Reakcja żelaza z tlenem

Żelazo jest metalem stabilnym na powietrzu. Jednak rozdrobnione ma właściwości piroforycznepiroforycznośćwłaściwości piroforyczne. Pod wpływem temperatury, zaczyna się utleniać, tworząc odpowiedni tlenek. W wyniku tej reakcji chemicznej powstaje tlenek żelaza($\text{III}$) i magnetyt – tlenek żelaza($\text{II}$,$\text{III}$).

RQjtwRglGBLH6

Zdjęcie przedstawiające maskę starego samochodu, która to pokryta jest na znacznej powierzchni rdzą, która ma brunatno‑pomarańczowy kolor.

Żelazo reaguje z pierwiastkami $17.$ grupy układu okresowego – fluorowcami. W wyniku reakcji chemicznej, pomiędzy żelazem a konkretnym fluorowcem powstają odpowiednie sole. W przypadku trzech pierwszych przedstawicieli grupy, żelazo w soli przyjmuje $+\text{III}$ stopień utlenienia:

Gdzie $\text{X}=\text{F}, \text{Cl} \text{lub} \text{Br}$.

Wyjaśnijmy to na przykładzie.

Żelazo w odpowiednich warunkach reaguje również z jodem. W wyniku tej reakcji chemicznej, otrzymuje się jednak jodek żelaza($\text{II}$).

W zależności od użytego do reakcji chemicznej kwasu, otrzymujemy różne produkty:

• kwasy o słabych właściwościach utleniających

Do kwasów o słabych właściwościach utleniających należą m.in.: kwas solny(chlorowodorowy) $\text{HCl}$, kwas bromowodorowy $\text{HBr}$, kwas fosforowy($\text{V}$) ${\text{H}}_3{\text{PO}}_4$, rozcieńczony kwas siarkowy($\text{VI}$) ${\text{H}}_2{\text{SO}}_{4\left(\text{rozc}.\right)}$. W przypadku kwasów nieutleniających, w wyniku reakcji chemicznej metalu i kwasu, otrzymuje się sól żelaza($\text{II}$) i wodór.

Jednak taka reakcja zachodzi tylko wtedy, gdy metal jest bardziej aktywny od wodoru. Aktywność chemiczną metali prezentuje tzw. szereg aktywności metali:

RSfzNuWbXhrQb

Ilustracja przedstawiająca szereg aktywności metali. Fioletowa strzałka w lewą stronę, nad nią napis "wzrost aktywności chemicznej metali". Pod strzałką symbole metali, od najaktywniejszych po lewej stronie: $\text{Li}$, $\text{K}$, $\text{Ba}$, $\text{Ca}$, $\text{Na}$, które wypierają wodór z zimnej wody oraz z kwasów. Dalej aktywniejsze od wodoru i wypierające go z gorącej wody i z kwasów: $\text{Mg}$, $\text{Al}$, $\text{Zn}$, $\text{Fe}$, $\text{Cd}$, $\text{Ni}$, $\text{Sn}$, $\text{Pb}$. W tym miejscu szeregu znajduje się atom wodoru, za którym wymieniono metale mniej aktywne od wodoru, które nie wypierają wodoru z wody ani z kwasów: $\text{Sb}$, $\text{Bi}$, $\text{Cu}$, $\text{Hg}$, $\text{Ag}$, $\text{Pt}$, $\text{Au}$.

Jak łatwo zauważyć, żelazo znajduje się powyżej wodoru w szeregu aktywności metali. Dlatego też będzie będzie ono wypierać wodór z kwasów. W reakcji żelaza z kwasami nieutleniającymi powstają odpowiednie sole żelaza na $+\text{II}$ stopniu utlenienia.

Wyjaśnijmy to na przykładzie.

• kwasy o silnych właściwościach utlenijących

Do kwasów o silnych właściwościach utleniających zaliczamy: kwas azotowy($\text{V}$) stężony i rozcieńczony (${\text{HNO}}_3$) i stężony kwas siarkowy($\text{VI}$) (${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$).

Kwasy o silnych właściwościach utleniających reagują z metalami aktywniejszymi od wodoru (z wyjątkiem metali pasywujących), jak i z metalami szlachetnymi – mniej aktywnymi od wodoru (z wyjątkiem platyny i złota). W wyniku reakcji chemicznej, pomiędzy metalem a kwasem utleniającym powstaje sól i tlenek otrzymany w wyniku redukcji reszty kwasowej.

Żelazo, w wyniku reakcji ze stężonymi kwasami utleniającymi, ulega pasywacji, pokrywając się szczelnie warstewką odpowiedniego tlenku, przez co nie reaguje ze stężonymi kwasami utleniającymi.

W reakcjach chemicznych żelaza z rozcieńczonym kwasem azotowym($\text{V}$) powstają sole żelaza na $+\text{III}$ stopniu utlenienia. Wyjaśnijmy to na przykładzie.