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.

Słownik

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Podstawy chemii fizycznej, Warszawa 2009.

Bielański A., Podstawy Chemii Nieorganicznej, t. 2, Warszawa 2007.

Encyklopedia PWN

Pajdowski L., Chemia ogólna, Warszawa 2002.