Composés de fer. Fer : propriétés physiques et chimiques

2024 Auteur: Angel Austin | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-02 17:46

Les premiers produits à base de fer et de ses alliages ont été trouvés lors de fouilles et remontent au 4e millénaire av. C'est-à-dire que même les anciens Égyptiens et Sumériens utilisaient les dépôts de météorites de cette substance pour fabriquer des bijoux et des articles ménagers, ainsi que des armes.

Aujourd'hui, divers types de composés de fer, ainsi que le métal pur, sont les substances les plus courantes et les plus utilisées. Pas étonnant que le 20e siècle ait été considéré comme du fer. Après tout, avant l'avènement et l'utilisation généralisée du plastique et des matériaux connexes, c'était ce composé qui était d'une importance décisive pour l'homme. Quel est cet élément et quelles substances il forme, nous examinerons dans cet article.

Fer élément chimique

Si nous considérons la structure de l'atome, nous devons tout d'abord indiquer son emplacement dans le système périodique.

1. Nombre ordinal - 26.
2. La période est la quatrième grande.
3. Huitième groupe, sous-groupe secondaire.
4. La masse atomique est de 55 847.
5. La structure de la couche électronique externe est indiquée par la formule 3d⁶4s^2.
6. Symbole de l'élément chimique - Fe.
7. Name - fer, lecture enformule - "ferrum".
8. Dans la nature, il existe quatre isotopes stables de l'élément en question avec des nombres de masse 54, 56, 57, 58.

L'élément chimique du fer contient également environ 20 isotopes différents qui ne sont pas stables. États d'oxydation possibles que cet atome peut présenter:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Non seulement l'élément lui-même est important, mais aussi ses divers composés et alliages.

Propriétés physiques

En tant que substance simple, le fer a des propriétés physiques avec une métallicité prononcée. C'est-à-dire qu'il s'agit d'un métal blanc argenté avec une teinte grise, qui a un degré élevé de ductilité et de ductilité et un point de fusion et d'ébullition élevé. Si nous considérons les caractéristiques plus en détail, alors:

• point de fusion - 1539 0С;
• bouillir - 2862 0C;
• activité - moyenne;
• réfractaire - élevé;
• montre des propriétés magnétiques prononcées.

Selon les conditions et les différentes températures, il existe plusieurs modifications que le fer forme. Leurs propriétés physiques diffèrent du fait que les réseaux cristallins diffèrent.

1. La forme alpha, ou ferrite, existe jusqu'à une température de 769 0C.
2. De 769 à 917 0C - forme bêta.
3. 917-1394 0С - forme gamma, ou austénite.
4. Plus de 1394 0S - fer sigma.

Toutes les modifications ontdifférents types de structure de réseaux cristallins, et diffèrent également par leurs propriétés magnétiques.

Propriétés chimiques

Comme mentionné ci-dessus, la substance simple fer présente une activité chimique moyenne. Cependant, à l'état finement dispersé, il peut s'enflammer spontanément dans l'air, tandis que le métal lui-même brûle dans l'oxygène pur.

La capacité de corrosion est élevée, de sorte que les alliages de cette substance sont recouverts de composés d'alliage. Le fer est capable d'interagir avec:

• acides;
• oxygène (y compris l'air);
• gris;
• halogènes;
• lorsqu'il est chauffé - avec de l'azote, du phosphore, du carbone et du silicium;
• avec des sels de métaux moins actifs, les réduisant en substances simples;
• avec vapeur vive;
• avec des sels de fer à l'état d'oxydation +3.

Il est évident que, montrant une telle activité, le métal est capable de former divers composés, divers et polaires dans leurs propriétés. Et c'est ainsi que cela se produit. Le fer et ses composés sont extrêmement divers et sont utilisés dans diverses branches de la science, de la technologie et de l'activité humaine industrielle.

Propagation dans la nature

Les composés de fer naturel sont assez courants, car c'est le deuxième élément le plus abondant sur notre planète après l'aluminium. Dans le même temps, sous sa forme pure, le métal est extrêmement rare, dans le cadre des météorites, ce qui indique ses grandes accumulations dans l'espace. La masse principale est contenue dans la composition des minerais, des roches et des minéraux.

Sipour parler du pourcentage de l'élément en question dans la nature, alors les chiffres suivants peuvent être donnés.

1. Les noyaux des planètes telluriques - 90 %.
2. Dans la croûte terrestre - 5%.
3. Dans le manteau terrestre - 12 %.
4. Au cœur de la terre - 86 %.
5. Dans l'eau de rivière - 2 mg/l.
6. Dans la mer et l'océan - 0,02 mg/l.

Les composés de fer les plus courants forment les minéraux suivants:

• magnétite;
• limonite ou pierre de fer brune;
• vivianite;
• pyrrhotine;
• pyrite;
• sidérite;
• marcassite;
• lellingite;
• Mispicel;
• milanterite et autres.

C'est loin d'être une liste complète, car il y en a vraiment beaucoup. De plus, divers alliages créés par l'homme sont répandus. Ce sont aussi de tels composés de fer, sans lesquels il est difficile d'imaginer la vie moderne des gens. Ceux-ci incluent deux types principaux:

• fonte;
• acier.

C'est aussi le fer qui est un ajout précieux à de nombreux alliages de nickel.

Composés de fer(II)

Ceux-ci incluent ceux dans lesquels l'état d'oxydation de l'élément de formation est +2. Ils sont assez nombreux, car ils incluent:

• oxyde;
• hydroxyde;
• composés binaires;
• sels complexes;
• composés complexes.

Les formules des composés chimiques dans lesquels le fer présente le degré d'oxydation indiqué sont individuelles pour chaque classe. Considérez les plus importants et les plus courants d'entre eux.

1. Oxyde de fer (II). Poudre noire, insoluble dans l'eau. La nature de la connexion est basique. Il est capable de s'oxyder rapidement, cependant, il peut aussi être facilement réduit en une substance simple. Il se dissout dans les acides pour former les sels correspondants. Formule - FeO.
2. Hydroxyde de fer(II). C'est un précipité blanc amorphe. Formé par la réaction de sels avec des bases (alcalis). Il présente de faibles propriétés basiques, est capable de s'oxyder rapidement dans l'air en composés de fer +3. Formule - Fe(OH)_2.
3. Sels d'un élément à l'état d'oxydation spécifié. En règle générale, ils ont une couleur vert pâle de la solution, s'oxydent bien même dans l'air, acquièrent une couleur brun foncé et se transforment en sels de fer 3. Ils se dissolvent dans l'eau. Exemples composés: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Valeur pratique parmi les substances désignées ont plusieurs composés. Premièrement, le chlorure de fer (II). C'est le principal fournisseur d'ions au corps humain souffrant d'anémie. Lorsqu'une telle maladie est diagnostiquée chez un patient, on lui prescrit des préparations complexes, basées sur le composé en question. C'est ainsi que la carence en fer dans le corps est reconstituée.

Deuxièmement, le sulfate ferreux, c'est-à-dire le sulfate de fer (II), associé au cuivre, est utilisé pour détruire les ravageurs agricoles dans les cultures. La méthode a prouvé son efficacité depuis plus d'une décennie, elle est donc très appréciée des jardiniers et jardinières.

Sel de Mora

Cette connexionqui est un sulfate de fer et d'ammonium hydraté. Sa formule s'écrit FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. L'un des composés du fer (II), largement utilisé dans la pratique. Les principaux domaines d'utilisation humaine sont les suivants.}

1. Pharmacie.
2. Recherche scientifique et analyses titrimétriques en laboratoire (pour le dosage du chrome, du permanganate de potassium, du vanadium).
3. Médecine - comme additif aux aliments avec un manque de fer dans le corps du patient.
4. Pour l'imprégnation des produits en bois, car le sel de Mora protège contre les processus de décomposition.

Il existe d'autres domaines dans lesquels cette substance est utilisée. Il a obtenu son nom en l'honneur du chimiste allemand qui a découvert les propriétés manifestées.

Substances à l'état d'oxydation du fer (III)

Les propriétés des composés de fer, dans lesquels il présente un état d'oxydation de +3, sont quelque peu différentes de celles discutées ci-dessus. Ainsi, la nature de l'oxyde et de l'hydroxyde correspondants n'est plus basique, mais amphotère prononcée. Donnons une description des principales substances.

1. Oxyde de fer (III). La poudre est finement cristalline, de couleur rouge-brun. Il ne se dissout pas dans l'eau, présente des propriétés légèrement acides, plus amphotères. Formule: Fe₂O_3.
2. Hydroxyde de fer(III). Substance qui précipite lorsque les alcalis réagissent avec les sels de fer correspondants. Son caractère est prononcé amphotère, la couleur est brun-brun. Formule: Fe(OH)_3.
3. Sels, qui incluent le cation Fe³⁺. Beaucoup d'entre eux ont été isolés, à l'exception du carbonate, car l'hydrolyse se produit et le dioxyde de carbone est libéré. Exemples de formules pour certains sels: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{et autres.}

Parmi les exemples ci-dessus, d'un point de vue pratique, un hydrate cristallin tel que FeCL₃6H_{2O, ou le chlorure de fer hexahydraté est important (III). Il est utilisé en médecine pour arrêter les saignements et reconstituer les ions de fer dans le corps en cas d'anémie.}

Le sulfate de fer(III) 9-hydraté est utilisé pour purifier l'eau potable car il agit comme un coagulant.

Composés de fer(VI)

Les formules des composés chimiques du fer, où il présente un état d'oxydation spécial de +6, peuvent s'écrire comme suit:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 et autres.}

Tous ont un nom commun - ferrates - et ont des propriétés similaires (réducteurs puissants). Ils sont également capables de désinfecter et ont un effet bactéricide. Cela leur permet d'être utilisés pour le traitement de l'eau potable à l'échelle industrielle.

Composés complexes

Les substances spéciales sont très importantes en chimie analytique et pas seulement. Ceux qui se forment dans les solutions aqueuses de sels. Ce sont des composés complexes de fer. Les plus populaires et les mieux documentées sont les suivantes.

1. Hexcyanoferrate de potassium (II)K₄[Fe(CN)₆]. Un autre nom pour le composé est le sel de sang jaune. Il est utilisé pour la détermination qualitative des ions fer Fe³⁺ en solution. À la suite de l'exposition, la solution acquiert une belle couleur bleu vif, car un autre complexe se forme - le bleu de Prusse KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Depuis l'Antiquité, il a été utilisé comme teinture pour le tissu.}
2. Hexcyanoferrate de potassium (III) K₃[Fe(CN)₆]. Un autre nom est le sel de sang rouge. Utilisé comme réactif qualitatif pour la détermination de l'ion fer Fe^{2+. En conséquence, un précipité bleu se forme, appelé bleu de Turnbull. Également utilisé comme teinture pour tissu.}

Fer dans la matière organique

Le fer et ses composés, comme nous l'avons vu, sont d'une grande importance pratique dans la vie économique de l'homme. Cependant, en plus de cela, son rôle biologique dans l'organisme n'en est pas moins important, bien au contraire.

Il existe un composé organique très important, la protéine, qui comprend cet élément. C'est l'hémoglobine. C'est grâce à lui que l'oxygène est transporté et qu'un échange de gaz uniforme et rapide est effectué. Par conséquent, le rôle du fer dans le processus vital - la respiration - est tout simplement énorme.

Au total, le corps humain contient environ 4 grammes de fer, qui doivent être constamment reconstitués par les aliments consommés.