É difícil superestimar o papel do ferro para o corpo humano, porque contribui para a "criação" do sangue, seu conteúdo afeta o nível de hemoglobina e mioglobina, o ferro normaliza o funcionamento do sistema enzimático. Mas o que é esse elemento em termos de química? Qual é a valência do ferro? Isso será discutido neste artigo.
Um pouco de história
A humanidade conhecia esse elemento químico e até possuía produtos dele já no século IV aC. Estes eram os povos do antigo Egito e os sumérios. Foram eles que começaram a fazer joias, armas de uma liga de ferro e níquel, que foram encontradas durante escavações arqueológicas e cuidadosamente examinadas por químicos.
Um pouco mais tarde, as tribos dos arianos que se mudaram para a Ásia aprenderam a extrair ferro sólido do minério. Era tão valioso para as pessoas daquela época que os produtos eram cobertos de ouro!
Características do ferro
Ferro (Fe) está em quarto lugar em termos de seu conteúdo nas entranhas da crosta terrestre. Ocupa um lugar no 7º grupo do 4º período e tem o número 26 emtabela química dos elementos de Mendeleev. A valência do ferro depende diretamente de sua posição na tabela. Mas mais sobre isso depois.
Este metal é mais comum na natureza na forma de minério, encontrado na água como mineral, bem como em vários compostos.
As maiores reservas de minério de ferro estão na Rússia, Austrália, Ucrânia, Brasil, EUA, Índia, Canadá.
Propriedades físicas
Antes de passarmos para a valência do ferro, é necessário examinar mais de perto suas propriedades físicas, por assim dizer, dar uma olhada mais de perto nele.
Este metal tem uma cor prateada, é bastante dúctil, mas é capaz de aumentar a dureza através da sua interação com outros elementos (por exemplo, com o carbono). Também possui propriedades magnéticas.
Em um ambiente úmido, o ferro pode corroer, ou seja, enferrujar. Embora o metal absolutamente puro seja mais resistente à umidade, mas se contém impurezas, são elas que provocam corrosão.
O ferro interage bem com ambientes ácidos, podendo até formar sais de ferro ácido (desde que seja um forte agente oxidante).
No ar, rapidamente fica coberto com uma película de óxido que o protege das interações.
Propriedades Químicas
Além disso, esse elemento tem várias propriedades químicas. O ferro, como os demais elementos da tabela periódica, tem a carga do núcleo atômico, que corresponde ao número de série +26. E ao redor do núcleo, 26 elétrons giram.
Em geral, se considerarmos as propriedades do ferro - um elemento químico, então é um metal com baixa capacidade ativa.
Interagindo com agentes oxidantes mais fracos, o ferro forma compostos onde é bivalente (ou seja, seu estado de oxidação é +2). E se com agentes oxidantes fortes, o estado de oxidação do ferro atinge +3 (ou seja, sua valência se torna igual a 3).
Ao interagir com elementos químicos que não são metais, o Fe atua como agente redutor em relação a eles, enquanto seu estado de oxidação se torna, além de +2 e +3, até +4, +5, +6. Tais compostos têm propriedades oxidantes muito fortes.
Como observado acima, o ferro no ar é coberto com uma película de óxido. E quando aquecido, a taxa de reação aumenta e óxido de ferro com valência 2 (temperatura inferior a 570 graus Celsius) ou óxido com valência 3 (índice de temperatura superior a 570 graus) pode ser formado.
A interação do Fe com halogênios leva à formação de sais. Os elementos flúor e cloro o oxidam a +3. O bromo é até +2 ou +3 (tudo depende das condições para a implementação de uma transformação química ao interagir com o ferro).
Interagindo com o iodo, o elemento é oxidado a +2.
Aquecer ferro e enxofre produz sulfeto de ferro com valência 2.
Se você derreter o ferro e combiná-lo com carbono, fósforo, silício, boro, nitrogênio, você obtém compostos chamados ligas.
O ferro é um metal,portanto, também interage com ácidos (isso também foi brevemente discutido um pouco mais acima). Por exemplo, os ácidos sulfúrico e nítrico, com alta concentração, em um ambiente com baixa temperatura, não afetam o ferro. Mas assim que sobe, ocorre uma reação, como resultado da oxidação do ferro a +3.
Quanto maior a concentração de ácido, maior deve ser a temperatura.
Aquecendo ferro bivalente em água, obtemos seu óxido e hidrogênio.
Além disso, o Fe tem a capacidade de deslocar metais que têm atividade reduzida de soluções aquosas de sais. Ao mesmo tempo, é oxidado a +2.
Quando a temperatura aumenta, o ferro restaura os metais dos óxidos.
O que é valência
Já na seção anterior, o conceito de valência, assim como o grau de oxidação, foi encontrado um pouco. É hora de considerar a valência do ferro.
Mas primeiro você precisa entender que tipo de propriedade dos elementos químicos é.
As substâncias químicas são quase sempre constantes em sua composição. Por exemplo, na fórmula para água H2O - 1 átomo de oxigênio e 2 átomos de hidrogênio. O mesmo acontece com outros compostos em que dois elementos químicos estão envolvidos, um dos quais é o hidrogênio: 1-4 átomos de hidrogênio podem ser adicionados a 1 átomo de um elemento químico. Mas não vice-versa! Portanto, é claro que o hidrogênio liga apenas 1 átomo de outra substância a si mesmo. E é esse fenômeno que é chamado de valência - a capacidade dos átomos de um elemento químico de anexar umo número de átomos de outros elementos.
Valor de valência e fórmula gráfica
Existem elementos da tabela periódica que têm uma valência constante - estes são oxigênio e hidrogênio.
E há elementos químicos em que se altera. Por exemplo, o ferro é mais frequentemente 2 e 3 valente, enxofre 2, 4, 6, carbono 2 e 4. Estes são elementos com valência variável.
Além disso, entendendo o que é valência, você pode escrever corretamente a fórmula gráfica dos compostos. Ele exibe a sequência de conexão dos átomos em uma molécula.
Além disso, conhecendo a valência de um dos elementos do composto, você pode determinar a valência do outro.
Valência do Ferro
Como observado, ferro se refere a elementos com valência variável. E pode flutuar não apenas entre 2 e 3, mas também chegar a 4, 5 e até 6.
Claro, a química inorgânica estuda a valência do ferro com mais detalhes. Vamos considerar brevemente esse mecanismo no nível das partículas mais simples.
O ferro é um elemento d, ao qual são adicionados mais 31 elementos da tabela periódica (estes são 4-7 períodos). À medida que o número atômico aumenta, as propriedades dos elementos d adquirem pequenas alterações. O raio atômico dessas substâncias também aumenta lentamente. Eles têm uma valência variável, que depende do fato de que o subnível do elétron d pré-externo está incompleto.
Porque para o ferro, não apenas os elétrons c localizados na camada externa são de valência, mas também os elétrons 3d não pareados da camada pré-externa. E, como consequência, a valência do Fe na químicacompostos podem ser iguais a 2, 3, 4, 5, 6. Basicamente, é igual a 2 e 3 - estes são compostos mais estáveis de ferro com outras substâncias. Nos menos estáveis, apresenta valência 4, 5, 6. Mas, tais compostos são menos comuns.
ferro bivalente
Quando o ferro de 2 valências interage com a água, obtém-se o óxido de ferro (2). Esta conexão é preta. Reage facilmente com ácidos clorídrico (baixa concentração) e nítrico (alta concentração).
Se tal óxido de ferro bivalente interage com hidrogênio (temperatura de 350 graus Celsius) ou carbono (coque) a 1000 graus, ele é restaurado ao estado puro.
Extraia óxido ferroso de ferro bivalente das seguintes maneiras:
- através da combinação de óxido ferroso com monóxido de carbono;
- quando o Fe puro é aquecido, enquanto a pressão do oxigênio é baixa;
- ao decompor oxalato ferroso em um ambiente de vácuo;
- quando o ferro puro interage com seus óxidos, a temperatura é de 900-1000 graus Celsius.
Quanto ao ambiente natural, o óxido férrico é bivalente, presente como o mineral wuestita.
Existe outra maneira de determinar a valência do ferro em uma solução - neste caso, tendo seu índice 2. É necessário realizar reações com sal vermelho (hexacianoferrato de potássio) e com álcali. No primeiro caso, observa-se um precipitado azul escuro - um sal complexo de 2-valente férrica. Dentroa segunda - obtendo um precipitado verde-acinzentado escuro - o hidróxido de ferro também é bivalente, enquanto o hidróxido de ferro trivalente tem uma cor marrom escura em solução.
Ferro trivalente
3-óxido de ferro valente tem uma estrutura em pó, cuja cor é marrom-avermelhada. Também tem os nomes: óxido de ferro, minium de ferro, pigmento vermelho, corante alimentar, açafrão.
Na natureza, esta substância ocorre na forma de um mineral - hematita.
O óxido desse ferro não interage mais com a água. Mas combina com ácidos e álcalis.
O óxido de ferro (3) é usado para colorir materiais usados na construção:
- tijolos;
- cimento;
- produtos cerâmicos;
- concreto;
- lajes;
- piso (linóleo).
Ferro no corpo humano
Como observado no início do artigo, a substância ferro é um componente importante do corpo humano.
Quando este elemento é insuficiente, podem ocorrer as seguintes consequências:
- aumento da fadiga e sensibilidade ao frio;
- pele seca;
- diminuição da atividade cerebral;
- deterioração da resistência da lâmina ungueal;
- tontura;
- problemas de digestão;
- cabelos grisalhos e queda de cabelo.
O ferro se acumula, geralmente no baço e fígado, assim como nos rins e pâncreas.
A dieta humana deve conter alimentos que contenham ferro:
- fígado bovino;
- mingau de trigo sarraceno;
- amendoim;
- pistácios;
- ervilhas enlatadas;
- cogumelos porcini secos;
- ovos de galinha;
- espinafre;
- dogwood;
- maçãs;
- peras;
- pêssegos;
- beterraba;
- frutos do mar.
A f alta de ferro no sangue leva à diminuição da hemoglobina e ao desenvolvimento de uma doença como a anemia ferropriva.
