Nehéz túlbecsülni a vas szerepét az emberi szervezetben, mert hozzájárul a vér "teremtéséhez", tartalma befolyásolja a hemoglobin és a mioglobin szintjét, a vas normalizálja az enzimrendszer működését. De mi is ez az elem kémiai szempontból? Mi a vas vegyértéke? Erről ebben a cikkben lesz szó.
Egy kis történelem
Az emberiség már a Kr.e. 4. században tudott erről a kémiai elemről, sőt termékei is voltak belőle. Ezek az ókori Egyiptom népei és a sumérok voltak. Ők kezdtek el először ékszereket, fegyvereket készíteni vas és nikkel ötvözetéből, amelyeket régészeti ásatások során találtak meg, és vegyészek alaposan megvizsgáltak.
Kicsit később az Ázsiába költözött árják törzsei megtanulták, hogyan lehet szilárd vasat kivonni az ércből. Annyira értékes volt az akkori emberek számára, hogy a termékeket arannyal vonták be!
Vas jellemzői
A vas (Fe) a földkéreg beleinek tartalmát tekintve a negyedik helyen áll. A 4. periódus 7. csoportjában foglal helyet, és a 26. Mengyelejev elemeinek kémiai táblázata. A vas vegyértéke közvetlenül függ a táblázatban elfogl alt helyétől. De erről később.
Ez a fém a természetben leggyakrabban érc formájában fordul elő, ásványként a vízben, valamint különféle vegyületekben is megtalálható.
A legnagyobb vasérckészletek Oroszországban, Ausztráliában, Ukrajnában, Brazíliában, az Egyesült Államokban, Indiában és Kanadában találhatók.
Fizikai tulajdonságok
Mielőtt rátérnénk a vas vegyértékére, alaposabban meg kell vizsgálni a vas fizikai tulajdonságait, úgymond közelebbről is megvizsgálni.
Ez a fém ezüstös színű, meglehetősen képlékeny, de más elemekkel (például szénnel) való kölcsönhatása révén képes növelni a keménységet. Mágneses tulajdonságai is vannak.
Nedves környezetben a vas korrodálódhat, azaz rozsdásodhat. Bár az abszolút tiszta fém jobban ellenáll a nedvességnek, de ha szennyeződéseket tartalmaz, akkor azok korróziót váltanak ki.
A vas jól kölcsönhatásba lép a savas környezettel, sőt a vassav sóit is képezheti (ha erős oxidálószer).
Levegőben gyorsan oxidréteggel borítja, amely megvédi a kölcsönhatásoktól.
Kémiai tulajdonságok
Ez az elem emellett számos kémiai tulajdonsággal is rendelkezik. A vas, a periódusos rendszer többi eleméhez hasonlóan, rendelkezik az atommag töltésével, amely a +26-os sorozatszámnak felel meg. És az atommag körül 26 elektron forog.
Általánosságban elmondható, hogy ha figyelembe vesszük a vas – egy kémiai elem – tulajdonságait, akkor ez egy alacsony aktívképességű fém.
Gengébb oxidálószerekkel kölcsönhatásba lépve a vas olyan vegyületeket képez, ahol kétértékű (azaz oxidációs foka +2). És ha erős oxidálószerekkel, akkor a vas oxidációs állapota eléri a +3-at (vagyis vegyértéke 3 lesz).
Ha nem fém kémiai elemekkel lép kölcsönhatásba, a Fe redukálószerként működik velük szemben, miközben oxidációs állapota a +2 és +3 mellett még +4, +5, +6 is lesz.. Az ilyen vegyületek nagyon erős oxidáló tulajdonságokkal rendelkeznek.
Ahogy fentebb megjegyeztük, a levegőben lévő vasat oxidfilm borítja. Melegítéskor a reakciósebesség növekszik, és 2-es vegyértékű vas-oxid (570 Celsius-fok alatti hőmérséklet) vagy 3-as vegyértékű oxid (570 fok feletti hőmérséklet-index) képződhet.
A vas kölcsönhatása halogénekkel sók képződéséhez vezet. A fluor és klór elemek +3-ra oxidálják. A bróm értéke +2 vagy +3 (minden a vassal való kölcsönhatás során a kémiai átalakulás végrehajtásának feltételeitől függ).
A jóddal kölcsönhatásba lépve az elem +2-re oxidálódik.
A vas és a kén hevítése 2 vegyértékű vas-szulfidot eredményez.
Ha megolvasztja a vasat, és szénnel, foszforral, szilíciummal, bórral, nitrogénnel kombinálja, ötvözeteknek nevezett vegyületeket kap.
A vas egy fém,ezért savakkal is kölcsönhatásba lép (erről is volt szó röviden kicsit feljebb). Például a magas koncentrációjú kénsav és salétromsav alacsony hőmérsékletű környezetben nem befolyásolja a vasat. De amint felemelkedik, reakció megy végbe, melynek eredményeként a vas +3-ra oxidálódik.
Minél magasabb a savkoncentráció, annál magasabb hőmérsékletet kell megadni.
A kétértékű vasat vízben hevítve megkapjuk az oxidját és a hidrogént.
Ezenkívül a vas képes kiszorítani a csökkent aktivitású fémeket a sók vizes oldataiból. Ugyanakkor +2-re oxidálódik.
Amikor a hőmérséklet emelkedik, a vas helyreállítja a fémeket az oxidokból.
Mi az a valencia
Már az előző részben találkoztunk egy kicsit a vegyérték fogalmával, valamint az oxidáció mértékével. Ideje mérlegelni a vas vegyértékét.
De először meg kell értened, hogy a kémiai elemeknek milyen tulajdonsága van.
A vegyi anyagok összetétele szinte mindig állandó. Például a víz képletében H2O - 1 oxigénatom és 2 hidrogénatom. Ugyanez vonatkozik más vegyületekre is, amelyekben két kémiai elem vesz részt, amelyek közül az egyik a hidrogén: egy kémiai elem 1 atomjához 1-4 hidrogénatom adható. De nem fordítva! Ezért egyértelmű, hogy a hidrogén csak 1 atomot köt magához egy másik anyagból. És ezt a jelenséget hívják vegyértéknek - egy kémiai elem atomjainak azon képessége, hogy egy adott elemhez kapcsolódjanakmás elemek atomjainak száma.
Vértékérték és grafikus képlet
A periódusos rendszernek vannak olyan elemei, amelyek vegyértéke állandó – ezek az oxigén és a hidrogén.
És vannak kémiai elemek, amelyekben ez megváltozik. Például a vas gyakrabban 2 és 3 vegyértékű, a kén 2, 4, 6, szén 2 és 4. Ezek változó vegyértékű elemek.
Továbbá, megértve, hogy mi a vegyérték, helyesen megírhatja a vegyületek grafikus képletét. Megjeleníti a molekulában lévő atomok kapcsolódási sorrendjét.
Az vegyületben lévő egyik elem vegyértékének ismeretében meghatározhatja a másik elem vegyértékét is.
Vas vegyérték
Amint megjegyeztük, a vas változó vegyértékű elemekre vonatkozik. És nem csak 2 és 3 között ingadozhat, hanem elérheti a 4-et, 5-öt és akár a 6-ot is.
Természetesen a szervetlen kémia részletesebben vizsgálja a vas vegyértékét. Tekintsük röviden ezt a mechanizmust a legegyszerűbb részecskék szintjén.
A vas egy d-elem, amelyhez hozzáadódik a periódusos rendszer további 31 eleme (ez 4-7 periódus). A rendszám növekedésével a d-elemek tulajdonságai enyhén megváltoznak. Ezeknek az anyagoknak az atomsugár is lassan növekszik. Változó vegyértékük van, ami attól függ, hogy a külső d-elektron előtti részszint nem teljes.
Mert a vas számára nemcsak a külső rétegben található c-elektronok vegyértékek, hanem a külső réteg előtti réteg páratlan 3d-elektronjai is. És ennek következtében a vas vegyértéke a vegyi anyagokbanA vegyületek értéke 2, 3, 4, 5, 6 lehet. Alapvetően 2-vel és 3-mal egyenlő - ezek a vas más anyagokkal alkotott stabilabb vegyületei. A kevésbé stabil vegyületekben 4, 5, 6 vegyértéket mutat. Az ilyen vegyületek azonban kevésbé gyakoriak.
Bivalens ferrum
Amikor 2 vegyértékű vas kölcsönhatásba lép vízzel, vas-oxid (2) keletkezik. Ez a csatlakozás fekete. Könnyen reagál sósavval (alacsony koncentráció) és salétromsavval (magas koncentrációban).
Ha egy ilyen kétértékű vas-oxid kölcsönhatásba lép hidrogénnel (hőmérséklet 350 Celsius fok), vagy szénnel (koksz) 1000 fokon, akkor visszaáll tiszta állapotába.
Kivonja ki a 2 vegyértékű vas vas-oxidját a következő módokon:
- vas-oxid és szén-monoxid kombinációján keresztül;
- ha a tiszta vasat melegítik, miközben az oxigénnyomás alacsony;
- a vas-oxalát vákuum környezetben történő lebontásakor;
- amikor a tiszta vas kölcsönhatásba lép oxidjaival, a hőmérséklet 900-1000 Celsius-fok.
Ami a természetes környezetet illeti, a vas-oxid kétértékű, wuestitként van jelen.
Van egy másik módszer a vas vegyértékének meghatározására oldatban - ebben az esetben 2-es indexe van. Vörös sóval (kálium-hexaciano-ferráttal) és lúggal kell reakciót végrehajtani. Az első esetben sötétkék csapadék figyelhető meg - a 2-értékű vas(III) komplex sója. Ban bena második - sötétszürke-zöld csapadékot kapva - a vas-hidroxid szintén 2 vegyértékű, míg a 3 vegyértékű vas-hidroxid oldatban sötétbarna színű.
Trivalens vas
A 3 vegyértékű vas-oxid por szerkezetű, színe vörösesbarna. Nevei is vannak: vas-oxid, vas-mínium, vörös pigment, ételfesték, krókusz.
A természetben ez az anyag ásvány – hematit – formájában fordul elő.
Az ilyen vas oxidja már nem lép kölcsönhatásba a vízzel. De savakkal és lúgokkal kombinálódik.
A vas-oxidot (3) az építőiparban használt anyagok színezésére használják:
- tégla;
- cement;
- kerámiatermékek;
- beton;
- burkolólapok;
- padló (linóleum).
Vas az emberi szervezetben
Amint a cikk elején megjegyeztük, a vas az emberi szervezet fontos alkotóeleme.
Ha ez az elem nem elegendő, a következő következmények léphetnek fel:
- fokozott fáradtság és hidegérzékenység;
- száraz bőr;
- csökkent agyi aktivitás;
- a körömlemez szilárdságának romlása;
- szédülés;
- emésztési problémák;
- szürke haj és hajhullás.
A vas felhalmozódik, általában a lépben és a májban, valamint a vesében és a hasnyálmirigyben.
Az emberi étrendnek vastartalmú élelmiszereket kell tartalmaznia:
- marhamáj;
- hajdina zabkása;
- mogyoró;
- pisztácia;
- konzerv zöldborsó;
- szárított vargánya;
- csirketojás;
- spenót;
- kutyafa;
- alma;
- körte;
- barack;
- répa;
- tenger gyümölcsei.
A vashiány a vérben a hemoglobinszint csökkenéséhez és egy olyan betegség kialakulásához vezet, mint a vashiányos vérszegénység.
