Veriga transformacij železa v kemiji. neverjetno železo
Preučite verigo kemičnih transformacij železa!
Kompleksnost:
Nevarnost:
Naredite ta poskus doma
Reagenti
Varnost
- Pred začetkom poskusa si nadenite zaščitne rokavice in očala.
- Poskus naredite na pladnju.
Splošna varnostna pravila
- Izogibajte se stiku s kemikalijami z očmi ali usti.
- Na mesto poskusa ne dovolite ljudi brez očal, pa tudi majhnih otrok in živali.
- Eksperimentalni komplet hranite izven dosega otrok, mlajših od 12 let.
- Po uporabi operite ali očistite vso opremo in dodatke.
- Prepričajte se, da so vse posode z reagentom po uporabi dobro zaprte in pravilno shranjene.
- Prepričajte se, da so vse posode za enkratno uporabo pravilno odvržene.
- Uporabljajte samo opremo in reagente, ki so priloženi kompletu ali priporočeni v trenutnih navodilih.
- Če ste uporabili posodo za hrano ali pripomočke za poskuse, jih takoj zavrzite. Niso več primerni za shranjevanje hrane.
Informacije o prvi pomoči
- Če pridejo reagenti v stik z očmi, jih temeljito sperite z vodo in jih po potrebi imejte odprte. Takoj poiščite zdravniško pomoč.
- Če pride do zaužitja, izpirati usta z vodo, popiti nekaj čiste vode. Ne izzivajte bruhanja. Takoj poiščite zdravniško pomoč.
- V primeru vdihavanja reagentov prenesti žrtev na svež zrak.
- V primeru stika s kožo ali opeklin prizadeto mesto izpirajte z obilo vode 10 minut ali več.
- Če ste v dvomih, se takoj posvetujte z zdravnikom. S seboj vzemite kemični reagent in posodo iz njega.
- V primeru poškodbe se vedno posvetujte z zdravnikom.
- Nepravilna uporaba kemikalij lahko povzroči poškodbe in škodo zdravju. Izvajajte samo poskuse, ki so navedeni v navodilih.
- Ta komplet poskusov je namenjen samo otrokom, starim 12 let in več.
- Sposobnosti otrok se med seboj bistveno razlikujejo tudi znotraj posamezne starostne skupine. Zato naj se starši, ki izvajajo poskuse s svojimi otroki, po lastni presoji odločijo, kateri poskusi so primerni za njihove otroke in bodo zanje varni.
- Starši naj se pred poskusom z otrokom ali otroki pogovorijo o varnostnih pravilih. Posebno pozornost je treba nameniti varnemu ravnanju s kislinami, alkalijami in vnetljivimi tekočinami.
- Pred začetkom poskusov očistite kraj poskusov pred predmeti, ki bi vas lahko motili. Izogibati se je treba shranjevanju živil v bližini mesta testiranja. Preskusno mesto mora biti dobro prezračeno in blizu pipe ali drugega vira vode. Za poskuse potrebujete stabilno mizo.
- Snovi v embalaži za enkratno uporabo je treba v celoti porabiti ali zavreči po enem poskusu, tj. po odprtju paketa.
Pogosto zastavljena vprašanja
Prilepim magnet na skodelico, pa se nič ne zgodi! Kaj naj naredim?
Težava je lahko posledica magneta, če ta ni dovolj močan. Na primer, nekateri magnetki za spominke, ki se popolnoma prilepijo na hladilnik, v tej izkušnji morda ne bodo delovali. Poskusite poiskati močnejši magnet! Priporočamo uporabo neodimovih magnetov, saj delujejo najbolje.
V petrijevko smo skupaj z raztopino vlili nekaj železa. Ali moram izkušnjo začeti od začetka?
Če je v petrijevki zelo malo železa, ne skrbite in samo nadaljujte s poskusom. V nasprotnem primeru zlijte vso raztopino nazaj v čašo in petrijevko sperite z vodo iz pipe. Nato raztopino vlijte nazaj v petrijevko in eksperimentirajte naprej!
Tudi po dodajanju pipete vode se tekočina ni razlila po površini petrijevke. Kaj naj naredim?
Previdno vzemite petrijevko v roke in z njo krožite po površini mize. Takšna gibanja bodo pripomogla k porazdelitvi vode v petrijevki. Po potrebi dodajte še malo vode in ponovno zavrtite petrijevko.
Vodikov peroksid H 2 O 2 imamo doma. Ali ga lahko uporabim v tem poskusu?
Da, seveda lahko uporabite peroksid iz domače omarice ali ga kupite v lekarni. Primeren je peroksid katere koli koncentracije od 3 do 10 odstotkov.
Drugi poskusi
Navodila po korakih
Železo reagira s citronsko kislino in tvori železov(II) citrat FeC 6 H 6 O 7 .
Nereagirano železo lahko zberemo z magnetom.
Medtem ko magnet zadržuje preostalo železo, odlijte brezbarvno raztopino železovega(II) citrata.
Vodikov peroksid H 2 O 2 oksidira železo(II) v železo(III), pri čemer nastane rumena raztopina železovega(III) citrata FeC 6 H 5 O 7 .
Kalijev heksacianoferat (II) (ali, kot se ta snov imenuje tudi rumena krvna sol) K 4 reagira z ioni železa (III) in tvori netopen pigment - prusko modro.
Za ponovitev poskusa operite petrijevko.
Odstranjevanje
Trdne odpadke poskusa zavrzite med gospodinjske odpadke. Raztopine odcedite v umivalnik, sperite z odvečno vodo.
Kaj se je zgodilo
Kaj se zgodi, če železovemu prahu dodamo citronsko kislino?
Na tej točki se v epruveti začne dolga veriga reakcij. Začne se z interakcijo vodne raztopine citronske kisline s kovinskim železom Fe. Ker je železo tipična kovina, zlahka odda elektrone, to pomeni, da "oksidira". V tem primeru se obnovijo protoni citronske kisline H + in sprosti se vodik H 2 - plinski mehurčki, ki smo jih opazili v poskusu. Ta proces lahko ponazorimo z naslednjo elektrokemijsko reakcijo:
2H + + 2e → H 2
Ko odda svoje elektrone vodikovim ionom, se kovinsko železo spremeni v ione Fe 2+. Toda kakšna reakcija se zgodi z železom:
Fe – 2e → Fe 2+
Zapišimo celotno enačbo:
Fe + C 6 H 8 O 7 → FeC 6 H 6 O 7 + H 2
Takšne reakcije imenujemo redoks reakcije: pri njih oksidant vedno vzame elektrone, reducent pa jih odda.
Kaj se zgodi, ko na dno skodelice prinesemo magnet?
Železne opilke privlači magnet, ki ga držimo zunaj, in se spremenijo v domišljijske igle: bližje kot so sredini, ostrejše in višje so. Ta ureditev ni naključna, žagovina se nahaja okoli magneta vzdolž določenih linij.
Magnetizacija nastane zaradi posebne zgradbe atomov železa.
Če želite izvedeti več
Le nekaj enostavnih snovi je zaradi svoje strukture lahko trajni magnet - to so železo, nikelj in kobalt. V njihovih atomih so nabiti delci - elektroni. Krožijo okoli jedra v isto smer in ustvarjajo magnetno polje. Takšne snovi imenujemo feromagneti. Vsak magnet ima dva pola (severni in južni), vedno sta na različnih koncih. Jakost polja je usmerjena od severnega proti južnemu tečaju. Človeško oko ne more zaznati magnetnega polja, naše izkušnje pa kažejo, kako izgleda.
Zakaj je raztopina ob dodajanju vodikovega peroksida in rumene krvne soli spremenila barvo?
Na zadnji stopnji poskusa opazujemo dve reakciji hkrati. Vzemimo jih po vrsti.
Prva je reakcija železovega železa s peroksidom (vodikov peroksid H 2 O 2), ki ga poznamo kot preprosto in cenovno dostopno razkužilo. Ioni Fe 2+ se pod delovanjem H 2 O 2 oksidirajo v ione Fe 3+, ki so še vedno povezani s citratnimi ioni. Tak kompleks daje bogato rumeno barvo. V tem primeru se molekule vodikovega peroksida pretvorijo v molekule vode.
Druga - rumena krvna sol K 4 deluje na reakcijsko mešanico. Tam, kjer kapljice zadenejo, raztopina postane svetlo modra – ta čudovit odtenek ji dajejo najmanjša zrnca t.i. prusko modra. Je v vodi netopen pigment s kompleksno sestavo na osnovi spojine KFe. Enako pomemben udeleženec v reakciji je kisik v zraku.
Nastanek pruske modrine lahko opazimo tudi, če je v raztopini zelo malo železovih ionov, zato se uporablja za določanje ionov Fe 2+ v kvalitativni analizi. V tem videoposnetku je analit skoraj prozoren, vendar je že nekaj kapljic raztopine rumene krvne soli dovolj, da nastane prusko modra:
Železo: kovaška kemija
Veste, kaj je kovačija in kaj počne kovač? Na svetu je ostalo zelo zelo malo kovačev, ki se uporabljajo večinoma le pri rokodelstvu. Kaj je torej kovačnica? To je prostor, kjer se kovina segreva z ognjem, dokler se ne stopi. V tako mehkem stanju ga zlahka oblikujemo v poljubno obliko. Kovač je obrtnik, ki dela s takšno kovino. Kovaštvo je prvič omenjeno v zgodovinskih zapisih iz leta 1500 pr. V tem primeru se je od takrat res malo spremenilo. Da bi železu s kladivom spremenili obliko, je bilo treba kovino najprej močno segreti. Ker se železo zelo hitro ohladi, je moral kovač delati z bliskovito hitrostjo. Kot gorivo v kovačnicah so uporabljali premog. S pomočjo meha je kovač dodajal zrak v kovačnico, da je plamen močneje gorel in je bila toplota večja. Kovač je nato v plamen dal kose železa, jih segrel na pravo temperaturo, jih vzel ven in po njih udarjal s kladivom ter jih nato vrnil v plamen. Ta cikel dejanj se je ponavljal, dokler železo ni dobilo želene oblike.
Za izdelavo jekla (železa z nizko vsebnostjo ogljika) so kovano železo dali v posodo s praženimi kostmi in premogom ter ga nato segreli na približno 950 o C. Na ta način so površino kovine nasičili z ogljikom. Kovač je jeklo nato kalil, da je postalo manj krhko. Kovač je še enkrat segrel jeklo v plamenu, vendar veliko počasneje. Pri segrevanju jekla na temperaturo od 150 do 350 o C se je njegova barva spremenila. Ko je bila ta temperaturna meja presežena, je jeklo najprej rumeno, nato rjavo, vijolično in nazadnje modro. Kovači so morali biti izjemno pozorni in fizično močni. Sodobni proces izdelave jekla vključuje ustvarjanje zlitin iz jekla z različnimi elementi, kot so krom, nikelj, baker, mangan, silicij, volfram, kobalt, fosfor, titan, vanadij, molibden in aluminij. Lastnosti zlitine se spreminjajo glede na izbrani element. Na primer, če dodate silicij in mangan, se povečata elastičnost in trdnost jekla, vendar zaradi niklja jeklo bolje ohranja svojo duktilnost pri nizkih temperaturah.
Fe -> FeCl3 -> Fe(OH)3 -> FeO3 -> Fe -> FeSO4 -> Fe(OH)2 -> FeO -> Fe -> FeCl2 -> AgCl -> Ag.
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Enačbe zapišite v ionski obliki: 1) Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2; 2) 2Fe + 3Cl -> 2FeCl3; 3) 3Fe + 4H2O -> Fe3O4 + 4H2.
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Namesto vprašaja napiši formulo, reakcije izenači s postavitvijo koeficientov in določi njihov tip: Fe(OH)3 -> Fe2O3 + ?; Zn+? -> Cu + ZnCl2; ? + HCl -> ZnCl2 + ?.
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Dopolnite reakcijske sheme: 1) FeCl3 + H2S -> FeCl2 + S + ..; 2) H2S + Cl2 + H2O -> H2SO4 + ..; 3) NH3 + O2 -> N2 + ..; 4) Fe + Al -> .. + .. .
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
S pomočjo kemijskih reakcij izvedite transformacije: Fe (SO4) -> Fe (OH) 2 -> FeO -> Fe -> FeO -> FeCl2
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Dopolni reakcijsko enačbo. Reakcijsko enačbo zapišite v molekulski, polni in skrajšani ionski obliki. Fe(OH)2 + HCl -> .. .
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Zapišite enačbo reakcije, ki omogoča naslednjo transformacijo: FeCl2 FeSO4 -> FeO -> FeSO4
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Zapišite molekulske enačbe reakcij, s katerimi lahko izvedemo transformacije: FeCl3 -> X -> Fe(OH)2 -> FeO.
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Izvedite transformacijo, dokažite prisotnost železovih ionov +2 v soli s kvalitativnimi reakcijami: Fe-> FeCl2-> Fe(OH)2-> Fe(OH)3-> FeCl3
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Rešite enačbe: 1) Fe(OH)3 + HNO3 -> ..; 2) KOH + HPO3 -> ..; 3) Fe(OH)2 (pri segrevanju) -> ..; 4) Fe(OH)3 (pri segrevanju) -> .. .
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Fe2(SO4)3 -> Fe -> Fe3O4 -> FeO -> FeCl2.
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Razporedite koeficiente: H2 + O2 -> N2O5; Cu + S -> Cu2s; Fe + HCl -> FeCl2 + H2; Al + O2 -> Al2O3; K + H2O -> K(OH)2 + H2.
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Razporedi koeficiente: Al2O3 + HNO3 -> Al(NO3)3 + H2O; Fe(OH)3 + H2SO4 -> H2O + Fe(SO4)3.
Pozor! Rešitve ponujajo navadni ljudje, zato so v rešitvah možne napake ali netočnosti. Ko uporabljate rešitve, jih ne pozabite še enkrat preveriti!
Razred: 9
Izobraževalni cilj: zagotoviti usvajanje znanja o najpomembnejših spojinah železa +2 in +3, kakovostnih reakcijah na železove ione +2 in +3, biološki vlogi železa, z uporabo osnovnih znanj o strukturi železa, prikaz zabavni eksperimenti, laboratorijske vaje, sporočila študentov, multimedijska aplikacija .
- Nadaljujte z oblikovanjem sposobnosti sestavljanja diagramov strukture atoma, elektronske formule, grafične formule; na podlagi tega določi oksidacijsko stanje, oksidant, reducent.
- Sistematizirati znanje o naravi oksidov in hidroksidov z oksidacijskimi stanji +2 in +3 na primeru železovih oksidov in hidroksidov +2 in +3.
- Da bi oblikovali sposobnost primerjave lastnosti najpomembnejših spojin železa (II) in železa (III), se naučite s kvalitativnimi reakcijami določiti spojine, ki vsebujejo ione Fe 2+, Fe 3+
- Izboljšati spretnosti šolarjev iz predlaganih formul za izdelavo genetskih serij, za izvajanje verig transformacij, za sestavljanje enačb kemijskih reakcij.
- Izboljšati veščine dela z reagenti pri izvajanju poskusov, upoštevati varnostna pravila.
- Razkriti pomen železa v naravi in življenju človeka.
Razvojni cilj:
Nadaljujte z razvojem:
- miselne sposobnosti: zmožnost uporabe temeljnega znanja, zmožnost primerjanja, posploševanja, sklepanja, razlage poteka poskusa;
- veščine samostojnosti pri delu z učbenikom, učno karto in reagenti;
- raziskovalne sposobnosti pri proučevanju lastnosti železovih(II) in železovih(III) spojin ter vodenju kvalitativnih reakcij;
- veščine refleksije, komunikacijske veščine.
Izobraževalni cilj:
Nadaljevanje izobraževanja:
- pozitivna motivacija za učenje, z vključevanjem učencev v pripravo zabavnih poskusov, poročil o vlogi železa, laboratorijskega dela, multimedijske podpore;
- občutek odgovornosti pri pripravi sporočil, domačih nalog;
- pravilna samopodoba.
Vrsta lekcije: kombinirana. Posredovanje novih znanj in njihovo izpopolnjevanje.
Vrsta lekcije: Laboratorij.
Oprema: Periodni sistem kemijskih elementov D. I. Mendelejeva, tabela topnosti snovi, tabela "Genetske serije anorganskih snovi", poučni zemljevidi za laboratorijsko delo, testi, predstavitev "Železove spojine", Zbirka mineralov: rdeča železova ruda, rjavo železo ruda, magnetna železova ruda, železov pirit.
Reagenti:
Na študentskih mizah:
raztopine: FeCI 2, FeCI 3, KSCN, rumena krvna sol K 4, rdeča krvna sol K 3, NaOH, soli: FeSO 4 7H 2 O, FeCI 3, Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O
Za zabavno izkušnjo: skalpel, vata, pinceta, raztopine: FeCI 3 raztopine: FeCI 3, KSCN, rumena krvna sol K 4, rdeča krvna sol K 3, amoniak.
Med poukom
1. Organizacijski trenutek.
Med kovinami najbolj veličastna
Najpomembnejši starodavni element.
V težki industriji - šef
Poznata ga šolar in študent.
Rojen v ognjenem elementu
In njegova zlitina teče kot reka.
Nič ni pomembnejšega v metalurgiji
Potrebuje ga vsa država.
O kateri kovini govorimo?
(Je železo.)
Učiteljica: Danes bomo v lekciji nadaljevali s študijem kovine skupine 8, stranske podskupine Fe in upoštevali njene spojine. In za to moramo ponoviti informacije o strojni opremi, ki ste jo pridobili v zadnji lekciji.
2. Preverjanje znanja (individualna anketa).
Namen: ponovitev preučene snovi, ki je potrebna za odkrivanje "novega znanja" in prepoznavanje težav pri delu učencev.
1. študent. Na tablo napišite diagram zgradbe atoma železa, elektronske in grafične formule. Kakšna so oksidacijska stanja železa? Oksidant ali reducent?
(Izvajajte po navodilih v parih.)
Železove hidrokside je mogoče pridobiti v laboratoriju z interakcijo železovih soli z alkalijami.
a) V epruveto vlijemo 1 ml raztopine železovega(II) klorida. Dodajte ji raztopino natrijevega hidroksida po kapljicah, dokler niso očitni znaki kemične reakcije. Upoštevajte barvo nastale oborine. Napiši reakcijske enačbe.
b) Železovemu(III) kloridu po kapljicah dodajajte raztopino natrijevega hidroksida, dokler se ne pojavijo očitni znaki kemijske reakcije. Upoštevajte barvo nastale oborine.
Kaj gledaš? Napiši reakcijske enačbe.
Slide 6 - enačba reakcije (samotest)
Sklep: To je eden od načinov za prepoznavanje železovih spojin z različnimi oksidacijskimi stopnjami, kvalitativne reakcije na ione Fe 2+ Fe 3+.
Fe (OH) 2 na zraku oksidira: najprej postane zelen, nato postane rjav.
(Demonstracija razrezanega jabolka in epruvet z Fe (OH) 2, na stenah katerega lahko vidite, kako oborina postane rjava.)
4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3 ( diapozitiv 8)
Učiteljica: Obstajajo še druge kvalitativne reakcije, ki omogočajo prepoznavanje železovih soli z različnimi oksidacijskimi stanji. Spomnite se prizora, ki so vam ga prikazali devetošolci v 7. razredu ob dnevu šole.
Dva študenta v belih plaščih prideta ven - "zdravnik" in njegov "asistent". Učitelj jih predstavi razredu.
Zdravnik: (drži nož)
Tukaj je še ena zabava:
Kdo bo dal roko za odsek?
Škoda roke pri striženju?
Potem je bolnik potreben za zdravljenje. (K mizi povabijo učenca iz razreda.)
Pomočnik.
Operirajte brez bolečin
Res je, da bo veliko krvi.
Z vsako operacijo
Potrebna je sterilizacija.
Pomagajte, pomočnik, dajte jod
Pomočnik.
Trenutek! (Napaja "jod" - raztopino FeCI 3.)
Obilno navlažimo z jodom,
Da bo vse sterilno. (Z tamponom, navlaženim z raztopino FeCI 3, obilno namažite roko "pacienta".)
Ne obračaj se, potrpežljivi
Daj mi nož, pomočnik! Skalpel "dezinficira" z "alkoholom" (raztopina KSCN).
Zdravnik naredi "rez" z nožem, namočenim v veliko raztopine KSCN, teče "kri".
Pomočnik: (prestrašeno)
Poglejte, kri teče naravnost v curek,
Ne voda!
Ne skrbi!
Z živo vodo si bom umil roko
In iz rane - ni sledi! (Izpere "kri" z vatirano palčko, navlaženo z raztopino amoniaka.)
Ne pozabite, fantje, v 7. razredu smo vam rekli:
»Te izkušnje še ne moremo pojasniti.
Pojdimo v deveti razred - našli bomo razlago.
Seveda ta kri ni prava in rana prav tako, vendar pomaga določiti Fe 3+ ione v raztopini. "Jod" - v našem primeru - je raztopina FeCI 3, alkohol pa je kalijev tiocianat KSCN. In reakcija med njima je še ena kvalitativna reakcija na ione Fe 3+.
Poleg zgornjih reakcij lahko ione Fe 2+ in Fe 3+ določimo tudi z drugimi reagenti - rumeno krvno soljo K 4 in rdečo krvno soljo K 3. Kvalitativne reakcije na železove ione boste sedaj opravili sami v procesu laboratorijskega dela.
Kvalitativna reakcija na ion Fe 3+
1. Reagent - kalijev tiocianat KSCN.
Dodajte eno kapljico raztopine kalijevega tiocianata (KSCN) raztopini železovega(III) klorida. Vsebino epruvete premešajte in preglejte na svetlobi. Upoštevajte barvo.
Rezultat vpliv- intenzivno rdeče barve
FeCl 3 + 3KSCN \u003d Fe (SCN) 3 + 3KCl.
2. Reagent - rumena krvna sol K4
d) Raztopini železovega(III) klorida dodamo 1–2 kapljici raztopine kalijevega heksacianoferata(II) K 4 (rumene krvne soli) V 2. epruveto dodamo 1–2 kapljici. Zmešajte vsebino tube, upoštevajte barvo.
Rezultat izpostavljenosti je modra oborina pruske modrine.
K 4 + FeCI 3 \u003d 3KCI + KFe
Laboratorijske izkušnje 3.
Kvalitativna reakcija na ion Fe 2+.
reagent - rdeča krvna sol K3.
V epruveto vlijemo 1 ml raztopine železovega(II) klorida. Po kapljicah ji dodajte raztopino oborine. kalijev heksacianoferat(III) K 3 (rdeča krvna sol). Upoštevajte barvo oborine.
Rezultat izpostavljenosti je modra oborina (turnbull blue)
FeCI 2 + K 3 = 2КCI + KFe↓
- Reagenti za ione Fe 2+ so alkalije in rdeča krvna sol K3.
- Reagenti za ione Fe 3+ so alkalije, kalijev tiocianat in rumena krvna sol K 4 .
Učenci zapišejo enačbe kvalitativnih reakcij v zvezke in sklepe. (Slide 9)
6. Primarno utrjevanje znanja.
(Delo v verigi.) ( diapozitiv 5-9)
- Naštej spojine, ki jih tvori železo z oksidacijskim stanjem +2.
- Kakšna je narava železovega (II) oksida in hidroksida?
- Naštej formule železovih spojin z oksidacijskim stanjem +3.
- Kakšna je narava železovega (III) oksida in hidroksida?
- Kako lahko pridobimo železove hidrokside?
- Po katerih znakih prepoznamo oborino železovega(II) hidroksida in železovega(III) hidroksida?
- Katere kvalitativne reakcije lahko uporabimo za razlikovanje železovih (II) soli in železovih (III) soli?
7. Genetski nizi spojin železa(II) in železa(III).
(Konstrukcija vezij iz zgornjih formul.) (Slide 14)
| FeCI2 | Fe | FeCI3 |
| Fe(OH)2 | Fe 3 O 4 | Fe(OH)3 |
| FeO | FeSO4 | Fe2O3 |
Iz zgornjih formul sestavite sheme genetskih serij:
Možnost 1. Od železovega(II) oksida do železa.
Možnost 2. Od železovega do železovega (III) oksida.
Napišite enačbe ustreznih reakcij.
Odgovori učencev se preverjajo na prosojnici.
9. Oblikovanje znanja o železovih spojinah, ki so največjega praktičnega pomena.
(Samostojno delo z učbenikom in vzorci mineralov.)
Naloge za samostojno delo
- Razmislite o danih vzorcih mineralov, upoštevajte njihovo agregatno stanje, barvo.
- V zvezek zapišite formule, imena teh spojin, njihov praktični pomen.
| Formula snovi | Ime snovi | Praktična vrednost | |
| Sistematično | tehnične | ||
| FeSO 4 7H 2 O | kristalni hidrat železovega(II) sulfata | črnilnik | Za zatiranje škodljivcev rastlin, za pripravo mineralnih barv, obdelavo lesa |
| FeCI3 | železov(III) klorid | Pri čiščenju vode, kot jedkalno sredstvo pri barvanju tkanin | |
| Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O | železov (III) sulfat kristalinični hidrat | Pri čiščenju vode, kot topilo v hidrometalurgiji in za druge namene | |
10. Primarno pritrjevanje.
Namen: popraviti preučeno vsebino.
Fantje, ponovimo, kar smo se danes naučili.
Oblike in metode organiziranja izobraževalnih dejavnosti (v "verigi" učenci ponovijo vsa vprašanja te lekcije z uporabo diapozitivov predstavitve učiteljev)
Identifikacija možnih težav in načinov za njihovo odpravo.
12. Povzemanje. Ocenjevanje.
D/Z.§ 44 - 45, stran 135 ex. 6 pisno, pr. 11 a); b) želijo prejeti oceno.
13. Refleksija izobraževalnih dejavnosti v razredu. (Slide 15)
- Beležite novo znanje, pridobljeno pri pouku.
- Ocenite svojo uspešnost v razredu.
- Ocenite učne dejavnosti razreda.
- Popravite nerešene težave kot smernice za prihodnje učne dejavnosti.
- Pogovorite se in zapišite domačo nalogo. (Slide 16)
Literatura:
- Venetsky S.I. V svetu kovin. M., 1988.
- Gabrielyan O.S. Kemija 9. razred, Moskva: Bustard, 2010 Kemija - 9 str. 76–82.
- Denisova V. G. kemija. 9. razred: učni načrti po učbeniku O. S. Gabrielyana - Volgograd: Učitelj, 2009.
- Branje anorganske kemije. Ed. V. A. Kritsman. M., 1979.
- Mezin N. A. Previdno glede železa. M., Metalurgija, 1977.
- Puzynina M. A. Zabavna ura "Čudeži z lastnimi rokami" Kemija v šoli. 1991. št. 5. S. 66–67.
Kemija elementov
D-elementi VIIIB-podskupine (družina železa)
Fe, Co, Ni
Značilnosti d-elementov skupine VIIIb (družina železa)
| Specifikacije elementov | 26 fe | 27Co | 28 Ni |
| Atomska masa | 55,847 | 58,933 | 58,710 |
| Valenčni elektroni | 3d 6 4s 2 | 3d 7 4s 2 | 3d 8 4s 2 |
| Kovinski atomski polmer, pm | |||
| Pogojni ionski polmer, pm | |||
| E 3+ | |||
| E 2+ | |||
| Ionizacijska energija | |||
| E 0 → E + , eV | 7,87 | 7,86 | 7,63 |
| E + → E 2+ , eV | 16,1 | 17,3 | 18,15 |
| E 2+ → E 3+ , eV | 30,6 | 33,5 | 35,16 |
| Relativna elektronegativnost | 1,8 | 1,9 | 1,9 |
Vsi d-elementi družine železa so kovine, ki kažejo večinoma pozitivna spremenljiva oksidacijska stanja; imajo pomembno trdoto, trdnost, visoka tališča in vrelišča, visoko toplotno in električno prevodnost. Vsi tvorijo zlitine med seboj in z drugimi kovinami. Zanje je značilna tvorba kompleksnih spojin.
Značilne lastnosti in pomembne spojine
Kemična aktivnost elementov družine železa je bistveno nižja kot pri d-elementih skupin 4-7. To je posledica povečanja števila elektronov na podravni d. Iz istega razloga je železo najbolj aktivna kovina v seriji Fe–Co–Ni. Največje oksidacijsko stanje, enako številu skupine, zanje ni značilno.
Od železa do niklja postane nizko oksidacijsko stanje +2 najbolj stabilno. To je zato, ker se v atomih teh elementov na d-podravni poveča število parnih elektronov in hkrati zmanjša polmer atoma. Posledično se poveča moč elektronskih vezi in potreba po porabi dodatne energije; za njihovo parjenje.
Vse tri kovine so si po kemijskih lastnostih podobne.
Pri visoki temperaturi reagirajo z vodo in jo razgradijo:
3 Fe + 4 H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4 H 2.
Sproščeni vodik se delno raztopi v železu, zaradi česar je krhko. Večino vodika absorbira nikelj. To je osnova za uporabo niklja kot katalizatorja pri hidrogeniranju.
V nizu napetosti se železo, kobalt, nikelj nahajajo pred vodikom, zato izpodrivajo vodik iz kislin, ki zaradi vodikovih ionov kažejo oksidativne lastnosti:
E ° + 2 H + → E 2+ + H 2
Razredčena in koncentrirana dušikova kislina ter koncentrirana žveplova kislina delujeta na kovine različno.
V odsotnosti vlage v normalnih pogojih Fe, Co in Ni opazno ne reagirajo s kisikom, žveplom, klorom, bromom, ogljikom, silicijem, fosforjem in drugimi nekovinami. Pri segrevanju v fino razdeljenem stanju se interakcija nadaljuje intenzivneje.
Pri segrevanju fino razdeljeni Fe, Co in Ni v atmosferi ogljikovega monoksida (II) CO tvorijo karbonile sestave Fe (CO) 5, [Co (CO) 4 ] 2 in Ni (CO) 4 zaradi donorske akceptorske interakcijo, kjer se lahko oksidacijsko stanje kovine formalno šteje za nič.
Železo, kobalt in nikelj v stanju +2 tvorijo okside s splošno formulo EO. Vsi so netopni v vodi in alkalijah, topni pa v kislinah. Pri segrevanju jih lahko reducira vodik v kovine^
MeO + H 2 \u003d Me + H 2 O.
Oksidi EO ustrezajo hidroksidom s splošno formulo E(OH) 2, dobljenim z reakcijami izmenjave^
CoCl 2 + 2 NaOH \u003d Co (OH) 2 ¯ + 2 NaCl.
Hidroksidi so netopni v vodi in alkalijah, topni pa v kislinah, tj. kažejo osnovne lastnosti.
Soli močnih kislin, ki jih tvorijo kationi E 2+, so skoraj vse dobro topne v vodi. Zaradi hidrolize imajo njihove raztopine kislo okolje:
2NiSO 4 + 2H 2 O ↔ (NiOH) 2 SO 4 + 2H 2 SO 4,
Ni 2+ + H 2 O ↔ NiOH + + H +.
Kovine iz družine železa v stanju E 2 + tvorijo kompleksne spojine s koordinacijskimi števili: za Fe-6 in zelo redko 4, Co enako 6 in 4; za Ni − 4.
Kovine iz družine železa v stanju +3 ustrezajo oksidom s splošno formulo E 2 O 3 in hidroksidom E (OH) 3. Stabilnost hidroksidov v seriji Fe-Co-Ni se zmanjša, oksidativna aktivnost pa se poveča:
4 Co (OH) 3 + 4 H 2 SO 4 \u003d 4 CoSO 4 + O 2 + 10 H 2 O.
Nikelj (III) hidroksid je po lastnostih podoben kobaltovemu (III) hidroksidu, vendar ima še bolj izrazite oksidativne lastnosti.
Tako so kemijske lastnosti oksidov in hidroksidov železa, kobalta in niklja različne glede na stopnjo oksidacije (tabela 4.4).
Železo in njegove spojine
Železo obstaja v štirih modifikacijah: α-, β-, γ- in δ-Fe. Do temperature 770 °C je α-modifikacija železa stabilna.
Železo v obliki finega prahu je piroforno (samovnet na zraku).Pri visokih temperaturah železo medsebojno deluje z dušikom, pri čemer nastanejo nitridi (Fe 4 N in Fe 2 N), s fosforjem - fosfidi (Fe 3 P in Fe 2 P). z ogljikom - karbid (Fe 3 C - cementit), s klorom - halogenidi (FeCl 2 in FeCl 3), s kisikom - oksidi (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, FeO 3 - nestabilen oksid).
Formule železovih oksidov so zelo poljubne, saj imajo običajno nestehiometrično sestavo. Tako lahko sestavo FeO (wüstite) natančneje izrazimo s formulo Fe 0,95 O pri standardnih pogojih
Sulfid tipa FeS se pridobiva z delovanjem amonijevega sulfida na topne železove (II) soli ali na suh način - z interakcijo železa z žveplom. Železov (II) sulfid se uporablja za proizvodnjo vodikovega sulfida:
4 FeS + O 2 + 10 H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3 + 4 H 2 S
Železov (II) sulfid je topen v kislinah, netopen pa v vodi.Poleg FeS obstajata še sulfida FeS 2 in Fe 2 S 3 .
Povezava s halogeni poteka bodisi neposredno bodisi z reakcijami izmenjave:
2 Fe + 3 Cl \u003d 2 FeCl 3 (železo gori v kloru),
Fe 2 O 3 + 6 HC1 = 2 FeCl 3 + 3 H 2 O,
FeO + 2 HC1 = FeCl 2 + H 2 O.
Železov (II) klorid ima močne redukcijske lastnosti, oksidira v železo (III):
2 FeCl 2 + Cl 2 \u003d 2 FeCl 3.
V raztopinah se železovi (II) in (III) kloridi hidrolizirajo in ustvarijo pH< 7.
Pri interakciji z oksidacijskimi kislinami zaradi vodikovega iona se železo H + oksidira v Fe 2+.
Fe + 2 HC1 = FeCl 2 + H 2
V tem primeru se železo raztopi v klorovodikovi kislini katere koli koncentracije. Podobno poteka reakcija v razredčeni žveplovi kislini. V koncentriranih raztopinah žveplove kisline se železo oksidira do železa +3.
2 Fe + 6 H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3 SO 2 + 6 H 2 O.
Vendar pa v žveplovi kislini z masnim deležem blizu 100%. železo postane pasivno in do interakcije praktično ne pride.
Pri reakciji železa z dušikovo kislino nastanejo različni produkti reakcije. Odvisno je od temperature in koncentracije kisline. V zmerno koncentriranih raztopinah dušikove kisline se železo raztopi po enačbi:
Fe + 6 HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 2 + 3 NO 2 + 3 H 2 O,
Pri visokih koncentracijah dušikove kisline (p = 1,41 g/ml) se raztapljanje upočasni, železo postane »pasivno«, t.j. prekrit z zaščitno slabo topno folijo.
V razredčeni dušikovi kislini na hladnem poteka proces raztapljanja železa na naslednji način:
8 Fe + 20 HNO 3 \u003d 8 Fe (NO 3) 2 + 2 NH 4 NO 3 + 6 H 2 O,
in v normalnih pogojih:
Fe + 4 HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2 H 2 O.
V vlažnem zraku železo zelo hitro oksidira in se prekrije z rjo - rjavim premazom, ki zaradi svoje drobljivosti ne ščiti železa pred nadaljnjim uničenjem. V vodi v normalnih pogojih tudi železo intenzivno korodira. Glede na vsebnost kisika v njem so produkti oksidacije železa različni: z veliko vsebnostjo kisika nastanejo hidratirane oblike železovega oksida (III) Fe 2 O 3 ∙nH 2 O; s pomanjkanjem kisika nastane mešani oksid Fe 3 O 4 (Fe 2 O 3 ∙ FeO).
4 Fe + 2 H 2 O + 3 O 2 \u003d 2 (Fe 2 O 3 ∙ H 2 O).
Železov oksid (II) ustreza Fe (OH) 2 hidroksidu - netopni bazi, ki jo dobimo z delovanjem alkalije na topno sol železa (II):
FeSO 4 + 2 NaOH \u003d Fe (OH) 2 + Na 2 SO 4.
Železov hidroksid (II) zlahka oksidira atmosferski kisik v Fe (OH) 3:
4 Fe (OH) 2 + O 2 + 2 H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3.
Železov hidroksid (II) je močnejša baza od Fe(OH) 3 . Zato se soli železa (II) hidrolizirajo v manjši meri kot soli železa (III). Zaradi hidrolize nastanejo bazične soli:
2 FeSO 4 + 2H 2 O ↔ (FeOH) 2 SO 4 + 2 H 2 SO 4, Kg 1 \u003d 10 -16 / 1,3 ∙ 10 -4 \u003d 0,77 ∙ 10 -12;
FeCl 3 + 2 H 2 O ↔ FeOHCl 2 + HCl, Kg 1 \u003d 10 -16 / 3 10 -12 \u003d 0,33 10 -4.
Pri žganju se železov (III) hidroksid spremeni v železov (II) oksid.
S taljenjem Fe 2 O 3 s sodo ali natrijevim hidroksidom nastane natrijev ferit - sol železove kisline HFeO 2, ki ni pridobljena v prostem stanju.
Fe 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaFeO 2 + H 2 O.
Ko se železov oksid (III) segreje z nitratom in kalijevim hidroksidom, nastane zlitina, ki vsebuje kalijev ferat K 2 FeO 4 - sol železove kisline H 2 FeO 4, ki tudi ni pridobljena v prostem stanju:
Fe 2 O 3 + 4 KOH + 3 KNO 3 \u003d 2 K 2 FeO 4 + 3 KNO 2 + 2 H 2 O.
Karbonati alkalijskih kovin se oborijo iz raztopine železovih (II) soli belega železovega karbonata (II) FeCO 3 . Pod delovanjem vode, ki vsebuje ogljikov monoksid (IV), netopen železov karbonat, tako kot kalcijev in magnezijev karbonat, preide v topno sol - železov (II) bikarbonat, ki ga vsebujejo naravne vode.
Železove (II) soli so reducenti in se ob delovanju oksidantov spremenijo v železove (III) soli:
6 FeSO 4 + K 2 Cr 2 O 7 + 7 H 2 SO 4 \u003d 3 Fe 2 (SO 4) 3 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7 H 2 O.
Železovi sulfati (II) in (III) so dobro topni v vodi. Železov sulfat (II) FeSO 4 ∙ 7H 2 O (železov sulfat) v zraku postopoma prepere in hkrati oksidira s površine ter se spremeni v glavno sol železa (III):
4 FeSO 4 + O 2 + 2 H 2 O \u003d 4 FeOHSO 4.
Pri segrevanju železovega sulfata se sprosti voda in dobimo brezvodno belo maso železovega (II) sulfata. Pri temperaturah nad 480 ° C pride do procesa razgradnje:
2 FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3.
Železov sulfat (III) Fe 2 (SO 4) 3 tvori kristalni Fe 2 (SO 4) 3 ∙ 9H 2 O.
Železo (II) in železo (III) tvorita veliko število kompleksnih spojin.Tako z ioni CN - (cianidni ioni) železo (II) tvori kompleksno spojino K 4 - kalijev heksacianoferat (II) (rumena krvna sol), in železov (III ) - K 3 - kalijev heksacianoferat (III) (rdeča krvna sol).
Rumena krvna sol služi kot občutljiv reagent za železove (III) ione, ki tvorijo v vodi netopno sol - prusko modro značilne modre barve:
Fe 3+ + 4+ \u003d Fe 4 3.
Če z rdečo krvno soljo delujete na raztopino, ki vsebuje železove (II) ione, nastane modra oborina, imenovana turnbull modra:
Fe 2+ + 3+ \u003d Fe 3 2.
Te reakcije se uporabljajo za kvalitativno določanje prisotnosti železovih (II) in (III) ionov v raztopini.
Kvalitativna reakcija za železo (III) je lahko reakcija:
Fe 3+ + 3 CNS - \u003d Fe (CNS) 3.
Brezbarvni ioni - CNS tiocianati - se združijo z železovimi (III) ioni in tvorijo krvavo rdeč, šibko disociiran železov (III) tiocianat Fe(CNS) 3 .
VERIGE TRANSFORMACIJ (praktični del)
Fe FeO Fe 2 O 3 FeCl 3 Fe (OH) 3 FeOHSO 4
FeOHSO 4 Fe 2 (SO 4) 3 Fe 4 3
FeO FeCl 2 Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 KFeO 2
Preučite verigo kemičnih transformacij železa!
Kompleksnost:
Nevarnost:
Naredite ta poskus doma
Reagenti
Varnost
- Pred začetkom poskusa si nadenite zaščitne rokavice in očala.
- Poskus naredite na pladnju.
Splošna varnostna pravila
- Izogibajte se stiku s kemikalijami z očmi ali usti.
- Na mesto poskusa ne dovolite ljudi brez očal, pa tudi majhnih otrok in živali.
- Eksperimentalni komplet hranite izven dosega otrok, mlajših od 12 let.
- Po uporabi operite ali očistite vso opremo in dodatke.
- Prepričajte se, da so vse posode z reagentom po uporabi dobro zaprte in pravilno shranjene.
- Prepričajte se, da so vse posode za enkratno uporabo pravilno odvržene.
- Uporabljajte samo opremo in reagente, ki so priloženi kompletu ali priporočeni v trenutnih navodilih.
- Če ste uporabili posodo za hrano ali pripomočke za poskuse, jih takoj zavrzite. Niso več primerni za shranjevanje hrane.
Informacije o prvi pomoči
- Če pridejo reagenti v stik z očmi, jih temeljito sperite z vodo in jih po potrebi imejte odprte. Takoj poiščite zdravniško pomoč.
- Če pride do zaužitja, izpirati usta z vodo, popiti nekaj čiste vode. Ne izzivajte bruhanja. Takoj poiščite zdravniško pomoč.
- V primeru vdihavanja reagentov prenesti žrtev na svež zrak.
- V primeru stika s kožo ali opeklin prizadeto mesto izpirajte z obilo vode 10 minut ali več.
- Če ste v dvomih, se takoj posvetujte z zdravnikom. S seboj vzemite kemični reagent in posodo iz njega.
- V primeru poškodbe se vedno posvetujte z zdravnikom.
- Nepravilna uporaba kemikalij lahko povzroči poškodbe in škodo zdravju. Izvajajte samo poskuse, ki so navedeni v navodilih.
- Ta komplet poskusov je namenjen samo otrokom, starim 12 let in več.
- Sposobnosti otrok se med seboj bistveno razlikujejo tudi znotraj posamezne starostne skupine. Zato naj se starši, ki izvajajo poskuse s svojimi otroki, po lastni presoji odločijo, kateri poskusi so primerni za njihove otroke in bodo zanje varni.
- Starši naj se pred poskusom z otrokom ali otroki pogovorijo o varnostnih pravilih. Posebno pozornost je treba nameniti varnemu ravnanju s kislinami, alkalijami in vnetljivimi tekočinami.
- Pred začetkom poskusov očistite kraj poskusov pred predmeti, ki bi vas lahko motili. Izogibati se je treba shranjevanju živil v bližini mesta testiranja. Preskusno mesto mora biti dobro prezračeno in blizu pipe ali drugega vira vode. Za poskuse potrebujete stabilno mizo.
- Snovi v embalaži za enkratno uporabo je treba v celoti porabiti ali zavreči po enem poskusu, tj. po odprtju paketa.
Pogosto zastavljena vprašanja
Prilepim magnet na skodelico, pa se nič ne zgodi! Kaj naj naredim?
Težava je lahko posledica magneta, če ta ni dovolj močan. Na primer, nekateri magnetki za spominke, ki se popolnoma prilepijo na hladilnik, v tej izkušnji morda ne bodo delovali. Poskusite poiskati močnejši magnet! Priporočamo uporabo neodimovih magnetov, saj delujejo najbolje.
V petrijevko smo skupaj z raztopino vlili nekaj železa. Ali moram izkušnjo začeti od začetka?
Če je v petrijevki zelo malo železa, ne skrbite in samo nadaljujte s poskusom. V nasprotnem primeru zlijte vso raztopino nazaj v čašo in petrijevko sperite z vodo iz pipe. Nato raztopino vlijte nazaj v petrijevko in eksperimentirajte naprej!
Tudi po dodajanju pipete vode se tekočina ni razlila po površini petrijevke. Kaj naj naredim?
Previdno vzemite petrijevko v roke in z njo krožite po površini mize. Takšna gibanja bodo pripomogla k porazdelitvi vode v petrijevki. Po potrebi dodajte še malo vode in ponovno zavrtite petrijevko.
Vodikov peroksid H 2 O 2 imamo doma. Ali ga lahko uporabim v tem poskusu?
Da, seveda lahko uporabite peroksid iz domače omarice ali ga kupite v lekarni. Primeren je peroksid katere koli koncentracije od 3 do 10 odstotkov.
Drugi poskusi
Navodila po korakih
Železo reagira s citronsko kislino in tvori železov(II) citrat FeC 6 H 6 O 7 .
Nereagirano železo lahko zberemo z magnetom.
Medtem ko magnet zadržuje preostalo železo, odlijte brezbarvno raztopino železovega(II) citrata.
Vodikov peroksid H 2 O 2 oksidira železo(II) v železo(III), pri čemer nastane rumena raztopina železovega(III) citrata FeC 6 H 5 O 7 .
Kalijev heksacianoferat (II) (ali, kot se ta snov imenuje tudi rumena krvna sol) K 4 reagira z ioni železa (III) in tvori netopen pigment - prusko modro.
Za ponovitev poskusa operite petrijevko.
Odstranjevanje
Trdne odpadke poskusa zavrzite med gospodinjske odpadke. Raztopine odcedite v umivalnik, sperite z odvečno vodo.
Kaj se je zgodilo
Kaj se zgodi, če železovemu prahu dodamo citronsko kislino?
Na tej točki se v epruveti začne dolga veriga reakcij. Začne se z interakcijo vodne raztopine citronske kisline s kovinskim železom Fe. Ker je železo tipična kovina, zlahka odda elektrone, to pomeni, da "oksidira". V tem primeru se obnovijo protoni citronske kisline H + in sprosti se vodik H 2 - plinski mehurčki, ki smo jih opazili v poskusu. Ta proces lahko ponazorimo z naslednjo elektrokemijsko reakcijo:
2H + + 2e → H 2
Ko odda svoje elektrone vodikovim ionom, se kovinsko železo spremeni v ione Fe 2+. Toda kakšna reakcija se zgodi z železom:
Fe – 2e → Fe 2+
Zapišimo celotno enačbo:
Fe + C 6 H 8 O 7 → FeC 6 H 6 O 7 + H 2
Takšne reakcije imenujemo redoks reakcije: pri njih oksidant vedno vzame elektrone, reducent pa jih odda.
Kaj se zgodi, ko na dno skodelice prinesemo magnet?
Železne opilke privlači magnet, ki ga držimo zunaj, in se spremenijo v domišljijske igle: bližje kot so sredini, ostrejše in višje so. Ta ureditev ni naključna, žagovina se nahaja okoli magneta vzdolž določenih linij.
Magnetizacija nastane zaradi posebne zgradbe atomov železa.
Če želite izvedeti več
Le nekaj enostavnih snovi je zaradi svoje strukture lahko trajni magnet - to so železo, nikelj in kobalt. V njihovih atomih so nabiti delci - elektroni. Krožijo okoli jedra v isto smer in ustvarjajo magnetno polje. Takšne snovi imenujemo feromagneti. Vsak magnet ima dva pola (severni in južni), vedno sta na različnih koncih. Jakost polja je usmerjena od severnega proti južnemu tečaju. Človeško oko ne more zaznati magnetnega polja, naše izkušnje pa kažejo, kako izgleda.
Zakaj je raztopina ob dodajanju vodikovega peroksida in rumene krvne soli spremenila barvo?
Na zadnji stopnji poskusa opazujemo dve reakciji hkrati. Vzemimo jih po vrsti.
Prva je reakcija železovega železa s peroksidom (vodikov peroksid H 2 O 2), ki ga poznamo kot preprosto in cenovno dostopno razkužilo. Ioni Fe 2+ se pod delovanjem H 2 O 2 oksidirajo v ione Fe 3+, ki so še vedno povezani s citratnimi ioni. Tak kompleks daje bogato rumeno barvo. V tem primeru se molekule vodikovega peroksida pretvorijo v molekule vode.
Druga - rumena krvna sol K 4 deluje na reakcijsko mešanico. Tam, kjer kapljice zadenejo, raztopina postane svetlo modra – ta čudovit odtenek ji dajejo najmanjša zrnca t.i. prusko modra. Je v vodi netopen pigment s kompleksno sestavo na osnovi spojine KFe. Enako pomemben udeleženec v reakciji je kisik v zraku.
Nastanek pruske modrine lahko opazimo tudi, če je v raztopini zelo malo železovih ionov, zato se uporablja za določanje ionov Fe 2+ v kvalitativni analizi. V tem videoposnetku je analit skoraj prozoren, vendar je že nekaj kapljic raztopine rumene krvne soli dovolj, da nastane prusko modra:
Železo: kovaška kemija
Veste, kaj je kovačija in kaj počne kovač? Na svetu je ostalo zelo zelo malo kovačev, ki se uporabljajo večinoma le pri rokodelstvu. Kaj je torej kovačnica? To je prostor, kjer se kovina segreva z ognjem, dokler se ne stopi. V tako mehkem stanju ga zlahka oblikujemo v poljubno obliko. Kovač je obrtnik, ki dela s takšno kovino. Kovaštvo je prvič omenjeno v zgodovinskih zapisih iz leta 1500 pr. V tem primeru se je od takrat res malo spremenilo. Da bi železu s kladivom spremenili obliko, je bilo treba kovino najprej močno segreti. Ker se železo zelo hitro ohladi, je moral kovač delati z bliskovito hitrostjo. Kot gorivo v kovačnicah so uporabljali premog. S pomočjo meha je kovač dodajal zrak v kovačnico, da je plamen močneje gorel in je bila toplota večja. Kovač je nato v plamen dal kose železa, jih segrel na pravo temperaturo, jih vzel ven in po njih udarjal s kladivom ter jih nato vrnil v plamen. Ta cikel dejanj se je ponavljal, dokler železo ni dobilo želene oblike.
Za izdelavo jekla (železa z nizko vsebnostjo ogljika) so kovano železo dali v posodo s praženimi kostmi in premogom ter ga nato segreli na približno 950 o C. Na ta način so površino kovine nasičili z ogljikom. Kovač je jeklo nato kalil, da je postalo manj krhko. Kovač je še enkrat segrel jeklo v plamenu, vendar veliko počasneje. Pri segrevanju jekla na temperaturo od 150 do 350 o C se je njegova barva spremenila. Ko je bila ta temperaturna meja presežena, je jeklo najprej rumeno, nato rjavo, vijolično in nazadnje modro. Kovači so morali biti izjemno pozorni in fizično močni. Sodobni proces izdelave jekla vključuje ustvarjanje zlitin iz jekla z različnimi elementi, kot so krom, nikelj, baker, mangan, silicij, volfram, kobalt, fosfor, titan, vanadij, molibden in aluminij. Lastnosti zlitine se spreminjajo glede na izbrani element. Na primer, če dodate silicij in mangan, se povečata elastičnost in trdnost jekla, vendar zaradi niklja jeklo bolje ohranja svojo duktilnost pri nizkih temperaturah.
