bg‑orange

Żelazo

Czyste żelazo jest srebrzystobiałym, miękkim metalemmetalmetalem, odpornym na działanie wody i składników powietrza, chociaż techniczne żelazożelazo technicznetechniczne żelazo jest już podatne na korozjękorozjakorozję. W przyrodzie występuje w stanie wolnym oraz w postaci związków chemicznych, takich jak: magnetyt (Fe3O4), hematyt (Fe2O3), piryt (FeS2) czy syderyt (FeCO3).

Najważniejsze rudy żelaza to:

Konfiguracja elektronowa:

atomu żelaza Fe

[Ar] 4s23d6

kationu żelaza(II) Fe2+

[Ar] 3d6

kationu żelaza(III) Fe3+

[Ar] 3d5

W związkach żelazo występuje najczęściej na II i III stopniu utlenienia

bg‑orange

Tlenki żelaza

Rozdrobnione żelazo spala się w tlenie, tworząc ciało stałe o czarnej barwie:

3 Fe+2 O2Fe3O4      tlenek żelaza(II, III)

Tlenek żelaza(II, III) powstaje też w reakcji żelaza z parą wodną:

3 Fe+4 H2OFe3O4+4 H2

Żelazo tworzy także inne tlenki:

  • tlenek żelaza(II) FeO – powstający w wyniku termicznego rozkładurozkład termicznytermicznego rozkładu soli żelaza, np. szczawianu lub węglanu żelaza(II):

FeCO3ogrzewanieFeO+CO2
  • tlenek żelaza(III) Fe2O3 – powstający w wyniku termicznego rozkładu wodorotlenku lub soli żelaza(III):

2 Fe(OH)3ogrzewanieFe2O3+3 H2O
bg‑orange

Sole żelaza

Żelazo reaguje z chlorem, tworząc chlorek żelaza(III):

2 Fe+3 Cl22 FeCl3
R1cXLgvC4h47T
Bezwodny chlorek żelaza(III). Żółte zabarwienie powstaje w wyniku wystawienia chlorku żelaza(III) na wilgoć.
Źródło: Leiem, dostępny w internecie: www.pl.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 4.0.

Żelazo znajduje się w szeregu aktywności metaliszereg aktywności metaliszeregu aktywności metali przed wodorem. Reaguje z kwasami słabo utleniającymi, takimi jak HCl i rozcieńczony H2SO4, tworząc sole żelaza(II).

Sole żelaza(II) mają bladozieloną barwę. Metal ten nie reaguje z zimnymi stężonymi kwasami siarkowym(VI) i azotowym(V), gdyż w kontakcie z tymi substancjami pokrywa się warstwą tlenków (pasywacja).

RzQV8ld0oolKU
Schemat otrzymywania tlenku żelaza(III)
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RcNemHGf2gVYX
Krystaliczny uwodniony FeCl2
Źródło: Craven, dostępny w internecie: www.pl.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

W reakcji z gorącymi stężonymi H2SO4HNO3 tworzy sole żelaza(III).

Sole żelaza(III) często mają żółto‑pomarańczową barwę.

bg‑orange

Wodorotlenki żelaza

Żelazo tworzy dwa wodorotlenki: Fe(OH)2Fe(OH)3. Można je otrzymać metodą strąceniową, np.:

FeCl2+2 NaOHFe(OH)2+2 NaCl
wodorotlenek żelaza(II) - biały osad
FeCl3+3 NaOHFe(OH)3+3 NaCl
woadorotlenek żelaza(III) - brunatny osad

Wodorotlenek żelaza(II) na powietrzu szybko brunatnieje, przechodząc w wodorotlenek żelaza(III) pod wpływem działania zawartego w powietrzu tlenu:

4 Fe(OH)2+O2+2 H2O4 Fe(OH)3
R1RM8cGUPmwBp
Wodorotlenek żelaza(III)
Źródło: Leiem, dostępny w internecie: www.pl.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 4.0.
bg‑orange

Związki koordynacyjne żelaza

Żelazo tworzy też liczne związki koordynacyjnezwiązki koordynacyjnezwiązki koordynacyjne, spośród których najbardziej znane są związki z jonami z CN-SCN-:

  • Fe4[Fe(CN)6]3heksacyjanożelazian(II) żelaza(III), tzw. błękit pruski;

  • Fe3[Fe(CN)6]2 heksacyjanożelazian(III) żelaza(II), tzw. błękit Turnbulla.

Są to związki o niebieskiej barwie, stosowane jako pigmenty.

RIeu1Lfz1ULdu
Błękit pruski
Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna.
  • [Fe(SCN)6]3-anion heksatiocyjanianożelazianowy(III), związek (zawierający taki anion) o intensywnie czerwonej barwie, stosowany do oznaczania stężenia i wykrywania obecności jonów żelaza.

Związki żelaza mają następujące barwy:

Nazwa związku

tlenek żelaza(II)

tlenek żelaza(II)

tlenek żelaza(II, III)

wodorotlenek żelaza (II)

wodorotlenek żelaza(III)

sole żelaza(II)

sole żelaza(III)

Wzór

FeO

Fe2O3

Fe3O4

Fe(OH)2

Fe(OH)3

np. FeCl2

np. FeCl3

Barwa związku lub roztworu związku

czarna

rdzawoczerwona

czarna

biała

brunatna

blado zielona (roztwór)

żółtopomarańczowa (roztwór)

Słownik

metal
metal

(łac. metallum métallon „kopalnia”, „kruszec”) substancje odznaczające się dobrym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym, charakterystycznym połyskiem, dużą wytrzymałością mechaniczną oraz plastycznością

korozja
korozja

proces niszczenia (degradacji) materiałów w wyniku reakcji chemicznych lub elektrochemicznych, przebiegających na granicy zetknięcia z otaczającym je środowiskiem

rozkład termiczny
rozkład termiczny

rozpad większych cząsteczek chemicznych na mniejsze cząsteczki, atomy, jony lub rodniki, pod wpływem podwyższonej temperatury

szereg aktywności metali
szereg aktywności metali

szereg elektrochemiczny pierwiastków; szereg napięciowy; uszeregowanie pierwiastków chemicznych w kolejności wzrastającej zdolności do przyjmowania przez nie (lub ich kationy) elektronów w reakcjach utleniania‑redukcji (redoks)

związki koordynacyjne
związki koordynacyjne

związki koordynacyjne, związki kompleksowe, kompleksy; złożone cząsteczki lub jony (kationy, aniony), w których atom (lub jon) zwanym atomem (jonem) centralnym jest połączony za pomocą wiązania koordynacyjnego z ligandami - jonami lub cząsteczkami obojętnymi

żelazo techniczne
żelazo techniczne

stopy żelaza z węglem, zawierające mniej niż 0,02% C

Bibliografia

M. Krzeczkowska, J. Loch, A. Mizera, Repetytorium chemia : Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Wydawnictwo Szkolne PWN, Warszawa - Bielsko‑Biała 2010.