Compuestos de hierro. Hierro: propiedades físicas y químicas

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificación: 2024-01-02 17:45

Los primeros productos hechos de hierro y sus aleaciones se encontraron durante las excavaciones y se remontan aproximadamente al cuarto milenio antes de Cristo. Es decir, incluso los antiguos egipcios y sumerios utilizaron depósitos de meteoritos de esta sustancia para fabricar joyas y artículos para el hogar, así como armas.

Hoy en día, varios tipos de compuestos de hierro, así como metales puros, son las sustancias más comunes y utilizadas. No es de extrañar que el siglo XX fuera considerado de hierro. Después de todo, antes de la llegada y el uso generalizado del plástico y los materiales relacionados, este compuesto era de importancia decisiva para los humanos. Qué es este elemento y qué sustancias forma, lo consideraremos en este artículo.

Elemento químico hierro

Si consideramos la estructura del átomo, primero debemos indicar su ubicación en el sistema periódico.

1. Número ordinal - 26.
2. El punto es el cuarto grande.
3. Octavo grupo, subgrupo secundario.
4. El peso atómico es 55.847.
5. La estructura de la capa externa de electrones se indica mediante la fórmula 3d⁶4s^2.
6. Símbolo del elemento químico - Fe.
7. Nombre - hierro, leyendo enfórmula - "ferrum".
8. En la naturaleza, hay cuatro isótopos estables del elemento en cuestión con números de masa 54, 56, 57, 58.

El elemento químico hierro también tiene alrededor de 20 isótopos diferentes que no son estables. Posibles estados de oxidación que este átomo puede exhibir:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

No solo es importante el elemento en sí, sino también sus diversos compuestos y aleaciones.

Propiedades físicas

Como sustancia simple, el hierro tiene propiedades físicas con una metalicidad pronunciada. Es decir, es un metal blanco plateado con un tinte gris, que tiene un alto grado de ductilidad y ductilidad y un alto punto de fusión y ebullición. Si consideramos las características con más detalle, entonces:

• punto de fusión - 1539 0С;
• hervir - 2862 0C;
• actividad - media;
• refractario - alto;
• muestra propiedades magnéticas pronunciadas.

Dependiendo de las condiciones y las diferentes temperaturas, hay varias modificaciones que se forman en el hierro. Sus propiedades físicas difieren del hecho de que las redes cristalinas difieren.

1. La forma alfa, o ferrita, existe hasta una temperatura de 769 0C.
2. De 769 a 917 0C - forma beta.
3. 917-1394 0С - forma gamma o austenita.
4. Más de 1394 0S - hierro sigma.

Todas las modificaciones tienendiferentes tipos de estructura de redes cristalinas, y también difieren en propiedades magnéticas.

Propiedades químicas

Como se mencionó anteriormente, la sustancia simple hierro exhibe una actividad química media. Sin embargo, en un estado de dispersión fina, puede encenderse espontáneamente en el aire, mientras que el metal mismo se quema en oxígeno puro.

La capacidad de corrosión es alta, por lo que las aleaciones de esta sustancia están recubiertas con compuestos de aleación. Iron puede interactuar con:

• ácidos;
• oxígeno (incluido el aire);
• gris;
• halógenos;
• cuando se calienta - con nitrógeno, fósforo, carbono y silicio;
• con sales de metales menos activos, reduciéndolos a sustancias simples;
• con vapor en vivo;
• con sales de hierro en estado de oxidación +3.

Es obvio que, mostrando tal actividad, el metal es capaz de formar varios compuestos, diversos y de propiedades polares. Y así sucede. El hierro y sus compuestos son extremadamente diversos y se utilizan en diversas ramas de la ciencia, la tecnología, la actividad humana industrial.

Difundir en la naturaleza

Los compuestos naturales de hierro son bastante comunes, ya que es el segundo elemento más abundante en nuestro planeta después del aluminio. Al mismo tiempo, en su forma pura, el metal es extremadamente raro, como parte de los meteoritos, lo que indica sus grandes acumulaciones en el espacio. La masa principal está contenida en la composición de menas, rocas y minerales.

Sipara hablar del porcentaje del elemento en cuestión en la naturaleza, entonces se pueden dar las siguientes cifras.

1. Los núcleos de los planetas terrestres - 90%.
2. En la corteza terrestre - 5%.
3. En el manto de la Tierra - 12%.
4. En el centro de la tierra - 86%.
5. En agua de río - 2 mg/l.
6. En el mar y el océano - 0,02 mg/l.

Los compuestos de hierro más comunes forman los siguientes minerales:

• magnetita;
• limonita o piedra de hierro marrón;
• vivianita;
• pirrotita;
• pirita;
• siderita;
• marcasita;
• lelingita;
• Mispicel;
• milanterita y otros.

Esto está lejos de ser una lista completa, porque realmente hay muchos de ellos. Además, varias aleaciones creadas por el hombre están muy extendidas. Estos también son compuestos de hierro, sin los cuales es difícil imaginar la vida moderna de las personas. Estos incluyen dos tipos principales:

• hierro fundido;
• acero.

El hierro también es una valiosa adición a muchas aleaciones de níquel.

Compuestos de hierro (II)

Estos incluyen aquellos en los que el estado de oxidación del elemento formador es +2. Son bastante numerosos, porque incluyen:

• óxido;
• hidróxido;
• compuestos binarios;
• sales complejas;
• compuestos complejos.

Las fórmulas de los compuestos químicos en los que el hierro presenta el grado de oxidación indicado son individuales para cada clase. Considere el más importante y común de ellos.

1. Óxido de hierro (II). Polvo negro, insoluble en agua. La naturaleza de la conexión es básica. Es capaz de oxidarse rápidamente, sin embargo, también puede reducirse fácilmente a una sustancia simple. Se disuelve en ácidos para formar las sales correspondientes. Fórmula - FeO.
2. Hidróxido de hierro (II). Es un precipitado amorfo blanco. Formado por la reacción de sales con bases (álcalis). Muestra propiedades básicas débiles, es capaz de oxidarse rápidamente en el aire a compuestos de hierro +3. Fórmula - Fe(OH)_2.
3. Sales de un elemento en el estado de oxidación especificado. Como regla general, tienen un color verde pálido de la solución, se oxidan bien incluso en el aire, adquieren un color marrón oscuro y se convierten en sales de hierro 3. Se disuelven en agua. Ejemplos de compuestos: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

El valor práctico entre las sustancias designadas tiene varios compuestos. Primero, cloruro de hierro (II). Este es el principal proveedor de iones para el cuerpo humano con anemia. Cuando se diagnostica una dolencia de este tipo en un paciente, se le prescriben preparaciones complejas, que se basan en el compuesto en cuestión. Así es como se repone la deficiencia de hierro en el cuerpo.

En segundo lugar, el sulfato ferroso, es decir, el sulfato de hierro (II), junto con el cobre, se utiliza para destruir las plagas agrícolas en los cultivos. El método lleva más de una década demostrando su eficacia, por lo que es muy apreciado por jardineros y jardineras.

Sal de Mora

Esta conexiónque es un sulfato de hierro y amonio hidratado. Su fórmula se escribe como FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. Uno de los compuestos de hierro (II), que se usa ampliamente en la práctica. Las principales áreas de uso humano son las siguientes.}

1. Productos farmacéuticos.
2. Investigación científica y análisis volumétricos de laboratorio (para la determinación de cromo, permanganato de potasio, vanadio).
3. Medicina - como aditivo a los alimentos con f alta de hierro en el cuerpo del paciente.
4. Para la impregnación de productos de madera, ya que la sal de Mora protege contra los procesos de descomposición.

Hay otras áreas en las que se utiliza esta sustancia. Obtuvo su nombre en honor al químico alemán que descubrió por primera vez las propiedades manifestadas.

Sustancias con estado de oxidación hierro (III)

Las propiedades de los compuestos de hierro, en los que exhibe un estado de oxidación de +3, son algo diferentes de las discutidas anteriormente. Así, la naturaleza del óxido e hidróxido correspondientes ya no es básica, sino pronunciadamente anfótera. Vamos a dar una descripción de las principales sustancias.

1. Óxido de hierro (III). El polvo es cristalino fino, de color marrón rojizo. No se disuelve en agua, exhibe propiedades ligeramente ácidas, más anfóteras. Fórmula: Fe₂O_3.
2. Hidróxido de hierro (III). Sustancia que precipita cuando los álcalis reaccionan con las correspondientes sales de hierro. Su carácter es pronunciado anfótero, el color es marrón-marrón. Fórmula: Fe(OH)_3.
3. Sales, que incluyen el catión Fe³⁺. Muchos de estos han sido aislados, a excepción del carbonato, ya que se produce la hidrólisis y se libera dióxido de carbono. Ejemplos de fórmulas para algunas sales: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{y otros.}

Entre los ejemplos anteriores, desde un punto de vista práctico, un hidrato cristalino como FeCL₃6H_{2O, o el cloruro de hierro hexahidratado es importante (III). Se utiliza en medicina para detener el sangrado y reponer los iones de hierro en el cuerpo en caso de anemia.}

El sulfato de hierro (III) 9-hidrato se utiliza para purificar el agua potable ya que actúa como coagulante.

Compuestos de hierro (VI)

Las fórmulas de los compuestos químicos del hierro, donde presenta un estado de oxidación especial de +6, se pueden escribir de la siguiente manera:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 y otros.}

Todos ellos tienen un nombre común - ferratos - y tienen propiedades similares (agentes reductores fuertes). También son capaces de desinfectar y tener un efecto bactericida. Esto les permite ser utilizados para el tratamiento de agua potable a escala industrial.

Compuestos complejos

Las sustancias especiales son muy importantes en química analítica y no solo. Los que se forman en soluciones acuosas de sales. Estos son compuestos complejos de hierro. Los más populares y mejor investigados son los siguientes.

1. Hexacianoferrato de potasio (II)K₄[Fe(CN)₆]. Otro nombre para el compuesto es sal de sangre amarilla. Se utiliza para la determinación cualitativa de iones de hierro Fe³⁺ en solución. Como resultado de la exposición, la solución adquiere un hermoso color azul brillante, ya que se forma otro complejo: azul de Prusia KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Desde la antigüedad, se ha utilizado como tinte para telas.}
2. Hexacianoferrato de potasio (III) K₃[Fe(CN)₆]. Otro nombre es sal de sangre roja. Utilizado como reactivo cualitativo para la determinación de iones de hierro Fe^{2+. Como resultado, se forma un precipitado azul, que se llama azul de Turnbull. También se usa como tinte para telas.}

Hierro en materia orgánica

El hierro y sus compuestos, como hemos visto, son de gran importancia práctica en la vida económica del hombre. Sin embargo, además de esto, su papel biológico en el cuerpo no es menos grande, al contrario.

Hay un compuesto orgánico muy importante, la proteína, que incluye este elemento. Esta es la hemoglobina. Es gracias a él que se transporta oxígeno y se lleva a cabo un intercambio de gases uniforme y oportuno. Por lo tanto, el papel del hierro en el proceso vital, la respiración, es simplemente enorme.

En total, el cuerpo humano contiene alrededor de 4 gramos de hierro, que debe reponerse constantemente a través de los alimentos consumidos.