Железо и его свойства

Д/з П. 17 и упр.4,5

Основа всего мира .

Немного истории

• В середине II тысячелетия до н.э. в Египте была основана металлургия железа – получение его из железных руд. Это положило начало железному веку в истории человечества.

«Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно – основа культуры и промышленности, оно – орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества».

А. Е. Ферсман.

• Химический элемент, атомный номер 26, атомная масса 55,847. Природное железо представляет собой смесь четырех нуклидов с массовыми числами 54 (содержание в природной смеси 5,82% по массе), 56 (91,66%), 57 (2,19%) и 58 (0,33%).
• Конфигурация двух внешних электронных слоев 3 s2p6d64s2 .
• В периодической системе Менделеева железо входит в группу VIIIВ.
• По шкале Полинга электроотрицательность железа около 1,8.

Fe

2е 8е 14е 2е

1 s 2 2s 2 2 р 6 3s 2 3 р 6 3d 6 4s 2

возможные степени окисления:

+2 и +3

Нахождение в природе

• В свободном виде железо встречается в метеоритах, в земной коре 4,1% от массы.
• В виде соединений: оксидов, сульфидов, минералах
• В водах минеральных источников Fe(HCO3)
• В живой природе железо имеет большое значение. Оно участвует в переносе кислорода, участвует в процессе фотосинтеза и дыхании растений.
• Является важной составной частью гемоглобина крови

Нахождение в природе

2 Fe 2 O 3 *3H 2O

Магнитный

железняк Fe 3 O 4

Красный железняк Fe 2 O 3

Бурый железняк

Шпатовый железняк FeCO 3

Живое железо

Железо в виде ионов присутствует в организмах всех животных и, конечно же, человека.

Основная биологическая функция железа – участие в транспорте кислорода ко всем органам и окислительных процессах.

В организме человека с массой тела прниблизительно70 кг содержится 4,2 г железа, а в 1 л крови – 450 мг.

При недостатке железа в организме развивается железистая анемия.

Перенос железа в организме осуществляет важнейший белок –гемоглобин, в котором находится больше половины всего железа организма.

Почти 60%, поступающего в организм железа расходуется на синтез гемоглобина.

Некоторое количество (примерно 20%) - откладывается в мышцах, костном мозге, печени и селезенке.

Еще 20% его используется для синтеза различных ферментов.

Основная роль железа в организме – участие в «рождении» красных (эритроцитов) и белых (лимфоцитов) кровяных клеток.

Эритроциты содержат гемоглобин - переносчик кислорода, а лимфоциты ответственны за иммунитет.

Получение

Физические свойства

• Железо – сравнительно мягкий ковкий серебристо-серый металл.
• Температура плавления - 1535°C.
• Температура кипения около 2800°C.
• При температуре 770°C железо обладает ферромагнитными свойствами.
• Легко намагничивается, из него можно изготовить магнит.

Химические свойства

• Химические свойства: Железо — активный металл.
• На воздухе образуется защитная оксидная пленка, препятствующая ржавению металла. 3Fe + 2O2 = Fe2O3 • FeO
• Во влажном воздухе железо окисляется и покрывается ржавчиной, которая частично состоит из гидратированного оксида железа (III). 4Fe + 3О 2 + 6Н 2 О = 4Fe(ОН) 3
• Взаимодействует с хлором, углеродом и другими неметаллами при нагревании: 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3
• Железо вытесняет из растворов солей металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений правее железа: Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
• Растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах c выделением водорода: Fe + 2 H Cl = FeCl 2 + H 2

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Качественные реакции на железо III

Нахождение в природе

• В земной коре распространено достаточно хорошо. На его долю приходится около 4% массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. По запасам железных руд Россия занимает 1-е место.

Применение железа

• Железо — один из самых используемых металлов, на него приходится до 95 % мирового металлургического производства.
• Железо является основным компонентом сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов.
• Железо может входить в состав сплавов на основе других металлов — например, никелевых.

Применение железа

• Магнитная окись железа (магнетит) — важный материал в производстве устройств долговременной компьютерной памяти: жёстких дисков, дискет и т. п.
• Ультрадисперсный порошок магнетита используется во многих черно-белых лазерных принтерах в смеси с полимерными гранулами в качестве тонера. Здесь одновременно используется чёрный цвет магнетита и его способность прилипать к намагниченному валику переноса.
• Уникальные ферромагнитные свойства ряда сплавов на основе железа способствуют их широкому применению в электротехнике для магнитопроводов трансформаторов и электродвигателей.

Применение железа

• Хлорид железа(III) (хлорное железо) используется в радиолюбительской практике для травления печатных плат.
• Семиводный сульфат железа (железный купорос) в смеси с медным купоросом используется для борьбы с вредными грибками в садоводстве и строительстве.
• Железо применяется в качестве анода в аккумуляторах
• Водные растворы хлоридов двухвалентного и трехвалентного железа, а также его сульфатов используются в качестве коагулянтов в процессах очистки природных и сточных вод на водоподготовке промышленных предприятий

Биологическое значение железа

• В живых организмах железо является важным микроэлементом, катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). В организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа (около 0,02 %), из которых 78 %являются главным действующим элементом гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов других клеток, катализируя процессы дыхания в клетках. Недостаток железа проявляется как болезнь организма ( хлороз у растений и анемия у животных).
• Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом . В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине  — важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко всем органам человека и животных. И именно он окрашивает кровь в характерный красный цвет.
• Комплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол , в важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в синтезе ДНК .
• В организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень , мясо , яйца , бобовые, хлеб, крупы, свёкла). Интересно, что некогда шпинат ошибочно был внесён в этот список (из-за опечатки в результатах анализа — был потерян «лишний» ноль после запятой).

Биологическое значение железа

• Суточная потребность человека в железе следующая: дети — от 4 до 18 мг, взрослые мужчины — 10 мг, взрослые женщины — 18 мг, беременные женщины во второй половине беременности — 33 мг. У женщин потребность несколько выше, чем у мужчин.
• Избыточная доза железа (200 мг и выше) может оказывать токсическое действие. Передозировка железа угнетает антиоксидантную систему организма, поэтому употреблять препараты железа здоровым людям не рекомендуется.

Спасибо за внимание!