Il est difficile de surestimer le rôle du fer pour le corps humain, car il contribue à la "création" du sang, sa teneur affecte le niveau d'hémoglobine et de myoglobine, le fer normalise le fonctionnement du système enzymatique. Mais quel est cet élément en termes de chimie ? Quelle est la valence du fer ? Cela sera discuté dans cet article.
Un peu d'histoire
L'humanité connaissait cet élément chimique et en possédait même des produits dès le 4ème siècle av. C'étaient les peuples de l'Égypte ancienne et les Sumériens. Ce sont eux qui ont commencé à fabriquer des bijoux, des armes à partir d'un alliage de fer et de nickel, qui ont été trouvés lors de fouilles archéologiques et soigneusement examinés par des chimistes.
Un peu plus tard, les tribus des Aryens qui ont déménagé en Asie ont appris à extraire le fer solide du minerai. Il était si précieux pour les gens de cette époque que les produits étaient recouverts d'or !
Caractéristiques du fer
Le fer (Fe) occupe la quatrième place en termes de contenu dans les entrailles de la croûte terrestre. Il occupe une place dans le 7e groupe de la 4e période et porte le numéro 26 entableau chimique des éléments de Mendeleïev. La valence du fer dépend directement de sa position dans le tableau. Mais j'en reparlerai plus tard.
Ce métal est le plus commun dans la nature sous forme de minerai, trouvé dans l'eau en tant que minéral, ainsi que dans divers composés.
Les plus grandes réserves de minerai de fer se trouvent en Russie, en Australie, en Ukraine, au Brésil, aux États-Unis, en Inde et au Canada.
Propriétés physiques
Avant de passer à la valence du fer, il faut s'intéresser de plus près à ses propriétés physiques, pour ainsi dire, y regarder de plus près.
Ce métal a une couleur argentée, est assez ductile, mais est capable d'augmenter la dureté grâce à son interaction avec d'autres éléments (par exemple, avec le carbone). Il possède également des propriétés magnétiques.
Dans un environnement humide, le fer peut se corroder, c'est-à-dire rouiller. Bien que le métal absolument pur soit plus résistant à l'humidité, mais s'il contient des impuretés, ce sont elles qui provoquent la corrosion.
Le fer interagit bien avec les environnements acides, il peut même former des sels d'acide ferreux (à condition d'être un oxydant puissant).
Dans l'air, il se recouvre rapidement d'un film d'oxyde qui le protège des interactions.
Propriétés chimiques
En outre, cet élément possède un certain nombre de propriétés chimiques. Le fer, comme le reste des éléments du tableau périodique, a la charge du noyau atomique, qui correspond au numéro de série +26. Et autour du noyau, 26 électrons tournent.
En général, si l'on considère les propriétés du fer - un élément chimique, alors c'est un métal avec une faible capacité active.
Interagissant avec des agents oxydants plus faibles, le fer forme des composés où il est divalent (c'est-à-dire que son état d'oxydation est +2). Et si avec des agents oxydants forts, l'état d'oxydation du fer atteint +3 (c'est-à-dire que sa valence devient égale à 3).
Lorsqu'il interagit avec des éléments chimiques qui ne sont pas des métaux, Fe agit comme un agent réducteur par rapport à eux, tandis que son état d'oxydation devient, en plus de +2 et +3, voire +4, +5, +6. Ces composés ont de très fortes propriétés oxydantes.
Comme indiqué ci-dessus, le fer dans l'air est recouvert d'un film d'oxyde. Et lorsqu'il est chauffé, la vitesse de réaction augmente et de l'oxyde de fer de valence 2 (température inférieure à 570 degrés Celsius) ou de l'oxyde de valence 3 (indice de température supérieur à 570 degrés) peut se former.
L'interaction de Fe avec les halogènes conduit à la formation de sels. Les éléments fluor et chlore l'oxydent à +3. Le brome est jusqu'à +2 ou +3 (tout dépend des conditions de mise en œuvre d'une transformation chimique lors de l'interaction avec le fer).
Interagissant avec l'iode, l'élément est oxydé à +2.
Chauffer du fer et du soufre produit du sulfure de fer avec une valence de 2.
Si vous faites fondre du fer et que vous le combinez avec du carbone, du phosphore, du silicium, du bore, de l'azote, vous obtenez des composés appelés alliages.
Le fer est un métal,par conséquent, il interagit également avec les acides (cela a également été brièvement discuté un peu plus haut). Par exemple, les acides sulfurique et nitrique, ayant une concentration élevée, dans un environnement à basse température, n'affectent pas le fer. Mais dès qu'il monte, une réaction se produit, à la suite de quoi le fer est oxydé à +3.
Plus la concentration d'acide est élevée, plus la température doit être élevée.
Chauffant du fer bivalent dans l'eau, on obtient son oxyde et son hydrogène.
De plus, Fe a la capacité de déplacer les métaux qui ont une activité réduite des solutions aqueuses de sels. En même temps, il est oxydé à +2.
Lorsque la température monte, le fer restitue les métaux à partir des oxydes.
Qu'est-ce que la valence
Déjà dans la section précédente, la notion de valence, ainsi que le degré d'oxydation, ont été un peu rencontrés. Il est temps de considérer la valence du fer.
Mais vous devez d'abord comprendre de quel type de propriété des éléments chimiques il s'agit.
Les substances chimiques sont presque toujours constantes dans leur composition. Par exemple, dans la formule de l'eau H2O - 1 atome d'oxygène et 2 atomes d'hydrogène. Il en va de même pour les autres composés dans lesquels deux éléments chimiques sont impliqués, dont l'un est l'hydrogène: 1 à 4 atomes d'hydrogène peuvent être ajoutés à 1 atome d'un élément chimique. Mais pas l'inverse ! Par conséquent, il est clair que l'hydrogène n'attache qu'un seul atome d'une autre substance à lui-même. Et c'est ce phénomène que l'on appelle la valence - la capacité des atomes d'un élément chimique à attacher un élément spécifiquele nombre d'atomes d'autres éléments.
Valeur de Valence et formule graphique
Il y a des éléments du tableau périodique qui ont une valence constante - ce sont l'oxygène et l'hydrogène.
Et il y a des éléments chimiques dans lesquels ça change. Par exemple, le fer est plus souvent 2 et 3 valent, le soufre 2, 4, 6, le carbone 2 et 4. Ce sont des éléments à valence variable.
De plus, en comprenant ce qu'est la valence, vous pouvez écrire correctement la formule graphique des composés. Il affiche la séquence de connexion des atomes dans une molécule.
Aussi, connaissant la valence de l'un des éléments du composé, vous pouvez déterminer la valence de l'autre.
Valence de fer
Comme indiqué, le fer fait référence à des éléments à valence variable. Et il peut fluctuer non seulement entre 2 et 3, mais aussi atteindre 4, 5 et même 6.
Bien sûr, la chimie inorganique étudie plus en détail la valence du fer. Considérons brièvement ce mécanisme au niveau des particules les plus simples.
Le fer est un élément d, auquel 31 autres éléments du tableau périodique sont ajoutés (il s'agit de 4 à 7 périodes). À mesure que le numéro atomique augmente, les propriétés des éléments d acquièrent de légers changements. Le rayon atomique de ces substances augmente également lentement. Ils ont une valence variable, qui dépend du fait que le sous-niveau d'électron d pré-externe est incomplet.
Parce que pour le fer, non seulement les électrons c situés dans la couche externe sont de valence, mais aussi les électrons 3d non appariés de la couche pré-externe. Et, par conséquent, la valence de Fe en chimieles composés peuvent être égaux à 2, 3, 4, 5, 6. Fondamentalement, il est égal à 2 et 3 - ce sont des composés de fer plus stables avec d'autres substances. Dans les moins stables, il présente les valences 4, 5, 6. Mais ces composés sont moins courants.
Ferrum bivalent
Lorsque le fer de valence 2 interagit avec l'eau, on obtient de l'oxyde de fer (2). Cette connexion est noire. Réagit assez facilement avec les acides chlorhydrique (faible concentration) et nitrique (forte concentration).
Si un tel oxyde de fer bivalent interagit avec de l'hydrogène (température de 350 degrés Celsius) ou du carbone (coke) à 1000 degrés, alors il est restauré à l'état pur.
Extraire l'oxyde ferreux de fer bivalent de la manière suivante:
- grâce à la combinaison d'oxyde ferreux et de monoxyde de carbone;
- lorsque le Fe pur est chauffé alors que la pression d'oxygène est faible;
- lors de la décomposition d'oxalate ferreux dans un environnement sous vide;
- quand le fer pur interagit avec ses oxydes, la température est de 900-1000 degrés Celsius.
Quant au milieu naturel, l'oxyde de fer est divalent, présent sous forme de minéral wuestite.
Il existe un autre moyen de déterminer la valence du fer dans une solution - dans ce cas, ayant son indice 2. Il est nécessaire d'effectuer des réactions avec du sel rouge (hexacyanoferrate de potassium) et avec un alcali. Dans le premier cas, on observe un précipité bleu foncé - un sel complexe de ferrique 2-valent. Dansle second - obtention d'un précipité gris-vert foncé - l'hydroxyde de fer est également bivalent, tandis que l'hydroxyde de fer trivalent a une couleur brun foncé en solution.
Fer trivalent
L'oxyde de fer
3-valent a une structure en poudre dont la couleur est rouge-brun. Il porte également les noms: oxyde de fer, fer minium, pigment rouge, colorant alimentaire, crocus.
Dans la nature, cette substance se présente sous la forme d'un minéral - l'hématite.
L'oxyde de ce fer n'interagit plus avec l'eau. Mais il se combine avec les acides et les alcalis.
L'oxyde de fer (3) est utilisé pour colorer les matériaux utilisés dans la construction:
- briques;
- ciment;
- produits céramiques;
- concret;
- dalles de pavage;
- revêtement de sol (linoléum).
Le fer dans le corps humain
Comme indiqué au début de l'article, la substance fer est un composant important du corps humain.
Lorsque cet élément est insuffisant, les conséquences suivantes peuvent survenir:
- augmentation de la fatigue et de la sensibilité au froid;
- peau sèche;
- diminution de l'activité cérébrale;
- détérioration de la résistance de la plaque de l'ongle;
- vertiges;
- problèmes de digestion;
- cheveux gris et perte de cheveux.
Le fer s'accumule, généralement dans la rate et le foie, ainsi que dans les reins et le pancréas.
L'alimentation humaine doit contenir des aliments contenant du fer:
- foie de boeuf;
- porridge de sarrasin;
- cacahuètes;
- pistaches;
- pois verts en conserve;
- cèpes séchés;
- œufs de poule;
- épinards;
- cornouiller;
- pommes;
- poires;
- pêches;
- betteraves;
- fruits de mer.
Le manque de fer dans le sang entraîne une diminution de l'hémoglobine et le développement d'une maladie telle que l'anémie ferriprive.
