08. Свойства железа

Химический элемент железо

Железо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 26. Обозначается символом . На внешнем четвертом слое атома железа находится 2 электрона:

Основные степени окисления железа — и , менее характерна для железа степень окисления .

Железо - один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия). В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Распространённость железа в земной коре — 4,65 % (4-е место после , , ). Считается также, что железо составляет бо́льшую часть земного ядра.

Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красный железняк (гематит, ), магнитный железняк (магнетит, ), бурый железняк или лимонит.

Простое вещество железо

Простое вещество железо — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро коррозирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе. 

При хранении на воздухе при температуре до 200 °С железо постепенно покрывается плотной плёнкой оксида, препятствующего дальнейшему окислению металла. Во влажном воздухе железо покрывается рыхлым слоем ржавчины, который не препятствует доступу кислорода и влаги к металлу и его разрушению. Ржавчина не имеет постоянного химического состава, приближённо её химическую формулу можно записать как .

С кислородом железо реагирует при нагревании. При сгорании железа в кислороде образуется оксид (железная окалина):

При нагревании порошка серы и железа образуется сульфид, приближённую формулу которого можно записать как .

При нагревании железо реагирует с галогенами, азотом, фосфором, кремнием, углеродом.

При высокой температуре (выше 700 °С) железо реагирует с парами воды:

.

Железо не растворяется в холодных концентрированных серной и азотной кислотах из-за пассивации поверхности металла прочной оксидной плёнкой. Горячая концентрированная серная кислота, являясь более сильным окислителем, взаимодействует с железом.

С соляной и разбавленной (приблизительно 20%-й) серной кислотами железо реагирует с образованием солей железа (II):

;

.

При взаимодействии железа с приблизительно 70%-й серной кислотой реакция протекает с образованием сульфата железа (III):

.

Оксиды и гидроксиды железа

Оксид железа (II) обладает основными свойствами, ему отвечает основание . Оксид железа (III) слабо амфотерен, ему отвечает ещё более слабое, чем , основание , которое реагирует с кислотами:

.

Гидроксид железа (III) проявляет слабо амфотерные свойства, он способен реагировать только с концентрированными растворами щелочей:

.

При хранении водных растворов солей железа (II) наблюдается окисление железа (II) до железа (III).

Список рекомендованной литературы

1. Оржековский П. А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, Л. С. Понтак. – М.: АСТ: Астрель, 2007 (§29).

2. Оржековский П. А. Химия: 9-ый класс: учеб для общеобр. учрежд. / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, М. М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013 (§34).

3. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009.

4. Хомченко И. Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.

5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В. А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.

Домашнее задание

с. 234  №№ 2-4  из учебника П. А. Оржековского «Химия: 9-ый класс» / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, М. М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013.