TA’RIF

Temir- D. I. Mendeleyevning kimyoviy elementlar davriy sistemasining to‘rtinchi davri sakkizinchi guruh elementi.

Va jild raqami 26. Belgisi Fe (lotincha "ferrum"). Yer qobig'idagi eng keng tarqalgan metallardan biri (alyuminiydan keyin ikkinchi o'rin).

Temirning fizik xususiyatlari

Temir kulrang metalldir. Uning sof shaklida u juda yumshoq, egiluvchan va yopishqoq. Tashqi energiya darajasining elektron konfiguratsiyasi 3d 6 4s 2. O'z birikmalarida temir "+2" va "+3" oksidlanish darajasini ko'rsatadi. Temirning erish nuqtasi 1539C. Temir ikkita kristall modifikatsiyani hosil qiladi: a- va g-temir. Ulardan birinchisi tanasi markazlashtirilgan kubik panjaraga ega, ikkinchisi yuz markazli kubik panjaraga ega. a-Temir ikki harorat oralig'ida termodinamik jihatdan barqaror: 912 dan past va 1394 C dan erish nuqtasigacha. 912 dan 1394C gacha bo'lgan g-temir barqarordir.

Temirning mexanik xususiyatlari uning tozaligiga bog'liq - undagi boshqa elementlarning juda oz miqdori ham. Qattiq temir o'zida ko'plab elementlarni eritish qobiliyatiga ega.

Temirning kimyoviy xossalari

Nam havoda temir tezda zanglaydi, ya'ni. gidratlangan temir oksidining jigarrang qoplamasi bilan qoplangan, bu uning yumshoqligi tufayli temirni keyingi oksidlanishdan himoya qilmaydi. Suvda temir kuchli korroziyaga uchraydi; kislorodga ko'p kirish bilan temir (III) oksidining gidrat shakllari hosil bo'ladi:

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

Kislorod etishmasligi yoki qiyin kirish bilan aralash oksidi (II, III) Fe 3 O 4 hosil bo'ladi:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Temir har qanday konsentratsiyadagi xlorid kislotada eriydi:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2.

Suyultirilgan sulfat kislotada erishi xuddi shunday sodir bo'ladi:

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

Sulfat kislotaning konsentrlangan eritmalarida temir temir (III) ga oksidlanadi:

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

Biroq, konsentratsiyasi 100% ga yaqin bo'lgan sulfat kislotada temir passiv bo'ladi va amalda hech qanday o'zaro ta'sir bo'lmaydi. Temir nitrat kislotaning suyultirilgan va o'rtacha konsentrlangan eritmalarida eriydi:

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

Nitrat kislotaning yuqori konsentratsiyasida erishi sekinlashadi va temir passiv bo'ladi.

Boshqa metallar singari, temir ham oddiy moddalar bilan reaksiyaga kirishadi. Temir va galogenlar o'rtasidagi reaktsiyalar (galogen turidan qat'iy nazar) qizdirilganda sodir bo'ladi. Temirning brom bilan o'zaro ta'siri ikkinchisining bug 'bosimi oshishi bilan sodir bo'ladi:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;

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

Temirning oltingugurt (chang), azot va fosfor bilan o'zaro ta'siri qizdirilganda ham sodir bo'ladi:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Temir uglerod va kremniy kabi metall bo'lmaganlar bilan reaksiyaga kirishishga qodir:

3Fe + C = Fe 3 C;

Temirning murakkab moddalar bilan o'zaro ta'siri reaktsiyalari orasida quyidagi reaktsiyalar alohida o'rin tutadi - temir tuz eritmalaridan o'ngdagi faollik qatoridagi metallarni (1), temir (III) birikmalarini kamaytirishga qodir. 2):

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

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

Temir ko'tarilgan bosimda tuz hosil qilmaydigan oksid - CO bilan reaksiyaga kirishib, murakkab tarkibli moddalar - karbonillar - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 va Fe 3 (CO) 12 hosil bo'ladi.

Temir, aralashmalar bo'lmasa, suvda va suyultirilgan ishqor eritmalarida barqaror.

Temir olish

Temir olishning asosiy usuli temir rudasidan (gematit, magnetit) yoki uning tuzlari eritmalarini elektroliz qilishdir (bu holda "sof" temir olinadi, ya'ni aralashmalarsiz temir).

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Mashq qilish

Og'irligi 10 g bo'lgan temir shkalasi Fe 3 O 4 dastlab 20% li vodorod xloridning massa ulushi bo'lgan 150 ml xlorid kislota eritmasi (zichligi 1,1 g / ml) bilan ishlov berildi, so'ngra olingan eritmaga ortiqcha temir qo'shildi. Eritmaning tarkibini aniqlang (og'irlik bo'yicha%).

Yechim

Muammoning shartlariga ko'ra reaksiya tenglamalarini yozamiz: 8HCl + Fe 3 O 4 = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2). Xlorid kislota eritmasining zichligi va hajmini bilib, siz uning massasini topishingiz mumkin: m sol (HCl) = V (HCl) × r (HCl); m zol (HCl) = 150×1,1 = 165 g. Vodorod xloridning massasini hisoblaymiz: m(HCl) = m sol (HCl) ×ō(HCl)/100%; m (HCl) = 165 × 20% / 100% = 33 g. D.I. kimyoviy elementlar jadvali yordamida hisoblangan xlorid kislotaning molyar massasi (bir mol massasi). Mendeleyev - 36,5 g/mol. Vodorod xlorid miqdorini topamiz: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v (HCl) = 33/36,5 = 0,904 mol. D.I. tomonidan kimyoviy elementlar jadvali yordamida hisoblangan shkalaning molyar massasi (bir mol massasi). Mendeleyev - 232 g/mol. Masshtabli moddaning miqdorini topamiz: v(Fe 3 O 4) = 10/232 = 0,043 mol. 1-tenglamaga ko'ra, v (HCl): v (Fe 3 O 4) = 1: 8, shuning uchun v (HCl) = 8 v (Fe 3 O 4) = 0,344 mol. Keyin tenglama bo'yicha hisoblangan vodorod xlorid miqdori (0,344 mol) muammo bayonotida ko'rsatilganidan (0,904 mol) kamroq bo'ladi. Shunday qilib, xlorid kislota ortiqcha va boshqa reaktsiya paydo bo'ladi: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3). Birinchi reaksiya natijasida hosil bo'lgan temir xlorid moddasi miqdorini aniqlaymiz (biz ma'lum bir reaktsiyani ko'rsatish uchun indekslardan foydalanamiz): v 1 (FeCl 2): ​​v (Fe 2 O 3) = 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. 1-reaksiyada reaksiyaga kirmagan vodorod xlorid miqdorini va 3-reaksiyada hosil bo‘lgan temir (II) xlorid miqdorini aniqlaymiz: 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. 2-reaktsiyada hosil bo'lgan FeCl 2 moddasining miqdorini, FeCl 2 moddaning umumiy miqdorini va uning massasini aniqlaymiz: v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 mol; v 2 (FeCl 2): ​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0,129 mol; v yig'indisi (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 yig'indisi (FeCl 2) × M (FeCl 2) = 0,452 × 127 = 57,404 g. 2 va 3 reaksiyalarga kirgan temirning moddalar miqdori va massasini aniqlaymiz: 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 yig'indisi (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0,043+0,28 = 0,323 mol; m (Fe) = v yig'indisi (Fe) ×M (Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 g. 3-reaksiyada ajralib chiqqan moddaning miqdori va vodorodning massasini hisoblaymiz: v (H 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol; m (H 2) = v (H 2) × M (H 2) = 0,28 × 2 = 0,56 g. Olingan eritmaning m’ sol massasini va undagi FeCl 2 ning massa ulushini aniqlaymiz: m’ sol = m sol (HCl) + m(Fe 3 O 4) + m(Fe) – m(H 2);

Kirish

Alohida elementlarning kimyoviy xossalarini o'rganish zamonaviy maktabda kimyo kursining ajralmas qismi bo'lib, u induktiv yondashuvga asoslanib, elementlarning kimyoviy o'zaro ta'sirining xususiyatlari to'g'risida ularning fizik va kimyoviy ta'siridan kelib chiqqan holda taxmin qilish imkonini beradi. xususiyatlari. Biroq, maktab kimyoviy laboratoriyasining imkoniyatlari har doim ham elementning kimyoviy xossalarining kimyoviy elementlarning davriy tizimidagi pozitsiyasiga va oddiy moddalarning tuzilish xususiyatlariga bog'liqligini to'liq ko'rsatishga imkon bermaydi.

Oltingugurtning kimyoviy xossalari kimyo kursining boshida kimyoviy va fizik hodisalar o'rtasidagi farqni ko'rsatish uchun ham, alohida kimyoviy elementlarning xususiyatlarini o'rganishda ham qo'llaniladi. Ko'pincha ko'rsatmalar oltingugurtning temir bilan o'zaro ta'sirini kimyoviy hodisalarning namunasi va oltingugurtning oksidlanish xususiyatlariga misol sifatida ko'rsatishni tavsiya qiladi. Ammo aksariyat hollarda bu reaktsiya umuman sodir bo'lmaydi yoki uning paydo bo'lish natijalarini yalang'och ko'z bilan baholab bo'lmaydi. Ushbu tajribani o'tkazishning turli xil variantlari ko'pincha natijalarning past takrorlanishi bilan tavsiflanadi, bu esa yuqoridagi jarayonlarni tavsiflashda ulardan tizimli foydalanishga imkon bermaydi. Shu sababli, maktab kimyo laboratoriyasining xususiyatlariga mos keladigan temirning oltingugurt bilan o'zaro ta'siri jarayonini ko'rsatishga muqobil variantlarni izlash dolzarbdir.

Maqsad: Maktab laboratoriyasida oltingugurtning metallar bilan o'zaro ta'sirini o'z ichiga olgan reaktsiyalarni o'tkazish imkoniyatini o'rganing.

Vazifalar:

Oltingugurtning asosiy fizik-kimyoviy xususiyatlarini aniqlang;

Oltingugurtning metallar bilan o'zaro ta'sir qilish reaksiyalarini o'tkazish va yuzaga kelish sharoitlarini tahlil qilish;

Oltingugurtning metallar bilan o'zaro ta'sirining ma'lum usullarini o'rganish;

Reaksiyalarni amalga oshirish uchun tizimlarni tanlash;

Tanlangan reaksiyalarning maktab kimyoviy laboratoriyasi sharoitlariga mosligini baholash.

O'rganish ob'ekti: oltingugurt va metallar o'rtasidagi reaktsiya

O'rganish mavzusi: maktab laboratoriyasida oltingugurtning metallar bilan o'zaro ta'siri reaktsiyalarining maqsadga muvofiqligi.

Gipoteza: Maktab kimyo laboratoriyasida temirning oltingugurt bilan o'zaro ta'siriga alternativa tiniqlik, takrorlanuvchanlik, nisbiy xavfsizlik va reaksiyaga kirishuvchi moddalarning mavjudligi talablariga javob beradigan kimyoviy reaktsiya bo'ladi.

Biz ishimizni oltingugurtning qisqacha tavsifi bilan boshlamoqchimiz:

Davriy jadvaldagi o'rni: oltingugurt 3-davrada, VI guruh, asosiy (A) kichik guruh, s-elementlarga tegishli.

Oltingugurtning atom raqami 16 ga teng, shuning uchun oltingugurt atomining zaryadi + 16, elektronlar soni 16. Tashqi darajadagi uchta elektron darajasi 6 ta elektron

Elektronlarning darajalar bo'yicha joylashishi diagrammasi:

16 S )))
2 8 6

32 S oltingugurt atomining yadrosida 16 proton (yadro zaryadiga teng) va 16 neytron (atom massasi minus protonlar soni: 32 - 16 = 16) mavjud.

Elektron formula: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

1-jadval

Oltingugurt atomining ionlanish potentsiallarining qiymatlari

Ionizatsiya potentsiali

Energiya (eV)

Sovuqda oltingugurt juda inert (faqat energiya bilan birlashadi ftor), lekin qizdirilganda u juda kimyoviy faol bo'ladi - u halogenlar bilan reaksiyaga kirishadi(yoddan tashqari), kislorod, vodorod va deyarli barcha metallar bilan. Natijada reaktsiyalar oxirgi turi tegishli oltingugurt birikmalarini hosil qiladi.

Oltingugurtning metallar bilan o'zaro ta'sirida boshqa har qanday element kabi reaktivligi quyidagilarga bog'liq:

reaksiyaga kirishuvchi moddalarning faolligi. Masalan, oltingugurt ishqoriy metallar bilan eng faol ta'sir o'tkazadi

reaksiya harorati bo'yicha. Bu jarayonning termodinamik xususiyatlari bilan izohlanadi.

Standart sharoitlarda kimyoviy reaktsiyalarning o'z-o'zidan paydo bo'lishining termodinamik imkoniyati reaktsiyaning standart Gibbs energiyasi bilan belgilanadi:

DG 0 T< 0 – прямая реакция протекает

DG 0 T > 0 - to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya mumkin emas

reaksiyaga kirishuvchi moddalarning maydalanish darajasi bo'yicha, chunki oltingugurt ham, metallar ham asosan qattiq holatda reaksiyaga kirishadi.

Oltingugurt va metallar orasidagi ba'zi reaksiyalarning termodinamik xarakteristikalari berilgan 4-slaydda

Jadvaldan ko'rinib turibdiki, oltingugurtning kuchlanish seriyasining boshida ikkala metal va past faol metallar bilan o'zaro ta'siri termodinamik jihatdan mumkin.

Shunday qilib, oltingugurt qizdirilganda juda faol nometall bo'lib, yuqori faollikdagi (ishqoriy) va past faollikdagi (kumush, mis) metallar bilan reaksiyaga kirisha oladi.

Oltingugurtning metallar bilan o'zaro ta'sirini o'rganish

Tadqiqot uchun tizimlarni tanlash

Oltingugurtning metallar bilan o'zaro ta'sirini o'rganish uchun Beketov seriyasining turli joylarida joylashgan va turli faollikka ega bo'lgan metallarni o'z ichiga olgan tizimlar tanlandi.

Tanlash shartlari sifatida quyidagi mezonlar aniqlandi: amalga oshirish tezligi, aniqlik, reaktsiyaning to'liqligi, nisbiy xavfsizligi, natijaning takrorlanishi, moddalar fizik xususiyatlarida sezilarli darajada farq qilishi kerak, maktab laboratoriyasida moddalarning mavjudligi, olib borishga muvaffaqiyatli urinishlar mavjud. oltingugurtning o'ziga xos metallar bilan o'zaro ta'sirini aniqlash.

Reaksiyalarning takrorlanuvchanligini baholash uchun har bir tajriba uch marta o'tkazildi.

Ushbu mezonlarga asoslanib, tajriba uchun quyidagi reaktsiya tizimlari tanlandi:

Oltingugurt VA MIS Cu + S = CuS + 79 kJ/mol

Metodologiya va kutilgan samara

4 g oltingugurtdan kukun holida olib, probirkaga quying. Probirkadagi oltingugurtni qaynaguncha qizdiring. Keyin mis simni oling va uni olov ustiga qizdiring. Oltingugurt erigan va qaynatilganda, unga mis simni joylashtiring

Kutilayotgan natija:Probirka jigarrang bug'lar bilan to'ldiriladi, sim isitiladi va mo'rt sulfid hosil qilish uchun "yonadi".

2. Oltingugurtning mis bilan o'zaro ta'siri.

Reaktsiya unchalik aniq emas edi, misning o'z-o'zidan qizishi ham sodir bo'lmadi. Xlorid kislotasini qo'shganda, gazning sezilarli evolyutsiyasi kuzatilmadi.

Oltingugurt VA TEMIR Fe + S = FeS + 100,4 kJ/mol

Metodologiya va kutilgan samara

4 g kukunli oltingugurt va 7 g temir kukunini oling va aralashtiring. Olingan aralashmani probirkaga quying. Probirkadagi moddalarni qizdiramiz

Kutilayotgan natija:Aralashmaning kuchli o'z-o'zidan isishi sodir bo'ladi. Olingan temir sulfid sinterlanadi. Modda suv bilan ajratilmaydi va magnitga ta'sir qilmaydi.

1. Oltingugurtning temir bilan o'zaro ta'siri.

Laboratoriya sharoitida qoldiqsiz temir sulfid hosil qilish reaktsiyasini amalga oshirish deyarli mumkin emas, moddalar qachon to'liq reaksiyaga kirishganligini aniqlash juda qiyin, reaktsiya aralashmasining o'z-o'zidan qizishi kuzatilmaydi. Olingan modda temir sulfid yoki yo'qligini tekshirish uchun tekshirildi. Buning uchun biz HCl dan foydalandik. Biz xlorid kislotani moddaga tushirganimizda, u ko'piklana boshladi va vodorod sulfidi ajralib chiqdi.

Oltingugurt va natriy 2Na + S = Na 2 S + 370,3 kJ/mol

Metodologiya va kutilgan samara

4 g kukunli oltingugurtni oling va uni ohak ichiga quying va yaxshilab maydalang

Taxminan 2 g og'irlikdagi natriy qismini kesib oling.Oksid plyonkasini kesib oling va ularni birga maydalang.

Kutilayotgan natija:Reaktsiya tez davom etadi va reagentlarning o'z-o'zidan yonishi mumkin.

3. Oltingugurtning natriy bilan o'zaro ta'siri.

Oltingugurtning natriy bilan o'zaro ta'siri xavfli va unutilmas tajribadir. Bir necha soniya ishqalanishdan so‘ng birinchi uchqunlar uchib ketdi, ohak tarkibidagi natriy va oltingugurt alangalanib, yona boshladi. Mahsulot xlorid kislotasi bilan o'zaro ta'sirlashganda, vodorod sulfidi faol ravishda chiqariladi.

Oltingugurt va rux Zn + S = ZnS + 209 kJ/mol

Metodologiya va kutilgan samara

Kukunli oltingugurt va sinkni oling, har biri 4 g va moddalarni aralashtiring. Tayyor aralashmani asbest to'rga to'kib tashlang. Biz moddalarga issiq mash'al olib kelamiz

Kutilayotgan natija:Reaktsiya darhol sodir bo'lmaydi, lekin zo'ravonlik bilan va yashil-ko'k olov hosil bo'ladi.

4. Oltingugurtning rux bilan o'zaro ta'siri.

Reaksiyani boshlash juda qiyin, uning boshlanishi kuchli oksidlovchi moddalar yoki yuqori haroratni talab qiladi. Moddalar yashil-ko'k olov bilan alangalanadi. Olov o'chganda, bu joyda qoldiq qoladi, xlorid kislotasi bilan o'zaro ta'sirlashganda, vodorod sulfidi ozgina ajralib chiqadi.

Oltingugurt VA ALyuminiy 2Al + 3S = Al 2 S 3 + 509,0 kJ/mol

Metodologiya va kutilgan samara

4 g massali oltingugurt kukuni va 2,5 g alyuminiyni oling va aralashtiring. Olingan aralashmani asbest to'rga joylashtiring. Aralashmani yonib turgan magniy bilan yoqing

Kutilayotgan natija:Reaktsiya chaqnashga olib keladi.

5. Oltingugurtning alyuminiy bilan o'zaro ta'siri.

Reaksiya tashabbuskor sifatida kuchli oksidlovchi moddani qo'shishni talab qiladi. Yonayotgan magniy bilan yondirilgandan so'ng, kuchli sarg'ish-oq rang paydo bo'ldi, vodorod sulfidi juda faol ravishda chiqariladi.

Oltingugurt va magniy Mg + S = MgS + 346,0 kJ/mol

Metodologiya va kutilgan samara

2,5 g magniy talaşlarini va 4 g kukunli oltingugurtni oling va aralashtiring

Olingan aralashmani asbest to'rga joylashtiring. Olingan aralashmaga parchani olib kelamiz.

Kutilayotgan natija:Reaktsiya kuchli chaqnashga olib keladi.

4. Oltingugurtning magniy bilan o'zaro ta'siri.

Reaksiya boshlang'ich sifatida sof magniyni qo'shishni talab qiladi. Oq rangning kuchli chayqalishi paydo bo'ladi, vodorod sulfidi faol ravishda chiqariladi.

Xulosa

Temir sulfidini olish reaktsiyasi tugallanmadi, chunki qoldiq plastik oltingugurt va temir aralashmasi shaklida qoldi.

Vodorod sulfidining eng faol chiqishi natriy sulfidida, magniy va alyuminiy sulfidlarida kuzatilgan.

Mis sulfid vodorod sulfidining kamroq faol chiqishiga ega edi.

Natriy sulfidini olish uchun tajribalar o'tkazish xavfli va maktab laboratoriyasida tavsiya etilmaydi.

Alyuminiy, magniy va sink sulfidlarini ishlab chiqarish reaktsiyalari maktab sharoitida o'tkazish uchun eng mos keladi.

Oltingugurt natriy, magniy va alyuminiy bilan o'zaro ta'sirlashganda kutilgan va haqiqiy natijalar mos keldi.

Xulosa

O'rta maktab kimyo kursida oltingugurtning kimyoviy hodisalari va oksidlanish xususiyatlarini ko'rsatish uchun misol sifatida temirning oltingugurt bilan o'zaro ta'sirini ko'rsatish bo'yicha mavjud tavsiyalarga qaramay, bunday tajribani amalda qo'llash ko'pincha ko'rinadigan ta'sir bilan birga kelmaydi.

Ushbu namoyishga alternativani aniqlashda maktab laboratoriyasida reaksiyaga kirishuvchi moddalarning ko'rinishi, xavfsizligi va mavjudligi talablariga javob beradigan tizimlar tanlangan. Oltingugurtning mis, temir, rux, magniy, alyuminiy, natriy bilan reaksiya sistemalari mumkin boʻlgan variantlar sifatida tanlab olindi, bu bizga oltingugurtning turli metallar bilan reaksiyasini kimyo darslarida koʻrgazmali tajriba sifatida qoʻllash samaradorligini baholash imkonini berdi.

Tajribalar natijalariga ko'ra, bu maqsadlar uchun oltingugurtning o'rtacha faollikdagi metallar (magniy, alyuminiy) bilan reaksiya tizimlaridan foydalanish eng maqbul ekanligi aniqlandi.

O'tkazilgan tajribalar asosida oltingugurtning metallar bilan o'zaro ta'siri misolida oksidlanish xususiyatlarini ko'rsatadigan video yaratildi, bu esa ushbu xususiyatlarni to'liq miqyosli tajriba o'tkazmasdan tasvirlash imkonini beradi. Qo'shimcha yordam sifatida veb-sayt yaratildi ( ), boshqa narsalar qatori tadqiqot natijalarini vizual shaklda taqdim etadi.

Tadqiqot natijalari nometallarning kimyoviy xossalari, kimyoviy kinetika va termodinamika xususiyatlarini chuqurroq o'rganish uchun asos bo'lishi mumkin.

Temirning kimyoviy xossalari Keling, uning tipik metall bo'lmaganlar - oltingugurt va kislorod bilan o'zaro ta'siri misolini ko'rib chiqaylik.

Petri idishida maydalangan temir va oltingugurtni aralashtiramiz. Keling, po'lat naqshli ignani olovda qizdiramiz va uni reaktivlar aralashmasiga tegizamiz. Temir va oltingugurt o'rtasidagi zo'ravon reaktsiya issiqlik va yorug'lik energiyasining chiqishi bilan birga keladi. Ushbu moddalarning o'zaro ta'sirining qattiq mahsuloti temir (II) sulfid qora rangga ega. Temirdan farqli o'laroq, u magnit tomonidan tortilmaydi.

Temir oltingugurt bilan reaksiyaga kirishib, temir (II) sulfid hosil qiladi. Reaksiya tenglamasini tuzamiz:

Temirning kislorod bilan reaksiyasi ham oldindan qizdirishni talab qiladi. Qalin devorli idishga kvarts qumini quying. Keling, bir dasta juda yupqa temir simni - temir jun deb ataladigan narsalarni o'choq olovida qizdiramiz. Issiq simni kislorodli idishga joylashtiring. Temir ko'zni qamashtiruvchi olov bilan yonadi, uchqunlarni sochadi - Fe 3 O 4 temir shkalasining issiq zarralari.

Xuddi shu reaksiya havoda ham sodir bo'ladi, po'lat ishlov berish paytida ishqalanishdan juda qizib ketganda.

Temir kislorodda yoki havoda yonganda temir shkalasi hosil bo'ladi:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4, Saytdan olingan material

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

Temir shkalasi - bu temir turli valentlik qiymatlariga ega bo'lgan birikma.

Ulanishning ikkala reaktsiyasining o'tishi issiqlik va yorug'lik energiyasining chiqishi bilan birga keladi.

Ushbu sahifada quyidagi mavzular bo'yicha materiallar mavjud:

• Temir sulfid kislorod bilan qanday reaksiyaga kirishadi?

• Temir va oltingugurt tenglamasini yozing

• Temirning kislorod bilan reaksiyalari darajasi

• Temir va oltingugurt o'rtasidagi kimyoviy reaksiyaga misol

• Kislorodning temir bilan o'zaro ta'siri tenglamasi

Ushbu material bo'yicha savollar:

Temir - atom raqami 26 bo'lgan D.I.Mendeleyev kimyoviy elementlar davriy tizimining to'rtinchi davri sakkizinchi guruhining yon kichik guruhining elementi Fe (lat. Ferrum) belgisi bilan belgilanadi. Yer qobig'idagi eng keng tarqalgan metallardan biri (alyuminiydan keyin ikkinchi o'rin). O'rta faollikdagi metall, qaytaruvchi vosita.

Asosiy oksidlanish darajalari - +2, +3

Oddiy temir moddasi yuqori kimyoviy reaktivlikka ega bo'lgan kumush-oq rangli metalldir: temir havodagi yuqori haroratda yoki yuqori namlikda tezda korroziyaga uchraydi. Temir sof kislorodda yonadi va nozik dispers holatda havoda o'z-o'zidan yonadi.

Oddiy moddaning kimyoviy xossalari - temir:

Kislorodda zanglash va yonish

1) Havoda temir namlik (zang) borligida oson oksidlanadi:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

Issiq temir sim kislorodda yonib, shkala hosil qiladi - temir oksidi (II, III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

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

2) Yuqori haroratlarda (700–900°C) temir suv bugʻi bilan reaksiyaga kirishadi:

3Fe + 4H 2 O – t° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) Temir qizdirilganda metall bo'lmaganlar bilan reaksiyaga kirishadi:

2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °C)

Fe + S – t° → FeS (600 °C)

Fe+2S → Fe +2 (S 2 -1) (700°C)

4) Kuchlanish qatorida u vodorodning chap tomonida joylashgan, suyultirilgan kislotalar HCl va H 2 SO 4 bilan reaksiyaga kirishadi va temir (II) tuzlari hosil bo‘ladi va vodorod ajralib chiqadi:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (reaktsiyalar havoga kirmasdan amalga oshiriladi, aks holda Fe +2 kislorod bilan asta-sekin Fe +3 ga aylanadi)

Fe + H 2 SO 4 (suyultirilgan) → FeSO 4 + H 2

Konsentrlangan oksidlovchi kislotalarda temir faqat qizdirilganda eriydi, u darhol Fe 3+ kationiga aylanadi:

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

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

(sovuqda, konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalarda passivlashtirish

Mis sulfatning mavimsi eritmasiga botirilgan temir tirnoq asta-sekin qizil metall mis qoplamasi bilan qoplanadi.

5) Temir o'zining o'ng tomonida joylashgan metallarni tuzlari eritmalaridan siqib chiqaradi.

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

Temirning amfoter xossalari faqat qaynash vaqtida konsentrlangan ishqorlarda namoyon bo'ladi:

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

va natriy tetragidroksoferrat (II) cho'kmasi hosil bo'ladi.

Texnik jihozlar- temir va uglerod qotishmalari: quyma temir tarkibida 2,06-6,67% C, po'lat 0,02-2,06% C, boshqa tabiiy aralashmalar (S, P, Si) va sun'iy ravishda kiritilgan maxsus qo'shimchalar (Mn, Ni, Cr) ko'pincha mavjud bo'lib, ular temir qotishmalariga texnik foydali xususiyatlarni beradi - qattiqlik, issiqlik va korroziyaga chidamlilik, egiluvchanlik va boshqalar. . .

Yuqori o'choqli temir ishlab chiqarish jarayoni

Cho'yan ishlab chiqarish uchun yuqori o'choq jarayoni quyidagi bosqichlardan iborat:

a) sulfidli va karbonatli rudalarni tayyorlash (qovurish) - oksidli rudaga aylantirish:

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

b) koksning issiq portlash bilan yonishi:

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

c) oksid rudasini uglerod oksidi CO bilan ketma-ket kamaytirish:

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

d) temirni karburizatsiya qilish (6,67% C gacha) va cho'yanni eritish:

Fe (t ) →(C(koks)900-1200°S) Fe (suyuqlik) (quyma temir, erish nuqtasi 1145 ° C)

Cho'yanda doimo sementit Fe 2 C va don shaklida grafit mavjud.

Chelik ishlab chiqarish

Cho'yanni po'latga aylantirish maxsus pechlarda (konvertor, o'choq, elektr) amalga oshiriladi, ular isitish usulida farqlanadi; jarayon harorati 1700-2000 ° S. Kislorod bilan boyitilgan havoni puflash ortiqcha uglerodning, shuningdek, oltingugurt, fosfor va kremniyning quyma temirdan oksidlar shaklida yonib ketishiga olib keladi. Bunday holda, oksidlar chiqindi gazlar (CO 2, SO 2) shaklida ushlanadi yoki oson ajratilgan cürufga - Ca 3 (PO 4) 2 va CaSiO 3 aralashmasiga bog'lanadi. Maxsus po'latlarni ishlab chiqarish uchun o'choqqa boshqa metallarning qotishma qo'shimchalari kiritiladi.

Kvitansiya sanoatda sof temir - temir tuzlari eritmasini elektroliz qilish, masalan:

FeSl 2 → Fe↓ + Sl 2 (90°S) (elektroliz)

(boshqa maxsus usullar mavjud, jumladan, temir oksidlarini vodorod bilan kamaytirish).

Sof temir maxsus qotishmalar ishlab chiqarishda, elektromagnit va transformator yadrolarini ishlab chiqarishda, quyma temirdan quyma va po'lat ishlab chiqarishda, po'latdan - konstruktiv va asbob-uskunalar, shu jumladan aşınmaya, issiqlikka va korroziyaga chidamli materiallar sifatida ishlatiladi. birlar.

Temir (II) oksidi F EO . Asosiy xususiyatlarning ustunligi yuqori bo'lgan amfoter oksid. Qora, ion tuzilishga ega Fe 2+ O 2- . Qizdirilganda u avval parchalanadi va keyin yana hosil bo'ladi. Temir havoda yonganda hosil bo'lmaydi. Suv bilan reaksiyaga kirishmaydi. Kislotalar bilan parchalanadi, ishqorlar bilan birlashadi. Nam havoda sekin oksidlanadi. Vodorod va koks bilan kamayadi. Temir eritishning yuqori o'choq jarayonida ishtirok etadi. U keramika va mineral bo'yoqlarning tarkibiy qismi sifatida ishlatiladi. Eng muhim reaksiyalar tenglamalari:

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

FeO + 2HC1 (suyultirilgan) = FeC1 2 + H 2 O

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

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

FeO + H 2 =H 2 O + Fe (qo‘shimcha toza) (350°C)

FeO + C (koks) = Fe + CO (1000 ° C dan yuqori)

FeO + CO = Fe + CO 2 (900 ° C)

4FeO + 2H 2 O (namlik) + O 2 (havo) →4FeO(OH) (t)

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

Kvitansiya V laboratoriyalar: havo kirishisiz temir (II) birikmalarining termal parchalanishi:

Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C)

FeCO3 = FeO + CO 2 (490-550 °C)

Diiron (III) oksidi - temir ( II ) ( Fe II Fe 2 III)O 4 . Ikki oksid. Qora, ion tuzilishga ega Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Yuqori haroratgacha termal barqaror. Suv bilan reaksiyaga kirishmaydi. Kislotalar bilan parchalanadi. Vodorod, issiq temir bilan kamayadi. Cho'yan ishlab chiqarishning yuqori o'choq jarayonida ishtirok etadi. Mineral bo'yoqlarning tarkibiy qismi sifatida ishlatiladi ( qizil qo'rg'oshin), keramika, rangli tsement. Chelik buyumlar sirtini maxsus oksidlanish mahsuloti ( qorayish, ko'karish). Tarkibi temir ustidagi jigarrang zang va qorong'i shkalaga mos keladi. Yalpi formula Fe 3 O 4 dan foydalanish tavsiya etilmaydi. Eng muhim reaksiyalar tenglamalari:

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

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8NS1 (dil.) = FeS1 2 + 2FeS1 3 + 4N 2 O

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

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

(Fe II Fe 2 III)O 4 + 4H 2 = 4H 2 O + 3Fe (qoʻshimcha toza, 1000 °C)

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

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

Kvitansiya: temirning havoda yonishi (qarang).

magnetit.

Temir (III) oksidi F e 2 O 3 . Asosiy xossalari ustun bo'lgan amfoter oksid. Qizil-jigarrang, ion tuzilishga ega (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Yuqori haroratgacha termal barqaror. Temir havoda yonganda hosil bo'lmaydi. Suv bilan reaksiyaga kirishmaydi, jigarrang amorf gidrat Fe 2 O 3 nH 2 O eritmadan cho`kadi.Kislotalar va ishqorlar bilan sekin reaksiyaga kirishadi. Uglerod oksidi, eritilgan temir bilan kamayadi. Boshqa metallarning oksidlari bilan birikadi va qo'sh oksidlarni hosil qiladi - shpinellar(texnik mahsulotlar ferritlar deb ataladi). Domna jarayonida choʻyan eritishda xom ashyo, ammiak ishlab chiqarishda katalizator, keramika komponenti, rangli sement va mineral boʻyoqlar, poʻlat konstruksiyalarni termit bilan payvandlashda, tovush tashuvchisi sifatida ishlatiladi. va magnit lentalardagi tasvir, po'lat va shisha uchun polishing agenti sifatida.

Eng muhim reaksiyalar tenglamalari:

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

Fe 2 O 3 + 6NS1 (dil.) →2FeS1 3 + ZN 2 O (t) (600°S,r)

Fe 2 O 3 + 2NaOH (kons.) →H 2 O+ 2 NAFeO 2 (qizil)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 (qo'shimcha toza, 1050-1100 ° S)

Fe 2 O 3 + Fe = 3FeO (900 °C)

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

Kvitansiya laboratoriyada - temir (III) tuzlarining havoda termal parchalanishi:

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)

Tabiatda - temir oksidi rudalari gematit Fe 2 O 3 va limonit Fe 2 O 3 nH 2 O

Temir (II) gidroksid F e(OH) 2 . Asosiy xossalari ustun bo'lgan amfoter gidroksid. Oq (ba'zan yashil rangga ega), Fe-OH aloqalari asosan kovalentdir. Termal jihatdan beqaror. Havoda oson oksidlanadi, ayniqsa nam bo'lganda (qorayadi). Suvda erimaydi. Suyultirilgan kislotalar va konsentrlangan ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi. Oddiy reduktor. Temirni zanglashda oraliq mahsulot. U temir-nikel batareyalarining faol massasini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

Eng muhim reaksiyalar tenglamalari:

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 ↓ (koʻk-yashil) (qaynoq)

4Fe(OH) 2 (suspenziya) + O 2 (havo) →4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe(OH) 2 (suspenziya) +H 2 O 2 (suyultirilgan) = 2FeO(OH)↓ + 2H 2 O

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

Kvitansiya: inert atmosferada gidroksidi yoki ammiak gidratli eritmadan cho'kma:

Fe 2+ + 2OH (dil.) = Fe(OH) 2 ↓

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

Temir metagidroksidi F eO(OH). Asosiy xossalari ustun bo'lgan amfoter gidroksid. Ochiq jigarrang, Fe - O va Fe - OH aloqalari asosan kovalentdir. Qizdirilganda erimasdan parchalanadi. Suvda erimaydi. Eritmadan jigarrang amorf poligidrat Fe 2 O 3 nH 2 O ko'rinishida cho'kma hosil bo'ladi, u suyultirilgan ishqoriy eritma ostida yoki quritilganda FeO (OH) ga aylanadi. Kislotalar va qattiq ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi. Zaif oksidlovchi va qaytaruvchi vosita. Fe (OH) 2 bilan sinterlangan. Temirni zanglashda oraliq mahsulot. U sariq mineral bo'yoqlar va emallar uchun asos, chiqindi gazlar uchun absorber va organik sintezda katalizator sifatida ishlatiladi.

Fe (OH) 3 tarkibidagi birikma noma'lum (olinmagan).

Eng muhim reaksiyalar tenglamalari:

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

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

FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-kolloid(NaOH (kons.))

FeO(OH)→ Na 3 [Fe(OH) 6 ]oq, mos ravishda Na 5 va K 4; ikkala holatda ham bir xil tarkib va ​​tuzilishga ega bo'lgan ko'k rangli mahsulot KFe III cho'kadi. Laboratoriyada bu cho'kma deyiladi Prussiya ko'k, yoki turnbull blue:

Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓

Boshlovchi reagentlar va reaksiya mahsulotlarining kimyoviy nomlari:

K 3 Fe III - kaliy geksasiyanoferrat (III)

K 4 Fe III - kaliy geksasiyanoferrat (II)

KFe III - temir (III) kaliy geksasiyanoferrat (II)

Bundan tashqari, Fe 3+ ionlari uchun yaxshi reagent tiosiyanat ioni NSS - bo'lib, temir (III) u bilan birlashadi va yorqin qizil ("qonli") rang paydo bo'ladi:

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

Ushbu reagent (masalan, KNCS tuzi shaklida) hatto ichi zang bilan qoplangan temir quvurlar orqali o'tadigan suvda temir (III) izlarini ham aniqlay oladi.