17. დ - ელემენტები.რკინა, ზოგადი მახასიათებლები, თვისებები. ოქსიდები და ჰიდროქსიდები, CO და OM მახასიათებლები, ბიოროლი, კომპლექსების წარმოქმნის უნარი.
1. ზოგადი მახასიათებლები.
რკინა - PSCE-ის მეოთხე პერიოდის მერვე ჯგუფის მეორადი ქვეჯგუფის d-ელემენტი ატომური ნომრით 26.
ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ლითონი დედამიწის ქერქში (მეორე ადგილი ალუმინის შემდეგ).
მარტივი ნივთიერება რკინა არის მოქნილი ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი მაღალი ქიმიური რეაქტიულობით: რკინა სწრაფად. კოროზირდებამაღალ ტემპერატურაზე ან ჰაერის მაღალ ტენიანობაზე.
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
სუფთა ჟანგბადში რკინა იწვის და წვრილად გაფანტულ მდგომარეობაში ჰაერში სპონტანურად ანთებს.
3Fe + 2O2 = FeO + Fe2O3
3Fe + 4H2O = FeO*Fe2O3
FeO*Fe2O3 = Fe3O4 (რკინის სასწორი)
სინამდვილეში, რკინას ჩვეულებრივ უწოდებენ მის შენადნობებს მინარევების დაბალი შემცველობით (0,8%-მდე), რომლებიც ინარჩუნებენ სუფთა ლითონის სირბილეს და ელასტიურობას. მაგრამ პრაქტიკაში უფრო ხშირად გამოიყენება რკინის შენადნობები ნახშირბადთან ერთად: ფოლადი (2,14 wt.% ნახშირბადის მდე) და თუჯის (2,14 wt.% ნახშირბადის მეტი), ასევე უჟანგავი (შენადნობი) ფოლადი შენადნობის დამატებით. ლითონები (ქრომი, მანგანუმი, ნიკელი და ა.შ.). რკინისა და მისი შენადნობების სპეციფიკური თვისებების ერთობლიობა აქცევს მას „მეტალ No1“-ს ადამიანებისთვის.
ბუნებაში, რკინა იშვიათად გვხვდება მისი სუფთა სახით, ყველაზე ხშირად ის გვხვდება რკინა-ნიკელის მეტეორიტების შემადგენლობაში. დედამიწის ქერქში რკინის გავრცელება 4,65%-ია (მე-4 ადგილი O, Si, Al-ის შემდეგ). ასევე ითვლება, რომ რკინა შეადგენს დედამიწის ბირთვის უმეტეს ნაწილს.
2.თვისებები
1.ფიზიკური წმ.რკინა ტიპიური ლითონია, თავისუფალ მდგომარეობაში მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერისაა მონაცრისფრო ელფერით. სუფთა ლითონი არის მოქნილი, სხვადასხვა მინარევები (კერძოდ, ნახშირბადი) ზრდის მის სიმტკიცეს და მტვრევადობას. მას აქვს გამოხატული მაგნიტური თვისებები. ხშირად გამოიყოფა ეგრეთ წოდებული "რკინის ტრიადა" - სამი ლითონის ჯგუფი (რკინა Fe, კობალტი Co, ნიკელი Ni), რომლებსაც აქვთ მსგავსი ფიზიკური თვისებები, ატომური რადიუსი და ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები.
2.ქიმიური წმინდა კუნძულები.
|
ჟანგვის მდგომარეობა |
ოქსიდი |
ჰიდროქსიდი |
პერსონაჟი |
შენიშვნები |
|
სუსტად ძირითადი |
||||
|
ძალიან სუსტი ფუძე, ზოგჯერ ამფოტერული |
||||
|
არ მიუღია |
|
მჟავა |
ძლიერი ჟანგვის აგენტი |
რკინისთვის დამახასიათებელია რკინის ჟანგვის მდგომარეობები - +2 და +3.
ჟანგვის მდგომარეობა +2 შეესაბამება შავ ოქსიდს FeO და მწვანე ჰიდროქსიდს Fe(OH) 2 . ისინი ძირითადია. მარილებში Fe(+2) არის კატიონის სახით. Fe(+2) არის სუსტი შემცირების აგენტი.
+3 დაჟანგვის მდგომარეობა შეესაბამება წითელ-ყავისფერ Fe 2 O 3 ოქსიდს და ყავისფერ Fe(OH) 3 ჰიდროქსიდს. ისინი ამფოტერული ხასიათისაა, თუმცა მათი მჟავე და ძირითადი თვისებები სუსტად არის გამოხატული. ასე რომ, Fe 3+ იონები მთლიანად არის ჰიდროლიზებულითუნდაც მჟავე გარემოში. Fe (OH) 3 იხსნება (და მაშინაც კი არა მთლიანად), მხოლოდ კონცენტრირებულ ტუტეებში. Fe 2 O 3 რეაგირებს ტუტეებთან მხოლოდ შერწყმისას, რაც იძლევა ფერიტები(მჟავას ფორმალური მარილები, რომელიც არ არსებობს მჟავას HFeO 2-ის თავისუფალი სახით):
რკინა (+3) ყველაზე ხშირად ავლენს სუსტ ჟანგვის თვისებებს.
+2 და +3 დაჟანგვის მდგომარეობები ადვილად გადადის ერთმანეთთან, როდესაც იცვლება რედოქსის პირობები.
გარდა ამისა, არსებობს Fe 3 O 4 ოქსიდი, რკინის ფორმალური დაჟანგვის მდგომარეობა, რომელშიც არის +8/3. თუმცა, ეს ოქსიდი ასევე შეიძლება ჩაითვალოს რკინის (II) ფერიტად Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 .
ასევე არის +6 ჟანგვის მდგომარეობა. შესაბამისი ოქსიდი და ჰიდროქსიდი თავისუფალი სახით არ არსებობს, მაგრამ მიღებულია მარილები - ფერატები (მაგალითად, K 2 FeO 4). რკინა (+6) მათში ანიონის სახითაა. ფერატები ძლიერი ჟანგვის აგენტებია.
სუფთა მეტალის რკინა სტაბილურია წყალში და განზავებულ ხსნარებში. ტუტეები. რკინა არ იხსნება ცივ კონცენტრირებულ გოგირდის და აზოტის მჟავებში ლითონის ზედაპირის ძლიერი ოქსიდის ფირით პასივაციის გამო. ცხელი კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა, როგორც უფრო ძლიერი ჟანგვის აგენტი, ურთიერთქმედებს რკინასთან.
თან ჰიდროქლორიულიდა განზავებული (დაახლოებით 20%) გოგირდის მჟავებირკინა რეაგირებს რკინის(II) მარილების წარმოქმნით:
როდესაც რკინა რეაგირებს დაახლოებით 70% გოგირდმჟავასთან გაცხელებისას, რეაქცია წარმოიქმნება. რკინის (III) სულფატი:
3. ოქსიდები და ჰიდროქსიდები, CO და OM ჩარ-კა ...
რკინის (II) ნაერთები
რკინის ოქსიდს (II) FeO აქვს ძირითადი თვისებები, ის შეესაბამება ფუძეს Fe (OH) 2. რკინის მარილებს (II) აქვს ღია მწვანე ფერი. შენახვისას, განსაკუთრებით ტენიან ჰაერში, ისინი ყავისფერი ხდება რკინით დაჟანგვის გამო (III). იგივე პროცესი ხდება რკინის(II) მარილების წყალხსნარების შენახვისას:
რკინის(II) მარილების წყალხსნარებში, სტაბილური მორას მარილი- ორმაგი ამონიუმის და რკინის (II) სულფატი (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.
რეაგენტი Fe 2+ იონების ხსნარში შეიძლება იყოს კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (III) K 3 (სისხლის წითელი მარილი). როდესაც Fe 2+ და 3− იონები ურთიერთქმედებენ, ნალექი წარმოიქმნება ტურნბული ლურჯი:
ხსნარში რკინის (II) რაოდენობრივი განსაზღვრისათვის გამოიყენეთ ფენანთროლინი, რომელიც ქმნის წითელ FePhen 3 კომპლექსს რკინით (II) pH ფართო დიაპაზონში (4-9)
რკინის (III) ნაერთები
რკინის(III) ოქსიდი Fe 2 O 3 სუსტად ამფოტერენი, ის შეესაბამება Fe (OH) 2-ზე უფრო სუსტ ფუძეს, Fe (OH) 3-ს, რომელიც რეაგირებს მჟავებთან:
Fe 3+ მარილები ქმნიან კრისტალურ ჰიდრატებს. მათში Fe 3+ იონი ჩვეულებრივ გარშემორტყმულია ექვსი წყლის მოლეკულით. ასეთი მარილები ვარდისფერი ან მეწამული ფერისაა.Fe 3+ იონი მთლიანად ჰიდროლიზდება მჟავე გარემოშიც კი. pH>4-ზე ეს იონი თითქმის მთლიანად ნალექია Fe (OH) 3-ის სახით:
Fe 3+ იონის ნაწილობრივი ჰიდროლიზით წარმოიქმნება პოლინუკლეარული ოქსო- და ჰიდროქსოკაცია, რის გამოც ხსნარები ყავისფერი ხდება.რკინის (III) ჰიდროქსიდის Fe (OH) 3-ის ძირითადი თვისებები ძალიან სუსტად არის გამოხატული. მას შეუძლია რეაგირება მხოლოდ კონცენტრირებულ ტუტე ხსნარებთან:
შედეგად მიღებული რკინის (III) ჰიდროქსოკომპლექსები სტაბილურია მხოლოდ ძლიერ ტუტე ხსნარებში. როდესაც ხსნარები წყლით არის განზავებული, ისინი ნადგურდებიან და Fe (OH) 3 ნალექი.
ტუტეებთან და სხვა ლითონების ოქსიდებთან შერწყმისას, Fe 2 O 3 წარმოქმნის მრავალფეროვან ფერიტები:
ხსნარებში რკინის(III) ნაერთები მცირდება მეტალის რკინით:
რკინას (III) შეუძლია შექმნას ორმაგი სულფატები ერთჯერადი დამუხტვით კათიონებიტიპი ალუმიმაგალითად, KFe (SO 4) 2 - კალიუმის რკინის ალუმი, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - რკინის ამონიუმის ალუმი და ა.შ.
ხსნარში რკინის(III) ნაერთების თვისებრივი გამოვლენისთვის გამოიყენება Fe 3+ იონების თვისებრივი რეაქცია თიოციანატ იონებთან. SCN − . როდესაც Fe 3+ იონები ურთიერთქმედებენ SCN − ანიონებთან, წარმოიქმნება კაშკაშა წითელი რკინის თიოციანატის კომპლექსების 2+ , + , Fe(SCN) 3 , - ნარევი. ნარევის შემადგენლობა (და, შესაბამისად, მისი ფერის ინტენსივობა) დამოკიდებულია სხვადასხვა ფაქტორებზე, ამიტომ ეს მეთოდი არ გამოიყენება რკინის ზუსტი ხარისხობრივი განსაზღვრისთვის.
Fe 3+ იონების კიდევ ერთი მაღალი ხარისხის რეაგენტია კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (II) K 4 (ყვითელი სისხლის მარილი). როდესაც Fe 3+ და 4− იონები ურთიერთქმედებენ, წარმოიქმნება ნათელი ლურჯი ნალექი პრუსიული ლურჯი:
რკინის (VI) ნაერთები
ფერატები- რკინის მჟავას H 2 FeO 4 მარილები, რომლებიც არ არსებობს თავისუფალი სახით. ეს არის იისფერი ნაერთები, რომლებიც მოგვაგონებს პერმანგანატებს ჟანგვითი თვისებებით და სულფატებს ხსნადობით. ფერატები მიიღება აირის მოქმედებით ქლორიან ოზონი Fe (OH) 3-ის სუსპენზიაზე ტუტეში მაგალითად, კალიუმის ფერატი(VI) K 2 FeO 4 . ფერატები შეფერილია იისფერი.
ასევე შესაძლებელია ფერატების მიღება ელექტროლიზი 30% ტუტე ხსნარი რკინის ანოდზე:
ფერატები ძლიერი ჟანგვის აგენტებია. მჟავე გარემოში ისინი იშლება ჟანგბადის გამოყოფით:
ფერატების ჟანგვის თვისებები გამოიყენება წყლის დეზინფექცია.
4.ბიოროლი
1) ცოცხალ ორგანიზმებში რკინა არის მნიშვნელოვანი მიკროელემენტი, რომელიც ახორციელებს ჟანგბადის გაცვლის (სუნთქვის) პროცესებს.
2) რკინა ჩვეულებრივ შედის ფერმენტებში კომპლექსის სახით.კერძოდ ეს კომპლექსი იმყოფება ჰემოგლობინში, ყველაზე მნიშვნელოვან ცილაში, რომელიც უზრუნველყოფს ჟანგბადის ტრანსპორტირებას სისხლით ადამიანისა და ცხოველის ყველა ორგანოში. და სწორედ ის ღებავს სისხლს დამახასიათებელ წითელ ფერში.
4) რკინის გადაჭარბებულ დოზას (200 მგ და ზემოთ) შეიძლება ჰქონდეს ტოქსიკური ეფექტი. რკინის დოზის გადაჭარბება თრგუნავს ორგანიზმის ანტიოქსიდანტურ სისტემას, ამიტომ ჯანმრთელი ადამიანებისთვის არ არის რეკომენდებული რკინის პრეპარატების გამოყენება.
განმარტება
რკინა- D.I. მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის მეოთხე პერიოდის მერვე ჯგუფის ელემენტი.
და მტკივნეული რიცხვია 26. სიმბოლოა Fe (ლათ. „ფერუმ“). ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ლითონი დედამიწის ქერქში (მეორე ადგილი ალუმინის შემდეგ).
რკინის ფიზიკური თვისებები
რკინა ნაცრისფერი ლითონია. მისი სუფთა სახით ის საკმაოდ რბილი, ელასტიური და დრეკადია. გარე ენერგიის დონის ელექტრონული კონფიგურაცია არის 3d 6 4s 2. თავის ნაერთებში რკინა ავლენს ჟანგვის მდგომარეობებს "+2" და "+3". რკინის დნობის წერტილი არის 1539C. რკინა ქმნის ორ კრისტალურ მოდიფიკაციას: α- და γ-რკინა. პირველ მათგანს აქვს კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსი, მეორეს აქვს კუბური სახე-ცენტრირებული. α-რკინა თერმოდინამიკურად სტაბილურია ორ ტემპერატურულ დიაპაზონში: 912-ზე ქვემოთ და 1394C-დან დნობის წერტილამდე. 912-დან 1394C-მდე, γ-რკინა სტაბილურია.
რკინის მექანიკური თვისებები დამოკიდებულია მის სიწმინდეზე - მასში არსებული სხვა ელემენტების თუნდაც ძალიან მცირე რაოდენობით შემცველობაზე. მყარ რკინას აქვს მრავალი ელემენტის თავისთავად დაშლის უნარი.
რკინის ქიმიური თვისებები
ტენიან ჰაერში რკინა სწრაფად ჟანგდება, ე.ი. დაფარულია ჰიდრატირებული რკინის ოქსიდის ყავისფერი საფარით, რომელიც მისი ფრქვევის გამო არ იცავს რკინას შემდგომი დაჟანგვისგან. წყალში რკინა ინტენსიურად კოროზირდება; ჟანგბადის უხვი წვდომით, წარმოიქმნება რკინის ოქსიდის (III) ჰიდრატირებული ფორმები:
2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.
ჟანგბადის ნაკლებობით ან რთული წვდომით, წარმოიქმნება შერეული ოქსიდი (II, III) Fe 3 O 4:
3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.
რკინა იხსნება ნებისმიერი კონცენტრაციის მარილმჟავაში:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2.
ანალოგიურად, დაშლა ხდება განზავებულ გოგირდმჟავაში:
Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.
გოგირდმჟავას კონცენტრირებულ ხსნარებში რკინა იჟანგება რკინამდე (III):
2Fe + 6H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.
თუმცა, გოგირდმჟავაში, რომლის კონცენტრაცია 100%-ს უახლოვდება, რკინა პასიური ხდება და ურთიერთქმედება პრაქტიკულად არ ხდება. აზოტის მჟავას განზავებულ და ზომიერად კონცენტრირებულ ხსნარებში რკინა იხსნება:
Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.
აზოტის მჟავას მაღალი კონცენტრაციის დროს დაშლა ნელდება და რკინა პასიური ხდება.
სხვა ლითონების მსგავსად, რკინა რეაგირებს მარტივ ნივთიერებებთან. ჰალოგენებთან რკინის ურთიერთქმედების რეაქციები (განურჩევლად ჰალოგენის ტიპისა) მიმდინარეობს გაცხელებისას. რკინის ურთიერთქმედება ბრომთან მიმდინარეობს ამ უკანასკნელის გაზრდილი ორთქლის წნევის დროს:
2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3;
3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.
რკინის ურთიერთქმედება გოგირდთან (ფხვნილთან), აზოტთან და ფოსფორთან ასევე ხდება გაცხელებისას:
6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;
2Fe + P = Fe 2 P;
3Fe + P = Fe 3 P.
რკინას შეუძლია რეაგირება არალითონებთან, როგორიცაა ნახშირბადი და სილიციუმი:
3Fe + C = Fe 3 C;
რკინის კომპლექსურ ნივთიერებებთან ურთიერთქმედების რეაქციებს შორის განსაკუთრებული როლი თამაშობს შემდეგ რეაქციებს - რკინას შეუძლია შეამციროს ლითონები, რომლებიც მის მარჯვნივ არიან აქტივობის სერიაში, მარილის ხსნარებიდან (1), შეამციროს რკინა (III). ) ნაერთები (2):
Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu (1);
Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).
რკინა, ამაღლებული წნევის დროს, რეაგირებს არამარილის წარმომქმნელ ოქსიდთან - CO წარმოქმნის რთული შემადგენლობის ნივთიერებებს - კარბონილებს - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 და Fe 3 (CO) 12.
რკინა, მინარევების არარსებობის შემთხვევაში, სტაბილურია წყალში და განზავებულ ტუტე ხსნარებში.
რკინის მიღება
რკინის მიღების ძირითადი გზა არის რკინის მადანი (ჰემატიტი, მაგნეტიტი) ან მისი მარილების ხსნარების ელექტროლიზი (ამ შემთხვევაში მიიღება „სუფთა“ რკინა, ანუ რკინა მინარევების გარეშე).
პრობლემის გადაჭრის მაგალითები
მაგალითი 1
| ვარჯიში | რკინის სასწორი Fe 3 O 4 10 გ მასით ჯერ დამუშავდა 150 მლ მარილმჟავას ხსნარით (სიმკვრივე 1,1 გ/მლ) წყალბადის ქლორიდის მასური ფრაქციის 20%-ით და შემდეგ მიღებულ ხსნარს დაემატა ჭარბი რკინა. განსაზღვრეთ ხსნარის შემადგენლობა (წონის მიხედვით). |
| გამოსავალი | რეაქციის განტოლებებს ვწერთ ამოცანის პირობის მიხედვით: 8HCl + Fe 3 O 4 \u003d FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2). მარილმჟავას ხსნარის სიმკვრივისა და მოცულობის ცოდნა, შეგიძლიათ იპოვოთ მისი მასა: m sol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl); მ სოლ (HCl) \u003d 150 × 1.1 \u003d 165 გ. გამოთვალეთ წყალბადის ქლორიდის მასა: m(HCl)=msol(HCl)×ω(HCl)/100%; m(HCl) = 165 x 20%/100% = 33 გ. მარილმჟავას მოლური მასა (ერთი მოლი) გამოითვლება D.I. ქიმიური ელემენტების ცხრილის გამოყენებით. მენდელეევი - 36,5 გ / მოლ. იპოვეთ წყალბადის ქლორიდის ნივთიერების რაოდენობა: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v (HCl) \u003d 33 / 36.5 \u003d 0.904 მოლი. მასშტაბის მოლური მასა (ერთი მოლის მასა), გამოთვლილი D.I-ს ქიმიური ელემენტების ცხრილის გამოყენებით. მენდელეევი - 232 გ/მოლ. იპოვეთ სასწორი ნივთიერების რაოდენობა: v (Fe 3 O 4) \u003d 10/232 \u003d 0,043 მოლი. განტოლების 1 მიხედვით, v(HCl): v(Fe 3 O 4) \u003d 1: 8, შესაბამისად, v (HCl) \u003d 8 v (Fe 3 O 4) \u003d 0,344 მოლი. მაშინ წყალბადის ქლორიდის ნივთიერების რაოდენობა, რომელიც გამოითვლება განტოლების მიხედვით (0,344 მოლი) ნაკლები იქნება პრობლემის მდგომარეობაში მითითებულზე (0,904 მოლი). მაშასადამე, მარილმჟავა ჭარბია და სხვა რეაქცია გაგრძელდება: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3). განვსაზღვროთ პირველი რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი რკინის ქლორიდის ნივთიერების რაოდენობა (ინდექსები აღნიშნავს კონკრეტულ რეაქციას): v 1 (FeCl 2): v (Fe 2 O 3) = 1: 1 = 0,043 მოლი; v 1 (FeCl 3): v (Fe 2 O 3) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0,086 მოლი. მოდით განვსაზღვროთ წყალბადის ქლორიდის რაოდენობა, რომელიც არ რეაგირებდა რეაქციაში 1 და რკინის (II) ქლორიდის ნივთიერების რაოდენობა, რომელიც წარმოიქმნა რეაქციის დროს 3: v rem (HCl) \u003d v (HCl) - v 1 (HCl) \u003d 0,904 - 0,344 \u003d 0,56 მოლი; v 3 (FeCl 2): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) \u003d 0,28 მოლი. განვსაზღვროთ მე-2 რეაქციის დროს წარმოქმნილი FeCl 2 ნივთიერების რაოდენობა, FeCl 2 ნივთიერების საერთო რაოდენობა და მისი მასა: v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 მოლი; v 2 (FeCl 2): v 2 (FeCl 3) = 3:2; v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0,129 მოლი; v ჯამი (FeCl 2) \u003d v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) \u003d 0,043 + 0,129 + 0,28 \u003d 0,452 მოლი; m (FeCl 2) \u003d v ჯამი (FeCl 2) × M (FeCl 2) \u003d 0,452 × 127 \u003d 57,404 გ. მოდით განვსაზღვროთ ნივთიერების რაოდენობა და რკინის მასა, რომელიც შევიდა 2 და 3 რეაქციებში: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) \u003d 1/2 × v 2 (FeCl 3) \u003d 0.043 მოლი; v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 მოლი; v ჯამი (Fe) \u003d v 2 (Fe) + v 3 (Fe) \u003d 0.043 + 0.28 \u003d 0.323 მოლი; m(Fe) = v ჯამი (Fe) ×M(Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 გ. მოდით გამოვთვალოთ მე-3 რეაქციაში გამოთავისუფლებული ნივთიერების რაოდენობა და წყალბადის მასა: v (H 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) \u003d 0,28 მოლი; m (H 2) \u003d v (H 2) × M (H 2) \u003d 0,28 × 2 \u003d 0,56 გ. ჩვენ განვსაზღვრავთ მიღებული ხსნარის m' sol-ის მასას და მასში FeCl 2-ის მასურ ნაწილს: m’ sol \u003d m sol (HCl) + m (Fe 3 O 4) + m (Fe) - m (H 2); |
გაკვეთილის მიზნები:
- მოსწავლეებს გავაცნოთ პერიოდული სისტემის გვერდითი ჯგუფის ელემენტი - რკინა, მისი აგებულება, თვისებები.
- იცოდეთ რკინის არსებობა ბუნებაში, მისი წარმოების მეთოდები, გამოყენება, ფიზიკური თვისებები.
- შეძლოს რკინის, როგორც მეორადი ქვეჯგუფის ელემენტის დახასიათება.
- შეძლოს რკინისა და მისი ნაერთების ქიმიური თვისებების დამტკიცება, რეაქციის განტოლებების დაწერა მოლეკულური, იონური, რედოქსული ფორმით.
- მოსწავლეებს განუვითაროს ჯირკვლის მონაწილეობით რეაქციის განტოლებების შედგენის უნარ-ჩვევები, ჩამოუყალიბოს მოსწავლეებს ცოდნა ჯირკვლის იონებზე ხარისხობრივი რეაქციების შესახებ.
- გამოუმუშავეთ ინტერესი საგნის მიმართ.
აღჭურვილობა:რკინა (ფხვნილი, ქინძისთავი, ფირფიტა), გოგირდი, ჟანგბადის კოლბა, მარილმჟავა, რკინის(II) სულფატი, რკინის(III) ქლორიდი, ნატრიუმის ჰიდროქსიდი, სისხლის წითელი და ყვითელი მარილები.
გაკვეთილების დროს
I. საორგანიზაციო მომენტი
II. საშინაო დავალების შემოწმება
III. ახალი მასალის სწავლა
1. მასწავლებლის გაცნობა.
- რკინის ღირებულება ცხოვრებაში, მისი როლი ცივილიზაციის ისტორიაში. დედამიწის ქერქში ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ლითონი რკინაა. მისი გამოყენება გაცილებით გვიან დაიწყო, ვიდრე სხვა ლითონები (სპილენძი, ოქრო, თუთია, ტყვია, კალა), რაც, სავარაუდოდ, რკინის მადნისა და ლითონის მცირე მსგავსებით არის განპირობებული. პრიმიტიულ ადამიანებს ძალიან გაუჭირდათ იმის გამოცნობა, რომ მადნიდან ლითონის მიღება შესაძლებელია, რომლის წარმატებით გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა ნივთების წარმოებაში, ასეთი პროცესის ორგანიზებისთვის ხელსაწყოებისა და საჭირო მოწყობილობების ნაკლებობის გამო. სანამ ადამიანმა ისწავლა მადნიდან რკინის მიღება და მისგან ფოლადისა და თუჯის დამზადება, საკმაოდ დიდი დრო გავიდა.
ამ დროისთვის რკინის მადნები აუცილებელი ნედლეულია შავი მეტალურგიისთვის, ის წიაღისეული, რომლის გარეშეც ვერც ერთი განვითარებული ინდუსტრიული ქვეყანა ვერ შეძლებს. წლის განმავლობაში, რკინის საბადოების მსოფლიო წარმოება დაახლოებით 350 000 000 ტონაა. გამოიყენება რკინის (ნახშირბადის შემცველობა 0,2-0,4%), თუჯის (2,5-4% ნახშირბადის), ფოლადის (2,5-1,5% ნახშირბადის) დნობისთვის. ფოლადი ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში, ვიდრე რკინა და ღორის რკინა და ამიტომ. მეტი მოთხოვნაა მის დნობაზე.
რკინის მადნებიდან ღორის დნობისთვის გამოიყენება აფეთქების ღუმელები, რომლებიც მუშაობენ ნახშირზე ან კოქსზე, ფოლადისა და რკინის დნობა ღორის რკინისგან ხდება ამრეკლავი ღია კერის ღუმელებში, ბესემერის გადამყვანებში ან თომას მეთოდში.
შავი ლითონები და მათი შენადნობები დიდი მნიშვნელობა ენიჭება ადამიანის საზოგადოების ცხოვრებაში და განვითარებას. ყველა სახის საყოფაცხოვრებო ნივთები და სამომხმარებლო საქონელი დამზადებულია რკინისგან. გემების, თვითმფრინავების, სარკინიგზო ტრანსპორტის, მანქანების, ხიდების, რკინიგზის, სხვადასხვა შენობების, აღჭურვილობის და სხვა ნივთების ასაშენებლად გამოიყენება ასობით მილიონი ტონა ფოლადი და თუჯი. არ არსებობს სოფლის მეურნეობისა და მრეწველობის დარგი, რომელიც არ იყენებს რკინას და მის სხვადასხვა შენადნობებს.
რამდენიმე მინერალი, რომელიც ხშირად გვხვდება ბუნებაში და შეიცავს რკინას, არის ზუსტად რკინის საბადო. ამ მინერალებს მიეკუთვნება: ყავისფერი რკინის მადანი, ჰემატიტი, მაგნეტიტი და სხვა, რომლებიც ქმნიან დიდ საბადოებს და იკავებს დიდ ტერიტორიებს.
მაგნეტიტის ან მაგნიტური რკინის მადნის ქიმიური თანაფარდობა, რომელსაც აქვს რკინა-შავი ფერი და უნიკალური თვისება - მაგნეტიზმი, წარმოადგენს ნაერთს, რომელიც შედგება რკინის ოქსიდისა და შავი ოქსიდისგან. ბუნებრივ გარემოში ის გვხვდება როგორც მარცვლოვანი ან უწყვეტი მასების სახით, ასევე კარგად ჩამოყალიბებული კრისტალების სახით. რკინის საბადო ყველაზე მდიდარია მეტალის რკინის მაგნეტიტის შემცველობით (72%-მდე).
ჩვენს ქვეყანაში მაგნეტიტის საბადოების უდიდესი საბადოები მდებარეობს ურალებში, მაღალ მთებში, ბლაგოდატში, მაგნიტნაიაში, ციმბირის ზოგიერთ რაიონში - მდინარე ანგარას აუზში, გორნაია შორიაში, კოლას ნახევარკუნძულის ტერიტორიაზე.
2. კლასთან მუშაობა. რკინის, როგორც ქიმიური ელემენტის მახასიათებლები
ა) პოზიცია პერიოდულ სისტემაში:
სავარჯიშო 1.განსაზღვრეთ რკინის მდებარეობა პერიოდულ ცხრილში?
პასუხი:რკინა მდებარეობს მე-4 ძირითად პერიოდში, ლუწი მწკრივში, მე-8 ჯგუფში, გვერდით ჯგუფში.
ბ) ატომის სტრუქტურა:
დავალება 2.დახაზეთ რკინის ატომის შემადგენლობა და სტრუქტურა, ელექტრონული ფორმულა და უჯრედები.
პასუხი: Fe +3 2) 8) 14) 2) ლითონი
p = 26
e = 26
n = (56 - 26) = 301s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2
Კითხვა.რკინის რომელ ფენებს აქვთ ვალენტური ელექტრონები? რატომ?
უპასუხე.ვალენტური ელექტრონები განლაგებულია ბოლო და ბოლო ფენებზე, რადგან ეს არის გვერდითი ქვეჯგუფის ელემენტი.
რკინა კლასიფიცირდება როგორც d-ელემენტი, ის შედის ელემენტების ტრიადაში - ლითონები (Fe-Co-Ni);
გ) რკინის რედოქს თვისებები:
Კითხვა.რა არის ჟანგვის ან შემცირების აგენტი? რა ჟანგვის მდგომარეობებს და ვალენტობას ავლენს იგი?
პასუხი:
Fe 0 - 2e \u003d Fe +3) შემცირების აგენტი
Fe 0 - 3e \u003d Fe +3
სდ + 2, + 3; ვალენტობა \u003d II და III, ვალენტობა 7 - არ ჩანს;
დ) რკინის ნაერთები:
FeO - ძირითადი ოქსიდი
Fe (OH) 2 - უხსნადი ბაზა
Fe 2 O 3 - ოქსიდი ამფოტერიზმის ნიშნებით
Fe (OH) 3 - ფუძე ამფოტერიზმის ნიშნებით
აქროლადი წყალბადის ნაერთები არ არის.
ე) ბუნებაში ყოფნა.
რკინა ბუნებაში მეორე ყველაზე გავრცელებული მეტალია (ალუმინის შემდეგ).თავისუფალ მდგომარეობაში რკინა მხოლოდ მეტეორიტებში გვხვდება.ყველაზე მნიშვნელოვანი ბუნებრივი ნაერთები:
FeO * 3HO - ყავისფერი რკინის საბადო,
FeO - წითელი რკინის საბადო,
FeO (FeO*FeO) - მაგნიტური რკინის საბადო,
FeS - რკინის პირიტი (პირიტი)
რკინის ნაერთები ცოცხალი ორგანიზმების ნაწილია.
3. მარტივი რკინის ნივთიერების მახასიათებლები
ა) მოლეკულის სტრუქტურა, ბმის ტიპი, ბროლის გისოსის ტიპი; (დამოუკიდებლად)
ბ) რკინის ფიზიკური თვისებები
რკინა არის ვერცხლისფერი ნაცრისფერი ლითონი, აქვს დიდი მოქნილობა, ელასტიურობა და ძლიერი მაგნიტური თვისებები. რკინის სიმკვრივეა 7,87 გ / სმ 3, დნობის წერტილი 1539 ტ o C.
გ) რკინის ქიმიური თვისებები:
რკინის ატომები რეაქციებში ელექტრონებს სწირავენ და აჩვენებენ ჟანგვის მდგომარეობებს + 2, + 3 და ზოგჯერ + 6.
რეაქციებში რკინა არის შემამცირებელი აგენტი. თუმცა, ნორმალურ ტემპერატურაზე, ის არ ურთიერთქმედებს ყველაზე აქტიურ ჟანგვის აგენტებთანაც კი (ჰალოგენები, ჟანგბადი, გოგირდი), მაგრამ როდესაც გაცხელდება, ის აქტიური ხდება და რეაგირებს მათთან:
2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3 რკინის (III) ქლორიდი
3Fe + 2O 2 \u003d Fe 2 O 3 (FeO * Fe O) რკინის ოქსიდი (III)
Fe +S = FeS რკინის(II) სულფიდი
ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე რკინა რეაგირებს ნახშირბადთან, სილიციუმთან და ფოსფორთან.
3Fe + C = Fe 3 C რკინის კარბიდი (ცემენტიტი)
3Fe + Si = Fe 3 Si რკინის სილიციდი
3Fe + 2P = Fe 3 P 2 რკინის ფოსფიდი
რკინა რეაგირებს რთულ ნივთიერებებთან.
ტენიან ჰაერში რკინა სწრაფად იჟანგება (კოროზირდება):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3
Fe(OH) 3 ––> FeOOH + H 2 O
ჟანგი
რკინა ლითონთა ელექტროქიმიური ძაბვის სერიის შუაშია, ამიტომ იგი მეტალია საშუალო აქტივობა.რკინის შემცირების უნარი ნაკლებია, ვიდრე ტუტე, მიწის ტუტე ლითონები და ალუმინი. მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე რეაგირებს ცხელი რკინა წყალთან:
3Fe + 4H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2
რკინა რეაგირებს განზავებულ გოგირდოვან და მარილმჟავებთან, ანაცვლებს წყალბადს მათგან:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
Fe 0 + 2H + = Fe 2+ + H 2 0
ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე რკინა არ ურთიერთქმედებს კონცენტრირებულ გოგირდმჟავასთან, რადგან იგი პასივირებულია მის მიერ. გაცხელებისას კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა აჟანგებს რკინას რკინა (III) სულფატად:
2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
განზავებული აზოტის მჟავა ჟანგავს რკინას რკინა(III) ნიტრატად:
Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O
კონცენტრირებული აზოტის მჟავა ახდენს რკინის პასიურობას.
მარილის ხსნარებიდან რკინა ანაცვლებს ლითონებს, რომლებიც მდებარეობს მის მარჯვნივ ძაბვის ელექტროქიმიურ სერიაში:
Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu,
დ) რკინის გამოყენება (დამოუკიდებლად)
ე) მიღება (მოსწავლეებთან ერთად)
მრეწველობაში რკინა მიიღება რკინის მადნებიდან ნახშირბადის (კოქსი) და ნახშირბადის მონოქსიდის (II) შემცირებით აფეთქების ღუმელებში.
დომენის პროცესის ქიმიური შემადგენლობა შემდეგია:
C+O=CO
CO + C = 2 CO
3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2Fe 3 O 4 + CO 2
Fe 3 O 4 + CO \u003d 3FeO + CO 2
FeO + CO \u003d Fe + CO 2
4. რკინის ნაერთები
ამ ნაერთების ქიმიური თვისებები.
დამატება.რკინის (II) ნაერთები არასტაბილურია, მათ შეუძლიათ დაჟანგვა და რკინის (III) ნაერთებად გადაქცევა.
Fe +2 Cl 2 + Cl 2 \u003d Fe +3 Cl 3 ქმნიან რედოქს სახლებს
Fe +2 (OH) + H 2 O + O 2 \u003d Fe +3 (OH) 3 სქემები, გათანაბრება.
ამ ნაერთების ქიმიური თვისებები
ასევე, თვისებრივი რეაქცია Fe + 2-ზე არის რკინის (II) მარილების რეაქცია ნივთიერებასთან, რომელსაც ეწოდება სისხლის წითელი მარილი K 3 - ეს არის რთული ნაერთი.
3FeCl + 2K 3 \u003d Fe 3)
