Свойства и применение железа презентация

План:
Железо как химический элемент
Физические свойства Fe
Химические свойства Fe
Нахождение в природе и применение
Биологическое значение

В периодической системе Менделеева железо входит в группу VIIIВ.
Химический элемент, атомный номер 26, атомная масса 55,847. Природное железо представляет собой смесь четырех нуклидов с массовыми числами 54 (содержание в природной смеси 5,82% по массе), 56 (91,66%), 57 (2,19%) и 58 (0,33%).
Конфигурация двух внешних электронных слоев 3s2p6d64s2.

Физические свойства
Железо – сравнительно мягкий ковкий серебристо-серый металл.
Температура плавления - 1535°C.
Температура кипения около 2800°C.
При температуре 770°C железо обладает ферромагнитными свойствами.
Легко намагничивается, из него можно изготовить магнит.

Железо, отдавая два внешних электрона, проявляет степень окисления +2;
отдавая три электрона (два внешних и один сверхоктетный с предпоследнего энергетического уровня), проявляет степень окисления+3.
Fe-2e=Fe+2 Fe-3e=Fe+3
Электронные структуры 3d- и 4s-орбиталей атома железа и ионов Fe+2 и Fe+3 можно изобразить так:
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Железо — активный металл.
На воздухе образуется защитная оксидная пленка, препятствующая ржавению металла.
3Fe + 2O2 = Fe2O3 • FeO (Феррит железа)
2.Во влажном воздухе железо окисляется и покрывается ржавчиной, которая частично состоит из гидратированного оксида железа (III).
4Fe + 3О2 + 6Н2О = 4Fe(ОН)3

3. Взаимодействие с простыми веществами:
3.1 Горит в кислороде
3 Fe + 2 O2 =Fe3 O4
3.2 Реагирует с хлором
2Fe + 3 Cl2 = 2FeCl3
3.3 Взаимодействует с серой
Fe + S = FeS

4. Железо вытесняет из растворов солей металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений правее железа:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
5. При высокой температуре (700-900°С) железо реагирует с парами воды:
3Fe+4Н2O=Fe3O4+4Н2

6. С кислотами:
С соляной и разбавленной (приблизительно 20%-й) серной кислотами железо реагирует с образованием солей железа(II):
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
С концентрированными серной и азотной кислотами железо не реагирует. Эти кислоты создают на поверхности металла такую прочную и плотную пленку оксида, что металл становится совершенно пассивным и уже не вступает в другие реакции.
Растворяется железо в разбавленной азотной кислоте.
8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2O

7. Окисление железа
При хранении водных растворов солей железа(II) наблюдается окисление железа(II) до железа(III):
4FeCl2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)Cl2
8.Соединения железа (III) в растворах восстанавливаются металлическим железом:
Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2

Оксид железа
1. Проявляет основные свойства, взаимодействуя с кислотами:
FeO+H2SO4 = FeSO4 + H2O
2. Оксид железа (III) проявляет слабые амфотерные свойства, взаимодействуя при нагревании с основными оксидами с образованием ферритов:
МnO + Fe2O3 =Mn (FeO2)2

Химические свойства
Химические свойства:
Железо — активный металл.
На воздухе образуется защитная оксидная пленка, препятствующая ржавению металла.
3Fe + 2O2 = Fe3O4
Во влажном воздухе железо окисляется и покрывается ржавчиной, которая частично состоит из гидратированного оксида железа (III). 4Fe + 3О2 + 6Н2О = 4Fe(ОН)3
Взаимодействует с хлором, углеродом и другими неметаллами при нагревании: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
Железо вытесняет из растворов солей металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений правее железа: Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu. Растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах c выделением водорода: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Качественные реакции на железо III

Нахождение в природе
В земной коре распространено достаточно хорошо. На его долю приходится около 4% массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. По запасам железных руд Россия занимает 1-е место.

Применение железа
Железо — один из самых используемых металлов, на него приходится до 95 % мирового металлургического производства.
Железо является основным компонентом сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов.
Железо может входить в состав сплавов на основе других металлов — например, никелевых.

Применение железа
Магнитная окись железа (магнетит) — важный материал в производстве устройств долговременной компьютерной памяти: жёстких дисков, дискет и т. п.
Ультрадисперсный порошок магнетита используется во многих черно-белых лазерных принтерах в смеси с полимерными гранулами в качестве тонера. Здесь одновременно используется чёрный цвет магнетита и его способность прилипать к намагниченному валику переноса.
Уникальные ферромагнитные свойства ряда сплавов на основе железа способствуют их широкому применению в электротехнике для магнитопроводов трансформаторов и электродвигателей.

Применение железа
Хлорид железа(III) (хлорное железо) используется в радиолюбительской практике для травления печатных плат.
Семиводный сульфат железа (железный купорос) в смеси с медным купоросом используется для борьбы с вредными грибками в садоводстве и строительстве.
Железо применяется в качестве анода в аккумуляторах
Водные растворы хлоридов двухвалентного и трехвалентного железа, а также его сульфатов используются в качестве коагулянтов в процессах очистки природных и сточных вод на водоподготовке промышленных предприятий

Биологическое значение железа
В живых организмах железо является важным микроэлементом, катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). В организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа (около 0,02 %), из которых 78 %являются главным действующим элементом гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов других клеток, катализируя процессы дыханияВ живых организмах железо является важным микроэлементом, катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). В организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа (около 0,02 %), из которых 78 %являются главным действующим элементом гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов других клеток, катализируя процессы дыхания в клетках. Недостаток железа проявляется как болезнь организма (хлорозВ живых организмах железо является важным микроэлементом, катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). В организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа (около 0,02 %), из которых 78 %являются главным действующим элементом гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов других клеток, катализируя процессы дыхания в клетках. Недостаток железа проявляется как болезнь организма (хлороз у растений и анемия у животных).
Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемомОбычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобинеОбычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине — важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислородаОбычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине — важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко всем органам человека и животных. И именно он окрашивает кровь в характерный красный цвет.
Комплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферментеКомплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метанКомплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанолКомплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол, в важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в синтезе ДНК.
В организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печеньВ организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень, мясоВ организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень, мясо, яйцаВ организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень, мясо, яйца, бобовыеВ организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень, мясо, яйца, бобовые, хлебВ организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень, мясо, яйца, бобовые, хлеб, крупыВ организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень, мясо, яйца, бобовые, хлеб, крупы, свёклаВ организм животных и человека железо поступает с пищей (наиболее богаты им печень, мясо, яйца, бобовые, хлеб, крупы, свёкла). Интересно, что некогда шпинат ошибочно был внесён в этот список (из-за опечатки в результатах анализа — был потерян «лишний» ноль после запятой).

Биологическое значение железа
Суточная потребность человека в железе следующая: дети — от 4 до 18 мг, взрослые мужчины — 10 мг, взрослые женщины — 18 мг, беременные женщины во второй половине беременности — 33 мг. У женщин потребность несколько выше, чем у мужчин.
Избыточная доза железа (200 мг и выше) может оказывать токсическое действие. Передозировка железа угнетает антиоксидантную систему организма, поэтому употреблять препараты железа здоровым людям не рекомендуется.