PËRKUFIZIM

Hekuri- element i grupit të tetë të periudhës së katërt të Tabelës Periodike të Elementeve Kimike nga D. I. Mendeleev.

Dhe numri i vëllimit është 26. Simboli është Fe (latinisht "ferrum"). Një nga metalet më të zakonshme në koren e tokës (vendi i dytë pas aluminit).

Vetitë fizike të hekurit

Hekuri është një metal gri. Në formën e tij të pastër është mjaft i butë, i lakueshëm dhe viskoz. Konfigurimi elektronik i nivelit të jashtëm të energjisë është 3d 6 4s 2. Në përbërjet e tij, hekuri shfaq gjendje oksidimi "+2" dhe "+3". Pika e shkrirjes së hekurit është 1539C. Hekuri formon dy modifikime kristalore: α- dhe γ-hekur. E para prej tyre ka një rrjetë kub me qendër trupin, e dyta ka një rrjetë kub të përqendruar në fytyrë. α-hekuri është termodinamikisht i qëndrueshëm në dy intervale temperaturash: nën 912 dhe nga 1394C deri në pikën e shkrirjes. Midis 912 dhe 1394C γ-hekuri është i qëndrueshëm.

Vetitë mekanike të hekurit varen nga pastërtia e tij - përmbajtja e sasive edhe shumë të vogla të elementëve të tjerë në të. Hekuri i ngurtë ka aftësinë të shkrijë shumë elementë në vetvete.

Vetitë kimike të hekurit

Në ajër të lagësht, hekuri ndryshket shpejt, d.m.th. i mbuluar me një shtresë kafe të oksidit të hekurit të hidratuar, i cili, për shkak të brishtësisë së tij, nuk e mbron hekurin nga oksidimi i mëtejshëm. Në ujë, hekuri gërryhet intensivisht; me akses të bollshëm në oksigjen, formohen forma hidrate të oksidit të hekurit (III):

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.

Me mungesë oksigjeni ose akses të vështirë, formohet oksidi i përzier (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Hekuri tretet në acid klorhidrik të çdo përqendrimi:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2.

Tretja në acidin sulfurik të holluar ndodh në mënyrë të ngjashme:

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

Në tretësirat e përqendruara të acidit sulfurik, hekuri oksidohet në hekur (III):

2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Megjithatë, në acidin sulfurik, përqendrimi i të cilit është afër 100%, hekuri bëhet pasiv dhe praktikisht nuk ndodh asnjë ndërveprim. Hekuri tretet në solucione të holluara dhe mesatarisht të përqendruara të acidit nitrik:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Në përqendrime të larta të acidit nitrik, tretja ngadalësohet dhe hekuri bëhet pasiv.

Ashtu si metalet e tjera, hekuri reagon me substanca të thjeshta. Reaksionet ndërmjet hekurit dhe halogjeneve (pavarësisht nga lloji i halogjenit) ndodhin kur nxehen. Ndërveprimi i hekurit me bromin ndodh me rritjen e presionit të avullit të kësaj të fundit:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.

Ndërveprimi i hekurit me squfurin (pluhurin), azotin dhe fosforin ndodh gjithashtu kur nxehet:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Hekuri është i aftë të reagojë me jometale si karboni dhe silikoni:

3Fe + C = Fe 3 C;

Ndër reaksionet e ndërveprimit të hekurit me substanca komplekse, një rol të veçantë luajnë reaksionet e mëposhtme - hekuri është i aftë të zvogëlojë metalet që janë në serinë e aktivitetit në të djathtë të tij nga tretësirat e kripës (1), duke reduktuar përbërjet e hekurit (III) ( 2):

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).

Hekuri, në presion të ngritur, reagon me një oksid që nuk formon kripë - CO me formimin e substancave me përbërje komplekse - karbonilet - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 dhe Fe 3 (CO) 12.

Hekuri, në mungesë të papastërtive, është i qëndrueshëm në ujë dhe në tretësira të holluara alkali.

Marrja e hekurit

Metoda kryesore e marrjes së hekurit është nga minerali i hekurit (hematiti, magnetiti) ose elektroliza e tretësirave të kripërave të tij (në këtë rast përftohet hekur "i pastër", d.m.th. hekur pa papastërti).

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Ushtrimi

Peshorja e hekurit Fe 3 O 4 me peshë 10 g fillimisht u trajtua me 150 ml tretësirë ​​të acidit klorhidrik (densiteti 1,1 g/ml) me një fraksion masiv të klorurit të hidrogjenit prej 20%, dhe më pas i shtohej hekuri i tepërt në tretësirën që rezulton. Përcaktoni përbërjen e tretësirës (në % ndaj peshës).

Zgjidhje

Le të shkruajmë ekuacionet e reaksionit sipas kushteve të problemit: 8HCl + Fe3O4 = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2). Duke ditur densitetin dhe vëllimin e një solucioni të acidit klorhidrik, mund të gjeni masën e tij: m sol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl); m sol (HCl) = 150×1,1 = 165 g. Le të llogarisim masën e klorurit të hidrogjenit: m(HCl) = m sol (HCl) ×ω(HCl)/100%; m(HCl) = 165×20%/100% = 33 g. Masa molare (masa e një moli) të acidit klorhidrik, e llogaritur duke përdorur tabelën e elementeve kimike nga D.I. Mendeleev - 36,5 g/mol. Le të gjejmë sasinë e klorurit të hidrogjenit: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v(HCl) = 33/36,5 = 0,904 mol. Masa molare (masa e një moli) e shkallës, e llogaritur duke përdorur tabelën e elementeve kimike nga D.I. Mendeleev – 232 g/mol. Le të gjejmë sasinë e substancës së shkallës: v(Fe 3 O 4) = 10/232 = 0,043 mol. Sipas ekuacionit 1, v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1:8, pra, v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0,344 mol. Pastaj, sasia e klorurit të hidrogjenit e llogaritur nga ekuacioni (0,344 mol) do të jetë më e vogël se ajo e treguar në deklaratën e problemit (0,904 mol). Prandaj, acidi klorhidrik është i tepërt dhe do të ndodhë një reagim tjetër: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3). Le të përcaktojmë sasinë e substancës së klorurit të hekurit të formuar si rezultat i reagimit të parë (ne përdorim indekse për të treguar një reagim specifik): v1 (FeCl2):v(Fe2O3) = 1:1 = 0.043 mol; v 1 (FeCl 3): v (Fe 2 O 3) = 2: 1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0,086 mol. Le të përcaktojmë sasinë e klorurit të hidrogjenit që nuk ka reaguar në reaksionin 1 dhe sasinë e klorurit të hekurit (II) të formuar gjatë reaksionit 3: v rem (HCl) = v(HCl) – v 1 (HCl) = 0,904 – 0,344 = 0,56 mol; v 3 (FeCl 2): ​​v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol. Le të përcaktojmë sasinë e substancës FeCl 2 të formuar gjatë reaksionit 2, sasinë totale të substancës FeCl 2 dhe masën e saj: v2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 mol; v 2 (FeCl 2): ​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v2 (FeCl 2) = 3/2× v2 (FeCl 3) = 0,129 mol; v shuma (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0,043 + 0,129 + 0,28 = 0,452 mol; m(FeCl 2) = v shuma (FeCl 2) × M(FeCl 2) = 0,452 × 127 = 57,404 g. Le të përcaktojmë sasinë e substancës dhe masës së hekurit që ka hyrë në reaksionet 2 dhe 3: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) = 1/2× v 2 (FeCl 3) = 0,043 mol; v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0,28 mol; v shuma (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0,043+0,28 = 0,323 mol; m(Fe) = v shuma (Fe) ×M(Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 g. Le të llogarisim sasinë e substancës dhe masën e hidrogjenit të çliruar në reaksionin 3: v(H2) = 1/2×v rem (HCl) = 0,28 mol; m(H 2) = v(H 2) ×M(H 2) = 0,28 × 2 = 0,56 g. Përcaktojmë masën e tretësirës që rezulton m' sol dhe pjesën masive të FeCl 2 në të: m’ sol = m sol (HCl) + m(Fe 3 O 4) + m(Fe) – m(H 2);

Prezantimi

Studimi i vetive kimike të elementeve individuale është një komponent integral i një kursi kimie në një shkollë moderne, i cili lejon, bazuar në një qasje induktive, të bëjë një supozim për karakteristikat e ndërveprimit kimik të elementeve bazuar në ato fizike dhe kimike. karakteristikat. Sidoqoftë, aftësitë e laboratorit kimik të shkollës jo gjithmonë na lejojnë plotësisht të demonstrojmë varësinë e vetive kimike të një elementi nga pozicioni i tij në sistemin periodik të elementeve kimike dhe tiparet strukturore të substancave të thjeshta.

Vetitë kimike të squfurit përdoren si në fillim të një kursi kimie për të demonstruar ndryshimin midis fenomeneve kimike dhe atyre fizike, ashtu edhe kur studiohen karakteristikat e elementeve kimike individuale. Më shpesh, udhëzimet rekomandojnë demonstrimin e ndërveprimit të squfurit me hekurin, si një shembull i fenomeneve kimike dhe një shembull i vetive oksiduese të squfurit. Por në shumicën e rasteve, ky reagim ose nuk ndodh fare, ose rezultatet e shfaqjes së tij nuk mund të vlerësohen me sy të lirë. Opsionet e ndryshme për kryerjen e këtij eksperimenti shpesh karakterizohen nga riprodhueshmëria e ulët e rezultateve, gjë që nuk lejon përdorimin sistematik të tyre në karakterizimin e proceseve të mësipërme. Prandaj, është e rëndësishme të kërkohen opsione që mund të ofrojnë një alternativë për demonstrimin e procesit të ndërveprimit të hekurit me squfurin, adekuat me karakteristikat e një laboratori kimie shkollore.

Synimi: Hulumtoni mundësinë e kryerjes së reaksioneve që përfshijnë ndërveprimin e squfurit me metalet në një laborator shkollor.

Detyrat:

Përcaktoni karakteristikat kryesore fizike dhe kimike të squfurit;

Të analizojë kushtet për kryerjen dhe shfaqjen e reaksioneve të bashkëveprimit të squfurit me metalet;

Studimi i metodave të njohura për bashkëveprimin e squfurit me metalet;

Zgjidhni sistemet për kryerjen e reaksioneve;

Vlerësoni përshtatshmërinë e reaksioneve të përzgjedhura ndaj kushteve të laboratorit kimik të shkollës.

Objekti i studimit: reaksioni midis squfurit dhe metaleve

Lënda e studimit: realizueshmëria e reaksioneve të bashkëveprimit të squfurit me metalet në një laborator shkollor.

Hipoteza: Një alternativë ndaj ndërveprimit të hekurit me squfurin në një laborator të kimisë shkollore do të jetë një reaksion kimik që plotëson kërkesat e qartësisë, riprodhueshmërisë, sigurisë relative dhe disponueshmërisë së substancave reaguese.

Ne duam të fillojmë punën tonë me një përshkrim të shkurtër të squfurit:

Pozicioni në tabelën periodike: squfuri është në periudhën 3, grupi VI, nëngrupi kryesor (A), i përket elementeve s.

Numri atomik i squfurit është 16, pra ngarkesa e një atomi squfuri është + 16, numri i elektroneve është 16. Tre nivelet e elektroneve në nivelin e jashtëm janë 6 elektrone

Diagrami i renditjes së elektroneve sipas niveleve:

16 S )))
2 8 6

Bërthama e një atomi squfuri 32 S përmban 16 protone (të barabartë me ngarkesën e bërthamës) dhe 16 neutrone (masa atomike minus numrin e protoneve: 32 – 16 = 16).

Formula elektronike: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

Tabela 1

Vlerat e potencialeve jonizuese të atomit të squfurit

Potenciali jonizues

Energjia (eV)

Squfuri në të ftohtë mjaft inerte (kombinohet energjikisht vetëm me fluor), por kur nxehet bëhet shumë kimikisht aktiv - reagon me halogjenet(përveç jodit), oksigjenit, hidrogjenit dhe pothuajse me të gjitha metalet. Si rezultat reagimet lloji i fundit prodhon përbërjet përkatëse të squfurit.

Reaktiviteti i squfurit, si çdo element tjetër, kur ndërvepron me metale varet nga:

aktiviteti i substancave reaguese. Për shembull, squfuri do të ndërveprojë në mënyrë më aktive me metalet alkali

në temperaturën e reaksionit. Kjo shpjegohet me veçoritë termodinamike të procesit.

Mundësia termodinamike e shfaqjes spontane të reaksioneve kimike në kushte standarde përcaktohet nga energjia standarde Gibbs e reaksionit:

ΔG 0 T< 0 – прямая реакция протекает

ΔG 0 Т > 0 - reagimi i drejtpërdrejtë është i pamundur

mbi shkallën e bluarjes së substancave reaguese, pasi si squfuri ashtu edhe metalet reagojnë kryesisht në gjendje të ngurtë.

Janë dhënë karakteristikat termodinamike të disa reaksioneve ndërmjet squfurit dhe metaleve në rrëshqitjen 4

Nga tabela mund të shihet se ndërveprimi i squfurit me të dy metalet në fillim të serisë së stresit dhe metalet me aktivitet të ulët është termodinamikisht i mundur.

Kështu, squfuri është një jometal mjaft aktiv kur nxehet, i aftë të reagojë me metale me aktivitet të lartë (alkalik) dhe me aktivitet të ulët (argjend, bakër).

Studimi i ndërveprimit të squfurit me metalet

Përzgjedhja e sistemeve për kërkime

Për të studiuar ndërveprimin e squfurit me metalet, u zgjodhën sisteme që përfshinin metale të vendosura në vende të ndryshme të serisë Beketov dhe që zotëronin aktivitete të ndryshme.

Kriteret e mëposhtme u identifikuan si kushte përzgjedhjeje: shpejtësia e zbatimit, qartësia, plotësia e reagimit, siguria relative, riprodhueshmëria e rezultatit, substancat duhet të ndryshojnë dukshëm në vetitë fizike, disponueshmëria e substancave në laboratorin e shkollës, ka përpjekje të suksesshme për të kryer. ndërveprimet e squfurit me metale specifike.

Për të vlerësuar riprodhueshmërinë e reaksioneve, çdo eksperiment u krye tre herë.

Bazuar në këto kritere, sistemet e mëposhtme të reagimit u zgjodhën për eksperiment:

SQUFUR DHE BAKR Cu + S = CuS + 79 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni 4 g squfur në formë pluhuri dhe hidheni në një provëz. Ngrohni squfurin në provëz derisa të vlojë. Më pas merrni një tel bakri dhe ngroheni mbi flakë. Kur squfuri shkrihet dhe vlon, vendosni tela bakri në të

Rezultati i pritur:Provëza mbushet me avuj kafe, teli nxehet dhe "digjet" duke formuar një sulfur të brishtë.

2. Ndërveprimi i squfurit me bakrin.

Reagimi nuk ishte shumë i qartë; ngrohja spontane e bakrit gjithashtu nuk ndodhi. Kur shtohet acidi klorhidrik, nuk u vu re asnjë evolucion domethënës i gazit.

SQUFUR DHE HEKUR Fe + S = FeS + 100,4 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni 4 g squfur pluhur dhe 7 g hekur pluhur dhe përzieni. Derdhni përzierjen që rezulton në një provëz. Le të ngrohim substancat në një provëz

Rezultati i pritur:Ndodh ngrohje e fortë spontane e përzierjes. Sulfidi i hekurit që rezulton sinterizohet. Substanca nuk ndahet nga uji dhe nuk reagon ndaj një magneti.

1. Ndërveprimi i squfurit me hekurin.

Është pothuajse e pamundur të kryhet një reagim për të prodhuar sulfid hekuri pa mbetje në kushte laboratorike; është shumë e vështirë të përcaktohet kur substancat kanë reaguar plotësisht; ngrohja spontane e përzierjes së reaksionit nuk vërehet. Substanca që rezulton u kontrollua për të parë nëse ishte sulfur hekuri. Për këtë kemi përdorur HCl. Kur hodhëm acid klorhidrik mbi substancë, ajo filloi të shkumëzonte dhe u lirua sulfid hidrogjeni.

SQUFUR DHE SODIUM 2Na + S = Na 2 S + 370,3 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Marrim 4 g squfur pluhur dhe e derdhim në një llaç dhe e bluajmë mirë

Prisni një copë natriumi me peshë rreth 2 g. Prisni filmin oksid dhe bluajini së bashku.

Rezultati i pritur:Reagimi vazhdon me shpejtësi, dhe djegia spontane e reagentëve është e mundur.

3. Ndërveprimi i squfurit me natriumin.

Ndërveprimi i squfurit me natriumin është një eksperiment i rrezikshëm dhe i paharrueshëm në vetvete. Pas disa sekondash fërkimi, shkëndijat e para fluturuan dhe natriumi dhe squfuri në llaç u ndezën dhe filluan të digjen. Kur produkti ndërvepron me acidin klorhidrik, sulfidi i hidrogjenit lirohet në mënyrë aktive.

SQUFUR DHE ZINK Zn + S = ZnS + 209 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni squfur dhe zink pluhur, 4 g secili dhe përzieni substancat. Derdhni përzierjen e përfunduar në një rrjetë asbesti. Ne u sjellim një pishtar të nxehtë substancave

Rezultati i pritur:Reagimi nuk ndodh menjëherë, por në mënyrë të dhunshme dhe formohet një flakë e gjelbër-blu.

4. Ndërveprimi i squfurit me zinkun.

Reagimi është shumë i vështirë për të filluar; fillimi i tij kërkon përdorimin e agjentëve të fortë oksidues ose temperaturë të lartë. Substancat ndizen me një flakë të gjelbër-blu. Kur flaka shuhet, një mbetje mbetet në këtë vend; kur bashkëvepron me acidin klorhidrik, sulfuri i hidrogjenit lirohet pak.

SQUFUR DHE ALUMINI 2Al + 3S = Al 2 S 3 + 509,0 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni squfurin pluhur me peshë 4 g dhe alumin me peshë 2,5 g dhe përzieni. Vendoseni përzierjen që rezulton në një rrjetë asbesti. Ndezni përzierjen me magnez të djegur

Rezultati i pritur:Reagimi shkakton një blic.

5. Ndërveprimi i squfurit me aluminin.

Reaksioni kërkon shtimin e një agjenti të fortë oksidues si iniciues. Pas ndezjes me djegie të magnezit, ndodhi një ndezje e fuqishme e ngjyrës së verdhë-të bardhë, sulfuri i hidrogjenit lëshohet mjaft aktivisht.

SQUFUR DHE MAGNEZI Mg + S = MgS + 346,0 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni ashkla magnezi 2,5 g dhe squfur pluhur 4 g dhe përzieni

Vendoseni përzierjen që rezulton në një rrjetë asbesti. Ne e sjellim copëzën në përzierjen që rezulton.

Rezultati i pritur:Reagimi shkakton një blic të fuqishëm.

4. Ndërveprimi i squfurit me magnezin.

Reagimi kërkon shtimin e magnezit të pastër si iniciues. Ndodh një ndezje e fuqishme e ngjyrës së bardhë, sulfidi i hidrogjenit lirohet në mënyrë aktive.

konkluzioni

Reagimi për prodhimin e sulfurit të hekurit nuk përfundoi, pasi një mbetje mbeti në formën e një përzierjeje squfuri plastik dhe hekuri.

Lëshimi më aktiv i sulfurit të hidrogjenit u vu re në sulfid natriumi dhe në sulfide të magnezit dhe aluminit.

Sulfidi i bakrit kishte një çlirim më pak aktiv të sulfurit të hidrogjenit.

Kryerja e eksperimenteve për të marrë sulfur natriumi është e rrezikshme dhe nuk rekomandohet në një laborator shkollor.

Reaksionet për prodhimin e sulfureve të aluminit, magnezit dhe zinkut janë më të përshtatshmet për t'u kryer në kushtet e shkollës.

Rezultatet e pritshme dhe aktuale përkonin kur squfuri ndërveproi me natriumin, magnezin dhe aluminin.

konkluzioni

Pavarësisht rekomandimeve ekzistuese për demonstrimin e ndërveprimit të hekurit me squfurin si shembull për të ilustruar fenomenet kimike dhe vetitë oksiduese të squfurit në një kurs kimie të shkollës së mesme, zbatimi aktual i një eksperimenti të tillë shpesh nuk shoqërohet me një efekt të dukshëm.

Gjatë përcaktimit të një alternative për këtë demonstrim, u zgjodhën sisteme që plotësonin kërkesat e dukshmërisë, sigurisë dhe disponueshmërisë së substancave reaguese në laboratorin e shkollës. Si opsione të mundshme u zgjodhën sistemet e reagimit të squfurit me bakër, hekur, zink, magnez, alumin dhe natrium, duke na lejuar të vlerësojmë efektivitetin e përdorimit të reaksionit të squfurit me metale të ndryshme si eksperimente demonstruese në mësimet e kimisë.

Bazuar në rezultatet e eksperimenteve, u përcaktua se është më optimale për këto qëllime të përdoren sistemet e reagimit të squfurit me metale me aktivitet mesatar të lartë (magnez, alumin).

Bazuar në eksperimentet e kryera, u krijua një video që demonstron vetitë oksiduese të squfurit duke përdorur shembullin e ndërveprimit të tij me metalet, gjë që bën të mundur përshkrimin e këtyre vetive pa kryer një eksperiment në shkallë të plotë. Një faqe interneti është krijuar si një ndihmë shtesë ( ), e cila paraqet ndër të tjera edhe rezultatet e studimit në formë vizuale.

Rezultatet e studimit mund të bëhen bazë për një studim më të thelluar të karakteristikave të vetive kimike të jometaleve, kinetikës kimike dhe termodinamikës.

Vetitë kimike të hekurit Le të shohim shembullin e ndërveprimit të tij me jometalet tipike - squfurin dhe oksigjenin.

Përzieni hekurin dhe squfurin e grimcuar në pluhur në një enë Petri. Le të ngrohim një gjilpërë thurjeje çeliku në një flakë dhe ta prekim atë në përzierjen e reagentëve. Një reagim i dhunshëm midis hekurit dhe squfurit shoqërohet me çlirimin e energjisë së nxehtësisë dhe dritës. Produkti i ngurtë i bashkëveprimit të këtyre substancave, sulfuri i hekurit (II), është i zi. Ndryshe nga hekuri, ai nuk tërhiqet nga një magnet.

Hekuri reagon me squfurin për të formuar sulfid hekuri (II). Le të krijojmë ekuacionin e reagimit:

Reagimi i hekurit me oksigjen kërkon gjithashtu ngrohje paraprake. Derdhni rërë kuarci në një enë me mure të trasha. Le të ngrohim një tufë teli hekuri shumë të hollë - të ashtuquajturin lesh hekuri - në flakën e një djegësi. Vendoseni telin e nxehtë në një enë që përmban oksigjen. Hekuri digjet me një flakë verbuese, duke shpërndarë shkëndija - grimca të nxehta të shkallës së hekurit Fe 3 O 4.

I njëjti reagim ndodh edhe në ajër, kur çeliku nxehet shumë nga fërkimi gjatë përpunimit.

Kur hekuri digjet në oksigjen ose në ajër, formohet peshore hekuri:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4, material nga faqja

ose 3Fe + 2O 2 = FeO. Fe 2 O 3 .

Peshorja e hekurit është një përbërje në të cilën hekuri ka vlera të ndryshme valence.

Kalimi i të dy reaksioneve të lidhjes shoqërohet me çlirimin e energjisë termike dhe të dritës.

Në këtë faqe ka materiale për temat e mëposhtme:

• Çfarë lloj reagimi është sulfidi i hekurit me oksigjenin?

• Shkruani një ekuacion midis hekurit dhe squfurit

• Niveli i reaksioneve të hekurit me oksigjen

• Një shembull i një reaksioni kimik midis hekurit dhe squfurit

• Ekuacioni për bashkëveprimin e oksigjenit me hekurin

Pyetje rreth këtij materiali:

Hekuri është element i nëngrupit anësor të grupit të tetë të periudhës së katërt të sistemit periodik të elementeve kimike të D.I. Mendeleev me numër atomik 26. Përcaktohet me simbolin Fe (lat. Ferrum). Një nga metalet më të zakonshme në koren e tokës (vendi i dytë pas aluminit). Metal me aktivitet mesatar, reduktues.

Gjendjet kryesore të oksidimit - +2, +3

Substanca e thjeshtë hekuri është një metal i lakueshëm në ngjyrë argjendi të bardhë me reaktivitet të lartë kimik: hekuri gërryhet shpejt në temperatura të larta ose në lagështi të lartë në ajër. Hekuri digjet në oksigjen të pastër dhe në një gjendje të shpërndarë imët ndizet spontanisht në ajër.

Karakteristikat kimike të një substance të thjeshtë - hekuri:

Ndryshk dhe djegie në oksigjen

1) Në ajër, hekuri oksidohet lehtësisht në prani të lagështirës (ndryshk):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

Teli i nxehtë i hekurit digjet në oksigjen, duke formuar shkallë - oksid hekuri (II, III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

3Fe+2O 2 →(Fe II Fe 2 III)O 4 (160 °C)

2) Në temperatura të larta (700–900°C), hekuri reagon me avujt e ujit:

3Fe + 4H 2 O – t° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) Hekuri reagon me jometalet kur nxehet:

2Fe+3Cl 2 → 2FeCl 3 (200 °C)

Fe + S – t° → FeS (600 °C)

Fe+2S → Fe +2 (S 2 -1) (700°C)

4) Në serinë e tensionit, është në të majtë të hidrogjenit, reagon me acidet e holluara HCl dhe H 2 SO 4, dhe krijohen kripëra hekuri (II) dhe lirohet hidrogjen:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (reaksionet kryhen pa akses ajri, përndryshe Fe +2 konvertohet gradualisht nga oksigjeni në Fe +3)

Fe + H 2 SO 4 (i holluar) → FeSO 4 + H 2

Në acidet oksiduese të përqendruara, hekuri shpërndahet vetëm kur nxehet; ai shndërrohet menjëherë në kationin Fe 3+:

2Fe + 6H 2 SO 4 (konc.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (konc.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(në të ftohtë, acidet nitrik dhe sulfurik të koncentruar pasivizoj

Një gozhdë hekuri e zhytur në një zgjidhje kaltërosh të sulfatit të bakrit gradualisht mbulohet me një shtresë bakri metalik të kuq.

5) Hekuri zhvendos metalet e vendosura në të djathtë të tij nga tretësirat e kripërave të tyre.

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

Vetitë amfoterike të hekurit shfaqen vetëm në alkalet e përqendruara gjatë zierjes:

Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O = Na 2 ↓+ H 2

dhe formohet një precipitat i tetrahidroksoferratit të natriumit (II).

Pajisje teknike- lidhjet e hekurit dhe karbonit: giza përmban 2,06-6,67% C, çeliku 0,02-2,06% C, papastërti të tjera natyrore (S, P, Si) dhe aditivë të veçantë të futur artificialisht (Mn, Ni, Cr) janë shpesh të pranishme, gjë që u jep lidhjeve të hekurit veti teknikisht të dobishme - fortësi, rezistencë termike dhe korrozioni, lakueshmëri, etj. . .

Procesi i prodhimit të hekurit në furrën e shpërthimit

Procesi i prodhimit të hekurit në furrën e shpërthimit përbëhet nga fazat e mëposhtme:

a) përgatitja (pjekja) e mineraleve sulfide dhe karbonate - shndërrimi në mineral oksid:

FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2, 800 ° С, -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2, 500-600 ° С, -CO 2)

b) djegia e koksit me shpërthim të nxehtë:

C (koks) + O 2 (ajër) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (koks) ⇌ 2 CO (700-1000 ° C)

c) reduktimi i mineralit oksid me monoksid karboni CO në mënyrë sekuenciale:

Fe2O3 → (CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 → (CO) FeO → (CO) Fe

d) karburizimi i hekurit (deri në 6,67% C) dhe shkrirja e gize:

Fe (t ) →(C(koks)900-1200°C) Fe (i lëngët) (gize, pika e shkrirjes 1145°C)

Gize përmban gjithmonë çimentit Fe 2 C dhe grafit në formë kokrrizash.

Prodhimi i çelikut

Shndërrimi i gize në çelik kryhet në furra speciale (konverter, vatër e hapur, elektrike), të cilat ndryshojnë në metodën e ngrohjes; temperatura e procesit 1700-2000 °C. Fryrja e ajrit të pasuruar me oksigjen çon në djegien e karbonit të tepërt, si dhe squfurit, fosforit dhe silikonit në formën e oksideve nga giza. Në këtë rast, oksidet ose kapen në formën e gazrave të shkarkimit (CO 2, SO 2), ose lidhen në një skorje lehtësisht të ndara - një përzierje e Ca 3 (PO 4) 2 dhe CaSiO 3. Për të prodhuar çeliqe speciale, aditivët aliazh të metaleve të tjerë futen në furrë.

Faturë hekuri i pastër në industri - elektroliza e një solucioni të kripërave të hekurit, për shembull:

FeСl 2 → Fe↓ + Сl 2 (90°С) (elektrolizë)

(ka metoda të tjera të veçanta, duke përfshirë reduktimin e oksideve të hekurit me hidrogjen).

Hekuri i pastër përdoret në prodhimin e lidhjeve speciale, në prodhimin e bërthamave të elektromagnetëve dhe transformatorëve, giza - në prodhimin e kallëpeve dhe çelikut, çeliku - si materiale strukturore dhe mjetesh, duke përfshirë rezistente ndaj konsumit, nxehtësisë dhe korrozionit. ato.

Oksid i hekurit (II). F OE . Një oksid amfoterik me një mbizotërim të lartë të vetive themelore. E zezë, ka strukturë jonike Fe 2+ O 2- . Kur nxehet, së pari dekompozohet dhe më pas formohet përsëri. Nuk formohet kur hekuri digjet në ajër. Nuk reagon me ujin. Zbërthehet me acide, shkrihet me alkalet. Ngadalë oksidohet në ajër të lagësht. Reduktohet nga hidrogjeni dhe koksi. Merr pjesë në procesin e shkrirjes së hekurit në furrën e shpërthimit. Përdoret si përbërës i qeramikës dhe bojrave minerale. Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

4FeO ⇌(Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 °C, 900-1000 °C)

FeO + 2HC1 (i holluar) = FeC1 2 + H 2 O

FeO + 4HNO 3 (konc.) = Fe(NO 3) 3 +NO 2 + 2H 2 O

FeO + 4NaOH = 2H 2 O + Na 4FeO3 (e kuqe.) trioksoferrat (II)(400-500 °C)

FeO + H2 =H2O + Fe (ekstra i pastër) (350°C)

FeO + C (koks) = Fe + CO (mbi 1000 °C)

FeO + CO = Fe + CO 2 (900°C)

4FeO + 2H 2 O (lagështi) + O 2 (ajër) → 4FeO(OH) (t)

6FeO + O 2 = 2(Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500°C)

Faturë V laboratorët: zbërthimi termik i përbërjeve të hekurit (II) pa akses ajri:

Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C)

FeCO3 = FeO + CO 2 (490-550 °C)

Oksidi i diironit (III) - hekuri ( II ) ( Fe II Fe 2 III)O 4 . Oksid i dyfishtë. E zezë, ka strukturë jonike Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Termikisht i qëndrueshëm deri në temperatura të larta. Nuk reagon me ujin. Zbërthehet me acide. Reduktohet nga hidrogjeni, hekuri i nxehtë. Merr pjesë në procesin e furrës së shpërthimit të prodhimit të gize. Përdoret si përbërës i bojrave minerale ( plumbi i kuq), qeramika, çimento me ngjyrë. Produkt i oksidimit të veçantë të sipërfaqes së produkteve të çelikut ( nxirje, bluarje). Përbërja korrespondon me ndryshkun kafe dhe shkallën e errët në hekur. Nuk rekomandohet përdorimi i formulës bruto Fe 3 O 4. Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

2(Fe II Fe 2 III)O 4 = 6FeO + O 2 (mbi 1538 °C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8НС1 (dil.) = FeС1 2 + 2FeС1 3 + 4Н 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 +10HNO 3 (konc.) = 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (ajër) = 6 Fe 2 O 3 (450-600 ° C)

(Fe II Fe 2 III)O 4 + 4H 2 = 4H 2 O + 3Fe (ekstra i pastër, 1000 °C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO = 3 FeO + CO 2 (500-800°C)

(Fe II Fe 2 III)O4 + Fe ⇌4FeO (900-1000 °C, 560-700 °C)

Faturë: djegia e hekurit (shih) në ajër.

magnetit.

Oksid i hekurit (III). F e 2 O 3 . Oksid amfoterik me mbizotërim të vetive themelore. E kuqe-kafe, ka strukturë jonike (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Termikisht e qëndrueshme deri në temperatura të larta. Nuk formohet kur hekuri digjet në ajër. Nuk reagon me ujin, nga tretësira precipiton hidrati amorf kafe Fe 2 O 3 nH 2 O Reagon ngadalë me acide dhe alkale. Reduktohet nga monoksidi i karbonit, hekuri i shkrirë. Bashkohet me oksidet e metaleve të tjera dhe formon okside të dyfishta - spinelet(produktet teknike quhen ferrite). Përdoret si lëndë e parë në shkrirjen e gizës në procesin e furrës së shpërthimit, katalizator në prodhimin e amoniakut, përbërës i qeramikës, çimentos me ngjyrë dhe bojrave minerale, në saldimin me termit të strukturave të çelikut, si bartës i zërit. dhe imazh në shirita magnetikë, si një agjent lustrim për çelik dhe xhami.

Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

6Fe 2 O 3 = 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 °C)

Fe 2 O 3 + 6НС1 (dil.) →2FeС1 3 + ЗН 2 O (t) (600°С,р)

Fe 2 O 3 + 2NaOH (konc.) →H 2 O+ 2 NAFeO 2 (e kuqe)dioksoferrat (III)

Fe 2 O 3 + MO = (M II Fe 2 II I) O 4 (M = Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)

Fe 2 O 3 + ZN 2 = ZN 2 O + 2Fe (ekstra i pastër, 1050-1100 °C)

Fe 2 O 3 + Fe = 3 FeO (900 °C)

3Fe 2 O 3 + CO = 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 °C)

Faturë në laborator - dekompozimi termik i kripërave të hekurit (III) në ajër:

Fe 2 (SO 4) 3 = Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 °C)

4(Fe(NO 3) 3 9 H 2 O) = 2Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 °C)

Në natyrë - xeheroret e oksidit të hekurit hematiti Fe 2 O 3 dhe limonit Fe 2 O 3 nH 2 O

Hidroksidi i hekurit (II). F e(OH) 2 . Hidroksidi amfoterik me mbizotërim të vetive themelore. Të bardha (nganjëherë me një nuancë të gjelbër), lidhjet Fe-OH janë kryesisht kovalente. Termikisht i paqëndrueshëm. Oksidohet lehtësisht në ajër, veçanërisht kur është i lagësht (errësohet). I pazgjidhshëm në ujë. Reagon me acide të holluara dhe alkale të koncentruara. Reduktues tipik. Një produkt i ndërmjetëm në ndryshkjen e hekurit. Përdoret në prodhimin e masës aktive të baterive hekur-nikel.

Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C, atm.N 2)

Fe(OH) 2 + 2HC1 (dil.) = FeC1 2 + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + 2NaOH (> 50%) = Na 2 ↓ (blu-jeshile) (me valë)

4Fe(OH) 2 (suspension) + O 2 (ajër) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe(OH) 2 (suspension) +H 2 O 2 (i holluar) = 2FeO(OH)↓ + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + KNO 3 (konc.) = FeO(OH)↓ + NO+ KOH (60 °C)

Faturë: reshjet nga tretësira me alkali ose hidrat amoniaku në një atmosferë inerte:

Fe 2+ + 2OH (dil.) = Fe(OH) 2 ↓

Fe 2+ + 2(NH 3 H 2 O) = Fe(OH) 2 ↓+ 2NH 4

Metahidroksid hekuri F eO(OH). Hidroksidi amfoterik me mbizotërim të vetive themelore. Lidhjet kafe të lehta, Fe - O dhe Fe - OH janë kryesisht kovalente. Kur nxehet, dekompozohet pa shkrirë. I pazgjidhshëm në ujë. Precipiton nga tretësira në formën e një polihidrati amorf kafe Fe 2 O 3 nH 2 O, i cili, kur mbahet nën një tretësirë ​​të holluar alkaline ose pas tharjes, shndërrohet në FeO(OH). Reagon me acide dhe alkale të ngurta. Agjent i dobët oksidues dhe reduktues. Sintered me Fe(OH) 2. Një produkt i ndërmjetëm në ndryshkjen e hekurit. Përdoret si bazë për bojërat dhe smaltet minerale të verdha, absorbues për gazrat e mbeturinave dhe katalizator në sintezën organike.

Përbërja e përbërjes Fe(OH) 3 është e panjohur (nuk përftohet).

Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 °C, -H 2 O) FeO(OH)→( 560-700°C në ajër, -H2O)→ Fe 2 O 3

FeO(OH) + ZNS1 (dil.) = FeC1 3 + 2H 2 O

FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-koloid(NaOH (konc.))

FeO(OH)→ Na 3 [Fe(OH) 6]të bardhë, Na 5 dhe K4 respektivisht; në të dyja rastet, precipiton një produkt blu me të njëjtën përbërje dhe strukturë, KFe III. Në laborator ky precipitat quhet Blu prusiane, ose turnbull blu:

Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓

Emrat kimikë të reagentëve fillestarë dhe produkteve të reaksionit:

K 3 Fe III - hekzacianoferrat kaliumi (III)

K4 Fe III - hekzacianoferrat kaliumi (II)

КFe III - hekzacianoferrat kaliumi i hekurit (III) (II)

Për më tepër, një reagent i mirë për jonet Fe 3+ është joni tiocianat NСS -, hekuri (III) kombinohet me të dhe shfaqet një ngjyrë e kuqe e ndezur ("e përgjakshme"):

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

Ky reagent (për shembull, në formën e kripës KNCS) madje mund të zbulojë gjurmë hekuri (III) në ujin e rubinetit nëse kalon nëpër tuba hekuri të veshur me ndryshk nga brenda.