj żelazo, podobnie jak tlen, będzie miało wskaźnik wartościowości wynoszący dwa. Inaczej jest w przypadku tlenku Fe2O3. Żelazo będzie żelazowe.

Zawsze musisz pamiętać o różnych sposobach określania wartościowości i nie zapominać o nich. Poznaj jego stałe wartości liczbowe. Które elementy je posiadają? I oczywiście skorzystaj z tabeli pierwiastków chemicznych. A także badaj poszczególne wzory chemiczne. Lepiej przedstawić je w formie schematycznej: np. H – O – H. Wtedy połączenia będą widoczne. A liczba kresek (kresek) będzie wartością liczbową wartościowości.

Na lekcjach chemii zapoznałeś się już z koncepcją wartościowości pierwiastków chemicznych. Zebraliśmy wszystkie przydatne informacje na ten temat w jednym miejscu. Użyj go, przygotowując się do egzaminu państwowego i jednolitego egzaminu państwowego.

Wartościowość i analiza chemiczna

Wartościowość– zdolność atomów pierwiastków chemicznych do łączenia się w związki chemiczne z atomami innych pierwiastków. Innymi słowy, jest to zdolność atomu do tworzenia określonej liczby wiązań chemicznych z innymi atomami.

Z łaciny słowo „walencja” tłumaczy się jako „siła, zdolność”. Bardzo poprawna nazwa, prawda?

Pojęcie „wartościowości” jest jednym z podstawowych w chemii. Wprowadzono go jeszcze zanim naukowcy poznali budowę atomu (w 1853 r.). Dlatego też, gdy badaliśmy strukturę atomu, uległ on pewnym zmianom.

Zatem z punktu widzenia teorii elektroniki wartościowość jest bezpośrednio powiązana z liczbą zewnętrznych elektronów atomu pierwiastka. Oznacza to, że „wartościowość” odnosi się do liczby par elektronów, które atom ma z innymi atomami.

Wiedząc o tym, naukowcy byli w stanie opisać naturę wiązania chemicznego. Polega to na tym, że para atomów substancji ma wspólną parę elektronów walencyjnych.

Można zapytać, w jaki sposób chemicy XIX wieku byli w stanie opisać wartościowość, nawet jeśli wierzyli, że nie ma cząstek mniejszych od atomu? Nie oznacza to, że było to takie proste – polegali na analizie chemicznej.

W przeszłości naukowcy poprzez analizę chemiczną określili skład związku chemicznego: ile atomów różnych pierwiastków znajduje się w cząsteczce danej substancji. W tym celu należało określić, jaka jest dokładna masa każdego pierwiastka w próbce czystej (bez zanieczyszczeń) substancji.

To prawda, że ​​​​ta metoda nie jest pozbawiona wad. Ponieważ wartościowość pierwiastka można w ten sposób określić tylko w jego prostym połączeniu z zawsze jednowartościowym wodorem (wodorem) lub zawsze dwuwartościowym tlenem (tlenkiem). Na przykład wartościowość azotu w NH3 wynosi III, ponieważ jeden atom wodoru jest związany z trzema atomami azotu. A wartościowość węgla w metanie (CH 4) zgodnie z tą samą zasadą wynosi IV.

Ta metoda określania wartościowości jest odpowiednia tylko dla prostych substancji. Ale w kwasach w ten sposób możemy określić wartościowość tylko związków, takich jak reszty kwasowe, ale nie wszystkich pierwiastków (z wyjątkiem znanej wartościowości wodoru).

Jak już zauważyłeś, wartościowość jest oznaczona cyframi rzymskimi.

Wartościowość i kwasy

Ponieważ wartościowość wodoru pozostaje niezmieniona i jest dobrze znana, możesz łatwo określić wartościowość reszty kwasowej. Na przykład w H2SO3 wartościowość SO3 wynosi I, w HС1O3 wartościowość СlO3 wynosi I.

W podobny sposób, jeśli znana jest wartościowość reszty kwasowej, łatwo jest zapisać prawidłowy wzór kwasu: NO 2 (I) - HNO 2, S 4 O 6 (II) - H 2 S 4 O 6.

Wartościowość i formuły

Pojęcie wartościowości ma sens tylko dla substancji o charakterze molekularnym i nie jest zbyt odpowiednie do opisu wiązań chemicznych w związkach o charakterze klastrowym, jonowym, krystalicznym itp.

Indeksy we wzorach cząsteczkowych substancji odzwierciedlają liczbę atomów pierwiastków je tworzących. Znajomość wartościowości pierwiastków pomaga w prawidłowym umieszczeniu indeksów. W ten sam sposób, patrząc na wzór cząsteczkowy i wskaźniki, możesz określić wartościowość pierwiastków składowych.

Robisz takie zadania na lekcjach chemii w szkole. Na przykład, mając wzór chemiczny substancji, w której znana jest wartościowość jednego z pierwiastków, można łatwo określić wartościowość innego pierwiastka.

Aby to zrobić, wystarczy pamiętać, że w substancji o charakterze molekularnym liczba wartościowości obu pierwiastków jest równa. Dlatego użyj najmniejszej wspólnej wielokrotności (odpowiadającej liczbie wolnych wartościowości wymaganych dla związku), aby określić wartościowość nieznanego ci pierwiastka.

Aby to wyjaśnić, weźmy wzór tlenku żelaza Fe 2 O 3. Tutaj dwa atomy żelaza o wartościowości III i 3 atomy tlenu o wartościowości II uczestniczą w tworzeniu wiązania chemicznego. Ich najmniejszą wspólną wielokrotnością jest 6.

• Przykład: masz wzory Mn 2 O 7. Znasz wartościowość tlenu, łatwo obliczyć, że najmniejsza wspólna wielokrotność wynosi 14, stąd wartościowość Mn wynosi VII.

W podobny sposób można postąpić odwrotnie: zapisać prawidłowy wzór chemiczny substancji, znając wartościowość jej pierwiastków.

• Przykład: aby poprawnie zapisać wzór tlenku fosforu, bierzemy pod uwagę wartościowość tlenu (II) i fosforu (V). Oznacza to, że najmniejsza wspólna wielokrotność P i O wynosi 10. Dlatego wzór ma następującą postać: P 2 O 5.

Znając dobrze właściwości pierwiastków, jakie wykazują w różnych związkach, można określić ich wartościowość nawet na podstawie wyglądu takich związków.

Na przykład: tlenki miedzi mają kolor czerwony (Cu 2 O) i czarny (CuO). Wodorotlenki miedzi mają kolor żółty (CuOH) i niebieski (Cu(OH) 2).

Aby wiązania kowalencyjne w substancjach były dla Ciebie bardziej wizualne i zrozumiałe, napisz ich wzory strukturalne. Linie między pierwiastkami reprezentują wiązania (wartościowość), które powstają między ich atomami:

Charakterystyka wartościowości

Obecnie określenie wartościowości pierwiastków opiera się na znajomości budowy zewnętrznych powłok elektronowych ich atomów.

Wartościowość może być:

• stała (metale głównych podgrup);
• zmienna (niemetale i metale grup drugorzędnych):
• wyższa wartościowość;
• najniższa wartościowość.

Poniższe informacje pozostają stałe w różnych związkach chemicznych:

• wartościowość wodoru, sodu, potasu, fluoru (I);
• wartościowość tlenu, magnezu, wapnia, cynku (II);
• wartościowość glinu (III).

Ale wartościowość żelaza i miedzi, bromu i chloru, a także wielu innych pierwiastków zmienia się, gdy tworzą one różne związki chemiczne.

Walencja i teoria elektronów

W ramach teorii elektroniki wartościowość atomu określa się na podstawie liczby niesparowanych elektronów, które biorą udział w tworzeniu par elektronowych z elektronami innych atomów.

W tworzeniu wiązań chemicznych biorą udział tylko elektrony znajdujące się w zewnętrznej powłoce atomu. Dlatego maksymalna wartościowość pierwiastka chemicznego to liczba elektronów w zewnętrznej powłoce elektronowej jego atomu.

Pojęcie wartościowości jest ściśle związane z prawem okresowości odkrytym przez D. I. Mendelejewa. Jeśli przyjrzysz się uważnie układowi okresowemu, łatwo zauważysz: pozycja pierwiastka w układzie okresowym i jego wartościowość są ze sobą nierozerwalnie powiązane. Najwyższa wartościowość pierwiastków należących do tej samej grupy odpowiada numerowi porządkowemu grupy w układzie okresowym.

Najniższą wartościowość dowiesz się, odejmując numer grupy interesującego Cię pierwiastka od liczby grup w układzie okresowym (jest ich osiem).

Na przykład wartościowość wielu metali pokrywa się z numerami grup w układzie pierwiastków okresowych, do których należą.

Tabela wartościowości pierwiastków chemicznych

Numer seryjny chemia pierwiastek (liczba atomowa)	Nazwa	Symbol chemiczny	Wartościowość
1	Wodór Hel Lit Beryl Węgiel Azot / azot Tlen Fluor Neon / Neon Sód/sód Magnez / Magnez Aluminium Krzem Fosfor / Fosfor Siarka/Siarka Chlor Argon / Argon Potas/Potas Wapń Skand / Skand Tytan Wanad Chrom / Chrom Mangan / Mangan Żelazo Kobalt Nikiel Miedź Cynk Gal German Arsen/Arsen Selen Brom Krypton / Krypton Rubid / Rubid Stront / Stront Itr / Itr Cyrkon / Cyrkon Niob / Niob Molibden Technet / technet Ruten / Ruten Rod Paladium Srebro Kadm Ind Cyna/cyna Antymon / Antymon Tellur / Tellur Jod / Jod Xenon / Xenon Cez Bar / Bar Lantan / Lantan Cer Prazeodym / Prazeodym Neodym / Neodym Promet / Promet Samar / Samar Europ Gadolin / Gadolin Terb / Terb Dysproz / Dysproz Holm Erb Tul Iterb / Iterb Lutet / Lutet Hafn / Hafn Tantal / Tantal Wolfram/wolfram Ren / Ren Osm / Osm Iryd / Iryd Platyna Złoto Rtęć Tal / tal Ołów/ołów Bizmut Polon Astat Radon / Radon Frans Rad Aktyn Tor Proaktyn / Protaktyn Uran / Uran	H	I (I), II, III, IV, V I, (II), III, (IV), V, VII II, (III), IV, VI, VII II, III, (IV), VI (I), II, (III), (IV) I, (III), (IV), V (II), (III), IV (II), III, (IV), V (II), III, (IV), (V), VI (II), III, IV, (VI), (VII), VIII (II), (III), IV, (VI) I, (III), (IV), V, VII (II), (III), (IV), (V), VI (I), II, (III), IV, (V), VI, VII (II), III, IV, VI, VIII (I), (II), III, IV, VI (I), II, (III), IV, VI (II), III, (IV), (V) Brak danych Brak danych (II), III, IV, (V), VI

W nawiasach podano wartościowości, które elementy je posiadające rzadko wykazują.

Wartościowość i stopień utlenienia

Zatem mówiąc o stopniu utlenienia, mamy na myśli, że atom w substancji o charakterze jonowym (co jest ważne) ma pewien konwencjonalny ładunek. A jeśli wartościowość jest cechą neutralną, wówczas stopień utlenienia może być ujemny, dodatni lub równy zeru.

Co ciekawe, dla atomu tego samego pierwiastka, w zależności od pierwiastków, z którymi tworzy związek chemiczny, wartościowość i stopień utlenienia mogą być takie same (H 2 O, CH 4 itp.) lub różne (H 2 O 2, HNO3).

Wniosek

Pogłębiając swoją wiedzę na temat budowy atomów, głębiej i bardziej szczegółowo poznasz wartościowość. Ten opis pierwiastków chemicznych nie jest wyczerpujący. Ma to jednak ogromne znaczenie praktyczne. Jak sam widziałeś nie raz, rozwiązywanie problemów i przeprowadzanie eksperymentów chemicznych na swoich lekcjach.

Ten artykuł ma na celu pomóc Ci uporządkować wiedzę na temat wartościowości. A także przypomnij, jak można to określić i gdzie stosuje się wartościowość.

Mamy nadzieję, że ten materiał okaże się przydatny w przygotowaniu zadań domowych oraz samodzielnym przygotowaniu się do sprawdzianów i egzaminów.

blog.site, przy kopiowaniu materiału w całości lub w części wymagany jest link do oryginalnego źródła.

Trudno przecenić rolę żelaza dla organizmu człowieka, ponieważ to ono przyczynia się do „tworzenia” krwi, jego zawartość wpływa na poziom hemoglobiny i mioglobiny, żelazo normalizuje pracę układu enzymatycznego. Ale czym jest ten pierwiastek z chemicznego punktu widzenia? Jaka jest wartościowość żelaza? Zostanie to omówione w tym artykule.

Trochę historii

Ludzkość wiedziała o tym pierwiastku chemicznym, a nawet posiadała produkty z niego wykonane już w IV wieku p.n.e. Byli to ludy starożytnego Egiptu i Sumeru. To oni jako pierwsi zaczęli wytwarzać biżuterię i broń ze stopu żelaza i niklu, które znaleziono podczas wykopalisk archeologicznych i dokładnie zbadano przez chemików.

Nieco później plemiona aryjskie, które przeniosły się do Azji, nauczyły się wydobywać żelazo z rudy. Dla ówczesnych ludzi był on tak cenny, że wyroby pokrywano złotem!

Charakterystyka żelaza

Żelazo (Fe) zajmuje czwarte miejsce pod względem zawartości w głębi skorupy ziemskiej. Zajmuje miejsce w grupie 7 okresu 4 i jest numerem 26 w układzie okresowym pierwiastków chemicznych. Wartościowość żelaza zależy bezpośrednio od jego pozycji w tabeli. Ale o tym później.

Metal ten występuje najczęściej w przyrodzie w postaci rudy, występuje w wodzie jako minerał, a także w różnych związkach.

Największe zasoby żelaza w postaci rudy znajdują się w Rosji, Australii, Ukrainie, Brazylii, USA, Indiach i Kanadzie.

Właściwości fizyczne

Zanim przejdziemy do wartościowości żelaza, należy przyjrzeć się bliżej jego właściwościom fizycznym, że tak powiem, przyjrzeć się mu bliżej.

Metal ten jest dość plastyczny, ale może zwiększać twardość poprzez interakcję z innymi pierwiastkami (na przykład węglem). Ma także właściwości magnetyczne.

W wilgotnym środowisku żelazo może korodować, czyli rdzewieć. Chociaż absolutnie czysty metal jest bardziej odporny na wilgoć, jeśli zawiera zanieczyszczenia, powodują one korozję.

Żelazo dobrze oddziałuje ze środowiskami kwaśnymi i może nawet tworzyć sole kwasu żelazowego (pod warunkiem, że występuje silny środek utleniający).

W powietrzu szybko pokrywa się warstwą tlenku, która chroni go przed interakcjami.

Właściwości chemiczne

Pierwiastek ten posiada także szereg właściwości chemicznych. Żelazo, podobnie jak pozostałe pierwiastki układu okresowego, ma ładunek w jądrze atomowym, który odpowiada liczbie atomowej +26. W pobliżu jądra obraca się 26 elektronów.

Ogólnie rzecz biorąc, jeśli weźmiemy pod uwagę właściwości żelaza - pierwiastka chemicznego, to jest to metal o niskiej zdolności aktywnej.

Oddziałując ze słabszymi utleniaczami, żelazo tworzy związki, w których jest dwuwartościowe (to znaczy jego stopień utlenienia wynosi +2). A jeśli przy silnych utleniaczach stopień utlenienia żelaza osiąga +3 (to znaczy jego wartościowość staje się równa 3).

Podczas interakcji z pierwiastkami chemicznymi niebędącymi metalami Fe działa w stosunku do nich jako środek redukujący, a jego stopień utlenienia staje się, oprócz +2 i +3, nawet +4, +5, +6. Związki takie mają bardzo silne właściwości utleniające.

Jak wspomniano powyżej, żelazo w powietrzu jest pokryte warstwą tlenku. Po podgrzaniu szybkość reakcji wzrasta i może powstać tlenek żelaza o wartościowości 2 (temperatura poniżej 570 stopni Celsjusza) lub tlenek o wartościowości 3 (temperatura powyżej 570 stopni Celsjusza).

Oddziaływanie Fe z halogenami prowadzi do tworzenia soli. Pierwiastki fluor i chlor utleniają go do +3. Brom wynosi do +2 lub +3 (wszystko zależy od warunków przemiany chemicznej podczas interakcji z żelazem).

Podczas interakcji z jodem pierwiastek utlenia się do +2.

Przez ogrzewanie żelaza i siarki otrzymuje się siarczek żelaza o wartościowości 2.

Jeśli żelazo stopi się i połączy z węglem, fosforem, krzemem, borem i azotem, otrzyma się związki zwane stopami.

Żelazo jest metalem, dlatego oddziałuje również z kwasami (co również zostało pokrótce omówione powyżej). Na przykład kwasy siarkowy i azotowy, które mają wysokie stężenie, nie wpływają na żelazo w środowisku o niskiej temperaturze. Ale gdy tylko wzrośnie, następuje reakcja, w wyniku której żelazo utlenia się do +3.

Im wyższe stężenie kwasu, tym wyższą należy podać temperaturę.

Ogrzewając żelazo dwuwartościowe w wodzie, otrzymujemy jego tlenek i wodór.

Fe ma także zdolność wypierania metali o obniżonej aktywności z wodnych roztworów soli. Jednocześnie utlenia się do +2.

Wraz ze wzrostem temperatury żelazo redukuje metale z tlenków.

Co to jest wartościowość

Już w poprzedniej części zetknęliśmy się trochę z pojęciem wartościowości, a także stopnia utlenienia. Czas rozważyć wartościowość żelaza.

Ale najpierw musisz zrozumieć, jaka to jest właściwość pierwiastków chemicznych.

Skład substancji chemicznych jest prawie zawsze stały. Na przykład we wzorze wody H2O znajduje się 1 atom tlenu i 2 atomy wodoru. To samo dotyczy innych związków zawierających dwa pierwiastki chemiczne, z których jednym jest wodór: do 1 atomu pierwiastka chemicznego można dodać 1-4 atomów wodoru. Ale nie odwrotnie! Dlatego jasne jest, że wodór przyłącza się do siebie tylko 1 atom innej substancji. I to właśnie zjawisko nazywa się wartościowością - zdolnością atomów pierwiastka chemicznego do przyłączania określonej liczby atomów innych pierwiastków.

Wartość wartościowości i wzór graficzny

Istnieją elementy układu okresowego, które mają stałą wartościowość - są to tlen i wodór.

I są pierwiastki chemiczne, w których się zmienia. Na przykład żelazo jest często 2- i 3-wartościowe, siarka 2, 4, 6, węgiel 2 i 4. Są to pierwiastki o zmiennej wartościowości.

Znając także wartościowość jednego z pierwiastków w związku, można określić wartościowość drugiego.

Wartościowość żelaza

Jak zauważono, żelazo jest pierwiastkiem o zmiennej wartościowości. I może wahać się nie tylko między wskaźnikami 2 i 3, ale także osiągnąć 4, 5, a nawet 6.

Oczywiście bardziej szczegółowo bada wartościowość żelaza.Rozważmy pokrótce ten mechanizm na poziomie najprostszych cząstek.

Żelazo jest pierwiastkiem d, który obejmuje 31 kolejnych elementów układu okresowego (są to okresy 4-7). Wraz ze wzrostem numeru seryjnego właściwości elementów d ulegają niewielkim zmianom. Promień atomowy tych substancji również powoli rośnie. Mają zmienną wartościowość, która zależy od tego, że zewnętrzny podpoziom d-elektronów jest niekompletny.

Dlatego w przypadku żelaza elektronami walencyjnymi są nie tylko c-elektrony znajdujące się w warstwie zewnętrznej, ale także niesparowane elektrony 3D warstwy zewnętrznej. W rezultacie wartościowość Fe w związkach chemicznych może wynosić 2, 3, 4, 5, 6. Zasadniczo jest równa 2 i 3 - są one bardziej stabilne w przypadku innych substancji. W mniej stabilnych wykazuje wartościowość 4, 5, 6. Ale takie związki są mniej powszechne.

Żelazo dwuwartościowe

Kiedy 2-wartościowe żelazo reaguje z wodą, otrzymuje się tlenek żelaza (2). Związek ten ma kolor czarny. Dość łatwo wchodzi w interakcję z kwasami solnym (niskie stężenie) i azotowym (wysokie stężenie).

Jeśli taki tlenek 2-wartościowego żelaza reaguje albo z wodorem (temperatura 350 stopni Celsjusza), albo z węglem (koksem) w temperaturze 1000 stopni, to zostaje przywrócony do stanu czystego.

Dwuwartościowy tlenek żelaza ekstrahuje się następującymi metodami:

• poprzez połączenie tlenku żelaza 3-wartościowego z tlenkiem węgla;
• podczas ogrzewania czystego Fe przy niskim ciśnieniu tlenu;
• podczas rozkładu szczawianu żelazawego w środowisku próżniowym;
• gdy czyste żelazo oddziałuje z tlenkami, temperatura wynosi 900-1000 stopni Celsjusza.

W środowisku naturalnym dwuwartościowy tlenek żelaza występuje w postaci minerału wustytu.

Istnieje również sposób na określenie wartościowości żelaza w roztworze - w tym przypadku ma on wskaźnik 2. Konieczne jest przeprowadzenie reakcji z czerwoną solą (heksacyjanożelazianem potasu) i alkaliami. W pierwszym przypadku otrzymuje się ciemnoniebieski osad - złożoną sól żelaza dwuwartościowego. W drugim - uzyskując ciemnoszarozielony osad - wodorotlenek żelaza, również 2-wartościowy, natomiast 3-wartościowy wodorotlenek żelaza ma w roztworze ciemnobrązową barwę.

Żelazo żelazowe

Trójwartościowy tlenek żelaza ma strukturę proszkową, której kolor jest czerwono-brązowy. Ma również nazwy: tlenek żelaza, czerwony pigment, barwnik spożywczy, krokus.

W naturze substancja ta występuje w postaci minerału – hematytu.

Tlenek takiego żelaza nie oddziałuje już z wodą. Ale łączy się z kwasami i zasadami.

Tlenek żelaza (3) służy do barwienia materiałów stosowanych w budownictwie:

• cegły;
• cement;
• wyroby ceramiczne;
• Beton;
• płyty chodnikowe;
• wykładziny podłogowe (linoleum).

Żelazo w organizmie człowieka

Jak wspomniano na początku artykułu, substancja żelazo jest ważnym składnikiem organizmu człowieka.

Gdy ten element nie wystarczy, mogą wystąpić następujące konsekwencje:

• zwiększone zmęczenie i wrażliwość na zimno;
• sucha skóra;
• zmniejszona aktywność mózgu;
• pogorszenie wytrzymałości płytki paznokcia;
• zawroty głowy;
• problemy trawienne;
• siwe włosy i wypadanie włosów.

Żelazo gromadzi się z reguły w śledzionie i wątrobie, a także w nerkach i trzustce.

Dieta danej osoby powinna obejmować żywność zawierającą żelazo:

• wątroba wołowa;
• Kasza gryczana;
• arachid;
• pistacje;
• groszek zielony w puszkach;
• suszone borowiki;
• jaja kurze;
• szpinak;
• dereń;
• jabłka;
• gruszki;
• brzoskwinie;
• buraczany;
• owoce morza.

Brak żelaza we krwi prowadzi do zmniejszenia stężenia hemoglobiny i rozwoju choroby, takiej jak niedokrwistość z niedoboru żelaza.