Ион – частица, в которой число протонов и электронов отличается. Как правило, для одного химического элемента характерен один ион. Например, для натрия свойственен только один катион Na+, а для хлора – анион Cl-. Но также существуют элементы, которые могут образовывать несколько видов ионов. К таким элементам относится железо. Например, ему характерны ионы Fe2+, Fe3+ и др.
Характеристика железа
Железо – второй по распространенности элемент в коре Земли. В чистом виде железо нельзя обнаружить. Оно часто входит в структуру различных веществ.
Железо располагается в четвертом периоде в восьмой побочной группе. Оно включает электроны, находящиеся на d-подуровне, поэтому относится к группе d-элементов.
Число электронов в ионах железа варьируется. У каждого атома железа есть по 8 валентных электронов. В составе веществ они проявляют различные степени окисления и образовывают соответствующие ионы:
- +6 (Fe+6)
- +5 (Fe+5)
- +4 (Fe+4)
- +3 (Fe+3)
- +2 (Fe+2);
- +1 (Fe+1)
- 0 (Fe0)
- -1 (Fe-1)
- +1 (Fe+1)
На нашей планете наиболее распространены соединения с железом, степень окисления которого +2 или +3.
Катион Fe2+
У железа порядковый номер 26. Чтобы посчитать количество электронов в ионе Fe+2, необходимо из порядкового номера вычесть количество отданных электронов. Число электронов в ионе железа Fe+2 равно 24.
При реакции с кислородом из воздуха в солях и гидроксидах железо меняет валентность с II на III. Fe(OH)2 – белый осадок, который при контакте с кислородом темнеет, т. к. окисляется до Fe(OH)3.
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
Для оксида и гидроксида характерны основные свойства. Их получают только косвенным путем.
Качественные реакции
- Со щелочами (образование студенистого осадка болотного цвета)
2NaOH + FeCl2 → Fe(OH)2 + 2NaCl
При действии кислорода железо в составе гидроксида меняет валентность с II на III. Раствор становится желто-зеленым.
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 - С красной солью K3[Fe(CN)6] (образование синего осадка)
FeSO4 + K3[Fe(CN)6] → KFe[Fe(CN)6] + K2SO4
Катион Fe3+
Число электронов в ионе железа Fe+3 равно 23. Оксид и гидроксид выражают амфотерные (с преобладанием основных) свойства. Соли сильно гидролизованы, поэтому не могут быть выделены из водного раствора. Соединения железа с валентностью III являются окислителями.
2 FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + S + 2HCl
Качественные реакции
- Взаимодействия солей со щелочами (образование коричневого осадка)
3 NaOH + FeCl3 → Fe(OH)3 + 3NaCl - С желтой кровяной солью K4[Fe(CN)6] (образование василькового осадка «берлинской лазури»)
3 K4[Fe(CN)6] + 4FeCl3 → KFe[Fe(CN)6] + 12KCl - С роданидами (окрашивание раствора в яркий красный цвет)
FeCl3 + 3NaCNS → Fe(CNS)3 + 3NaCl
Сталь и чугун, в состав которых входит железо, используются в народном хозяйстве. Хлорид железа (III) применяется при травлении меди. В компьютерной технике и радиотехнике используются ферриты двухвалентных металлов.
Как вы считаете, материал был полезен?