Vasvegyületek. Vas: fizikai és kémiai tulajdonságok

2024 Szerző: Angel Austin | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 17:48

Az első vasból és ötvözeteiből készült termékeket az ásatások során találták meg, és körülbelül az ie 4. évezredből származnak. Vagyis még az ókori egyiptomiak és sumérok is használták ennek az anyagnak a meteoritlerakódásait ékszerek és háztartási cikkek, valamint fegyverek készítésére.

Ma a különféle vasvegyületek, valamint a tiszta fém a leggyakoribb és leggyakrabban használt anyagok. Nem csoda, hogy a 20. századot vasnak tartották. Hiszen a műanyagok és rokon anyagok megjelenése és elterjedése előtt ez a vegyület volt meghatározó jelentőségű az ember számára. Mi ez az elem és milyen anyagokat képez, ebben a cikkben megvizsgáljuk.

Vegyi elem vas

Ha figyelembe vesszük az atom szerkezetét, akkor mindenekelőtt a periódusos rendszerben való elhelyezkedését kell megadnunk.

1. Sorszám - 26.
2. Az időszak a negyedik nagy.
3. Nyolcadik csoport, másodlagos alcsoport.
4. Atomtömeg: 55, 847.
5. A külső elektronhéj szerkezetét a következő képlet jelzi: 3d⁶4s^2.
6. Vegyi elem szimbóluma - Fe.
7. Név - vas, beolvasásformula - "ferrum".
8. A természetben a kérdéses elemnek négy stabil izotópja van, amelyek tömegszámai 54, 56, 57, 58.

A vas kémiai elemnek is körülbelül 20 különböző izotópja van, amelyek nem stabilak. Lehetséges oxidációs állapotok, amelyeket ez az atom mutathat:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Nemcsak maga az elem fontos, hanem különféle vegyületei és ötvözetei is.

Fizikai tulajdonságok

Egyszerű anyagként a vas fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, és kifejezett fémességgel rendelkezik. Vagyis ez egy szürke árnyalatú ezüstfehér fém, amelynek nagy a képlékenysége és képlékenysége, valamint magas az olvadáspontja és a forráspontja. Ha részletesebben megvizsgáljuk a jellemzőket, akkor:

• olvadáspont - 1539 0С;
• forraljuk - 2862 0C;
• tevékenység - közepes;
• tűzálló - magas;
• kifejezett mágneses tulajdonságokat mutat.

A körülményektől és a különböző hőmérsékletektől függően a vas többféle módosulással jár. Fizikai tulajdonságaik eltérnek attól, hogy a kristályrácsok különböznek.

1. Az alfa forma vagy ferrit 769 °C hőmérsékletig létezik 0C.
2. 769-től 917-ig 0C – béta verzió.
3. 917-1394 0С - gamma forma vagy ausztenit.
4. 1394 felett 0S - sigma iron.

Minden módosítás rendelkezika kristályrácsok különböző szerkezeti típusai, és mágneses tulajdonságaikban is különböznek.

Kémiai tulajdonságok

Amint fentebb említettük, az egyszerű vas anyag közepes kémiai aktivitást mutat. Finoman eloszlatott állapotban azonban levegőn spontán meggyulladhat, míg maga a fém tiszta oxigénben kiég.

A korróziós képesség nagy, ezért ennek az anyagnak az ötvözeteit ötvözővegyületekkel vonják be. A vas képes kölcsönhatásba lépni:

• savak;
• oxigén (levegővel együtt);
• szürke;
• halogének;
• hevítve - nitrogénnel, foszforral, szénnel és szilíciummal;
• kevésbé aktív fémek sóival, egyszerű anyagokká redukálva azokat;
• élő steammel;
• oxidációs állapotú vassókkal +3.

Nyilvánvaló, hogy ilyen aktivitást mutatva a fém képes különféle, változatos és poláris tulajdonságú vegyületeket képezni. És így is történik. A vas és vegyületei rendkívül változatosak, és a tudomány, a technológia és az ipari emberi tevékenység különböző ágaiban használják.

terjed a természetben

A természetes vasvegyületek meglehetősen gyakoriak, mert az alumínium után bolygónkon ez a második legelterjedtebb elem. Ugyanakkor tiszta formájában a fém rendkívül ritka, a meteoritok részeként, ami jelzi annak nagy felhalmozódását az űrben. A fő tömeget az ércek, kőzetek és ásványok összetétele tartalmazza.

Hahogy a szóban forgó elem százalékos arányáról beszéljünk a természetben, akkor a következő számadatok adhatók meg.

1. A földi bolygók magjai – 90%.
2. A földkéregben - 5%.
3. A Föld köpenyében - 12%.
4. A Föld magjában - 86%.
5. Folyóvízben - 2 mg/l.
6. A tengerben és az óceánban - 0,02 mg/l.

A leggyakoribb vasvegyületek a következő ásványokat alkotják:

• magnetit;
• limonit vagy barna vaskő;
• vivianite;
• pirrotit;
• pirit;
• siderite;
• marcasite;
• lellingite;
• Mispicel;
• milanterit és mások.

Ez messze nem egy teljes lista, mert tényleg nagyon sok van belőlük. Ezenkívül széles körben elterjedtek az ember által létrehozott különféle ötvözetek. Ezek is olyan vasvegyületek, amelyek nélkül nehéz elképzelni az emberek modern életét. Ezek két fő típust tartalmaznak:

• öntöttvas;
• acél.

A vas emellett számos nikkelötvözet értékes kiegészítője.

Vas(II)-vegyületek

Ide tartoznak azok, amelyekben az alkotóelem oxidációs állapota +2. Elég sok van, mert többek között:

• oxid;
• hidroxid;
• bináris vegyületek;
• komplex sók;
• komplex vegyületek.

Azoknak a kémiai vegyületeknek a képlete, amelyekben a vas a jelzett oxidációs fokot mutatja, osztályonként egyedi. Tekintsük a legfontosabbat és a leggyakoribbat.

1. Vas-oxid (II). Fekete por, vízben nem oldódik. A kapcsolat jellege alapvető. Gyorsan oxidálódhat, de könnyen egyszerű anyaggá is redukálható. Savakban feloldódik, és megfelelő sókat képez. Képlet - FeO.
2. Vas(II)-hidroxid. Ez egy fehér amorf csapadék. Sók bázisokkal (lúgokkal) való reakciójával keletkezik. Gyenge bázikus tulajdonságokat mutat, levegőn gyorsan oxidálódik vasvegyületekké +3. Képlet - Fe(OH)_2.
3. Egy elem sói a megadott oxidációs állapotban. Általában halványzöld színű oldatuk van, levegőn is jól oxidálódnak, sötétbarna színt kapnak és vassókká alakulnak 3. Vízben oldódnak. Összetett példák: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Gyakorlati érték a kijelölt anyagok között számos vegyületet tartalmaz. Először is, vas(II)-klorid. Ez a vérszegénységben szenvedő emberi test fő ionszállítója. Amikor ilyen betegséget diagnosztizálnak egy betegnél, komplex készítményeket írnak fel, amelyek a kérdéses vegyületen alapulnak. Így pótolódik a szervezet vashiánya.

Másodszor, a vas-szulfátot, azaz a vas(II)-szulfátot a rézzel együtt a mezőgazdasági kártevők elpusztítására használják a növényekben. A módszer több mint egy évtizede bizonyítja hatékonyságát, ezért a kertészek és a kertészek nagyra értékelik.

Mora S alt

Ez a kapcsolatamely egy hidratált vas és ammónium-szulfát. Képlete FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. A vas (II) egyik vegyülete, amelyet a gyakorlatban széles körben használnak. Az emberi felhasználás főbb területei a következők.}

1. Gyógyszeripar.
2. Tudományos kutatás és laboratóriumi titrimetriás elemzések (króm, kálium-permanganát, vanádium meghatározására).
3. Gyógyszer – a beteg szervezetében vashiányos élelmiszerek adalékaként.
4. Fatermékek impregnálására, mivel a Mora só véd a bomlási folyamatoktól.

Más területeken is használják ezt az anyagot. Nevét annak a német vegyésznek a tiszteletére kapta, aki először fedezte fel a megnyilvánuló tulajdonságokat.

Vas (III) oxidációs állapotú anyagok

A vasvegyületek tulajdonságai, amelyeknél +3 oxidációs állapotot mutatnak, némileg eltérnek a fent tárgy altaktól. Így a megfelelő oxid és hidroxid természete már nem bázikus, hanem kifejezetten amfoter. Adjuk meg a főbb anyagok leírását.

1. Vas-oxid (III). A por finom kristályos, vörösesbarna színű. Vízben nem oldódik, enyhén savas, inkább amfoter tulajdonságokat mutat. Képlet: Fe₂O_3.
2. Vas(III)-hidroxid. Olyan anyag, amely kicsapódik, amikor lúgok reagálnak a megfelelő vassókkal. A karaktere kifejezetten amfoter, színe barna-barna. Képlet: Fe(OH)_3.
3. Sók, amelyek tartalmazzák a Fe³⁺ kationt. Ezek közül sokat izoláltak, a karbonát kivételével, mivel hidrolízis megy végbe és szén-dioxid szabadul fel. Példák egyes sók képleteire: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{és mások.}

A fenti példák közül gyakorlati szempontból olyan kristályos hidrát, mint a FeCL₃6H_{2O, ill. vas-klorid-hexahidrát fontos (III). A gyógyászatban vérszegénység esetén a vérzés megállítására és a vasionok pótlására használják.}

A vas(III)-szulfát 9-hidrátot az ivóvíz tisztítására használják, mivel koagulánsként működik.

Vas(VI)-vegyületek

A vas kémiai vegyületeinek képletei, ahol speciális +6 oxidációs állapotot mutatnak, a következőképpen írhatók fel:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 és mások.}

Mindegyiknek közös a neve - ferrátok - és hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek (erős redukálószerek). Fertőtlenítésre is képesek, baktériumölő hatásúak. Ez lehetővé teszi az ivóvíz ipari szintű kezelésére történő felhasználását.

Komplex vegyületek

A speciális anyagok nagyon fontosak az analitikai kémiában, és nem csak. Olyanok, amelyek sók vizes oldatában képződnek. Ezek összetett vasvegyületek. A legnépszerűbbek és a legtöbbet kutatottak a következők.

1. Kálium-hexaciano-ferrát (II)K₄[Fe(CN)₆]. A vegyület másik neve sárga vérsó. Az oldatban lévő Fe³⁺ vasion kvalitatív meghatározására szolgál. Az expozíció hatására az oldat gyönyörű élénkkék színt kap, mivel újabb komplex képződik - poroszkék KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Ősidők óta szövetfestékként használták.}
2. Kálium-hexaciano-ferrát (III) K₃[Fe(CN)₆]. Egy másik név a vörösvérsó. Kvalitatív reagensként használják a vasion meghatározásához Fe^{2+. Ennek eredményeként kék csapadék képződik, amelyet Turnbull kéknek neveznek. Szövetfestékként is használható.}

Vas a szerves anyagokban

A vas és vegyületei, mint láttuk, nagy gyakorlati jelentőséggel bírnak az ember gazdasági életében. Azonban ezen felül a szervezetben betöltött biológiai szerepe sem kevésbé nagy, éppen ellenkezőleg.

Van egy nagyon fontos szerves vegyület, a fehérje, amely tartalmazza ezt az elemet. Ez a hemoglobin. Neki köszönhető az oxigén szállítása, valamint az egyenletes és időben történő gázcsere. Ezért a vas szerepe a létfontosságú folyamatban – a légzésben – egyszerűen óriási.

Az emberi szervezet összesen körülbelül 4 gramm vasat tartalmaz, amelyet folyamatosan pótolni kell az elfogyasztott táplálékkal.