Os primeiros produtos feitos de ferro e suas ligas foram encontrados durante as escavações e datam por volta do 4º milênio aC. Ou seja, até os antigos egípcios e sumérios usavam depósitos de meteoritos dessa substância para fazer joias e utensílios domésticos, além de armas.
Hoje, vários tipos de compostos de ferro, assim como o metal puro, são as substâncias mais comuns e utilizadas. Não é à toa que o século 20 foi considerado ferro. Afinal, antes do advento e do uso generalizado do plástico e materiais afins, era esse composto que tinha importância decisiva para os seres humanos. O que é esse elemento e quais substâncias ele forma, consideraremos neste artigo.
Elemento químico ferro
Se considerarmos a estrutura do átomo, primeiro devemos indicar sua localização no sistema periódico.
- Número ordinal - 26.
- Período é o quarto grande.
- Oitavo grupo, subgrupo secundário.
- O peso atômico é 55, 847.
- A estrutura da camada externa de elétrons é indicada pela fórmula 3d64s2.
- Símbolo do elemento químico - Fe.
- Nome - ferro, leitura emfórmula - "ferrum".
- Na natureza, existem quatro isótopos estáveis do elemento em questão com números de massa 54, 56, 57, 58.
O elemento químico ferro também possui cerca de 20 isótopos diferentes que não são estáveis. Possíveis estados de oxidação que este átomo pode exibir:
- 0;
- +2;
- +3;
- +6.
Não apenas o elemento em si é importante, mas também seus vários compostos e ligas.
Propriedades físicas
Como substância simples, o ferro possui propriedades físicas com pronunciada metalicidade. Ou seja, é um metal branco prateado com tonalidade cinza, que possui alto grau de ductilidade e ductilidade e alto ponto de fusão e ebulição. Se considerarmos as características com mais detalhes, então:
- ponto de fusão - 1539 0С;
- ferver - 2862 0C;
- atividade - média;
- refratário - alto;
- mostra propriedades magnéticas pronunciadas.
Dependendo das condições e temperaturas diferentes, existem várias modificações que o ferro forma. Suas propriedades físicas diferem do fato de que as redes cristalinas diferem.
- A forma alfa, ou ferrita, existe até uma temperatura de 769 0C.
- De 769 a 917 0C - forma beta.
- 917-1394 0С - forma gama, ou austenita.
- Acima de 1394 0S - ferro sigma.
Todas as modificaçõesdiferentes tipos de estrutura de redes cristalinas, e também diferem em propriedades magnéticas.
Propriedades Químicas
Como mencionado acima, a substância simples ferro apresenta atividade química média. No entanto, em um estado finamente disperso, pode inflamar-se espontaneamente no ar, enquanto o próprio metal queima em oxigênio puro.
A capacidade de corrosão é alta, por isso as ligas desta substância são revestidas com compostos de liga. Iron é capaz de interagir com:
- ácidos;
- oxigênio (incluindo ar);
- cinza;
- halogênios;
- quando aquecido - com nitrogênio, fósforo, carbono e silício;
- com sais de metais menos ativos, reduzindo-os a substâncias simples;
- com live steam;
- com sais de ferro em estado de oxidação +3.
É óbvio que, demonstrando tal atividade, o metal é capaz de formar vários compostos, de propriedades diversas e polares. E assim acontece. O ferro e seus compostos são extremamente diversos e utilizados em diversos ramos da ciência, tecnologia, atividade humana industrial.
Espalhado na natureza
Os compostos naturais de ferro são bastante comuns, pois é o segundo elemento mais abundante em nosso planeta depois do alumínio. Ao mesmo tempo, em sua forma pura, o metal é extremamente raro, como parte de meteoritos, o que indica suas grandes acumulações no espaço. A massa principal está contida na composição de minérios, rochas e minerais.
Separa falar sobre a porcentagem do elemento em questão na natureza, então os seguintes números podem ser dados.
- Os núcleos dos planetas terrestres - 90%.
- Na crosta terrestre - 5%.
- No manto da Terra - 12%.
- No centro da terra - 86%.
- Na água do rio - 2 mg/l.
- No mar e oceano - 0,02 mg/l.
Os compostos de ferro mais comuns formam os seguintes minerais:
- magnetita;
- limonite ou ferro marrom;
- vivianita;
- pirrotita;
- pirita;
- siderite;
- marcasite;
- lellingite;
- Mispicel;
- milanterite e outros.
Esta está longe de ser uma lista completa, porque realmente existem muitos deles. Além disso, várias ligas criadas pelo homem são generalizadas. Estes também são compostos de ferro, sem os quais é difícil imaginar a vida moderna das pessoas. Estes incluem dois tipos principais:
- ferro fundido;
- aço.
É também o ferro que é uma adição valiosa para muitas ligas de níquel.
Compostos de Ferro(II)
Estes incluem aqueles em que o estado de oxidação do elemento formador é +2. Eles são bastante numerosos, porque incluem:
- óxido;
- hidróxido;
- compostos binários;
- sais complexos;
- compostos complexos.
As fórmulas dos compostos químicos em que o ferro apresenta o grau de oxidação indicado são individuais para cada classe. Considere o mais importante e comum deles.
- Óxido de ferro (II). Pó preto, insolúvel em água. A natureza da conexão é básica. É capaz de oxidar rapidamente, no entanto, também pode ser facilmente reduzido a uma substância simples. Dissolve-se em ácidos para formar os sais correspondentes. Fórmula - FeO.
- Hidróxido de ferro(II). É um precipitado amorfo branco. Formado pela reação de sais com bases (álcalis). Apresenta propriedades básicas fracas, é capaz de oxidar rapidamente no ar em compostos de ferro +3. Fórmula - Fe(OH)2.
- Sais de um elemento no estado de oxidação especificado. Via de regra, eles têm uma cor verde pálida da solução, oxidam bem mesmo no ar, adquirindo uma cor marrom escura e se transformando em sais de ferro 3. Dissolvem-se em água. Exemplos compostos: FeCL2, FeSO4, Fe(NO3)2.
Valor prático entre as substâncias designadas possuem vários compostos. Primeiro, cloreto de ferro(II). Este é o principal fornecedor de íons para o corpo humano com anemia. Quando tal doença é diagnosticada em um paciente, ele recebe preparações complexas, baseadas no composto em questão. É assim que a deficiência de ferro no corpo é reposta.
Em segundo lugar, o sulfato ferroso, ou seja, o sulfato de ferro (II), juntamente com o cobre, é usado para destruir pragas agrícolas nas lavouras. O método vem comprovando sua eficácia há mais de uma década, por isso é muito apreciado por jardineiros e jardineiros.
Sal de Mora
Esta conexãoque é um sulfato de ferro e amônio hidratado. Sua fórmula é escrita como FeSO4(NH4)2SO4 6H2O. Um dos compostos de ferro (II), que é amplamente utilizado na prática. As principais áreas de uso humano são as seguintes.
- Farmacêuticos.
- Pesquisas científicas e análises titrimétricas laboratoriais (para determinação de cromo, permanganato de potássio, vanádio).
- Medicina - como aditivo para alimentos com f alta de ferro no organismo do paciente.
- Para a impregnação de produtos de madeira, pois o sal de Mora protege contra processos de decomposição.
Existem outras áreas em que esta substância é usada. Recebeu esse nome em homenagem ao químico alemão que descobriu as propriedades manifestadas pela primeira vez.
Substâncias com estado de oxidação do ferro (III)
As propriedades dos compostos de ferro, nos quais exibe um estado de oxidação de +3, são um pouco diferentes daquelas discutidas acima. Assim, a natureza do óxido e hidróxido correspondente não é mais básica, mas pronunciada anfotérica. Vamos dar uma descrição das principais substâncias.
- Óxido de ferro (III). O pó é cristalino fino, de cor marrom-avermelhada. Não se dissolve em água, apresenta propriedades ligeiramente ácidas, mais anfotéricas. Fórmula: Fe2O3.
- Hidróxido de Ferro(III). Uma substância que precipita quando os álcalis reagem com os sais de ferro correspondentes. Seu caráter é pronunciado anfotérico, a cor é marrom-acastanhada. Fórmula: Fe(OH)3.
- Sais, que incluem o cátion Fe3+. Muitos deles foram isolados, com exceção do carbonato, pois ocorre hidrólise e liberação de dióxido de carbono. Exemplos de fórmulas para alguns sais: Fe(NO3)3, Fe2(SO4)3, FeCL3, FeBr3 e outros.
Entre os exemplos acima, do ponto de vista prático, um hidrato cristalino como FeCL36H2O, ou cloreto de ferro hexahidratado é importante (III). É usado na medicina para parar o sangramento e reabastecer os íons de ferro no corpo em caso de anemia.
O sulfato de ferro(III) 9-hidrato é usado para purificar a água potável, pois atua como coagulante.
Compostos de Ferro(VI)
As fórmulas dos compostos químicos do ferro, onde apresenta um estado de oxidação especial de +6, podem ser escritas da seguinte forma:
- K2FeO4;
- Na2FeO4;
- MgFeO4 e outros.
Todos eles têm um nome comum - ferratos - e têm propriedades semelhantes (agentes redutores fortes). Eles também são capazes de desinfetar e ter um efeito bactericida. Isso permite que eles sejam usados para o tratamento de água potável em escala industrial.
Compostos complexos
As substâncias especiais são muito importantes na química analítica e não só. Aqueles que se formam em soluções aquosas de sais. Estes são compostos complexos de ferro. Os mais populares e bem pesquisados são os seguintes.
- Hexacianoferrato de potássio (II)K4[Fe(CN)6]. Outro nome para o composto é sal de sangue amarelo. É usado para a determinação qualitativa de Fe3+ íon de ferro em solução. Como resultado da exposição, a solução adquire uma bela cor azul brilhante, pois outro complexo é formado - azul da Prússia KFe3+[Fe2+ (CN) 6]. Desde os tempos antigos, tem sido usado como corante para tecidos.
- Hexacianoferrato de potássio (III) K3[Fe(CN)6]. Outro nome é sal de sangue vermelho. Usado como reagente qualitativo para a determinação do íon ferro Fe2+. Como resultado, um precipitado azul é formado, que é chamado de azul de Turnbull. Também usado como corante de tecido.
Ferro em matéria orgânica
O ferro e seus compostos, como vimos, são de grande importância prática na vida econômica do homem. No entanto, além disso, seu papel biológico no corpo não é menos grande, pelo contrário.
Existe um composto orgânico muito importante, a proteína, que inclui esse elemento. Isso é hemoglobina. É graças a ele que o oxigênio é transportado e a troca gasosa uniforme e oportuna é realizada. Portanto, o papel do ferro no processo vital - respiração - é simplesmente enorme.
No total, o corpo humano contém cerca de 4 gramas de ferro, que devem ser constantemente repostos através dos alimentos consumidos.
