Geležies oksidas 2 azoto rūgštis. Geležies oksido formulė. Geležies apsauga nuo korozijos

APIBRĖŽIMAS

Geležies (II) oksidas normaliomis sąlygomis tai juodi milteliai (1 pav.), vidutiniškai kaitinant suyra ir toliau kaitinant vėl susidaro iš skilimo produktų.

Po kalcinavimo jis yra chemiškai neaktyvus. Piroforinis miltelių pavidalo. Nereaguoja su šaltu vandeniu. Pasižymi amfoterinėmis savybėmis (vyrauja pagrindinės). Lengvai oksiduojamas deguonimi. Sumažintas vandenilio ir anglies.

Ryžiai. 1. Geležies (II) oksidas. Išvaizda.

Geležies oksido cheminė formulė 2

Geležies (II) oksido cheminė formulė yra FeO. Cheminė formulė parodo kokybinę ir kiekybinę molekulės sudėtį (kiek ir kokių atomų joje yra). Naudodami cheminę formulę galite apskaičiuoti medžiagos molekulinę masę (Ar(Fe) = 56 amu, Ar(O) = 16 amu):

Mr(FeO) = Ar(Fe) + Ar(O);

Mr(FeO) = 56 + 16 = 72.

Struktūrinė (grafinė) geležies oksido formulė 2

Struktūrinė (grafinė) medžiagos formulė yra vizualesnė. Tai rodo, kaip atomai yra sujungti vienas su kitu molekulėje. Žemiau yra grafinė geležies (II) oksido formulė:

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas 25,5 g sočiosios vienbazinės rūgšties neutralizavus natrio bikarbonato tirpalo pertekliumi, išsiskyrė 5,6 l (n.s.) dujų. Nustatykite rūgšties molekulinę formulę.
Sprendimas Parašykime sočiosios monoprotinės rūgšties neutralizacijos reakcijos su natrio bikarbonato tirpalo pertekliumi bendrosios formos lygtį:

C n H 2n+1 COOH + NaHCO 3 → C n H 2n+1 COONa + CO 2 + H 2 O.

Apskaičiuokime reakcijos metu išsiskiriančio anglies dioksido kiekį:

n(CO 2) = V(CO 2) / V m;

n(CO2) = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol.

Pagal reakcijos lygtį n(CO 2): n(C n H 2n+1 COOH) = 1:1, t.y. n(C n H 2n+1 COOH) = n(CO 2) = 0,25 mol.

Apskaičiuokime sočiosios monobazinės rūgšties molinę masę:

M(Cn H2n+1COOH) = m(CnH2n+1COOH)/n(CnH2n+1COOH);

M(Cn H2n +1 COOH) = 25,5 / 0,25 = 102 g/mol.

Nustatykime anglies atomų skaičių sočiosios monobazinės rūgšties molekulėje (iš D.I. Mendelejevo periodinės lentelės paimtos santykinės atominės masės reikšmės suapvalinamos iki sveikųjų skaičių: 12 – anglis, 1 – vandenilis ir 16 – deguonis):

M(CnH2n+1COOH) = 12n + 2n + 1 + 12 + 16 + 16 +1 = 14n + 46;

14n + 46 = 102 g/mol;

Tai reiškia, kad sočiosios monobazinės rūgšties molekulinė formulė yra C 4 H 9 COOH.
Atsakymas C4H9COOH

2 PAVYZDYS

Pratimas Nustatykite alkeno molekulinę formulę, jei žinoma, kad 2,8 g jo gali pridėti 1120 ml (n.s.) vandenilio chlorido.
Sprendimas Parašykime vandenilio chlorido pridėjimo prie alkeno reakcijos lygtį bendra forma:

C n H 2 n + HCl → C n H 2 n +1 Cl.

Apskaičiuokime vandenilio chlorido kiekį:

n(HCl) = V(HCl)/Vm;

n(HCl) = 1,2 / 22,4 = 0,05 mol.

Pagal reakcijos lygtį n(HCl): n(C n H 2n) = 1:1, t.y. n(CnH2n) = n(HCl) = 0,05 mol.

Apskaičiuokime alkeno molinę masę:

M(CnH2n) = m(CnH2n)/n(CnH2n);

M(CnH2n) = 2,8 / 0,05 = 56 g/mol.

Nustatykime anglies atomų skaičių alkeno molekulėje (iš D.I. Mendelejevo periodinės lentelės paimtos santykinės atominės masės reikšmės suapvalinamos iki sveikųjų skaičių: 12 – anglies ir 1 – vandenilio):

M(CnH2n) = 12n + 2n = 14n;

14n = 56 g/mol;

Tai reiškia, kad alkeno molekulinė formulė yra C4H8.
Atsakymas C4H8

Žmogaus organizme yra apie 5 g geležies, didžioji jos dalis (70%) yra kraujo hemoglobino dalis.

Fizinės savybės

Laisva geležis yra sidabriškai baltas metalas su pilkšvu atspalviu. Gryna geležis yra kali ir turi feromagnetinių savybių. Praktikoje dažniausiai naudojami geležies lydiniai – ketus ir plienas.


Fe yra svarbiausias ir gausiausias VIII grupės pogrupio devynių d-metalų elementas. Kartu su kobaltu ir nikeliu jis sudaro „geležinę šeimą“.


Sudarant junginius su kitais elementais, dažnai naudojami 2 arba 3 elektronai (B = II, III).


Geležis, kaip ir beveik visi VIII grupės d-elementai, nepasižymi didesniu valentingumu, lygiu grupės skaičiui. Jo maksimalus valentingumas siekia VI ir pasirodo itin retai.


Būdingiausi junginiai yra tie, kuriuose Fe atomai yra +2 ir +3 oksidacijos būsenose.


Geležies gavimo būdai

1. Techninė geležis (legiruota su anglimi ir kitomis priemaišomis) gaunama karbotermiškai redukuojant jos natūralius junginius pagal šią schemą:




Atsigavimas vyksta palaipsniui, 3 etapais:


1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2


2) Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2


3) FeO + CO = Fe + CO 2


Šio proceso metu gautame ketuje yra daugiau nei 2% anglies. Vėliau ketus naudojamas plieno - geležies lydinių, kuriuose yra mažiau nei 1,5% anglies, gamybai.


2. Labai gryna geležis gaunama vienu iš šių būdų:


a) Fe pentakarbonilo skilimas


Fe(CO) 5 = Fe + 5СО


b) gryno FeO redukcija vandeniliu


FeO + H 2 = Fe + H 2 O


c) Fe +2 druskų vandeninių tirpalų elektrolizė


FeC 2 O 4 = Fe + 2CO 2

geležies (II) oksalatas

Cheminės savybės

Fe yra vidutinio aktyvumo metalas ir pasižymi bendromis metalams būdingomis savybėmis.


Unikali savybė yra galimybė „rūdyti“ drėgname ore:



Nesant drėgmės su sausu oru, geležis pradeda pastebimai reaguoti tik esant T > 150°C; kalcinuojant susidaro „geležies apnašos“ Fe 3 O 4:


3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4


Geležis netirpsta vandenyje, kai nėra deguonies. Esant labai aukštai temperatūrai, Fe reaguoja su vandens garais, išstumdamas vandenilį iš vandens molekulių:


3 Fe + 4H2O(g) = 4H2


Rūdijimo mechanizmas yra elektrocheminė korozija. Rūdžių gaminys pateikiamas supaprastinta forma. Tiesą sakant, susidaro laisvas kintamos sudėties oksidų ir hidroksidų mišinio sluoksnis. Skirtingai nuo Al 2 O 3 plėvelės, šis sluoksnis neapsaugo geležies nuo tolesnio sunaikinimo.

Korozijos tipai


Geležies apsauga nuo korozijos


1. Sąveika su halogenais ir siera aukštoje temperatūroje.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3


2Fe + 3F 2 = 2FeF 3



Fe + I 2 = FeI 2



Susidaro junginiai, kuriuose vyrauja joninio tipo ryšys.

2. Sąveika su fosforu, anglimi, siliciu (geležis tiesiogiai nesijungia su N2 ir H2, o juos ištirpdo).

Fe + P = Fe x P y


Fe + C = Fe x C y


Fe + Si = Fe x Si y


Susidaro kintamos sudėties medžiagos, tokios kaip bertolidai (junginiuose vyrauja kovalentinė jungties prigimtis)

3. Sąveika su „neoksiduojančiomis“ rūgštimis (HCl, H 2 SO 4 skiedimas)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H2


Kadangi Fe yra aktyvumo eilutėje į kairę nuo vandenilio (E° Fe/Fe 2+ = -0,44 V), jis gali išstumti H 2 iš įprastų rūgščių.


Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2


Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

4. Sąveika su „oksiduojančiomis“ rūgštimis (HNO 3, H 2 SO 4 koncentr.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+


Koncentruotas HNO 3 ir H 2 SO 4 „pasyvina“ geležį, todėl įprastoje temperatūroje metalas juose netirpsta. Stipriai kaitinant, tirpsta lėtai (neišskirdamas H 2).


Skyriuje HNO 3 geležis ištirpsta, ištirpsta Fe 3+ katijonų pavidalu ir rūgšties anijonas redukuojamas iki NO*:


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


Labai gerai tirpsta HCl ir HNO 3 mišinyje

5. Ryšys su šarmais

Fe netirpsta vandeniniuose šarmų tirpaluose. Su išlydytais šarmais jis reaguoja tik esant labai aukštai temperatūrai.

6. Sąveika su mažiau aktyvių metalų druskomis

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu


Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0

7. Reakcija su dujiniu anglies monoksidu (t = 200°C, P)

Fe (milteliai) + 5CO (g) = Fe 0 (CO) 5 geležies pentakarbonilas

Fe(III) junginiai

Fe 2 O 3 - geležies (III) oksidas.

Raudonai rudi milteliai, n. R. H 2 O. Gamtoje – „raudonoji geležies rūda“.

Gavimo būdai:

1) geležies (III) hidroksido skilimas


2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O


2) pirito šaudymas


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


3) nitratų skilimas


Cheminės savybės

Fe 2 O 3 yra bazinis oksidas, turintis amfoteriškumo požymių.


I. Pagrindinės savybės pasireiškia gebėjimu reaguoti su rūgštimis:


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


Fe2O3 + 6HCI = 2FeCI3 + 3H2O


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


II. Silpnos rūgšties savybės. Fe 2 O 3 netirpsta vandeniniuose šarmų tirpaluose, tačiau susiliejus su kietais oksidais, šarmais ir karbonatais susidaro feritai:


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


III. Fe 2 O 3 – žaliava geležies gamybai metalurgijoje:


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

Fe(OH) 3 - geležies (III) hidroksidas

Gavimo būdai:

Gaunamas šarmams veikiant tirpias Fe 3+ druskas:


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


Paruošimo metu Fe(OH) 3 yra raudonai rudos gleivinės-amorfinės nuosėdos.


Fe(III) hidroksidas taip pat susidaro oksiduojant Fe ir Fe(OH) 2 drėgname ore:


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


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


Fe(III) hidroksidas yra galutinis Fe 3+ druskų hidrolizės produktas.

Cheminės savybės

Fe(OH)3 yra labai silpna bazė (daug silpnesnė už Fe(OH)2). Rodo pastebimas rūgštines savybes. Taigi Fe (OH) 3 turi amfoterinį pobūdį:


1) reakcijos su rūgštimis vyksta lengvai:



2) šviežios Fe(OH) 3 nuosėdos ištirpsta karštoje koncentracijoje. KOH arba NaOH tirpalai su hidrokso kompleksų susidarymu:


Fe(OH)3 + 3KOH = K3


Šarminiame tirpale Fe(OH) 3 gali būti oksiduojamas iki feratų (geležies rūgšties H 2 FeO 4 druskos, neišsiskiriančios laisvoje būsenoje):


2Fe(OH)3 + 10KOH + 3Br2 = 2K2FeO4 + 6KBr + 8H2O

Fe 3+ druskos

Praktiškai svarbiausios yra: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - geltona kraujo druska = Fe 4 3 Prūsijos mėlyna (tamsiai mėlynos nuosėdos)


b) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 tiocianatas Fe(III) (kraujo raudonumo tirpalas)

Cheminės savybės

Cheminės savybės

Fe(II) druskos

Cheminės savybės

Cheminės savybės

FeO – Fe(II) oksidas.

Ugniai atsparūs juodi piroforiniai milteliai, netirpūs vandenyje.

Pagal chemines savybes FeO yra bazinis oksidas. Reaguoja su rūgštimis ir sudaro druskas:

FeO + 2HCl = FeCl 2 + H 2 O

4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3

3FeO + 10HNO 3 = 3Fe(NO 3) 3 + NO + 5H 2 O

Fe(OH) 2 – Fe(II) hidroksidas– balta kieta medžiaga, netirpi vandenyje.

Pagal chemines savybes yra silpna bazė, lengvai reaguoja su rūgštimis ir nereaguoja su šarmais. Fe(OH) 2 yra nestabili medžiaga: kaitinant nepasiekiant oro, suyra, o ore savaime oksiduojasi:

Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (t)

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

šviesiai žalia ruda

Praktiškai svarbiausi yra: FeSO 4, FeCl 2, Fe(NO 3) 3, FeS, FeS 2.

Būdingas kompleksinių ir dvigubų druskų susidarymas su šarminių metalų ir amonio druskomis:

Fe(CN) 2 + 4KCN = K 4 (geltonoji kraujo druska)

FeCl 2 + 2KCl = K 2

Moros druska

(NH 4) 2 SO 4 FeSO 4 6H 2 O

rašalo akmuo

Hidratuotas Fe 2+ jonas yra šviesiai žalios spalvos.

1. Tirpios Fe 2+ druskos vandeniniuose tirpaluose hidrolizuojamos ir susidaro rūgštinė aplinka:

Fe 2+ + H 2 O ↔ FeOH + + H +

2. Parodykite bendrąsias tipinių druskų savybes (jonų mainų sąveika):

FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S

FeCl 2 + 2NaOH = Fe(OH) 2 ↓ + 2NaCl

FeSO 4 + BaCl 2 = FeCl 2 + BaSO 4 ↓

3. Lengvai oksiduojasi stipriais oksidatoriais

Fe 2+ - 1ē → Fe 3+

10Fe +2 SO 4 + 2 KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe +3 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 8H 2 O

4. Kokybinės Fe 2+ katijonų nustatymo reakcijos:

a) 3Fe 2+ + 2 3- = Fe 3 2 ↓

raudona kraujo druska turbulo mėlyna

(tamsiai mėlynos nuosėdos)

b) veikiant šarmams, iškrenta šviesiai žalios Fe(OH) 2 nuosėdos, kurios ore pamažu pažaliuoja, o vėliau virsta rudomis Fe(OH) 3.

Fe(III) junginiai

Fe 2 O 3 - geležies (III) oksidas

Raudonai rudi milteliai, netirpūs vandenyje. Gamtoje - „raudonoji geležies rūda“.

Fe 2 O 3 yra bazinis oksidas, turintis amfoteriškumo požymių.

1. Pagrindinės savybės pasireiškia gebėjimu reaguoti su rūgštimis:

Fe 2 O 3 + 6HCl = 2FeCl 3 + 3H 2 O

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

2. Fe 2 O 3 netirpsta vandeniniuose šarmų tirpaluose, tačiau susiliejus su kietais oksidais, šarmais ir karbonatais susidaro feritai:

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

Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O (t)

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

3. Fe 2 O 3 – žaliava geležies gamybai metalurgijoje:



Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO arba Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2

Fe(OH) 3 – geležies (III) hidroksidas

Fe(OH)3 yra labai silpna bazė (daug silpnesnė už Fe(OH)2). Fe(OH)3 yra amfoterinio pobūdžio:

1) Reakcijos su rūgštimis vyksta lengvai:

Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O

2) Šviežios nuosėdos Fe(OH) 3 ištirpsta karštuose koncentruotuose KOH arba NaOH tirpaluose, kad susidarytų hidrokso kompleksai:

Fe(OH)3 + 2KOH = K3

Šarminiame tirpale Fe(OH) 3 gali būti oksiduojamas iki feratų (geležies rūgšties H 2 FeO 4 druskos, neišsiskiriančios laisvoje būsenoje):

2Fe(OH)3 + 10KOH + 3Br2 = 2K2FeO4 + 6KBr + 8H2O

Fe 3+ druskos

Praktiškai svarbiausi yra šie:

Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3

Būdingas dvigubų druskų – geležies alūno – susidarymas:

(NH4)Fe(SO4)212H2O

KFe(SO4)212H2O

Fe 3+ druskos dažnai būna spalvotos ir kietos, ir vandeniniame tirpale. Taip yra dėl hidratuotų formų arba hidrolizės produktų buvimo.

Geležies (II) oksidas

TU 6-09-1404-76

Fe2O3

Geležies (III) oksidas- sudėtinga neorganinė medžiaga, geležies ir deguonies junginys, kurio cheminė formulė Fe 2 O 3.

Geležies(III) oksidas yra amfoterinis oksidas, turintis daug pagrindinių savybių. Raudonai ruda spalva. Termiškai atsparus aukštai temperatūrai. Susidaro, kai geležis dega ore. Nereaguoja su vandeniu. Lėtai reaguoja su rūgštimis ir šarmais. Sumažintas anglies monoksidu, išlydyta geležimi. Jis susilieja su kitų metalų oksidais ir sudaro dvigubus oksidus – špinelius.

Hematitas gamtoje randamas kaip plačiai paplitęs mineralas, kurio priemaišos sukelia rausvą laterito spalvą, raudonus dirvožemius, taip pat ir Marso paviršių; atsiranda kita kristalinė modifikacija kaip mineralinis maghemitas.

Geležies oksidas Fe 2 O 3 yra kristalai nuo raudonai rudos iki juodai violetinės spalvos. Cheminė medžiaga yra termiškai stabili. Nėra reakcijos su vandeniu. Lėta reakcija su šarmais ir rūgštimis.

Geležies oksidas Fe 2 O 3 naudojamas kaip žaliava ketaus gamybai aukštakrosnių procese. Ši cheminė medžiaga yra amoniako gamybos proceso katalizatorius. Jis įtrauktas į keramiką kaip vienas iš komponentų, naudojamas mineralinių dažų ir spalvotų cementų gamyboje. Geležies oksidas Fe2O3 efektyvus plieninių konstrukcinių elementų terminiam suvirinimui. Ši medžiaga yra susijusi su garso ir vaizdų įrašymu į magnetines laikmenas. Fe2O3 yra kokybiška poliravimo priemonė plieno ir stiklo dalims poliruoti.

Tai yra pagrindinis raudonojo švino komponentas. Fe 2 O 3 maisto pramonėje yra gana dažnas maisto priedas E172.

Fizinės savybės

valstybė

sunku

Molinė masė

159,69 g/mol

Tankis

5,242 g/cm³

Šiluminės savybės

T. plūduriuoti.

1566 °C

T. kip.

1987 °C

Garų slėgis

0 ± 1 mmHg

Fe 2 O 3 naudojamas lydant ketų aukštakrosnės procese, katalizatorius gaminant amoniaką, keramikos komponentą, spalvotus cementus ir mineralinius dažus, termitiniam plieninių konstrukcijų suvirinimui, kaip analoginių ir skaitmeninė informacija (pavyzdžiui, garsas ir vaizdas) magnetinėse juostose (ferimagnetinis γ -Fe 2 O 3), kaip plieno ir stiklo poliravimo priemonė (raudonas krokusas).

Maisto pramonėje naudojamas kaip maisto dažiklis (E172).

Raketų modeliavime jis naudojamas katalizuojamam karamelės kurui gaminti, kurio degimo greitis yra 80% didesnis nei įprastinio kuro.

Tai yra pagrindinis raudonojo švino (kolkotar) komponentas.

Naftos chemijos pramonėje jis naudojamas kaip pagrindinis dehidrogenavimo katalizatoriaus komponentas dieno monomerų sintezėje.



SUSIJĘ STRAIPSNIAI