Оксидами железа называют соединения железа с кислородом.
Наиболее известны три оксида железа: оксид железа (II) – FeO ,оксид железа (III ) – Fe 2 O 3 и оксид железа (II , III ) – Fe 3 O 4 .
Оксид железа (II)
Химическая формула оксида двухвалентного железа - FeO . Это соединение имеет чёрный цвет.
FeO легко реагирует с разбавленной соляной кислотой и концентрированной азотной кислотой.
FeO + 2HCl → FeCl 2 + H 2 O
FeO + 4HNO 3 → Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O
С водой и с солями в реакцию не вступает.
При взаимодействии с водородом при температуре 350 о С и коксом при температуре выше 1000 о С восстанавливается до чистого железа.
FeO +H 2 → Fe + H 2 O
FeO +C → Fe + CO
Получают оксид железа (II) разными способами:
1. В результате реакции восстановления оксида трёхвалентного железа угарным газом.
Fe 2 O 3 + CO → 2 FeO + CO 2
2. Нагревая железо при низком давлении кислорода
2Fe + O 2 → 2 FeO
3. Разлагая оксалат двухвалентного железа в вакууме
FeC 2 O 4 → FeO +CO + CO 2
4. Взаимодействием железа с оксидами железа при температуре 900-1000 о
Fe + Fe 2 O 3 → 3 FeO
Fe + Fe 3 O 4 → 4 FeO
В природе оксид двухвалентного железа существует как минерал вюстит.
В промышленности применяется при выплавке чугуна в домнах, в процессе чернения (воронения) стали. Входит он в состав красителей и керамики.
Оксид железа (III )
Химическая формула Fe 2 O 3 . Это соединение трёхвалентного железа с кислородом. Представляет собой порошок красно-коричневого цвета. В природе встречается как минерал гематит.
Fe 2 O 3 имеет и другие названия: окись железа, железный сурик, крокус, пигмент красный 101, пищевой краситель E172 .
В реакцию с водой не вступает. Может взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами.
Fe 2 O 3 + 6HCl → 2 FeCl 3 + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 2NaOH → 2NaFeO 2 + H 2 O
Оксид железа (III) применяют для окраски строительных материалов: кирпича, цемента, керамики, бетона, тротуарной плитки, линолеума. Добавляют его в качестве красителя в краски и эмали, в полиграфические краски. В качестве катализатора оксид железа используется в производстве аммиака. В пищевой промышленности он известен как Е172.
Оксид железа (II, III )
Химическая формула Fe 3 O 4 . Эту формулу можно написать и по-другому: FeO Fe 2 O 3 .
В природе встречается как минерал магнетит, или магнитный железняк. Он является хорошим проводником электрического тока и обладает магнитными свойствами. Образуется при горении железа и при действии перегретого пара на железо.
3Fe + 2 O 2 → Fe 3 O 4
3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2
Нагревание при температуре 1538 о С приводит к его распаду
2Fe 3 O 4 → 6FeO + O 2
Вступает в реакцию с кислотами
Fe 3 O 4 + 8HCl → FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O
Fe 3 O 4 + 10HNO 3 → 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
Со щелочами реагирует при сплавлении
Fe 3 O 4 + 14NaOH → Na 3 FeO 3 + 2Na 5 FeO 4 + 7H 2 O
Вступает в реакцию с кислородом воздуха
4 Fe 3 O 4 + O 2 → 6Fe 2 O 3
Восстановление происходит при реакции с водородом и монооксидом углерода
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O
Fe 3 O 4 + 4CO → 3Fe +4CO 2
Магнитные наночастицы оксида Fe 3 O 4 нашли применение в магнитно-резонансной томографии. Они же используются в производстве магнитных носителей. Оксид железа Fe 3 O 4 входит в состав красок, которые производятся специально для военных кораблей, подводных лодок и другой техники. Из плавленного магнетита изготавливают электроды для некоторых электрохимических процессов.
68. Соединения железа
Оксид железа (II) FeO – черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде и щелочах. FeO соответствует основание Fe(OH)2 .
Получение. Оксид железа (II) можно получить неполным восстановлением магнитного железняка оксидом углерода (II):
Химические свойства. Является основным оксидом. Реагируя с кислотами, образует соли:
Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 – кристаллическое вещество белого цвета.
Получение. Гидроксид железа (II) получается из солей двухвалентного железапри действии растворов щелочей:
Химические свойства. Основный гидроксид. Вступает в реакции с кислотами:
На воздухе Fe(OH)2 окисляется до Fе(ОН)3:
Оксид железа(III) Fe2O3 – вещество бурого цвета, встречается в природе в виде красного железняка, нерастворим в воде.
Получение . При обжиге пирита:
Химические свойства. Проявляет слабые амфотерные свойства. При взаимодействии со щелочами образует соли:
Гидроксид железа (III) Fe(OH)3 – вещество красно-бурого цвета, нерастворимое в воде и избытке щелочи.
Получение . Получают путем окисления оксида железа (III) и гидроксида железа (II).
Химические свойства. Является амфотерным соединением (с преобладанием основных свойств). Выпадает в осадок при действии щелочей на соли трехвалентного железа:
Соли двухвалентного железа получают взаимодействием металлического железа с соответствующими кислотами. Они сильно гидро-лизуются, потому их водные растворы – энергичные восстановители:
При нагревании выше 480 °C разлагается, образуя оксиды:
При действии щелочей на сульфат железа (II) образуется гидроксид железа (II):
Образует кристаллогидрат – FeSO4?7Н2О (железный купорос). Хлорид железа (III) FeCl3 – кристаллическое вещество темно-коричневого цвета.
Химические свойства. Растворим в воде. FeCl3 проявляет окислительные свойства.
Восстановители – магний, цинк, сероводород, окисляются без нагревания.
Химические свойства
Химические свойства
Соли Fe (II)
Химические свойства
Химические свойства
FeO - оксид Fe (II).
Тугоплавкий черный пирофорный порошок, не растворим в воде.
По химическим свойствам FeO – основной оксид. Взаимодействует с кислотами, образуя соли:
FeO + 2HCl = FeCl 2 + H 2 O
4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3
3FeO + 10HNO 3 = 3Fe(NO 3) 3 + NO + 5H 2 O
Fe(OH) 2 – гидроксид Fe (II) – твердое вещество белого цвета, не растворимое в воде.
По химическим свойствам – слабое основание, легко реагирует с кислотами и не реагирует со щелочами. Fe(OH) 2 – неустойчивое вещество: при нагревании без доступа воздуха разлагается, а на воздухе самопроизвольно окисляется:
Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (t)
4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3
бледно-зеленый бурый
Наиболее практически важными являются: FeSO 4 , FeCl 2 , Fe(NO 3) 3 , FeS, FeS 2 .
Характерно образование комплексных и двойных солей с солями щелочных металлов и аммония:
Fe(CN) 2 + 4KCN = K 4 (желтая кровяная соль)
FeCl 2 + 2KCl = K 2
Соль Мора
(NH 4) 2 SO 4 FeSO 4 6H 2 O
Железный купорос
Гидратированный ион Fe 2+ имеет бледно-зеленую окраску.
1. Растворимые соли Fe 2+ в водных растворах подвергаются гидролизу с образованием кислой среды:
Fe 2+ + H 2 O ↔ FeOH + + H +
2. Проявляют общие свойства типичных солей (ионно-обменные взаимодействия):
FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S
FeCl 2 + 2NaOH = Fe(OH) 2 ↓ + 2NaCl
FeSO 4 + BaCl 2 = FeCl 2 + BaSO 4 ↓
3. Легко окисляются сильными окислителями
Fe 2+ - 1ē → Fe 3+
10Fe +2 SO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe +3 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O
4. Качественные реакции для обнаружения катионов Fe 2+ :
а) 3Fe 2+ + 2 3- = Fe 3 2 ↓
красная кровяная соль турнбулева синь
(темно-синий осадок)
б) под действием щелочи выпадает бледно-зеленый осадок Fe(OH) 2 , который на воздухе постепенно зеленеет, а затем превращается в бурый Fe(OH) 3 .
Соединения Fe(III)
Fe 2 O 3 - оксид железа (III)
Красно-бурый порошок, не растворим в воде. В природе – «красный железняк».
Fe 2 O 3 – основной оксид с признаками амфотерности.
1. Основные свойства проявляются в способности реагировать с кислотами:
Fe 2 O 3 + 6HCl = 2FeCl 3 + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 6HNO 3 = 2Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O
2. В водных растворах щелочей Fe 2 O 3 не растворяется, но при сплавлении с твердыми оксидами, щелочами и карбонатами происходит образование ферритов:
Fe 2 O 3 + CaO = Ca(FeO 2) 2 (t)
Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O (t)
Fe 2 O 3 + MgCO 3 = Mg(FeO 2) 2 + CO 2 (t)
3. Fe 2 O 3 – исходное сырье для получения железа в металлургии:
Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO или Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
Fe(OH) 3 – гидроксид железа (III)
Fe(OH) 3 – очень слабое основание (намного слабее, чем Fe(OH) 2). Fe(OH) 3 имеет амфотерный характер:
1) Реакции с кислотами протекают легко:
Fe(OH) 3 + 3HCl = FeCl 3 + 3H 2 O
2) Свежий осадок Fe(OH) 3 растворяется в горячих концентрированных растворах KOH или NaOH с образованием гидроксокомплексов:
Fe(OH) 3 + 2KOH = K 3
В щелочном растворе Fe(OH) 3 может быть окислен до ферратов (солей не выделенной в свободном состоянии железной кислоты H 2 FeO 4):
2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O
Соли Fe 3+
Наиболее практически важными являются:
Fe 2 (SO 4) 3 , FeCl 3 , Fe(NO 3) 3 , Fe(SCN) 3 , K 3
Характерно образование двойных солей – железных квасцов:
(NH 4)Fe(SO 4) 2 12H 2 O
KFe(SO 4) 2 12H 2 O
Соли Fe 3+ часто имеют окраску как в твердом состоянии, так и в водном растворе. Это объясняется наличием гидратированных форм или продуктов гидролиза.
FeO(ж): 251 кДж/моль
Оксид железа (II) (закись железа ) - сложное неорганическое соединение двухвалентного железа и кислорода .
Физические свойства
Соединение черного цвета. Кристаллическая решетка по типу каменной соли . Имеет нестехиометрическое строение с областью гомогенности от Fe 0,84 O до Fe 0,95 O. Это обусловлено тем, что его кристаллическая решетка стабильна только тогда, когда не все её узлы занимают атомы железа. Устойчивым оксид железа (II) становится лишь при повышении температуры.
Нахождение в природе
Оксид железа (II) встречается в природе в виде минерала вюстита .
Получение
- Нагревание железа при низком парциальном давлении кислорода:
- Разложение оксалата железа (II) в вакууме:
- Взаимодействие железа с оксидом железа (III) или оксидом железа (II,III) :
- Восстановление оксида железа (III) угарным газом :
- Термическое разложение оксида железа (II,III):
- Термическое разложение гидроксида железа (II) без доступа воздуха:
- Термическое разложение карбоната железа (II) без доступа воздуха:
Химические свойства
- Взаимодействие с разбавленной соляной кислотой :
- Взаимодействие с концентрированной азотной кислотой :
- Сплавление с гидроксидом натрия :
- Взаимодействие с кислородом:
- Взаимодействие с сероводородом :
- Восстановление водородом и коксом:
Применение
- Участвует в доменном процессе выплавки чугуна.
- Применяется как компонент керамики и минеральных красок.
- В пищевой промышленности широко используется в качестве пищевого красителя под номером E172.
Образование прочного тонкого слоя оксида железа(II) на поверхности стали является результатом процесса, называемого воронением (чернением). Регулированием толщины этого слоя помимо черного можно достичь любых цветов побежалости . На этом свойстве оксида железа(II) построена технология получения цветных рисунков на стали.
Токсичность
Аэрозоли (пыль, дым) оксида железа (II) при длительном воздействии откладываются в лёгких и вызывают сидероз - разновидность пневмокониоза с относительно доброкачественным течением.
См. также
Напишите отзыв о статье "Оксид железа(II)"
Литература
- Лидин Р. А. «Справочник школьника. Химия» М.: Астерель, 2003.
- Волков А.И., Жарский И.М. Большой химический справочник / А.И.Волков, И.М.Жарский. - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с.
- Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., испр./Р.А. Лидин, В.А.Молочко, Л.Л.Андреева; Под ред. Р.А.Лидина. - М.: Химия, 200. 480 с.: ил.
- Гринвуд Н. Химия элементов: в 2 томах.
- .Гринвуд, А.Эрншо; пер. с англ. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. - (Лучший зарубежный учебник)
- Вредные химические вещества. Неорганические соединения V-VIII групп: Справ. изд./ А.Л.Бандман, Н.В.Волкова, Т.Д.Грехова и др.; Под ред. В.А.Филова и др. - Л.: Химия, 1989. 592 с.
| Это заготовка статьи о неорганическом веществе . Вы можете помочь проекту, дополнив её. |
Отрывок, характеризующий Оксид железа(II)
Наташа багрово покраснела услыхав эти слова.– Как краснеет, как краснеет, ma delicieuse! [моя прелесть!] – проговорила Элен. – Непременно приезжайте. Si vous aimez quelqu"un, ma delicieuse, ce n"est pas une raison pour se cloitrer. Si meme vous etes promise, je suis sure que votre рromis aurait desire que vous alliez dans le monde en son absence plutot que de deperir d"ennui. [Из того, что вы любите кого нибудь, моя прелестная, никак не следует жить монашенкой. Даже если вы невеста, я уверена, что ваш жених предпочел бы, чтобы вы в его отсутствии выезжали в свет, чем погибали со скуки.]
«Стало быть она знает, что я невеста, стало быть и oни с мужем, с Пьером, с этим справедливым Пьером, думала Наташа, говорили и смеялись про это. Стало быть это ничего». И опять под влиянием Элен то, что прежде представлялось страшным, показалось простым и естественным. «И она такая grande dame, [важная барыня,] такая милая и так видно всей душой любит меня, думала Наташа. И отчего не веселиться?» думала Наташа, удивленными, широко раскрытыми глазами глядя на Элен.
К обеду вернулась Марья Дмитриевна, молчаливая и серьезная, очевидно понесшая поражение у старого князя. Она была еще слишком взволнована от происшедшего столкновения, чтобы быть в силах спокойно рассказать дело. На вопрос графа она отвечала, что всё хорошо и что она завтра расскажет. Узнав о посещении графини Безуховой и приглашении на вечер, Марья Дмитриевна сказала:
– С Безуховой водиться я не люблю и не посоветую; ну, да уж если обещала, поезжай, рассеешься, – прибавила она, обращаясь к Наташе.
Граф Илья Андреич повез своих девиц к графине Безуховой. На вечере было довольно много народу. Но всё общество было почти незнакомо Наташе. Граф Илья Андреич с неудовольствием заметил, что всё это общество состояло преимущественно из мужчин и дам, известных вольностью обращения. M lle Georges, окруженная молодежью, стояла в углу гостиной. Было несколько французов и между ними Метивье, бывший, со времени приезда Элен, домашним человеком у нее. Граф Илья Андреич решился не садиться за карты, не отходить от дочерей и уехать как только кончится представление Georges.
Анатоль очевидно у двери ожидал входа Ростовых. Он, тотчас же поздоровавшись с графом, подошел к Наташе и пошел за ней. Как только Наташа его увидала, тоже как и в театре, чувство тщеславного удовольствия, что она нравится ему и страха от отсутствия нравственных преград между ею и им, охватило ее. Элен радостно приняла Наташу и громко восхищалась ее красотой и туалетом. Вскоре после их приезда, m lle Georges вышла из комнаты, чтобы одеться. В гостиной стали расстанавливать стулья и усаживаться. Анатоль подвинул Наташе стул и хотел сесть подле, но граф, не спускавший глаз с Наташи, сел подле нее. Анатоль сел сзади.
M lle Georges с оголенными, с ямочками, толстыми руками, в красной шали, надетой на одно плечо, вышла в оставленное для нее пустое пространство между кресел и остановилась в ненатуральной позе. Послышался восторженный шопот. M lle Georges строго и мрачно оглянула публику и начала говорить по французски какие то стихи, где речь шла о ее преступной любви к своему сыну. Она местами возвышала голос, местами шептала, торжественно поднимая голову, местами останавливалась и хрипела, выкатывая глаза.
– Adorable, divin, delicieux! [Восхитительно, божественно, чудесно!] – слышалось со всех сторон. Наташа смотрела на толстую Georges, но ничего не слышала, не видела и не понимала ничего из того, что делалось перед ней; она только чувствовала себя опять вполне безвозвратно в том странном, безумном мире, столь далеком от прежнего, в том мире, в котором нельзя было знать, что хорошо, что дурно, что разумно и что безумно. Позади ее сидел Анатоль, и она, чувствуя его близость, испуганно ждала чего то.
После первого монолога всё общество встало и окружило m lle Georges, выражая ей свой восторг.
– Как она хороша! – сказала Наташа отцу, который вместе с другими встал и сквозь толпу подвигался к актрисе.
– Я не нахожу, глядя на вас, – сказал Анатоль, следуя за Наташей. Он сказал это в такое время, когда она одна могла его слышать. – Вы прелестны… с той минуты, как я увидал вас, я не переставал….
– Пойдем, пойдем, Наташа, – сказал граф, возвращаясь за дочерью. – Как хороша!
Наташа ничего не говоря подошла к отцу и вопросительно удивленными глазами смотрела на него.
После нескольких приемов декламации m lle Georges уехала и графиня Безухая попросила общество в залу.
Граф хотел уехать, но Элен умоляла не испортить ее импровизированный бал. Ростовы остались. Анатоль пригласил Наташу на вальс и во время вальса он, пожимая ее стан и руку, сказал ей, что она ravissante [обворожительна] и что он любит ее. Во время экосеза, который она опять танцовала с Курагиным, когда они остались одни, Анатоль ничего не говорил ей и только смотрел на нее. Наташа была в сомнении, не во сне ли она видела то, что он сказал ей во время вальса. В конце первой фигуры он опять пожал ей руку. Наташа подняла на него испуганные глаза, но такое самоуверенно нежное выражение было в его ласковом взгляде и улыбке, что она не могла глядя на него сказать того, что она имела сказать ему. Она опустила глаза.
– Не говорите мне таких вещей, я обручена и люблю другого, – проговорила она быстро… – Она взглянула на него. Анатоль не смутился и не огорчился тем, что она сказала.
– Не говорите мне про это. Что мне зa дело? – сказал он. – Я говорю, что безумно, безумно влюблен в вас. Разве я виноват, что вы восхитительны? Нам начинать.
Наташа, оживленная и тревожная, широко раскрытыми, испуганными глазами смотрела вокруг себя и казалась веселее чем обыкновенно. Она почти ничего не помнила из того, что было в этот вечер. Танцовали экосез и грос фатер, отец приглашал ее уехать, она просила остаться. Где бы она ни была, с кем бы ни говорила, она чувствовала на себе его взгляд. Потом она помнила, что попросила у отца позволения выйти в уборную оправить платье, что Элен вышла за ней, говорила ей смеясь о любви ее брата и что в маленькой диванной ей опять встретился Анатоль, что Элен куда то исчезла, они остались вдвоем и Анатоль, взяв ее за руку, нежным голосом сказал:
– Я не могу к вам ездить, но неужели я никогда не увижу вас? Я безумно люблю вас. Неужели никогда?… – и он, заслоняя ей дорогу, приближал свое лицо к ее лицу.
Блестящие, большие, мужские глаза его так близки были от ее глаз, что она не видела ничего кроме этих глаз.
– Натали?! – прошептал вопросительно его голос, и кто то больно сжимал ее руки.
– Натали?!
«Я ничего не понимаю, мне нечего говорить», сказал ее взгляд.
Горячие губы прижались к ее губам и в ту же минуту она почувствовала себя опять свободною, и в комнате послышался шум шагов и платья Элен. Наташа оглянулась на Элен, потом, красная и дрожащая, взглянула на него испуганно вопросительно и пошла к двери.
– Un mot, un seul, au nom de Dieu, [Одно слово, только одно, ради Бога,] – говорил Анатоль.
Она остановилась. Ей так нужно было, чтобы он сказал это слово, которое бы объяснило ей то, что случилось и на которое она бы ему ответила.
– Nathalie, un mot, un seul, – всё повторял он, видимо не зная, что сказать и повторял его до тех пор, пока к ним подошла Элен.
Элен вместе с Наташей опять вышла в гостиную. Не оставшись ужинать, Ростовы уехали.
Вернувшись домой, Наташа не спала всю ночь: ее мучил неразрешимый вопрос, кого она любила, Анатоля или князя Андрея. Князя Андрея она любила – она помнила ясно, как сильно она любила его. Но Анатоля она любила тоже, это было несомненно. «Иначе, разве бы всё это могло быть?» думала она. «Ежели я могла после этого, прощаясь с ним, улыбкой ответить на его улыбку, ежели я могла допустить до этого, то значит, что я с первой минуты полюбила его. Значит, он добр, благороден и прекрасен, и нельзя было не полюбить его. Что же мне делать, когда я люблю его и люблю другого?» говорила она себе, не находя ответов на эти страшные вопросы.