تعريف

حديد- عنصر المجموعة الثامنة من الفترة الرابعة من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية بقلم D. I. Mendeleev.

ورقم المجلد هو 26. الرمز هو Fe (باللاتينية "ferrum"). من أكثر المعادن شيوعاً في القشرة الأرضية (المركز الثاني بعد الألومنيوم).

الخصائص الفيزيائية للحديد

الحديد معدن رمادي. في شكله النقي يكون ناعمًا جدًا ومرنًا ولزجًا. التكوين الإلكتروني لمستوى الطاقة الخارجي هو 3d 6 4s 2. يظهر الحديد في مركباته حالات الأكسدة "+2" و"+3". درجة انصهار الحديد هي 1539 درجة مئوية. يشكل الحديد تعديلين بلوريين: الحديد α وγ. الأول منهما يحتوي على شبكة مكعبة تتمحور حول الجسم، والثاني يحتوي على شبكة مكعبة تتمحور حول الوجه. الحديد α مستقر ديناميكيًا حراريًا في نطاقين من درجات الحرارة: أقل من 912 ومن 1394 درجة مئوية إلى نقطة الانصهار. بين 912 و1394 درجة مئوية، يكون الحديد مستقرًا.

تعتمد الخواص الميكانيكية للحديد على نقائه - أي محتوى كميات صغيرة جدًا من العناصر الأخرى فيه. يمتلك الحديد الصلب القدرة على إذابة العديد من العناصر في حد ذاته.

الخواص الكيميائية للحديد

في الهواء الرطب، يصدأ الحديد بسرعة، أي. مغطى بطبقة بنية من أكسيد الحديد المائي، والذي، بسبب قابليته للتفتيت، لا يحمي الحديد من المزيد من الأكسدة. في الماء، يتآكل الحديد بشكل مكثف؛ مع وفرة الوصول إلى الأكسجين، يتم تشكيل أشكال هيدرات أكسيد الحديد (III):

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 ×H 2 O.

مع نقص الأكسجين أو صعوبة الوصول إليه، يتم تشكيل أكسيد مختلط (II، III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4 H 2.

يذوب الحديد في حمض الهيدروكلوريك بأي تركيز:

الحديد + 2HCl = FeCl2 + H2.

يحدث الذوبان في حامض الكبريتيك المخفف بالمثل:

الحديد + ح 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

في المحاليل المركزة لحمض الكبريتيك، يتأكسد الحديد إلى الحديد (III):

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

ومع ذلك، في حامض الكبريتيك، الذي يقترب تركيزه من 100٪، يصبح الحديد سلبيًا ولا يحدث أي تفاعل عمليًا. يذوب الحديد في المحاليل المخففة والمتوسطة التركيز لحمض النيتريك:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H2O.

عند التركيزات العالية من حمض النيتريك، يتباطأ الذوبان ويصبح الحديد سلبيًا.

مثل المعادن الأخرى، يتفاعل الحديد مع مواد بسيطة. تحدث التفاعلات بين الحديد والهالوجينات (بغض النظر عن نوع الهالوجين) عند تسخينها. يحدث تفاعل الحديد مع البروم عند زيادة ضغط بخار الأخير:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3؛

3Fe + 4I 2 = الحديد 3 أنا 8.

يحدث أيضًا تفاعل الحديد مع الكبريت (المسحوق) والنيتروجين والفوسفور عند تسخينه:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N؛

2Fe + P = Fe 2 P؛

3Fe + P = Fe 3 P.

الحديد قادر على التفاعل مع المعادن غير مثل الكربون والسيليكون:

3Fe + C = الحديد 3 C؛

من بين تفاعلات تفاعل الحديد مع المواد المعقدة، تلعب التفاعلات التالية دورًا خاصًا - فالحديد قادر على اختزال المعادن الموجودة في سلسلة النشاط على يمينه من المحاليل الملحية (1)، واختزال مركبات الحديد (III) ( 2):

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1)؛

الحديد + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).

يتفاعل الحديد عند ضغط مرتفع مع أكسيد غير ملح - CO مع تكوين مواد ذات تركيبة معقدة - الكربونيل - Fe (CO) 5، Fe 2 (CO) 9 و Fe 3 (CO) 12.

الحديد، في غياب الشوائب، يكون مستقرًا في الماء وفي المحاليل القلوية المخففة.

الحصول على الحديد

الطريقة الرئيسية للحصول على الحديد هي من خام الحديد (الهيماتيت، المغنتيت) أو التحليل الكهربائي لمحاليل أملاحه (في هذه الحالة يتم الحصول على الحديد "النقي"، أي الحديد بدون شوائب).

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

يمارس

تمت معالجة مقياس الحديد Fe 3 O 4 بوزن 10 جم أولاً باستخدام 150 مل من محلول حمض الهيدروكلوريك (كثافة 1.1 جم/مل) مع جزء كتلي من كلوريد الهيدروجين بنسبة 20%، ثم تمت إضافة الحديد الزائد إلى المحلول الناتج. تحديد تكوين الحل (بالنسبة المئوية بالوزن).

حل

دعونا نكتب معادلات التفاعل وفقا لشروط المشكلة: 8HCl + Fe3O4 = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2). بمعرفة كثافة وحجم محلول حمض الهيدروكلوريك، يمكنك العثور على كتلته: م سول (حمض الهيدروكلوريك) = V(حمض الهيدروكلوريك) × ρ (حمض الهيدروكلوريك)؛ م سول (حمض الهيدروكلوريك) = 150×1.1 = 165 جم. دعونا نحسب كتلة كلوريد الهيدروجين: m(HCl) = m sol (HCl) ×ω(HCl)/100%; م(حمض الهيدروكلوريك) = 165×20%/100% = 33 جم. الكتلة المولية (كتلة مول واحد) من حمض الهيدروكلوريك، محسوبة باستخدام جدول العناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف – 36.5 جم/مول. لنجد كمية كلوريد الهيدروجين: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); الخامس (حمض الهيدروكلوريك) = 33/36.5 = 0.904 مول. الكتلة المولية (كتلة مول واحد) من المقياس، محسوبة باستخدام جدول العناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف – 232 جم/مول. لنجد كمية مادة المقياس: v(Fe3O4) = 10/232 = 0.043 مول. وفقا للمعادلة 1، v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1: 8، وبالتالي، v (HCl) = 8 v (Fe 3 O 4) = 0.344 مول. ومن ثم فإن كمية كلوريد الهيدروجين المحسوبة بالمعادلة (0.344 مول) ستكون أقل من تلك المشار إليها في بيان المشكلة (0.904 مول). ولذلك، فإن حمض الهيدروكلوريك فائض وسيحدث تفاعل آخر: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H2 (3). دعونا نحدد كمية مادة كلوريد الحديديك المتكونة نتيجة التفاعل الأول (نستخدم مؤشرات للدلالة على تفاعل معين): v 1 (FeCl 2): ​​v (Fe 2 O 3) = 1:1 = 0.043 مول؛ الخامس 1 (FeCl 3): الخامس (الحديد 2 يا 3) = 2:1؛ v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0.086 مول. دعونا نحدد كمية كلوريد الهيدروجين التي لم تتفاعل في التفاعل 1 وكمية كلوريد الحديد (II) المتكونة أثناء التفاعل 3: v rem (HCl) = v(HCl) – v 1 (HCl) = 0.904 – 0.344 = 0.56 مول؛ v 3 (FeCl 2): ​​v rem (HCl) = 1:2؛ v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0.28 مول. دعونا نحدد كمية مادة FeCl 2 المتكونة أثناء التفاعل 2، والكمية الإجمالية لمادة FeCl 2 وكتلتها: v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0.086 مول؛ v 2 (FeCl 2): ​​​​v 2 (FeCl 3) = 3:2؛ v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0.129 مول؛ مجموع v (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0.043 + 0.129 + 0.28 = 0.452 مول؛ m(FeCl 2) = مجموع v (FeCl 2) × M(FeCl 2) = 0.452 × 127 = 57.404 جم. دعونا نحدد كمية المادة وكتلة الحديد التي دخلت في التفاعلين 2 و 3: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2؛ v 2 (Fe) = 1/2× v 2 (FeCl 3) = 0.043 مول؛ v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2؛ v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 مول؛ مجموع v (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0.043+0.28 = 0.323 مول؛ m(Fe) = v sum (Fe) ×M(Fe) = 0.323 ×56 = 18.088 جم. دعونا نحسب كمية المادة وكتلة الهيدروجين المنطلق في التفاعل 3: v(H 2) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 مول؛ م(ح 2) = الخامس(ح 2) ×م(ح 2) = 0.28 × 2 = 0.56 جم. نحدد كتلة المحلول الناتج m’sol والجزء الكتلي من FeCl 2 الموجود فيه: م’ سول = م سول (حمض الهيدروكلوريك) + م(Fe 3 O 4) + م(Fe) – م(H 2);

• التعيين - الحديد (الحديد)؛
• الفترة - الرابع؛
• المجموعة - 8 (الثامن)؛
• الكتلة الذرية - 55.845؛
• العدد الذري - 26؛
• نصف القطر الذري = 126 م؛
• نصف القطر التساهمي = 117 م؛
• توزيع الإلكترون - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ؛
• درجة حرارة الانصهار = 1535 درجة مئوية؛
• نقطة الغليان = 2750 درجة مئوية؛
• السالبية الكهربية (حسب بولينج / وفقًا لألبريد وروتشو) = 1.83/1.64؛
• حالة الأكسدة: +8، +6، +4، +3، +2، +1، 0؛
• الكثافة (رقم) = 7.874 جم/سم3؛
• الحجم المولي = 7.1 سم3 /مول.

مركبات الحديد:

الحديد هو المعدن الأكثر وفرة في القشرة الأرضية (5.1% بالكتلة) بعد الألومنيوم.

ويوجد الحديد الحر على الأرض بكميات صغيرة على شكل شذرات، وكذلك في النيازك المتساقطة.

صناعيا، يتم استخراج الحديد من رواسب خام الحديد من المعادن المحتوية على الحديد: خام الحديد المغناطيسي والأحمر والبني.

وتجدر الإشارة إلى أن الحديد جزء من العديد من المعادن الطبيعية، مما يسبب لونها الطبيعي. ويعتمد لون المعادن على تركيز ونسبة أيونات الحديد Fe2+ /Fe3+، وكذلك على الذرات المحيطة بهذه الأيونات. على سبيل المثال، وجود شوائب من أيونات الحديد يؤثر على لون العديد من الأحجار الكريمة وشبه الكريمة: التوباز (من الأصفر الشاحب إلى الأحمر)، الياقوت (من الأزرق إلى الأزرق الداكن)، الزبرجد (من الأزرق الفاتح إلى الأزرق المخضر)، إلخ.

يوجد الحديد في أنسجة الحيوانات والنباتات، على سبيل المثال، يوجد حوالي 5 جرام من الحديد في جسم الشخص البالغ. الحديد عنصر حيوي، فهو جزء من بروتين الهيموجلوبين، ويشارك في نقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة والخلايا. مع نقص الحديد في جسم الإنسان، يتطور فقر الدم (فقر الدم بسبب نقص الحديد).

أرز. هيكل ذرة الحديد.

التكوين الإلكتروني لذرة الحديد هو 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (انظر التركيب الإلكتروني للذرات). في تكوين الروابط الكيميائية مع العناصر الأخرى، يمكن أن يشارك إلكترونين موجودان على المستوى الخارجي 4s + 6 إلكترونات من المستوى الفرعي ثلاثي الأبعاد (8 إلكترونات في المجموع)، لذلك، في المركبات، يمكن للحديد أن يأخذ حالات الأكسدة +8، +6، +4، +3، +2، +1، (الأكثر شيوعًا هي +3، +2). الحديد لديه نشاط كيميائي متوسط.

أرز. حالات أكسدة الحديد: +2، +3.

الخصائص الفيزيائية للحديد:

• معدن فضي أبيض.
• في شكله النقي يكون ناعمًا وبلاستيكيًا تمامًا.
• لديه الموصلية الحرارية والكهربائية جيدة.

يوجد الحديد في شكل أربعة تعديلات (تختلف في بنية الشبكة البلورية): الحديد α؛ β الحديد. γ الحديد. δ الحديد.

الخواص الكيميائية للحديد

• يتفاعل مع الأكسجين، اعتمادا على درجة الحرارة وتركيز الأكسجين، يمكن تشكيل منتجات مختلفة أو خليط من منتجات أكسدة الحديد (FeO، Fe 2 O 3، Fe 3 O 4):
  3Fe + 2O 2 = الحديد 3 O 4؛
• أكسدة الحديد عند درجات الحرارة المنخفضة:
  4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3؛
• يتفاعل مع بخار الماء:
  3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2؛
• يتفاعل الحديد المطحون جيدًا عند تسخينه مع الكبريت والكلور (كبريتيد الحديد وكلوريد):
  الحديد + S = الحديدS؛ 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3؛
• في درجات حرارة عالية يتفاعل مع السيليكون والكربون والفوسفور:
  3Fe + C = الحديد 3 C؛
• يمكن للحديد أن يشكل سبائك مع معادن أخرى وغير معدنية؛
• يزيح الحديد المعادن الأقل نشاطًا من أملاحها:
  Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu؛
• مع الأحماض المخففة، يعمل الحديد كعامل اختزال، مكونًا الأملاح:
  Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2؛
• مع حمض النيتريك المخفف، يشكل الحديد منتجات مختلفة لاختزال الحمض، اعتمادًا على تركيزه (N 2، N 2 O، NO 2).

الحصول على الحديد واستخدامه

يتم الحصول على الحديد الصناعي صهرالحديد الزهر والصلب.

الحديد الزهر عبارة عن سبيكة من الحديد تحتوي على شوائب من السيليكون والمنغنيز والكبريت والفوسفور والكربون. محتوى الكربون في الحديد الزهر يتجاوز 2% (في الفولاذ أقل من 2%).

يتم الحصول على الحديد النقي:

• في محولات الأكسجين المصنوعة من الحديد الزهر.
• اختزال أكاسيد الحديد بالهيدروجين وأول أكسيد الكربون ثنائي التكافؤ؛
• التحليل الكهربائي للأملاح المقابلة.

يتم الحصول على الحديد الزهر من خامات الحديد عن طريق اختزال أكاسيد الحديد. تتم عملية صهر الحديد في الأفران العالية. يستخدم فحم الكوك كمصدر للحرارة في الفرن العالي.

الفرن العالي عبارة عن هيكل فني معقد للغاية يبلغ ارتفاعه عدة عشرات من الأمتار. وهي مبطنة بالطوب الحراري ومحمية بغلاف فولاذي خارجي. اعتبارًا من عام 2013، تم بناء أكبر فرن صهر في كوريا الجنوبية من قبل شركة الصلب POSCO في مصنع جوانجيانج للمعادن (كان حجم الفرن بعد التحديث 6000 متر مكعب بسعة سنوية قدرها 5700000 طن).

أرز. فرن الانفجار.

تستمر عملية صهر الحديد الزهر في الفرن العالي بشكل مستمر لعدة عقود حتى يصل الفرن إلى نهايته.

أرز. عملية صهر الحديد في الفرن العالي.

• يتم سكب الخامات المخصبة (خام الحديد المغناطيسي والأحمر والبني) وفحم الكوك من خلال الجزء العلوي من الفرن العالي؛
• تحدث عمليات اختزال الحديد من الخام تحت تأثير أول أكسيد الكربون (II) في الجزء الأوسط من الفرن العالي (المنجم) عند درجة حرارة 450-1100 درجة مئوية (يتم تحويل أكاسيد الحديد إلى معدن):
  • 450-500 درجة مئوية - 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2؛
  • 600 درجة مئوية - الحديد 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2؛
  • 800 درجة مئوية - FeO + CO = Fe + CO 2؛
  • يتم اختزال جزء من أكسيد الحديد ثنائي التكافؤ بواسطة فحم الكوك: FeO + C = Fe + CO.
• بالتوازي، تحدث عملية اختزال أكاسيد السيليكون والمنغنيز (الموجودة في خام الحديد على شكل شوائب)، حيث يعتبر السيليكون والمنغنيز جزءًا من الحديد المنصهر:
  • SiO 2 + 2C = Si + 2CO؛
  • Mn2O3 + 3C = 2Mn + 3CO.
• أثناء التحلل الحراري للحجر الجيري (الذي يتم إدخاله في الفرن العالي)، يتكون أكسيد الكالسيوم، الذي يتفاعل مع أكاسيد السيليكون والألومنيوم الموجودة في الخام:
  • كربونات الكالسيوم 3 = كربونات الكالسيوم + ثاني أكسيد الكربون 2؛
  • CaO + SiO 2 = CaSiO 3؛
  • CaO + Al 2 O 3 = Ca(AlO 2) 2.
• عند 1100 درجة مئوية تتوقف عملية اختزال الحديد؛
• يوجد بخار أسفل العمود، وهو الجزء الأوسع من الفرن العالي، والذي يوجد أسفله كتف، حيث يحترق فحم الكوك وتتشكل منتجات الصهر السائلة - الحديد الزهر والخبث، المتراكم في قاع الفرن - الحدادة ;
• في الجزء العلوي من الموقد عند درجة حرارة 1500 درجة مئوية، يحدث احتراق مكثف لفحم الكوك في تيار من الهواء المنفوخ: C + O 2 = CO 2 ;
• من خلال فحم الكوك الساخن، يتم تحويل أول أكسيد الكربون (IV) إلى أول أكسيد الكربون (II)، وهو عامل اختزال للحديد (انظر أعلاه): CO 2 + C = 2CO؛
• توجد الخبث المتكون من السيليكات وألومينوسيليكات الكالسيوم فوق الحديد الزهر، مما يحميه من عمل الأكسجين؛
• من خلال فتحات خاصة تقع على مستويات مختلفة من الموقد، يتم تفريغ الحديد الزهر والخبث؛
• يتم استخدام معظم الحديد الزهر لمزيد من المعالجة - صهر الفولاذ.

يتم صهر الفولاذ من الحديد الزهر والخردة المعدنية باستخدام طريقة المحول (طريقة الموقد المفتوح قديمة بالفعل، على الرغم من أنها لا تزال تستخدم) أو عن طريق الصهر الكهربائي (في الأفران الكهربائية، وأفران الحث). جوهر العملية (معالجة الحديد الزهر) هو تقليل تركيز الكربون والشوائب الأخرى من خلال الأكسدة بالأكسجين.

كما ذكرنا أعلاه فإن تركيز الكربون في الفولاذ لا يتجاوز 2%. بفضل هذا، يمكن تشكيل الفولاذ، على عكس الحديد الزهر، بسهولة تامة، مما يجعل من الممكن صنع مجموعة متنوعة من المنتجات ذات الصلابة والقوة العالية.

تعتمد صلابة الفولاذ على محتوى الكربون (كلما زاد الكربون، زادت صلابة الفولاذ) في درجة معينة من الفولاذ وظروف المعالجة الحرارية. أثناء التقسية (التبريد البطيء)، يصبح الفولاذ ناعمًا؛ عند التبريد السريع، يصبح الفولاذ قاسيًا جدًا.

لإعطاء الفولاذ الخصائص المحددة المطلوبة، تضاف إليه إضافات صناعة السبائك: الكروم والنيكل والسيليكون والموليبدينوم والفاناديوم والمنغنيز، وما إلى ذلك.

يعد الحديد الزهر والصلب من أهم المواد الإنشائية في الغالبية العظمى من قطاعات الاقتصاد الوطني.

الدور البيولوجي للحديد:

• يحتوي جسم الإنسان البالغ على حوالي 5 غرام من الحديد؛
• يلعب الحديد دورًا مهمًا في عمل الأعضاء المكونة للدم؛
• الحديد جزء من العديد من مجمعات البروتين المعقدة (الهيموجلوبين، الميوجلوبين، الإنزيمات المختلفة).

يحتوي جسم الإنسان على حوالي 5 جرام من الحديد، معظمه (70%) جزء من هيموجلوبين الدم.

الخصائص الفيزيائية

الحديد في حالته الحرة هو معدن أبيض فضي مع مسحة رمادية. الحديد النقي مطاوع وله خصائص مغناطيسية. في الممارسة العملية، عادة ما تستخدم سبائك الحديد - الحديد الزهر والصلب.

الحديد هو العنصر الأكثر أهمية والأكثر وفرة في المعادن التسعة d للمجموعة الفرعية الثامنة. ويشكل مع الكوبالت والنيكل "عائلة الحديد".

عند تكوين مركبات مع عناصر أخرى، غالبًا ما يستخدم 2 أو 3 إلكترونات (B = II، III).

الحديد، مثل جميع عناصر المجموعة الثامنة تقريبًا، لا يُظهر تكافؤًا أعلى يساوي رقم المجموعة. يصل الحد الأقصى للتكافؤ إلى VI ويظهر نادرًا للغاية.

المركبات الأكثر شيوعًا هي تلك التي تكون فيها ذرات الحديد في حالات الأكسدة +2 و +3.

طرق الحصول على الحديد

1. يتم الحصول على الحديد التقني (المخلوط بالكربون والشوائب الأخرى) عن طريق الاختزال الكربوثيرمي لمركباته الطبيعية وفق المخطط التالي:

يتم التعافي تدريجيًا على ثلاث مراحل:

1) 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2

2) الحديد 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2

3) FeO + CO = Fe + CO 2

ويحتوي الحديد الزهر الناتج عن هذه العملية على أكثر من 2% من الكربون. بعد ذلك، يتم استخدام الحديد الزهر لإنتاج الصلب - سبائك الحديد التي تحتوي على أقل من 1.5٪ من الكربون.

2. يتم الحصول على الحديد النقي جداً بإحدى الطرق التالية:

أ) تحلل الحديد خماسي الكربونيل

الحديد (CO) 5 = الحديد + 5СО

ب) تخفيض FeO النقي بالهيدروجين

FeO + H2 = Fe + H2O

ج) التحليل الكهربائي للمحاليل المائية لأملاح الحديد +2

FeC 2 O 4 = الحديد + 2CO 2

أكسالات الحديد (II).

الخواص الكيميائية

الحديد معدن ذو نشاط متوسط ​​ويظهر خصائص عامة مميزة للمعادن.

الميزة الفريدة هي القدرة على "الصدأ" في الهواء الرطب:

في غياب الرطوبة مع الهواء الجاف، يبدأ الحديد في التفاعل بشكل ملحوظ فقط عند درجة حرارة T> 150 درجة مئوية؛ عند التكليس يتكون "مقياس الحديد" Fe 3 O 4:

3Fe + 2O 2 = الحديد 3 O 4

الحديد لا يذوب في الماء في غياب الأكسجين. عند درجات حرارة عالية جدًا، يتفاعل الحديد مع بخار الماء، مما يؤدي إلى إزاحة الهيدروجين من جزيئات الماء:

3 Fe + 4H2O(g) = 4H2

آلية الصدأ هي التآكل الكهروكيميائي. يتم تقديم منتج الصدأ في شكل مبسط. في الواقع، يتم تشكيل طبقة فضفاضة من خليط من الأكاسيد والهيدروكسيدات ذات التركيب المتغير. وعلى عكس طبقة Al 2 O 3، فإن هذه الطبقة لا تحمي الحديد من المزيد من التدمير.

أنواع التآكل

حماية الحديد من التآكل

1. التفاعل مع الهالوجينات والكبريت عند درجات الحرارة العالية.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

الحديد + أنا 2 = الحديد 2

تتشكل المركبات التي يسود فيها نوع الرابطة الأيونية.

2. التفاعل مع الفوسفور والكربون والسيليكون (لا يتحد الحديد مباشرة مع N2 و H2 ولكنه يذوبهم).

Fe + P = Fe x P y

الحديد + C = الحديد × C ذ

الحديد + سي = الحديد × سي ذ

تتشكل مواد ذات تركيب متغير، مثل البيرثوليدات (الطبيعة التساهمية للرابطة هي السائدة في المركبات)

3. التفاعل مع الأحماض "غير المؤكسدة" (HCl، H 2 SO 4 dil.)

الحديد 0 + 2H + → الحديد 2+ + H 2

بما أن الحديد يقع في سلسلة النشاط على يسار الهيدروجين (E° Fe/Fe 2+ = -0.44 V)، فهو قادر على إزاحة H 2 من الأحماض العادية.

الحديد + 2HCl = FeCl2 + H2

الحديد + ح 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

4. التفاعل مع الأحماض "المؤكسدة" (HNO 3, H 2 SO 4 conc.)

الحديد 0 - 3e - → الحديد 3+

الحديد المركز HNO 3 وH 2 SO 4 "خامل"، لذلك في درجات الحرارة العادية لا يذوب المعدن فيها. مع التسخين القوي، يحدث الذوبان البطيء (دون إطلاق H 2).

في القسم يذوب الحديد HNO 3، ويتحول إلى محلول على شكل كاتيونات Fe 3+ ويتم تقليل الأنيون الحمضي إلى NO*:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H2O

شديد الذوبان في خليط من حمض الهيدروكلوريك وHNO3

5. العلاقة بالقلويات

لا يذوب الحديد في المحاليل المائية للقلويات. يتفاعل مع القلويات المنصهرة فقط عند درجات حرارة عالية جدًا.

6. التفاعل مع أملاح المعادن الأقل نشاطا

الحديد + CuSO4 = FeSO4 + النحاس

الحديد 0 + النحاس 2+ = الحديد 2+ + النحاس 0

7. التفاعل مع أول أكسيد الكربون الغازي (t = 200°C, P)

Fe (مسحوق) + 5CO (جم) = Fe 0 (CO) 5 خماسي كربونيل الحديد

مركبات الحديد (III).

Fe 2 O 3 - أكسيد الحديد (III).

مسحوق بني محمر، ن. ر. في H 2 O. في الطبيعة - "خام الحديد الأحمر".

طرق الحصول على:

1) تحلل هيدروكسيد الحديد (III).

2Fe(OH) 3 = الحديد 2 O 3 + 3H 2 O

2) إطلاق البيريت

4FeS 2 + 11O 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) تحلل النترات

الخواص الكيميائية

Fe 2 O 3 هو أكسيد أساسي مع علامات الأمفوتريتي.

I. تتجلى الخصائص الرئيسية في القدرة على التفاعل مع الأحماض:

Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZH 2 O

Fe2O3 + 6HCI = 2FeCI3 + 3H2O

Fe2O3 + 6HNO3 = 2Fe(NO3)3 + 3H2O

ثانيا. خصائص حمض ضعيفة. لا يذوب الحديد 2 O 3 في المحاليل المائية للقلويات، ولكن عند دمجه مع الأكاسيد الصلبة والقلويات والكربونات، تتشكل الفريت:

Fe 2 O 3 + CaO = Ca(FeO 2) 2

Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + MgCO 3 = Mg(FeO 2) 2 + CO 2

ثالثا. Fe 2 O 3 - مادة خام لإنتاج الحديد في صناعة المعادن:

Fe 2 O 3 + ZS = 2Fe + ZSO أو Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2

Fe(OH) 3 - هيدروكسيد الحديد (III).

طرق الحصول على:

تم الحصول عليه عن طريق عمل القلويات على أملاح Fe 3+ القابلة للذوبان:

FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3NaCl

في وقت التحضير، يكون Fe(OH) 3 عبارة عن رواسب مخاطية غير متبلورة ذات لون بني أحمر.

يتكون هيدروكسيد Fe(III) أيضًا أثناء أكسدة Fe وFe(OH)2 في الهواء الرطب:

4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3

4Fe(OH) 2 + 2H2O + O 2 = 4Fe(OH) 3

هيدروكسيد الحديد (III) هو المنتج النهائي للتحلل المائي لأملاح الحديد 3+.

الخواص الكيميائية

Fe(OH) 3 عبارة عن قاعدة ضعيفة جدًا (أضعف بكثير من Fe(OH) 2). يظهر خصائص حمضية ملحوظة. وهكذا، Fe(OH) 3 له طابع مذبذب:

1) تحدث التفاعلات مع الأحماض بسهولة:

2) يذوب الراسب الطازج من Fe(OH)3 في المحلول الساخن. محاليل KOH أو NaOH مع تكوين مجمعات هيدروكسيو:

Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3

في المحلول القلوي، يمكن أكسدة Fe(OH) 3 إلى الحديدات (أملاح حمض الحديد H 2 FeO 4 غير متحررة في الحالة الحرة):

2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H2O

أملاح الحديد 3+

والأكثر أهمية من الناحية العملية هي: Fe 2 (SO 4) 3، FeCl 3، Fe(NO 3) 3، Fe(SCN) 3، K 3 4 - ملح الدم الأصفر = Fe 4 3 الأزرق البروسي (راسب أزرق داكن)

ب) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 ثيوسيانات Fe(III) (محلول أحمر الدم)

معادلة:

كبريتات الحديد (II)، كبريتات الحديدوز، FeSO 4 - ملح حمض الكبريتيك والحديد ثنائي التكافؤ. صلابة - 2.

في الكيمياء، تسمى كبريتات الحديد هيدرات بلورية. كبريتات الحديد (II).. البلورات خضراء فاتحة. يتم استخدامه في صناعة النسيج والزراعة كمبيد حشري ولتحضير الدهانات المعدنية.

التناظرية الطبيعية - المعدنية الميلانتيريت; يوجد في الطبيعة في بلورات النظام أحادي السطوح، أخضر-أصفر اللون، على شكل مسحات أو رواسب.

الكتلة المولية: 151.91 جم/مول

كثافة: 1.8-1.9 جم/سم3

درجة حرارة الانصهار: 400 درجة مئوية

الذوبان في الماء: 25.6 جم/100 مل

يتم إطلاق كبريتات الحديدوز عند درجات حرارة تتراوح من 1.82 درجة مئوية إلى 56.8 درجة مئوية من المحاليل المائية على شكل بلورات خضراء فاتحة FeSO 4 · 7H 2 O، تسمى كبريتات الحديدوز (هيدرات بلورية). يذوب في 100 جم من الماء: 26.6 جم من FeSO 4 اللامائي عند 20 درجة مئوية و54.4 جم عند 56 درجة مئوية.

تتأكسد محاليل كبريتات الحديدوز بمرور الوقت تحت تأثير الأكسجين الجوي وتتحول إلى كبريتات الحديد (III):

12FeSO 4 + O 2 + 6H 2 O = 4Fe 2 (SO 4) 3 + 4Fe(OH) 3 ↓

عند تسخينه فوق 480 درجة مئوية، فإنه يتحلل:

2FeSO 4 → الحديد 2 يا 3 + SO 2 + SO 3

إيصال.

يمكن تحضير كبريتات الحديد عن طريق عمل حمض الكبريتيك المخفف على الحديد الخردة، وقطع حديد التسقيف، وما إلى ذلك. وفي الصناعة، يتم الحصول عليها كمنتج ثانوي عند تخليل صفائح الحديد والأسلاك وما إلى ذلك بـ H2SO4 المخفف، إزالة النطاق.

الحديد + ح 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

طريقة أخرى هي التحميص التأكسدي للبيريت:

2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O = 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4

التحليل النوعي.

التفاعلات التحليلية لكاتيون الحديد (ثانيا).

1. مع هيكسسيانوفيرات البوتاسيوم (III) ك 3 مع تكوين راسب أزرق داكن من حديد البوتاسيوم (II) هيكسسيانوفيرات (III) ("أزرق تيرنبول")، غير قابل للذوبان في الأحماض، ويتحلل بالقلويات لتكوين Fe(OH) 3 (HF).

FeSO 4 + ك 3 كف  + ك 2 سو 4

قيمة الرقم الهيدروجيني الأمثل للتفاعل هي 2-3. رد الفعل كسري وحساس للغاية. تتداخل التركيزات العالية من Fe 3+.

2. مع كبريتيد الأمونيوم (نيو هامبشاير 4 ) 2 سمع تكوين راسب أسود قابل للذوبان في الأحماض القوية (HF).

FeSO 4 + (ن ح 4) 2 س
FeS + (NH 4) 2 SO 4

3.2. التفاعلات التحليلية لأيون الكبريتات.

1. مع كاشف المجموعة BaCl 2 + CaCl 2 أو BaCl 2 (GF).

يتم إجراء الاكتشاف الجزئي لأيون الكبريتات في بيئة حمضية، مما يزيل التأثير المتداخل لـ CO 3 2-، PO 4 3-، وما إلى ذلك، وذلك عن طريق غلي محلول الاختبار مع 6 mol/dm 3 HCl لإزالة S 2 -، SO 3 2 - ، S 2 O 3 2- أيونات، والتي يمكن أن تشكل الكبريت العنصري، والذي يمكن الخلط بين راسبه وبين راسب BaSO 4. راسب BaSO 4 قادر على تكوين بلورات متماثلة مع KMnO 4 ويتحول إلى اللون الوردي (تزداد خصوصية التفاعل).

المنهجية إجراء التفاعل في وجود 0.002 مول/سم 3 كمنو 4 .

أضف كميات متساوية من محاليل برمنجنات البوتاسيوم وكلوريد الباريوم وحمض الهيدروكلوريك إلى 3-5 قطرات من محلول الاختبار واخلط بقوة لمدة 2-3 دقائق. اتركه يستقر، ودون فصل الراسب عن المحلول، أضف 1-2 قطرات من محلول 3٪ H 2 O 2، واخلطه وأعده بالطرد المركزي. يجب أن يظل الراسب ورديًا، ويجب أن يصبح المحلول فوق الراسب عديم اللون.

2. مع خلات الرصاص.

لذا 4 2- + ص 2+
PbSO 4 

المنهجية : أضف إلى 2 سم 3 من محلول الكبريتات 0.5 سم 3 من حمض الهيدروكلوريك المخفف و 0.5 سم 3 من محلول خلات الرصاص؛ يتكون راسب أبيض قابل للذوبان في محلول مشبع من خلات الأمونيوم أو هيدروكسيد الصوديوم.

PbSO 4  + 4 هيدروكسيد الصوديوم
نا 2 + نا 2 سو 4

مع أملاح السترونتيوم – تكوين راسب أبيض غير قابل للذوبان في الأحماض (على عكس الكبريتات).

لذا 4 2 - + الأب 2+
SrSO 4

المنهجية : أضف 4-5 قطرات من المحلول المركز لكلوريد السترونتيوم إلى 4-5 قطرات من المحلول الذي تم تحليله، ليتشكل راسب أبيض.

مع أملاح الكالسيوم - تكوين بلورات الجبس على شكل إبرة CaSO 4  2H 2 O.

SO 4 2- + Ca 2+ + 2H 2 O
CaSO4  2H2O

المنهجية: ضع قطرة من محلول الاختبار وملح الكالسيوم على شريحة زجاجية وجففها قليلاً. ويتم فحص البلورات الناتجة تحت المجهر.

تحليل كمي.

قياس البرمنجنات.

تحديد الجزء الكتلي من الحديد في عينة من ملح موهر (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O بطريقة قياس البرمنجاناتوم

(خيار المعايرة المباشرة)

يعتمد التحديد على أكسدة الحديد (II) بواسطة برمنجنات البوتاسيوم إلى الحديد (III).

10 فيسو 4 + 2 كمنو 4 + 8 ح 2 لذا 4 = 5 الحديد 2 (لذا 4 ) 3 + 2 منسو 4 +ك 2 لذا 4 + 8 ح 2 يا

م (الحديد) = 55.85 جم / مول

المنهجية: يتم نقل الجزء الموزون الدقيق من ملح موهر المطلوب لتحضير 100 سم3 من محلول 0.1 م من ملح موهر كميًا إلى دورق حجمي سعة 100 سم3، مذابًا في كمية صغيرة من الماء المقطر، بعد الذوبان الكامل، وضبطه حسب العلامة باستخدام الماء، ويخلط. يتم وضع قسامة من المحلول الناتج (تخصيص فردي) في دورق المعايرة، ويضاف حجم مساوٍ من حمض الكبريتيك المخفف (1:5) ويتم معايرته ببطء بمحلول برمنجنات البوتاسيوم حتى يتحول المحلول إلى اللون الوردي قليلاً، ويكون ثابتًا لمدة 30 درجة. ثواني.

طلب.

تستخدم في الإنتاج حبر;

في الصباغة (للتلوين صوفباللون الأسود)؛

للحفاظ على الخشب .

فهرس.

لوري يو يو. دليل الكيمياء التحليلية. موسكو، 1972؛

تعليمات منهجية "طرق التحليل الآلية"، بيرم، 2004؛

تعليمات منهجية "التحليل الكيميائي النوعي"، بيرم، 2003؛

تعليمات منهجية "التحليل الكيميائي الكمي"، بيرم، 2004؛

Rabinovich V.A.، Khavin Z.Ya. كتاب مرجعي كيميائي مختصر، لينينغراد، 1991؛

"الموسوعة السوفيتية الكبرى"؛

الحديد هو عنصر من عناصر المجموعة الفرعية الجانبية للمجموعة الثامنة من الفترة الرابعة للنظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev برقم ذري 26. تم تحديده بالرمز Fe (lat. Ferrum). من أكثر المعادن شيوعاً في القشرة الأرضية (المركز الثاني بعد الألومنيوم). فلز متوسط ​​النشاط، عامل اختزال.

حالات الأكسدة الرئيسية - +2، +3

الحديد هو مادة بسيطة، وهو معدن فضي أبيض قابل للطرق وله تفاعل كيميائي عالي: يتآكل الحديد بسرعة عند درجات الحرارة العالية أو الرطوبة العالية في الهواء. يحترق الحديد في الأكسجين النقي، وفي حالة التشتت الدقيق يشتعل تلقائيًا في الهواء.

الخواص الكيميائية لمادة بسيطة - الحديد:



الصدأ والاحتراق في الأكسجين

1) في الهواء، يتأكسد الحديد بسهولة في وجود الرطوبة (الصدأ):

4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH) 3

يحترق سلك الحديد الساخن في الأكسجين ويشكل مقياسًا - أكسيد الحديد (II، III):

3Fe + 2O 2 → الحديد 3 O 4

3Fe+2O2 →(Fe II Fe 2 III)O 4 (160 درجة مئوية)

2) عند درجات الحرارة العالية (700-900 درجة مئوية) يتفاعل الحديد مع بخار الماء:

3Fe + 4H 2 O – t° → Fe 3 O 4 + 4 H 2

3) يتفاعل الحديد مع اللافلزات عند تسخينه:

2Fe+3Cl 2 → 2FeCl 3 (200 درجة مئوية)

Fe + S - t° → FeS (600 درجة مئوية)

Fe+2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 درجة مئوية)

4) في متسلسلة الجهد يكون على يسار الهيدروجين ويتفاعل مع الأحماض المخففة HCl وH2SO4 وتتكون أملاح الحديد الثنائي ويتحرر الهيدروجين:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (تتم التفاعلات دون وصول الهواء، وإلا يتم تحويل Fe +2 تدريجيًا بواسطة الأكسجين إلى Fe +3)

Fe + H 2 SO 4 (مخفف) → FeSO 4 + H 2

في الأحماض المؤكسدة المركزة، يذوب الحديد فقط عند تسخينه، ويتحول على الفور إلى كاتيون Fe 3+:

2Fe + 6H 2 SO 4 (محدد) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (conc.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(في البرد، أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة سلبي



يصبح المسمار الحديدي المغمور في محلول مزرق من كبريتات النحاس مغطى تدريجيًا بطبقة من النحاس المعدني الأحمر.

5) يزيح الحديد المعادن الموجودة على يمينه من محاليل أملاحها.

الحديد + CuSO 4 → FeSO 4 + النحاس

تظهر الخواص المذبذبة للحديد فقط في القلويات المركزة أثناء الغليان:

Fe + 2NaOH (50%) + 2H2O= Na2 ↓+ H2

ويتكون راسب من رباعي هيدروكسيفيرات الصوديوم (II).

الأجهزة التقنية- سبائك الحديد والكربون: حديد الزهر يحتوي على 2.06-6.67% C، فُولاَذغالبًا ما توجد 0.02-2.06٪ C، والشوائب الطبيعية الأخرى (S، P، Si) والإضافات الخاصة المصطنعة (Mn، Ni، Cr) موجودة، مما يعطي سبائك الحديد خصائص مفيدة تقنيًا - الصلابة، والمقاومة الحرارية والتآكل، والقدرة على التحمل، وما إلى ذلك . .

عملية إنتاج الحديد بالفرن العالي

تتكون عملية الفرن العالي لإنتاج الحديد الزهر من المراحل التالية:

أ) تحضير (تحميص) خامات الكبريتيد والكربونات - التحويل إلى خام الأكسيد:

FeS 2 →Fe 2 O 3 (O 2,800 درجة مئوية، -SO 2) FeCO 3 →Fe 2 O 3 (O 2,500-600 درجة مئوية، -CO 2)

ب) احتراق فحم الكوك بالانفجار الساخن:

C (فحم الكوك) + O2 (الهواء) → CO 2 (600-700 درجة مئوية) CO 2 + C (فحم الكوك) ⇌ 2 CO (700-1000 درجة مئوية)

ج) اختزال خام الأكسيد بأول أكسيد الكربون CO بالتتابع:

Fe2O3 →(أول أكسيد الكربون)(الحديد الثاني الحديد 2 الثالث) يا 4 →(أول أكسيد الكربون)الحديد O →(أول أكسيد الكربون)الحديد

د) كربنة الحديد (حتى 6.67% C) وصهر الحديد الزهر:

الحديد (ر ) →(ج(فحم الكوك)900-1200 درجة مئوية)الحديد (السائل) (حديد الزهر، نقطة الانصهار 1145 درجة مئوية)

يحتوي الحديد الزهر دائمًا على سمنتيت Fe 2 C والجرافيت على شكل حبيبات.

إنتاج الصلب

يتم تحويل الحديد الزهر إلى فولاذ في أفران خاصة (محول، موقد مفتوح، كهربائي)، والتي تختلف في طريقة التسخين؛ درجة حرارة العملية 1700-2000 درجة مئوية. يؤدي نفخ الهواء المشبع بالأكسجين إلى حرق الكربون الزائد وكذلك الكبريت والفوسفور والسيليكون على شكل أكاسيد من حديد الزهر. في هذه الحالة، يتم التقاط الأكاسيد إما على شكل غازات عادم (CO 2، SO 2)، أو يتم ربطها في خبث يسهل فصله - خليط من Ca 3 (PO 4) 2 وCaSiO 3. لإنتاج الفولاذ الخاص، يتم إدخال إضافات صناعة السبائك من معادن أخرى إلى الفرن.

إيصالالحديد النقي في الصناعة - التحليل الكهربائي لمحلول أملاح الحديد، على سبيل المثال:

FeСl 2 → Fe↓ + Сl 2 (90 درجة مئوية) (التحليل الكهربائي)

(توجد طرق خاصة أخرى منها اختزال أكاسيد الحديد بالهيدروجين).

يستخدم الحديد النقي في إنتاج السبائك الخاصة، في تصنيع نوى المغناطيسات الكهربائية والمحولات، والحديد الزهر - في إنتاج المسبوكات والصلب، والصلب - كمواد هيكلية وأدوات، بما في ذلك مقاومة التآكل والحرارة والتآكل تلك.

أكسيد الحديد الثنائي F منظمة أصحاب العمل . أكسيد مذبذب مع غلبة عالية من الخصائص الأساسية. أسود، له بنية أيونية Fe 2+ O 2- . عند تسخينه، فإنه يتحلل أولا ثم يتشكل مرة أخرى. ولا يتشكل عند احتراق الحديد في الهواء. لا يتفاعل مع الماء. تتحلل مع الأحماض، وتندمج مع القلويات. يتأكسد ببطء في الهواء الرطب. تم تخفيضه بواسطة الهيدروجين وفحم الكوك. يشارك في عملية الفرن العالي لصهر الحديد. يتم استخدامه كأحد مكونات السيراميك والدهانات المعدنية. معادلات أهم التفاعلات:

4FeO ⇌(Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 درجة مئوية، 900-1000 درجة مئوية)

FeO + 2HC1 (مخفف) = FeC1 2 + H 2 O

FeO + 4HNO 3 (conc.) = Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O

FeO + 4NaOH = 2H2O + نأ 4Fهيا3(أحمر.) ثلاثي اكسوفيرات (II)(400-500 درجة مئوية)

FeO + H 2 = H 2 O + Fe (نقي للغاية) (350 درجة مئوية)

FeO + C (فحم الكوك) = Fe + CO (فوق 1000 درجة مئوية)

FeO + CO = Fe + CO 2 (900 درجة مئوية)

4FeO + 2H2O (رطوبة) + O2 (هواء) →4FeO(OH) (ر)

6FeO + O 2 = 2(Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 درجة مئوية)

إيصالالخامس مختبرات: التحلل الحراري لمركبات الحديد (II) دون وصول الهواء:

Fe(OH) 2 = FeO + H2O (150-200 درجة مئوية)

FeCO3 = FeO + CO 2 (490-550 درجة مئوية)

أكسيد الديرون (III) - الحديد( ثانيا ) ( الحديد الثاني الحديد 2 III)O 4 . أكسيد مزدوج. الأسود، له التركيب الأيوني Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. مستقر حرارياً حتى درجات الحرارة المرتفعة. لا يتفاعل مع الماء. يتحلل مع الأحماض. مختزل بالهيدروجين والحديد الساخن. يشارك في عملية الفرن العالي لإنتاج الحديد الزهر. يستخدم كأحد مكونات الدهانات المعدنية ( الرصاص الحديدي)، السيراميك، الاسمنت الملون. منتج أكسدة خاصة لسطح منتجات الصلب ( اسوداد، ازرقاق). يتوافق التكوين مع الصدأ البني والمقياس الداكن على الحديد. لا يوصى باستخدام الصيغة الإجمالية Fe 3 O 4. معادلات أهم التفاعلات:

2(Fe II Fe 2 III)O 4 = 6FeO + O 2 (فوق 1538 درجة مئوية)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8НС1 (dil.) = FeС1 2 + 2FeС1 3 + 4Н 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 +10HNO 3 (ملخص) = 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (الهواء) = 6 Fe 2 O 3 (450-600 درجة مئوية)

(Fe II Fe 2 III)O 4 + 4H 2 = 4H 2 O + 3Fe (نقي للغاية، 1000 درجة مئوية)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO = 3 FeO + CO 2 (500-800 درجة مئوية)

(Fe II Fe 2 III)O4 + Fe ⇌4FeO (900-1000 درجة مئوية، 560-700 درجة مئوية)

إيصال:احتراق الحديد (انظر) في الهواء.

المغنتيت.

أكسيد الحديد (III). F ه 2 أو 3 . أكسيد مذبذب مع غلبة الخصائص الأساسية. بني محمر، له بنية أيونية (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. مستقر حرارياً حتى درجات الحرارة المرتفعة. ولا يتشكل عند احتراق الحديد في الهواء. لا يتفاعل مع الماء، يترسب من المحلول هيدرات بنية غير متبلورة Fe 2 O 3 nH 2 O. يتفاعل ببطء مع الأحماض والقلويات. يتم تقليله بواسطة أول أكسيد الكربون والحديد المنصهر. تندمج مع أكاسيد المعادن الأخرى وتشكل أكاسيد مزدوجة - الإسبنيل(تسمى المنتجات التقنية الفريت). يتم استخدامه كمادة خام في صهر الحديد الزهر في عملية الفرن العالي، كمحفز في إنتاج الأمونيا، أحد مكونات السيراميك والأسمنت الملون والدهانات المعدنية، في لحام الثرمايت للهياكل الفولاذية، كحامل للصوت وصورة على الأشرطة المغناطيسية، كعامل تلميع للصلب والزجاج.

معادلات أهم التفاعلات:

6Fe 2 O 3 = 4(Fe II Fe 2 III)O 4 + O 2 (1200-1300 درجة مئوية)

الحديد 2 يا 3 + 6НС1 (ديل.) →2FeС1 3 + ЗН 2 O (ر) (600 درجة مئوية، ص)

Fe 2 O 3 + 2NaOH (ملخص) →H 2 O+ 2 نأFهيا 2 (أحمر)ديوكسوفيرات (III)

Fe 2 O 3 + MO=(M II Fe 2 II I)O 4 (M=Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)

Fe 2 O 3 + ZN 2 = ZN 2 O + 2 Fe (نقي للغاية، 1050-1100 درجة مئوية)

Fe2O3 + Fe = 3FeO (900 درجة مئوية)

3Fe 2 O 3 + CO = 2(Fe II Fe 2 III)O 4 + CO 2 (400-600 درجة مئوية)

إيصالفي المختبر - التحلل الحراري لأملاح الحديد (III) في الهواء :

الحديد 2 (SO 4) 3 = الحديد 2 O 3 + 3 SO 3 (500-700 درجة مئوية)

4(Fe(NO 3) 3 9 H 2 O) = 2Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 درجة مئوية)

في الطبيعة - خامات أكسيد الحديد الهيماتيتالحديد 2 يا 3 و ليمونيتالحديد 2 يا 3 نH 2 يا

هيدروكسيد الحديد (II). F ه(يا) 2 . هيدروكسيد مذبذب مع غلبة الخصائص الأساسية. روابط Fe-OH بيضاء (أحيانًا ذات صبغة خضراء)، وتكون في الغالب تساهمية. غير مستقر حراريا. يتأكسد بسهولة في الهواء، خاصة عندما يكون رطبًا (يصبح داكنًا). غير قابل للذوبان في الماء. يتفاعل مع الأحماض المخففة والقلويات المركزة. المخفض النموذجي. منتج وسيط في صدأ الحديد . يتم استخدامه في تصنيع الكتلة النشطة لبطاريات الحديد والنيكل.

معادلات أهم التفاعلات:

Fe(OH) 2 = FeO + H2O (150-200 درجة مئوية، أجهزة الصراف الآلي.N 2)

Fe(OH) 2 + 2HC1 (ديل) = FeC1 2 + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + 2NaOH (> 50%) = Na 2 ↓ (أزرق-أخضر) (مغلي)

4Fe(OH) 2 (تعليق) + O 2 (هواء) →4FeO(OH)↓ + 2H2O (t)

2Fe(OH) 2 (معلق) +H 2 O 2 (مخفف) = 2FeO(OH)↓ + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + KNO 3 (conc.) = FeO(OH)↓ + NO+ KOH (60 درجة مئوية)

إيصال: الترسيب من المحلول مع القلويات أو هيدرات الأمونيا في جو خامل:

الحديد 2+ + 2OH (ديل) = Fه(أوه) 2 ↓

حديد 2+ + 2(NH3H2O) = Fه(أوه) 2 ↓+2NH4

ميتاهيدروكسيد الحديد F EO(OH). هيدروكسيد مذبذب مع غلبة الخصائص الأساسية. روابط البني الفاتح وFe-O وFe-OH هي في الغالب تساهمية. عند تسخينه، فإنه يتحلل دون ذوبان. غير قابل للذوبان في الماء. يترسب من المحلول على شكل متعدد هيدرات بني غير متبلور Fe 2 O 3 nH 2 O، والذي، عند حفظه تحت محلول قلوي مخفف أو عند التجفيف، يتحول إلى FeO(OH). يتفاعل مع الأحماض والقلويات الصلبة. عامل مؤكسد ومختزل ضعيف. متكلس مع الحديد (OH) 2. منتج وسيط في صدأ الحديد . يتم استخدامه كقاعدة للدهانات المعدنية الصفراء والمينا، وامتصاص غازات النفايات، ومحفز في التخليق العضوي.

مركب التركيب Fe(OH) 3 غير معروف (لم يتم الحصول عليه).

معادلات أهم التفاعلات:

الحديد 2 أو 3 . نH 2 يا →( 200-250 درجة مئوية، —ح 2 يا) FeO(OH)→( 560-700 درجة مئوية في الهواء، -H2O)→ الحديد 2 يا 3

FeO(OH) + ZNS1 (dil.) = FeC1 3 + 2H 2 O

FeO(OH)→ الحديد 2 يا 3 . نه 2 يا-الغروية(هيدروكسيد الصوديوم (ملخص))

FeO(OH)→ نأ 3 [Fه(يا) 6 ]أبيض، نا 5 و ك 4 على التوالي؛ في كلتا الحالتين، يترسب منتج أزرق له نفس التركيب والبنية، KFe III. في المختبر يسمى هذا الراسب الأزرق البروسي، أو تورنبول الأزرق:

Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓

الأسماء الكيميائية للكواشف البادئة ومنتجات التفاعل:

K 3 Fe III - هيكسسيانوفيرات البوتاسيوم (III)

K 4 Fe III - هيكسسيانوفيرات البوتاسيوم (II)

КFe III - الحديد (III) هيكسانيوفيرات البوتاسيوم (II)

بالإضافة إلى ذلك، فإن الكاشف الجيد لأيونات Fe 3+ هو أيون الثيوسيانات NСS -، ويتحد معه الحديد (III)، ويظهر لون أحمر ساطع ("دموي"):

الحديد 3+ + 6NCS - = 3-

يمكن لهذا الكاشف (على سبيل المثال، على شكل ملح KNCS) اكتشاف آثار الحديد (III) في ماء الصنبور إذا مر عبر أنابيب حديدية مغطاة بالصدأ من الداخل.