Trupi i njeriut përmban rreth 5 g hekur, pjesa më e madhe e tij (70%) është pjesë e hemoglobinës në gjak.
Vetitë fizike
Në gjendje të lirë, hekuri është një metal i bardhë argjendi me një nuancë gri. Hekuri i pastër është duktil dhe ka veti feromagnetike. Në praktikë, zakonisht përdoren lidhjet e hekurit - giza dhe çeliqet.
Fe është elementi më i rëndësishëm dhe më i zakonshëm i nëntë d-metaleve të nëngrupit dytësor të grupit VIII. Së bashku me kobaltin dhe nikelin, ajo formon "familjen e hekurit".
Kur formon komponime me elementë të tjerë, shpesh përdor 2 ose 3 elektrone (B \u003d II, III).
Hekuri, si pothuajse të gjithë elementët d të grupit VIII, nuk tregon një valencë më të lartë të barabartë me numrin e grupit. Valenca maksimale e saj arrin VI dhe është jashtëzakonisht e rrallë.
Komponimet më tipike janë ato në të cilat atomet e Fe janë në gjendje oksidimi +2 dhe +3.
Metodat për marrjen e hekurit
1. Hekuri tregtar (në një aliazh me karbon dhe papastërti të tjera) përftohet nga reduktimi karbotermik i përbërjeve të tij natyrore sipas skemës:
Rimëkëmbja ndodh gradualisht, në 3 faza:
1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2
2) Fe 3 O 4 + CO = 3 FeO + CO 2
3) FeO + CO \u003d Fe + CO 2
Gize që rezulton nga ky proces përmban më shumë se 2% karbon. Në të ardhmen, çeliqet merren nga lidhjet e gize-hekurit që përmbajnë më pak se 1.5% karbon.
2. Hekuri shumë i pastër përftohet në një nga mënyrat e mëposhtme:
a) zbërthimi i pentakarbonil Fe
Fe(CO) 5 = Fe + 5CO
b) reduktimi i hidrogjenit të FeO të pastër
FeO + H 2 \u003d Fe + H 2 O
c) elektroliza e tretësirave ujore të kripërave të Fe +2
FeC 2 O 4 \u003d Fe + 2СO 2
oksalat hekuri (II).
Vetitë kimike
Fe - një metal me aktivitet mesatar, shfaq veti të përgjithshme karakteristike të metaleve.
Një veçori unike është aftësia për të "ndryshkur" në ajër të lagësht:
Në mungesë të lagështirës me ajrin e thatë, hekuri fillon të reagojë dukshëm vetëm në T > 150°C; kur kalcinohet, formohet "peshë hekuri" Fe 3 O 4:
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4
Hekuri nuk tretet në ujë në mungesë të oksigjenit. Në temperatura shumë të larta, Fe reagon me avujt e ujit, duke zhvendosur hidrogjenin nga molekulat e ujit:
3 Fe + 4H 2 O (g) \u003d 4H 2
Procesi i ndryshkjes në mekanizmin e tij është korrozioni elektrokimik. Produkti i ndryshkut paraqitet në një formë të thjeshtuar. Në fakt, formohet një shtresë e lirshme e një përzierje oksidesh dhe hidroksidesh me përbërje të ndryshueshme. Ndryshe nga filmi Al 2 O 3, kjo shtresë nuk e mbron hekurin nga shkatërrimi i mëtejshëm.
Llojet e korrozionit
Mbrojtja nga korrozioni i hekurit
1. Ndërveprimi me halogjenet dhe squfuri në temperaturë të lartë.
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3
2Fe + 3F 2 = 2FeF 3
Fe + I 2 \u003d FeI 2
Formohen komponime në të cilat mbizotëron lloji jonik i lidhjes.
2. Ndërveprimi me fosforin, karbonin, silicin (hekuri nuk bashkohet drejtpërdrejt me N 2 dhe H 2, por i shkrin ato).
Fe + P = Fe x P y
Fe + C = Fe x C y
Fe + Si = FexSiy
Substancat me përbërje të ndryshueshme formohen, pasi bertolidet (natyra kovalente e lidhjes mbizotëron në përbërje)
3. Ndërveprimi me acidet "jooksiduese" (HCl, H 2 SO 4 dil.)
Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2
Meqenëse Fe ndodhet në serinë e aktivitetit në të majtë të hidrogjenit (E ° Fe / Fe 2+ \u003d -0,44V), ai është në gjendje të zhvendosë H 2 nga acidet e zakonshme.
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
4. Ndërveprimi me acidet "oksiduese" (HNO 3 , H 2 SO 4 konc.)
Fe 0 - 3e - → Fe 3+
HNO 3 dhe H 2 SO 4 të koncentruar "pasivojnë" hekurin, kështu që në temperatura të zakonshme metali nuk tretet në to. Me ngrohje të fortë, ndodh shpërbërja e ngadaltë (pa lëshimin e H 2).
Në razb. Hekuri HNO 3 tretet, futet në tretësirë në formën e kationeve Fe 3+ dhe anioni acid reduktohet në NO *:
Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + JO + 2H 2 O
Ai shpërndahet shumë mirë në një përzierje HCl dhe HNO 3
5. Qëndrimi ndaj alkaleve
Fe nuk tretet në tretësirat ujore të alkaleve. Ai reagon me alkalet e shkrirë vetëm në temperatura shumë të larta.
6. Ndërveprimi me kripërat e metaleve më pak aktive
Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu
Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0
7. Ndërveprimi me monoksidin e karbonit të gaztë (t = 200°C, P)
Fe (pluhur) + 5CO (g) \u003d Fe 0 (CO) 5 pentakarbonil hekuri
Komponimet e Fe(III).
Fe 2 O 3 - oksid hekuri (III).
Pluhur i kuq-kafe, n. R. në H 2 O. Në natyrë - " xeheror i kuq i hekurit ".
Mënyrat për të marrë:
1) zbërthimi i hidroksidit të hekurit (III)
2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O
2) pjekje me pirit
4FeS 2 + 11O 2 \u003d 8SO 2 + 2Fe 2 O 3
3) zbërthimi i nitratit
Vetitë kimike
Fe 2 O 3 është një oksid bazë me shenja amfoterizmi.
I. Vetitë kryesore manifestohen në aftësinë për të reaguar me acidet:
Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZN 2 O
Fe 2 O 3 + 6HCI \u003d 2FeCI 3 + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 6HNO 3 \u003d 2Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O
II. Karakteristikat e dobëta të acidit. Fe 2 O 3 nuk shpërndahet në tretësirat ujore të alkaleve, por kur shkrihet me okside të ngurta, alkale dhe karbonate, formohen ferrite:
Fe 2 O 3 + CaO \u003d Ca (FeO 2) 2
Fe 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaFeO 2 + H 2 O
Fe 2 O 3 + MgCO 3 \u003d Mg (FeO 2) 2 + CO 2
III. Fe 2 O 3 - lëndë e parë për prodhimin e hekurit në metalurgji:
Fe 2 O 3 + ZS \u003d 2Fe + ZSO ose Fe 2 O 3 + ZSO \u003d 2Fe + ZSO 2
Fe (OH) 3 - hidroksid hekuri (III).
Mënyrat për të marrë:
Përftohet nga veprimi i alkaleve në kripërat e tretshme Fe 3+:
FeCl 3 + 3NaOH \u003d Fe (OH) 3 + 3NaCl
Në momentin e marrjes së Fe(OH) 3 - precipitat mukozamorf të kuq-kafe.
Hidroksidi Fe (III) formohet gjithashtu gjatë oksidimit të Fe dhe Fe (OH) 2 në ajër të lagësht:
4Fe + 6H 2 O + 3O 2 \u003d 4Fe (OH) 3
4Fe(OH) 2 + 2Н 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3
Hidroksidi Fe(III) është produkti përfundimtar i hidrolizës së kripërave të Fe 3+.
Vetitë kimike
Fe(OH) 3 është një bazë shumë e dobët (shumë më e dobët se Fe(OH) 2). Tregon veti të dukshme acidike. Kështu, Fe (OH) 3 ka një karakter amfoterik:
1) reaksionet me acide zhvillohen lehtësisht:
2) një precipitat i freskët i Fe(OH) 3 tretet në konk. tretësirat e KOH ose NaOH me formimin e komplekseve hidrokso:
Fe (OH) 3 + 3KOH \u003d K 3
Në një tretësirë alkaline, Fe (OH) 3 mund të oksidohet në ferrate (kripërat e acidit të hekurit H 2 FeO 4 jo të izoluara në gjendje të lirë):
2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O
Kripërat e Fe 3+
Më të rëndësishmet praktikisht janë: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3 4 - kripë e verdhë e gjakut \u003d Fe 4 3 Blu prusiane (precipitat blu e errët)
b) Fe 3+ + 3SCN - \u003d Fe (SCN) 3 Fe (III) tiocianat (tretësirë e kuqe e gjakut)
Objektivat e mësimit:
- Të njohë studentët me elementin e grupit anësor të sistemit periodik - hekurin, strukturën, vetitë e tij.
- Të njohë praninë e hekurit në natyrë, mënyrat e prodhimit, aplikimin, vetitë fizike.
- Të jetë në gjendje të karakterizojë hekurin si një element të një nëngrupi dytësor.
- Të jetë në gjendje të vërtetojë vetitë kimike të hekurit dhe përbërjeve të tij, të shkruajë ekuacionet e reaksionit në formë molekulare, jonike, redoks.
- Të zhvillojë aftësitë e nxënësve në përpilimin e ekuacioneve të reagimit që përfshijnë gjëndrën, të formojë njohuritë e nxënësve për reaksionet cilësore ndaj joneve të gjëndrës.
- Kultivoni interes për këtë temë.
Pajisjet: hekur (pluhur, gjilpërë, pjatë), squfur, balonë oksigjeni, acid klorhidrik, sulfat hekuri (II), klorur hekuri (III), hidroksid natriumi, kripëra gjaku të kuqe dhe të verdha.
GJATË ORËSVE
I. Momenti organizativ
II. Kontrollimi i detyrave të shtëpisë
III. Mësimi i materialit të ri
1. Prezantimi i mësuesit.
- Vlera e hekurit në jetë, roli i tij në historinë e qytetërimit. Një nga metalet më të zakonshme në koren e tokës është hekuri. Filloi të përdoret shumë më vonë se metalet e tjera (bakri, ari, zinku, plumbi, kallaji), gjë që ka shumë të ngjarë për shkak të ngjashmërisë së vogël midis mineralit të hekurit dhe metalit. Ishte shumë e vështirë për njerëzit primitivë të merrnin me mend se metali mund të merret nga xeherori, i cili mund të përdoret me sukses në prodhimin e artikujve të ndryshëm, për shkak të mungesës së mjeteve dhe pajisjeve të nevojshme për organizimin e një procesi të tillë. Deri në kohën kur një person mësoi të merrte hekur nga xeherori dhe të bënte çelik dhe gize prej tij, kaloi një kohë mjaft e gjatë.
Për momentin, xehet e hekurit janë një lëndë e parë e nevojshme për metalurgjinë e zezë, ato minerale pa të cilat asnjë vend industrial i zhvilluar nuk mund të bëjë. Për vitin, prodhimi botëror i xeheve të hekurit është afërsisht 350,000,000 ton. Përdoren për shkrirjen e hekurit (përmbajtja e karbonit 0,2-0,4%), gize (2,5-4% karbon), çeliku (2,5-1,5% karbon).Çeliku ka përdorimin më të përhapur në industri se hekuri dhe hekuri i derrit, prandaj ka më shumë kërkesa për shkrirjen e tij.
Për shkrirjen e hekurit të derrit nga xeherorët e hekurit, përdoren furrat shpërthyese që punojnë në qymyr ose koks, rishkrirja e çelikut dhe hekurit nga hekuri i derrit bëhet në furrat reflektuese me vatër të hapur, konvertuesit Bessemer ose metodën Thomas.
Metalet me ngjyra dhe lidhjet e tyre kanë një rëndësi të madhe në jetën dhe zhvillimin e shoqërisë njerëzore. Të gjitha llojet e sendeve shtëpiake dhe të mallrave të konsumit janë prej hekuri. Për ndërtimin e anijeve, avionëve, transportit hekurudhor, makinave, urave, hekurudhave, ndërtesave të ndryshme, pajisjeve dhe gjërave të tjera përdoren qindra miliona tonë çelik dhe gize. Nuk ka degë të bujqësisë dhe industrisë që të mos përdorë hekurin dhe lidhjet e tij të ndryshme.
Pak minerale që gjenden shpesh në natyrë, duke pasur hekur në përbërjen e tyre, janë pikërisht mineral hekuri. Këto minerale përfshijnë: mineral hekuri të murrmë, hematit, magnetit dhe të tjerë që formojnë depozita të mëdha dhe zënë zona të gjera.
Raporti kimik i magnetitit ose mineralit të hekurit magnetik, i cili ka ngjyrë hekur - të zezë dhe një veti unike - magnetizëm, është një përbërje e përbërë nga oksid hekuri dhe oksid hekuri. Në mjedisin natyror, ai mund të gjendet si në formën e masave të grimcuara ose të vazhdueshme, ashtu edhe në formën e kristaleve të formuara mirë. Minerali i hekurit është më i pasur në përmbajtjen e magnetitit metalik të hekurit (deri në 72%).
Depozitat më të mëdha të xeheve të magnetitit në vendin tonë ndodhen në Urale, në malet e Lartë, Blagodat, Magnitnaya, në disa rajone të Siberisë - pellgu i lumit Angara, Gornaya Shoria, në territorin e Gadishullit Kola.
2. Punoni me klasën. Karakteristikat e hekurit si element kimik
a) Pozicioni në sistemin periodik:
Ushtrimi 1. Përcaktoni pozicionin e hekurit në tabelën periodike?
Përgjigje: Hekuri ndodhet në periudhën e 4-të madhore, rresht çift, grupi i 8-të, grupi anësor.
b) struktura e atomit:
Detyra 2. Skiconi përbërjen dhe strukturën e atomit të hekurit, formulën elektronike dhe qelizat.
Përgjigje: Fe +3 2) 8) 14) 2) metal
p = 26
e = 26
n = (56 - 26) = 301s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2
Pyetje. Cilat shtresa të hekurit kanë elektrone valente? Pse?
Përgjigju. Elektronet e valencës janë të vendosura në shtresat e fundit dhe të parafundit, pasi ky është një element i një nëngrupi anësor.
Hekuri klasifikohet si d-element, bën pjesë në treshen e elementeve – metaleve (Fe-Co-Ni);
c) vetitë redoks të hekurit:
Pyetje.Çfarë është një agjent oksidues ose reduktues? Çfarë gjendjesh oksidimi dhe valencë shfaq?
Përgjigje:
Fe 0 - 2e \u003d Fe +3) agjent reduktues
Fe 0 - 3e \u003d Fe +3
s.d. + 2, + 3; valenca \u003d II dhe III, valenca 7 - nuk shfaqet;
d) komponimet e hekurit:
FeO - oksid bazë
Fe (OH) 2 - bazë e patretshme
Fe 2 O 3 - oksid me shenja amfoterizmi
Fe (OH) 3 - bazë me shenja amfoterizmi
Komponimet e avullueshme të hidrogjenit nuk janë.
e) të qenit në natyrë.
Hekuri eshte metali i dyte me i perhapur ne natyre (pas aluminit).Ne gjendje te lire hekuri gjendet vetem ne meteorite Komponimet natyrore me te rendesishme:
FeO * 3HO - mineral hekuri kafe,
FeO - mineral hekuri i kuq,
FeO (FeO*FeO) - mineral hekuri magnetik,
FeS - pirit hekuri (pirit)
Komponimet e hekurit janë pjesë e organizmave të gjallë.
3. Karakteristikat e një lënde të thjeshtë hekuri
a) struktura e molekulës, lloji i lidhjes, lloji i rrjetës kristalore; (në mënyrë të pavarur)
b) vetitë fizike të hekurit
Hekuri është një metal gri argjendi, ka lakueshmëri të madhe, duktilitet dhe veti të forta magnetike. Dendësia e hekurit është 7,87 g / cm 3, pika e shkrirjes është 1539 t o C.
c) vetitë kimike të hekurit:
Atomet e hekurit dhurojnë elektrone në reaksione dhe tregojnë gjendje oksidimi + 2, + 3 dhe ndonjëherë + 6.
Në reaksione, hekuri është një agjent reduktues. Sidoqoftë, në temperaturë normale, ai nuk ndërvepron as me agjentët oksidues më aktivë (halogjene, oksigjen, squfur), por kur nxehet, ai bëhet aktiv dhe reagon me to:
2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3 klorur hekuri (III)
3Fe + 2O 2 \u003d Fe 2 O 3 (FeO * Fe O) Oksid hekuri (III)
Fe +S = FeS Sulfidi i hekurit(II).
Në temperatura shumë të larta, hekuri reagon me karbonin, silicin dhe fosforin.
3Fe + C = Fe 3 C Karbit hekuri (çimentit)
3Fe + Si = Fe 3 Si Silicid hekuri
3Fe + 2P = Fe 3 P 2 Fosfidi i hekurit
Hekuri reagon me substanca komplekse.
Në ajër të lagësht, hekuri shpejt oksidohet (gërryhet):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3
Fe(OH) 3 ––> FeOOH + H 2 O
Ndryshk
Hekuri është në mes të serisë së tensionit elektrokimik të metaleve, prandaj është një metal aktivitet mesatar. Aftësia reduktuese e hekurit është më e vogël se ajo e alkalit, metaleve alkaline tokësore dhe aluminit. Vetëm në temperatura të larta hekuri i nxehtë reagon me ujin:
3Fe + 4H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2
Hekuri reagon me acide sulfurik dhe klorhidrik të holluar, duke zhvendosur hidrogjenin prej tyre:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
Fe 0 + 2H + = Fe 2+ + H 2 0
Në temperatura të zakonshme, hekuri nuk ndërvepron me acidin sulfurik të përqendruar, pasi pasivizohet prej tij. Kur nxehet, acidi sulfurik i koncentruar oksidon hekurin në sulfat hekuri (III):
2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Acidi nitrik i holluar oksidon hekurin në nitrat hekuri (III):
Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + JO + 2H 2 O
Acidi nitrik i koncentruar pasivizon hekurin.
Nga solucionet e kripës, hekuri zhvendos metalet që ndodhen në të djathtë të tij në serinë elektrokimike të tensioneve:
Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu,
d) përdorimi i hekurit (në mënyrë të pavarur)
e) marrja (së bashku me studentët)
Në industri, hekuri fitohet duke e reduktuar atë nga mineralet e hekurit me karbon (koks) dhe monoksid karboni (II) në furrat e zjarrit.
Kimia e procesit të domenit është si më poshtë:
C+O=CO
CO + C = 2 CO
3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2Fe 3 O 4 + CO 2
Fe 3 O 4 + CO \u003d 3FeO + CO 2
FeO + CO \u003d Fe + CO 2
4. Përbërjet e hekurit
Vetitë kimike të këtyre përbërjeve.
Shtimi. Komponimet e hekurit (II) janë të paqëndrueshme, ato mund të oksidohen dhe të kthehen në komponime hekuri (III)
Fe +2 Cl 2 + Cl 2 \u003d Fe +3 Cl 3 përbëjnë shtëpi redoks
Fe +2 (OH) + H 2 O + O 2 \u003d Fe +3 (OH) 3 skema, barazoni.
Vetitë kimike të këtyre përbërjeve
Gjithashtu, një reagim cilësor ndaj Fe + 2 është reagimi i kripërave të hekurit (II) me një substancë të quajtur kripë e kuqe e gjakut K 3 - kjo është një përbërje komplekse.
3FeCl + 2K 3 \u003d Fe 3)