11 клас

Метали

Ферум. Залізо: �будова атома, фізичні і хімічні властивості.

Положення елемента Феруму �у періодичній системі Д.І. Менделєєва

Будова атома Феруму

1s² 2s² 2р⁶ 3s² 3р⁶ 3d⁶ 4s^2�

​

Які електрони для елементів головних підгруп являються валентними?

​

А які електрони для елементів побічних підгруп являються валентними?

​

Запам’ятай!

Валентні електрони атомів елементів побічних підгруп розташовані на останньому і передостанньому рівнях.

Для Феруму характерні два основні ступені окиснення:

​

+2, +3

Fe⁰ –2e = Fe⁺²

Fe⁰ –3e = Fe⁺³

​

Поширеність у природі�

• У самородному стані Ферум не трапляється, але у вигляді простої речовини залізо міститься у складі деяких метеоритів, які іноді знаходять на поверхні Землі. Уважають, що саме залізо становить більшу частину ядра Землі та планет земної групи.
• У перекладі з шумерської «залізо» означає «те, що капнуло з неба». Можливо, назва цього металу пояснюється тим, що перше відоме людству залізо було метеоритного походження і дійсно падало з неба.

​

​

​

• У природі Ферум трапляється виключно у сполуках,

​

Чисте залізо

• Залізо з високим ступенем чистоти не піддається корозії — іржавінню.

​

• В Індії у м. Делі близько 16 століть стоїть монолітна колона заввишки 7,21 м, виготовлена майже із чистого (99,72 %) заліза, і вона практично не піддається іржавінню.

​

• Учені до цього часу не дійшли остаточної думки про те, як в ті часи отримали залізо такого ступеня чистоти.

​

• Різні домішки збільшують активність заліза в усіх хімічних реакціях.

​

Поширеність у природі

• Поширені залізні руди: а — бурий залізняк (лимоніт) Fe₂О₃•H₂О;

б — магнітний залізняк (магнетит) Fe₃О₄;

в — червоний залізняк (гематит) Fe₂О₃

​

​

​

• Мінерали Феруму: а — сидерит FeCO₃; б — пірит FeS₂;

в — халькопірит CuFeS₂

​

​

​

​

​

​

​

Сполуки Феруму розчинені у воді деяких джерел мінеральних вод. Наявність у

воді сполук двовалентного Феруму надає їй так званого «металічного»

присмаку.

​

Сполуки Феруму :�

Фізичні властивості заліза

​

Fe

​

+3

+2

+2, +3

O₂, H₂O

CI₂, HNO₃

​

S, Cu²⁺, p.HCI,

p.H₂ SO₄

​

Хімічні властивості заліза

Хімічні властивості заліза

I. Взаємодія з простими речовинами -неметалами

1) З киснем

_{0 0 +2, +3 -2 +2 -2 +3 -2}

3Fe + 2O₂ —>Fe₃O₄ (FeO • Fe₂O₃)

​

2) З сіркою і хлором

​

Залізний дріт активно згоряє у хлорі з утворенням ферум(ІІІ) хлориду:

2 Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

​

Під час нагрівання заліза із сіркою утворюється ферум(ІІ) сульфід:

Fe + S = FeS

​

​

​

​

ІІ. Взаємодія заліза �зі складними речовинами

1. Взаємодія з водою

Під час пропускання перегрітої водяної пари крізь розпечені залізні ошурки залізо перетворюється на залізну окалину, і виділяється водень:

3 Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂

​

2. Взаємодія з кислотами

За звичайних умов залізо активно реагує з кислотами HCl, H₂SO₄:

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂

Із кислотами-окисниками (концентрованими сульфатною та нітратною кислотами) Ферум окиснюється до ступеня окиснення +3. Але холодні кислоти пасивують залізо, реакція відбувається лише за нагрівання:

2 Fe + 6H₂SO₄ (конц.) = Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂О + 3SO₂↑

Fe + 4HNO₃(конц.) = Fe(NO₃)₃ + 2H₂О + NO↑

​

​

Fe + 2HCl —>FeCl₂ + H₂

​

​

Метали взаємодіють з кислотами коли:

​

1. Метал знаходиться в ряду активності металів до водню.

2. Повинні одержати розчинну сіль.

3. Реакція характерна для розчинів кислот.

4. Метал + кислота → сіль + водень

​

3. Взаємодія із солями. �

Після занурення заліза в розчин купрум(ІІ) сульфату поверхня заліза вкривається червоним нальотом міді:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu

​

​

Fe + CuCl₂ —> FeCl₂ + Cu

​

​

Метали взаємодіють з розчинами солей коли:

​

1. Кожний метал витісняє із розчинів солей всі інші метали, які розміщенні правіше нього в ряду напруг.

​

2. Обидві солі (і реагуюча і утворена в результаті реакції) повинні бути розчинні.

​

• Fe + CI₂ =
• Fe + S =
• Fe + HCI =
• Fe + O₂ =
• Fe + CuSO₄ =
• Fe + H₂O =
• Fe + O₂ + H₂O =

​

​

Закінчити рівняння хімічних реакцій:

Ступінь окиснення металу в оксиді повинна відповідати ступеню окиснення металу у відповідному гідроксиді

_{+2 +2}

FeO —>Fe(OH)₂

​

Даний оксид проявляє основний характер.

Які реакції підтверджують основний характер оксидів?

​

_{+3 +3}

Fe₂O₃ —> Fe(OH)₃

​

Які сполуки називають амфотерними?

Оксиди Феруму

Ферум утворює три сполуки з Оксигеном:

прості оксиди FeO, Fe₂О₃ і подвійний оксид Fe₃О₄ (FeO•Fe₂О₃).

Це — тверді речовини чорного (FeO і Fe₃О₄) або коричневого (Fe₂О₃) кольору.

​

Гідроксиди Феруму

Гідроксиди Феруму нерозчинні у воді;

сполука Fe(OH)₂ має білий колір, іноді із зеленкуватим відтінком,

a Fe(OH)₃ — бурий.

Добути чистий ферум(ІІ) гідроксид за реакцією обміну у водному розчині дуже важко; він досить швидко окиснюється розчиненим у воді киснем повітря й перетворюється на ферум(ІІІ) гідроксид:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

​

Які реакції відповідають схемі �Fe⁺² =>Fe⁺³ ?�

​

1)     2FeCI₂ + CI₂ = 2FeCI₃

2)     FeCI₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaCI

3)     4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

​

​

​

​

Якісні реакції на йони Феруму Fe²⁺ і Fe³⁺

На йони Fe²⁺

_{+2 +3 +2}

FeCl₂ + K₃[Fe(CN)₆] —> KFe[Fe(CN)₆]+2KCL

червона кровяна сіль синій осад

​

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

На йони Fe³⁺

_{+3 +3 +2}

FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] —> KFe[Fe(CN)₆]+3KCL

жовта кровяна сіль синій осад

_{+3 +3}

FeCl₃ + KCNS —> Fe(CNS)₃ + 3KCl

роданід калію розчин червоного кольору

​

​

Застосування Заліза

• На сплави заліза припадає 95% світового металургійного виробництва.
• Найпоширенішими є сплави заліза з вуглецем — сталь (w(С) < 2,1% ) і чавун (w (С) > 2,1%).

​

Біологічне значення Феруму

• Ферум — важливий мікроелемент.
• В організмі дорослої людини 25 % Феруму міститься у складі деяких вітамінів і білків, а 75 % — у складі гемоглобіну (Fe⁺²).
• Нестача Феруму призводить до анемії — недокрів’я.
• Добова потреба Феруму становить: 4-18 мг — у дітей, 10 мг — у чоловіків і 18 мг — у жінок.
• Близько 20 % Феруму в організмі депоновано в печінці, селезінці, кістковому мозку, це його «фізіологічний резерв».
• Також цей елемент є компонентом м’язового міоглобіну, стимулює клітинне дихання.
• В організм людини Ферум надходить з їжею, найбільш багаті на нього печінка, м’ясо, яйця, бобові, хліб, буряк тощо.

​

Завдання�Скласти рівняння хімічних реакцій �

• Вариант 1:

Fe —> FeCl₂ —> Fe(OH)₂ —> FeO

​

• Вариант 2:

Fe —> FeCl₃ —> Fe(OH)₃ —> Fe₂O₃

​

Домашнє завдання

• Опрацювати параграф 24

​

• Виконати тести naurok.ua Код 8265215

​

• Поміркуйте, як вивести плями на тканині від іржи?

​

• Відео до уроку за посиланням https://www.youtube.com/watch?v=zEbYoNjJMWE