Хим элемент железо: общая характеристика, строение, физические свойства и получение — урок. Химия, 8–9 класс.

Железо — общая характеристика элемента, химические свойства железа и его соединений

Желе́зо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия). Металл средней активности, восстановитель.

Основные степени окисления — +2, +3

Простое вещество железо — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.

Химические свойства простого вещества — железа:

Ржавление и горение в кислороде

1)     На воздухе железо легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):

4Fe + 3O2 + 6H2 O → 4Fe(OH)3

Накалённая железная проволока горит в кислороде, образуя окалину — оксид железа (II, III):

3Fe + 2O2 → Fe3O4

3Fe+2O2→(Fe IIFe2III)O4   (160 °С)

2)     При высокой температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды:

3Fe + 4H2O  –→  Fe3O4 + 4H2­

3)     Железо реагирует с неметаллами при нагревании:

2Fe+3Cl2→2FeCl3   (200 °С)

2Fe + 3Br2  –→  2FeBr3

Fe + S  –→  FeS (600 °С)

Fe+2S → Fe+2(S2-1)   (700°С)

4)       В ряду напряжений стоит левее водорода, реагирует с разбавленными кислотами НСl и Н2SO4, при этом образуются соли железа(II) и выделяется водород:

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2­ (реакции проводятся без доступа воздуха, иначе Fe+2 постепенно переводится кислородом в Fe+3 )

Fe + H2SO4(разб. ) → FeSO4 + H2­

В концентрированных кислотах–окислителях железо растворяется только при нагревании, оно сразу переходит в катион Fе3+:

2Fe + 6H2SO4(конц.)  –→  Fe2(SO4)3 + 3SO2­ + 6H2O

Fe + 6HNO3(конц.)  –→  Fe(NO3)3 + 3NO2­ + 3H2O

(на холоде концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо).

Железный гвоздь, погруженный в голубоватый раствор медного купороса, постепенно покрывается налетом красной металлической меди

5)     Железо вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из растворов их солей.

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

6)

Амфотерность железа проявляется только в концентрированных щелочах при кипячении:

Fе + 2NaОН (50 %) + 2Н2O= Nа2[Fе(ОН)4]↓+ Н2

и образуется осадок тетрагидроксоферрата(II) натрия.

Техническое железо — сплавы железа с углеродом: чугун содержит 2,06-6,67 % С, сталь 0,02-2,06 % С, часто присутствуют другие естественные примеси (S, Р, Si) и вводимые искусственно специальные добавки (Мn, Ni, Сr), что придает сплавам железа технически полезные свойства — твердость, термическую и коррозионную стойкость, ковкость и др.

                 Доменный процесс производства чугуна

Доменный процесс производства чугуна составляют следующие стадии:

а) подготовка (обжиг) сульфидных и карбонатных руд — перевод в оксидную руду:

FeS2→Fe2O3   (O2,800°С, -SO2)       FeCO3→Fe2O(O2,500-600°С, -CO2)

б)  сжигание кокса при горячем дутье:

С(кокс) + O2 (воздух) →СO2   (600—700°С)   СO2 + С(кокс) ⇌ 2СО   (700—1000    °С)

в) восстановление оксидной руды угарным газом СО последовательно:

Fe2O3→(CO) (FeIIFe2III)O4→(CO) FeO→(CO) Fe

г) науглероживание железа (до 6,67 % С) и расплавление чугуна:

(т)→(C(кокс) 900—1200°С)Fе(ж)  (чугун, t пл 1145°С)

В чугуне всегда в виде зерен присутствуют цементит Fe2С и графит.

                                Производство стали

Передел чугуна в сталь проводится в специальных печах (конвертерных, мартеновских, электрических), отличающихся способом обогрева; температура процесса 1700-2000 °С. Продувание воздуха, обогащенного кислородом, приводит к выгоранию из чугуна избыточного углерода, а также серы, фосфора и кремния в виде оксидов. При этом оксиды либо улавливаются в виде отходящих газов (СО2, SО2), либо связываются в легко отделяемый шлак — смесь Са3(РO4)2 и СаSiO3. Для получения специальных сталей в печь вводят легирующие добавки других металлов.

    Получение чистого железа в промышленности — электролиз раствора солей железа, например:

FеСl2→ Fе↓ + Сl2↑ (90°С)  (электролиз)

(существуют и другие специальные методы, в том числе восстановление оксидов железа водородом).

Чистое железо применяется в производстве специальных сплавов, при изготовлении сердечников электромагнитов и трансформаторов, чугун — в производстве литья и стали, сталь — как конструкционный и инструментальный материалы, в том числе износо-, жаро- и коррозионно-стойкие.

       Оксид железа(II) FеО. Амфотерный оксид с большим преобладанием основных свойств. Черный, имеет ионное строение Fе2+ O2-. При нагревании вначале разлагается, затем образуется вновь. Не образуется при сгорании железа на воздухе. Не реагирует с водой. Разлагается кислотами, сплавляется со щелочами. Медленно окисляется во влажном воздухе. Восстанавливается водородом, коксом. Участвует в доменном процессе выплавки чугуна. Применяется как компонент керамики и минеральных красок. Уравнения важнейших реакций:

4FеО ⇌(FeIIFe2 III) + Fе (560—700 °С , 900—1000°С)

FеО + 2НС1 (разб.) = FеС12 + Н2O

FеО + 4НNO3 (конц.) = Fе(NO3)3 +NO2↑  + 2Н2O

FеО + 4NаОН =2Н2O + Nа4FеO3(красн.)  триоксоферрат(II) (400—500 °С)

FеО + Н22O + Fе (особо чистое)    (350°С)

FеО + С(кокс) = Fе + СО  (выше 1000 °С)

FеО + СО = Fе + СO2    (900°С)

4FеО + 2Н2O(влага) + O2(воздух) →4FеО(ОН) (t)

6FеО + O2 = 2(FeIIFe2III )O4      (300—500°С)

Получение в лаборатории: термическое разложение соединений железа (II) без доступа воздуха:

Fе(ОН)2 = FеО + Н2O (150-200 °С)

FеСОз = FеО + СO2 (490-550 °С)

       Оксид дижелеза (III) – железа(II) (FeIIFe2III )O4 . Двойной оксид. Черный, имеет ионное строение Fe2+(Fе3+)2(O2-)4. Термически устойчив до высоких температур. Не реагирует с водой. Разлагается кислотами. Восстанавливается водородом, раскаленным железом. Участвует в доменном процессе производства чугуна. Применяется как компонент минеральных красок (железный сурик), керамики, цветного цемента. Продукт специального окисления поверхности стальных изделий (чернение, воронение). По составу отвечает коричневой ржавчине и темной окалине на железе. Применение брутто-формулы Fe3O4 не рекомендуется. Уравнения важнейших реакций:

2(FeIIFe2 III )O4 = 6FеО + O2   (выше 1538 °С)

(FeIIFe2III )O4 + 8НС1 (разб.) = FеС12 + 2FеС13 + 4Н2O

(FeIIFe2III )O4 +10НNO3 (конц. ) =3Fе(NO3)3 + NO2↑+ 5Н2O

(FeIIFe2III )O4 + O2 (воздух) = 6Fе2O3    (450-600°С)

(FeIIFe2III )O4 + 4Н2 = 4Н2O + 3Fе (особо чистое, 1000 °С)

(FeIIFe2III )O4 + СО =ЗFеО + СO2  (500—800°C)

(FeIIFe2 III )O4 + Fе  ⇌4FеО (900—1000 °С , 560—700 °С)

    Получение: сгорание железа (см.) на воздухе.

В природе — оксидная руда железа магнетит.

       Оксид железа(III) Fе2О3. Амфотерный оксид с преобладанием основных свойств. Красно-коричневый, имеет ионное строение (Fе 3+)2(O2-)3. Термически устойчив до высоких температур. Не образуется при сгорании железа на воздухе. Не реагирует с водой, из раствора выпадает бурый аморфный гидрат Fе2O32О. Медленно реагирует с кислотами и щелочами. Восстанавливается монооксидом углерода, расплавленным железом. Сплавляется с оксидами других металлов и образует двойные оксиды — шпинели (технические продукты называются ферритами). Применяется как сырье при выплавке чугуна в доменном процессе, катализатор в производстве аммиака, компонент керамики, цветных цементов и минеральных красок, при термитной сварке стальных конструкций, как носитель звука и изображения на магнитных лентах, как полирующее средство для стали и стекла.

Уравнения важнейших реакций:

6Fе2O3 = 4(FeIIFe2III )O4 +O2            (1200—1300 °С)

2O3 + 6НС1 (разб.) →2FеС13 + ЗН2O (t)    (600°С,р)

2O3 + 2NaОН (конц.) →Н2O+ 2NаFеO2 (красн.)  диоксоферрат(III)

2О3 + МО=(МII2III)O4     (М=Сu, Мn, Fе, Ni, Zn)

2O3 + ЗН2 =ЗН2O+ 2Fе (особо чистое, 1050—1100 °С)

2O3 + Fе = ЗFеО    (900 °С)

3Fе2O3 + СО = 2(FeII2III)O4 + СO2  (400—600 °С)

     Получение в лаборатории — термическое разложение солей железа (III) на воздухе:

2(SO4)3 = Fе2O3 + 3SO3    (500-700 °С)

4{Fе(NO3)3 9 Н2O} = 2FеaO3 + 12NO2+ 3O2 + 36Н2O   (600-700 °С)

В природе — оксидные руды железа гематит Fе2O3 и лимонит Fе2O32O

Гидроксид железа (II) Fе(ОН)2. Амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств. Белый (иногда с зеленоватым оттенком), связи Fе — ОН преимущественно ковалентные. Термически неустойчив. Легко окисляется на воздухе, особенно во влажном состоянии (темнеет). Нерастворим в воде. Реагирует с разбавленными кислотами, концентрированными щелочами. Типичный восстановитель. Промежуточный продукт при ржавлении железа. Применяется в изготовлении активной массы железоникелевых аккумуляторов.

Уравнения важнейших реакций:

Fе(OН)2 = FеО + Н2O  (150-200 °С, в атм.N2)

Fе(ОН)2 + 2НС1 (разб.) =FеС12 + 2Н2O

Fе(ОН)2 + 2NаОН (> 50%) = Nа2[Fе(ОН)4] ↓(сине-зеленый) (кипячение)

4Fе(ОН)2 (суспензия) + O2 (воздух) →4FеО(ОН)↓ + 2Н2O  (t)

2Fе(ОН)2 (суспензия)2O2 (разб.) = 2FеО(ОН)↓ + 2Н2O

Fе(ОН)2 + КNO3(конц. ) = FеО(ОН)↓ + NO↑+ КОН   (60 °С)

   Получение: осаждение из раствора щелочами или гидратом аммиака в инертной атмосфере:

2+ + 2OH (разб.) = Fе(ОН)2

2+ + 2(NH3Н2O) = Fе(ОН)2+ 2NH4

     Метагидроксид железа FеО(ОН). Амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств. Светло-коричневый, связи Fе — О и Fе — ОН преимущественно ковалентные. При нагревании разлагается без плавления. Нерастворим в воде. Осаждается из раствора в виде бурого аморфного полигидрата Fе2O3  nН2O, который при выдерживании под разбавленным щелочным раствором или при высушивании переходит в FеО(ОН). Реагирует с кислотами, твердыми щелочами. Слабый окислитель и восстановитель. Спекается с Fе(ОН)2. Промежуточный продукт при ржавлении железа. Применяется как основа желтых минеральных красок и эмалей, поглотитель отходящих газов, катализатор в органическом синтезе.

Соединение состава Fе(ОН)3 не известно (не получено).

Уравнения важнейших реакций:

2O3.2O→(200-250 °С, —H2O) FеО(ОН)→( 560-700° С на воздухе , -h3O) →Fе2О3

FеО(ОН) + ЗНС1 (разб.) =FеС13 + 2Н2O

FeO(OH)→Fe2O3.nH2O -коллоид (NаОН (конц.))

FеО(ОН)→Nа3[Fе(ОН)6] белый , Nа5[Fе(OН)8желтоватый (75 °С, NаОН( т))

2FеО(ОН) + Fе(ОН)2=( FeIIFe2III )O4 + 2Н2O         (600—1000 °С)

2FеО(ОН) + ЗН2 = 4Н2O+ 2Fе (особо чистое, 500—600 °С)

2FеО(ОН) + ЗВr2 + 10КОН = 2К2FеO4 + 6Н2O + 6КВr

       Получение: осаждение из раствора солей железа(Ш) гидрата Fе2О32O и его частичное обезвоживание (см. выше).

В природе — оксидная руда железа лимонит Fе2O32О и минерал гётит FеО(ОН).

Феррат калия К2FеО4. Оксосоль. Красно-фиолетовый, разлагается при сильном нагревании. Хорошо растворим в концентрированном растворе КОН, реагирует с кипящей водой, неустойчив в кислотной среде. Сильный окислитель.

Качественная реакция — образование красного осадка феррата бария. Применяется в синтезе ферритов — промышленно важных двойных оксидов железа (III) и других металлов.

Уравнения важнейших реакций:

2FеO4= 4КFеO2 + 3O2 + 2К2O         (700 °С)

2FеO4 + 6Н2O (гор.) =4FeО(ОН)↓ + 8КОН + 3O2

FеО42- + 2OН+(разб.) =4Fе3+ + 3O2↑+10Н2O

FеО42- + 2(NH3. Н2O)     →2FеО(ОН)↓ + N2↑+ 2Н2O+ 4OН

FеО42- + Ва2+ = ВаFеO4 (красн.)↓         (в конц. КОН)

   Получение: образуется при окислении соединений железа, например метагидроксида FеО(ОН), бромной водой, а также при действии сильных окислителей (при спекании) на железо

Fе + 2КОН + 2КNO3 = К2FеO4 + 3КNO2+ H2O (420 °С)

и электролизе в растворе:

электролиз

Fе + 2КОН (конц.) + 2Н2O→ЗН2↑ + К2FеO4 ( электролиз)

(феррат калия образуется на аноде).

      Качественные реакции на ионы Fе2+ и Fе3+

Обнаружение ионов Fе2+ и Fе3+в водном растворе проводят с помощью реактивов К3[Fе(СN)6] и К4[Fе(СN)6] соответственно; в обоих случаях выпадает синий продукт одинакового состава и строения, КFеIII[FеII (СN)6]. В лаборатории этот осадок называют берлинская лазурь, или турнбуллева синь:

2+ + К+ + [Fе(СN)6]3- = КFеIII[FеII (СN) 6]↓

3+ + К+ + [Fе(СN)6]4- = КFеIII[FеII (СN) 6]↓

Химические названия исходных реактивов и продукта реакций:

К3III[Fе(СN) 6]- гексацианоферрат (III) калия

К4III[Fе (СN) 6]- гексацианоферрат (II) калия

КFеIII[FеII (СN) 6]- гексацианоферрат (II) железа  (Ш) калия

Кроме того, хорошим реактивом на ионы Fе3+ является тиоцианат-ион NСS, железо (III) соединяется с ним, и появляется ярко-красная («кровавая») окраска:

3+ + 6NСS= [Fе(NСS)6]3-

Этим реактивом (например, в виде соли КNСS) можно обнаружить даже следы железа (III) в водопроводной воде, если она проходит через железные трубы, покрытые изнутри ржавчиной.

Урок №54. Железо. Нахождение в природе. Свойства железа

Железо – химический элемент

Дополнительно в учебнике «Фоксфорд» 

1. Положение железа в
периодической таблице химических элементов и строение его атома

Железо
— это d- элемент VIII группы; порядковый номер – 26; атомная масса Ar(Fe) = 56; состав атома: 26-протонов;
30 – нейтронов; 26 – электронов.

Схема
строения атома:

Электронная
формула: 1s22s22p63s23p63d64s2

Металл
средней активности, восстановитель:

Fe0-2e→Fe+2, окисляется восстановитель

Fe0-3e→Fe+3, окисляется восстановитель

Основные
степени окисления: +2, +3

2. Распространённость
железа

Железо – один из
самых распространенных элементов в природе. В земной коре его массовая доля составляет 5,1%,
по этому показателю оно уступает только
кислороду, кремнию и алюминию. Много железа находится и в небесных телах,
что установлено по данным спектрального анализа. В образцах лунного грунта,
которые доставила автоматическая станция “Луна”, обнаружено железо в
неокисленном состоянии.

Железные
руды довольно широко распространены на Земле. Названия гор на Урале говорят
сами за себя: Высокая, Магнитная, Железная. Агрохимики в почвах находят
соединения железа.

Железо
входит в состав большинства горных пород. Для получения железа используют
железные руды с содержанием железа 30-70% и более.

Основными железными
рудами являются:

магнетит (магнитный железняк) – Fe3O4 содержит 72%
железа, месторождения встречаются на Южном Урале, Курской магнитной аномалии:

гематит (железный блеск, кровавик)– Fe2O3содержит до
65% железа, такие месторождения встречаются в Криворожском районе:

лимонит (бурый железняк) – Fe2O3*nH2O
содержит до 60% железа, месторождения встречаются в Крыму:

пирит (серный колчедан, железный
колчедан, кошачье золото) – FeS2
содержит примерно 47% железа, месторождения встречаются на Урале.

3. Роль железа в жизни
человека и растений

Биохимики
открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в
состав чрезвычайно сложно построенного органического соединения, называемого
гемоглобином, железо обусловливает красную окраску этого вещества, от которого
в свою очередь, зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого
человека содержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина.
Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном
направлении – CO2.

Железо
необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе
фотосинтеза. Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют
белые листья. Маленькая добавка железа к субстрату – и они приобретают зеленый
цвет. Больше того, стоит белый лист смазать раствором соли, содержащей железо,
и вскоре смазанное место зеленеет.

Так
от одной и той же причины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют
листья растений и ярко румянятся щеки человека.

4. Физические свойства железа.

Железо
– это серебристо-белый металл с температурой плавления 1539оС. Очень
пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется.
Железо обладает способностью намагничиваться и размагничиваться, поэтому
применяется в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических
машинах и аппаратах. Ему можно придать большую прочность и твердость методами
термического и механического воздействия, например, с помощью закалки и
прокатки.

Различают
химически чистое и технически чистое железо. Технически чистое железо, по сути,
представляет собой низкоуглеродистую сталь, оно содержит 0,02 -0,04% углерода,
а кислорода, серы, азота и фосфора – еще меньше. Химически чистое железо
содержит менее 0,01% примесей. Химически чистое железо – серебристо-серый,
блестящий, по внешнему виду очень похожий на платину металл. Химически чистое
железо устойчиво к коррозии  и хорошо
сопротивляется действию кислот. Однако ничтожные доли примесей лишают его этих
драгоценный свойств.

5. Получение железа

Восстановлением
из оксидов углём или оксидом углерода (II), а также водородом:

FeO + C =
Fe + CO

Fe2O3
+ 3CO = 2Fe + 3CO2

Fe2O3
+ 3H2 = 2Fe + 3H2O

 Опыт «Получение железа алюминотермией»

6. Химические свойства железа

Как
элемент побочной подгруппы железо может проявлять несколько степеней окисления.
Мы рассмотрим только соеди­нения, в которых железо проявляет степени окисления
+2 и +3. Таким образом, можно говорить, что у железа имеется два ряда
соединений, в которых оно двух- и трехвалентно.

1) На воздухе железо легко
окисляется в присутствии влаги (ржавление):

4Fe +
3O2 + 6H2 O = 4Fe(OH)3

2) Накалённая железная проволока
горит в кислороде, образуя окалину — оксид железа (II,III) — вещество чёрного цвета:

3Fe +
2O2 = Fe3O4

При пропускании кислорода через
расплавленное железо возможно образование оксида железа (II):

2Fe+O2=2FeO

C  кислородом во влажном воздухе образуется Fe2O3*nH2O

 Опыт «Взаимодействие железа с кислородом»

3)  При высокой
температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды:

3Fe + 4H2t˚C→ 
Fe3O4 + 4H2­

4)     Железо
реагирует с неметаллами при нагревании:

Железо
реагирует с галогенами с
образованием галогенидов.  При
этом активные неметаллы (фтор,
хлор и бром) окисляют железо до степени окисления +3:

2Fe +
3Cl2 =t= 2FeCl3

Менее активный йод окисляет железо
до степени окисления +2:

Fe + I2 =t= FeI2

Железо
реагирует с серой с
образованием сульфида железа (II):

Fe + S
=t= FeS

Железо реагирует с фосфором. При этом образуется
бинарное соединения – фосфид
железа:

Fe + P
=t= FeP

С азотом железо реагирует при нагревании с
образованием нитрида:

6Fe + N=t=
2Fe3N

Железо
реагирует с углеродом и кремнием с
образованием карбида и силицида:

3Fe + C
=t= Fe3C

5)     Железо
легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах при обычных
условиях:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2­

Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4
+ H2­

6) В концентрированных кислотах –
окислителях железо растворяется только при нагревании

При обычных условиях железо не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной
оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат железа (III) и вода:

2Fe + 6H2SO4(конц.)
=t= Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Железо не реагирует при обычных
условиях с концентрированной
азотной кислотой также из-за пассивации
. При нагревании реакция
идет с образованием нитрата железа (III), оксида азота (IV) и воды:

Fe+6HNO3(конц.) =t= Fe(NO3)3+3NO2+3H2O

С разбавленной азотной кислотой железо реагирует с
образованием оксида азота (II):

Fe+4HNO3(разб.гор.) =t= Fe(NO3)3+NO+2H2O

При взаимодействии железа с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

8Fe+30HNO3(очразб.)
 =t= 8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2O

 Опыт «Взаимодействие железа с концентрированными кислотами»

7)     Железо
вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из растворов их солей.

Fe +
CuSO4 = FeSO4 + Cu

8) Железо может реагировать с щелочными растворами или расплавами сильных
окислителей. При этом железо окисляет до степени окисления +6, образуя
соль (феррат)

При взаимодействии железа с расплавом нитрата калия в присутствии гидроксида
калия железо окисляется до феррата калия, а азот восстанавливается либо до
нитрита калия, либо до аммиака:

Fe+2KOH+3KNO3=3KNO2+K2FeO4+H2O

9) Простое
вещество железо восстанавливает железо
до степени окисления +2 при взаимодействии с соединениями железа
+3:

2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2

2FeCl3+Fe=3FeCl2

Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4

10) Качественные реакции на

Железо (II)

Железо (III)

7. Применение железа.

Основная
часть получаемого в мире железа используется для получения чугуна и стали —
сплавов железа с углеродом и другими металлами. Чугуны содержат около 4%
углерода. Стали содержат углерода менее 1,4%.

Чугуны
необходимы для производства различных отли­вок — станин тяжелых машин и т.п.

Изделия из чугуна

Стали
используются для изготовления машин, различных строительных материалов, балок,
листов, проката, рельсов, инструмента и множества других изделий. Для
производства различных сортов сталей применяют так называемые легиру­ющие
добавки, которыми служат различные металлы: Мn, Сr, Мо и другие, улучшающие
качество стали.

Изделия из стали

«ПОЯВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА»

ЭТО ИНТЕРЕСНО

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1
— Генетический ряд Fe 2+

Тренажёр №2
— Генетический ряд Fe 3+

Тренажёр №3
— Уравнения реакций железа с простыми и сложными веществами

Задания для закрепления

№1. Составьте
уравнения реакций получения железа из его оксидов Fe2O3 и
Fe3O4 , используя в качестве восстановителя:
а) водород;
б) алюминий;
в) оксид углерода (II).
Для каждой реакции составьте электронный баланс.

№2. Осуществите
превращения по схеме:
Fe2O3  ->    Fe    —+h3O,
t
->    X    —+CO, t->    Y    —+HCl->    Z
Назовите продукты X, Y, Z?

Урок по химии «Железо — химический элемент и простое вещество» (9 класс)

План-конспект урока по теме:

ЖЕЛЕЗО – ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ И ПРОСТОЕ ВЕЩЕСТВО.

(интегрированный урок)

Мосиенко Валентина Владимировна, учитель химии МОУ СОШ № 32

г. Подольска, Московская область

Предмет: химия

Возраст детей: 9 класс

Место проведения: класс

Цели:

— образовательная: расширить знания обучающихся о металлах, рассмотреть особенности строения электронных оболочек атомов металлов побочных подгрупп на примере железа, изучить физические и химические свойства железа – простого вещества, учить детей применять полученные знания и умения на практике;

— воспитательная: воспитывать самостоятельность, трудолюбие, творческое отношение к учебе, прививать потребность в здоровом образе жизни, культуре питания человека, экологической культуре, воспитывать у обучающихся уверенность в себе, чувство ответственности, повышение своей самооценки;

— развивающая: развивать творческие навыки, навыки работы с дополнительной литературой, работы в Интернете, навыки создания компьютерной презентации; способствовать развитию у обучающихся логического мышления, формирование умений устанавливать взаимосвязь между составом, строением и свойствами вещества, умения анализировать полученную информацию, поддерживать и развивать интерес к химии

Формируемые компетенции:

общеучебная, информационная, ценностно-смысловая, коммуникативная, личностного самосовершенствования.

Тип урока: урок изучения нового материала. Сообщение новых знаний и их совершенствование

Методы и педагогические приемы:

-самостоятельная познавательная деятельность при подготовке сообщений;

-беседа;

— постановка проблемных вопросов;

-частично – поисковый, химический эксперимент;

-письменный контроль и взаимоконтроль,

— дифференцированное домашнее задание

Межпредметные связи с историей, географией, биологией.

Оборудование:

-минералы железа: магнитный, бурый и красный железняк

-штатив для пробирок, пробирки, спиртовка, спички, держатель пробирок, железный гвоздь, железные опилки, магнит. раствор сульфата меди (II), скрепки, растворы соляной и серной кислот, колба, наполненная кислородом, концентрированная азотная кислота, сера

-технические средства: компьютер, медиапроектор, экран.

Ход урока.

Вступительное слово учителя.

Мы продолжаем изучение раздела – химия металлов. Предлагаю обучающимся отгадать загадку и сформулировать тему и вопросы, которые мы будем сегодня изучать на уроке.

Среди металлов самый славный,

Важнейший древний элемент,

В тяжелой индустрии главный,

Знаком с ним школьник и студент.

Родился в огненной стихии,

А сплав его течет рекой.

Важнее нет его в металлургии,

Он нужен всей стране родной.

Учащиеся дают ответ.

Тема и задачи урока уточняются учителем.(Высвечиваются на экране).

Итак, сегодня нам предстоит знакомство с химическим элементом и простым веществом – железом. Ввиду того, что информации о железе очень много, а мы ограничены во времени, этот урок будут помогать вести мне ребята, которые заранее подготовили для вас интересный материал по некоторым вопросам темы. Обучающиеся получили вопросы, на которые необходимо найти ответы в учебнике, дополнительной литературе, Интернете и создали презентацию в программе Power Point по изучаемому вопросу. Время выступления – до 5 минут.

План изучения темы.

(высвечивается на экране)

  1. Железо – химический элемент. Строение атома железа. Характерные степени окисления.

  2. Из истории железа.

  3. Нахождение железа в природе. Получение.

  4. Строение железа – простого вещества.

  5. Физические и химические свойства железа.

  6. Применение железа. Биологическая роль железа.

Учащиеся ведут в рабочих тетрадях конспект «Паспорт железа», который будет включать все пункты плана.

  1. Железо – химический элемент. Строение атома железа. Степени окисления.

Учитель:

Охарактеризуйте положение железа в ПСХЭ Д.И. Менделеева. (Ученик работает у доски)

Железо – элемент побочной подгруппы VIII группы 4-го периода ПСХЭ Д.И. Менделеева. Порядковый номер – 26. Это означает, что в состав атома железа входят 26 электронов и 26 протонов (заряд ядра +26). Относительная атомная масса железа – 56, следовательно, в состав ядра входят 30 протонов (56-26=30).

Чему равно число электронов на внешнем энергетическом уровне для металлов главных подгрупп? Как определить степень окисления металлов главных подгрупп?

Какие вам известны степени окисления, характерные для железа?

Как определить степень окисления металлов побочных подгрупп? (проблемный вопрос).

Обучающиеся сталкиваются с проблемой причинно-следственной связи: положение в ПСХЭ → строение атома → характерные степени окисления.

Учитель отмечает, что строение атомов элементов побочных подгрупп отличается от строения атомов главных подгрупп. Особенностью электронного строения элементов побочных подгрупп является заполнение электронами не последнего, а предпоследнего уровня. Записываем на доске распределение электронов в атоме железа по энергетическим уровням: +26Fe 2ē; 8; 14ē; 2ē

Составляем электронно-графическую формулу атома Fe.

Учащиеся дают ответ на вопрос о характерных степенях окисления железа.

Железо – такой же восстановитель, как и другие металлы, однако, в отличие от ранее изученных металлов, атомы железа при окислении отдают не только электроны последнего уровня, приобретая с.о. +2, но и способны к отдаче одного электрона с предпоследнего уровня, принимая при этом с.о. +3.

  1. Из истории железа. (станция Историческая)

Выступление учащегося.

Железо – один из семи металлов, известных человеку с глубокой древности (золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть).

По археологической классификации третий и последний период первобытной эпохи, характеризующийся распространением железной металлургии и железных орудий, знаменует собой железный век, представление о котором возникло впервые еще в античном мире. В XVIII — начале XIX в. гипотезу о железном веке развивали уже многие ученые, в том числе и российские (А. Н. Радищев). В современном значении этот термин был введен в употребление в середине XIX в. датским археологом К. Ю. Томсоном и вскоре распространился в литературе наряду с терминами «каменный век» и «бронзовый век».

В отличие от других металлов железо, кроме метеоритного, почти не встречается в природе в чистом виде. Этот металл можно назвать доисторическим, т.к. он применялся человеком еще до изобретения письменности. Наиболее древний сохранившийся образец кованого железа обнаружен при изучении большой пирамиды Хеопса и принадлежит к 2000—1500 гг. до н. э. Однако не только в Египте, но и в Древней Греции было известно о существовании железа. Так, герои «Илиады» Гомера облачались в «меднокованные доспехи» и имели «сердца, твердые как железо», а героев его «Одиссеи», победителей игр, награждали куском золота и куском железа.

Астрологи того времени утверждали, что каждой планете на небе соответствует свой металл на Земле, например красноватому Марсу — гремящее в боях железо. Каждая планета издревле обозначалась особым знаком. Этими же знаками долгое время (вплоть до конца XIX в.) обозначали и «родственные» этим планетам металлы. Железо обозначали в виде копья и щита (♂).

Ученые предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было метеоритного происхождения. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется «небесным камнем». Самый крупный железный метеорит нашли в Африке, он весил около 60 т. А во льдах Гренландии нашли железный метеорит весом 33 т. Уже в древности из этих небесных тел, так как они были прочными и твердыми, изготавливались различные предметы. Современные химические анализы огромного числа метеоритов, упавших на нашу планету, показали, что в составе железных метеоритов на долю железа приходится 91%.

В Америке, Австралии и на большинстве островов Тихого океана железо стало известно лишь во II тысячелетии н. э. вместе с появлением в этих областях европейцев. Предполагают, что железо было известно некоторым племенам Центральной и Северной Африки, однако каких-либо достоверных данных по этому вопросу нет.

Культурой железного века называется обычно культура первобытных племен Европы и Азии, живших к северу от области древних рабовладельческих цивилизаций. В них металлургия железа распространилась в VIII—VII вв. до н. э. Так начался железный век — тот век, в котором мы и сейчас еще живем. Ведь в настоящее время железные сплавы составляют почти 90% всего количества металлов и металлических сплавов.

  1. Нахождение железа в природе. Получение. (станция Геологическая)

(на стене карта « Полезные ископаемые России»)

Выступления учащихся-2 чел.

Железо – второй по распространенности металл (после алюминия) в земной коре. В земной коре его почти 5 %. В природе встречается в виде оксидов и сульфидов: Fe3O4 – магнитный железняк, Fe2O3 – красный железняк (гематит), бурый железняк – 2Fe2O3•3H2O, FeS2 – железный колчедан. Помимо железа в состав этих минералов входят другие элементы. Природное химически чистое железо бывает только метеоритного происхождения. Считается, что в глубинах нашей планеты находится расплавленное «ядро» Земли, состоящее из сплава железа с никелем.

По запасу железных руд наша страна занимает первое место в мире. Они залегают на Урале, в Курской, томской областях и других местах.

Мировые разведанные запасы железной руды составляют порядка 160 млрд тонн, в которых содержится около 80 млрд тонн чистого железа. По данным Геологической службы США, на долю месторождений железной руды Бразилии и России (57% руды добывается на Бакчарском железорудном месторождении) приходится по 18 % мировых запасов железа.

Распределение запасов железной руды по странам:

Редчайший каприз природы — самородное железо земного происхождения (его еще называют «теллурическим», от латинского «теллус» — земля). Такое железо получается в уникальных геологических условиях — там, где потоки расплавленной лавы, богатой оксидом железа, на пути своего извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля. И уголь восстанавливал железо до очень чистого металла так же, как это происходит в доменной печи.

Метеоритное железо — всегда самородное. С ним, видимо, и познакомились древние наши предки, когда на смену «бронзовому веку» пришел «век железный». Правда, «небесный металл» всегда содержит примесь никеля, поэтому он почти не поддается ковке в обычных условиях. Его следует обрабатывать, как это ни странно, только в холодном виде, а не разогретым, как обычное железо.

Начало производства железа из его руд в Древнем Египте, Индии и других странах было положено около 4 тыс. лет назад, потому что возросла потребность людей в железных предметах — мечах, плугах и других изделиях, — а метеоритного железа на Земле было гораздо меньше, чем химически связанного железа. Поэтому огромное значение имело открытие способа получения железа из железных руд. Эти открытия основывались на наблюдении за процессами горения. В тех случаях, когда вместе с топливом случайно нагревались куски железной руды, железо при соприкосновении с раскаленным древесным углем восстанавливалось. Постепенно человек перешел к сознательному воспроизведению процесса выплавки железа.

Согласно легенде, оружейники, которые не знали этого секрета и не сумели отковать из «небесного камня» меч для бухарского эмира, были безжалостно казнены. Только много столетий спустя загадка «металла с неба» была разгадана. В XVII веке оружие из никелистого железа появилось у индийского раджи. Были сабли из уникального металла у латиноамериканского героя — легендарного Боливара и у российского царя Александра I.

Однако железо, выплавленное из руд, конечно, со временем стало более доступным, чем метеоритное.

У древних египтян железо ценилось так же высоко, как золото, — недаром железные лезвия, кинжалы и бусы находили в гробницах фараонов вместе с золотыми украшениями. Скорее всего, железные предметы попадали в Египет с Ближнего Востока, где уже три тысячи лет назад начала развиваться черная металлургия. Позднее секретом получения «главного металла» овладели и в Европе.

Первые печи для выплавки железа имели два отверстия: вверху и внизу. На дно такой печи насыпали древесный уголь, а затем слой руды и снова уголь. Уголь поджигали и продували через печь воздух, раздувая пламя мехами. Углерод восстанавливал железо из руды:

Fe304 + 4 С → 4 СО↑ + 3 Fe

В древности железо получали также в «сыродутных печах» , которые на самом деле представляли собой просто прорытые в толще глины норы. Такие «воры» выходили одним Концом на склон оврага, и горение угля в печи поддерживалось ветром. Пользовались еще «волчьими ямами» — домницами (от славянского слова «дмути» — дуть), которые вырывали в земле.

Металлического железа нужно было все больше и больше. Появились доменные печи, в которых из железной руды получался чугун. Его можно использовать для разных целей (например, отливать из него массивные детали, решетки и крышки люков, делать мясорубки и сковородки). Можно получать из чугуна сталь, в которой содержание углерода гораздо меньше, чем в чугуне: Поэтому и свойства у нее другие. Сталь упруга, поддается ковке и прокатке, прочна. Из стали можно делать все — от железнодорожных рельсов до хирургического инструмента. Если железо совсем не содержит примеси углерода, его называют «мягким».

Свойства мягкого железа, чугуна и стали сильно различаются: железный шарик при ударе о металлическую плитку расплющивается, стальной — отскакивает, а чугунный раскалывается.

4. Строение железа – простого вещества.(беседа с классом).

Вид химической связи, тип кристаллической решетки.

  1. Физические и химические свойства железа. (станция Химическая)

(беседа учителя с классом, демонстрация опытов)

5.1 Физические свойства железа.

На столах учащихся: гвоздь, скрепки, магнит.

Учитель: Рассмотрим образцы железа. Докажите, что железо — типичный представитель металлов. На основе анализа справочных данных и образцов железа на столах охарактеризуйте физические свойства железа.

Для справки: плотность железа 7, 87г/см3,температура плавления -15360С

1. Цвет

2. Блеск

3. Пластичность

4. Магнитные свойства

5.Температура плавления

6. Твердость

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Учащиеся заполняют таблицу.

(Железо – серебристо-белый металл, плотность 7,87 г/см3, температура плавления 1539оС. Обладает хорошей пластичностью, электропроводностью и магнитными свойствами.)

5.2 Химические свойства железа. ( исследовательская деятельность)

Некоторые химические свойства железа обучающимся известны, но необходимо систематизировать все свойства железа и рассмотреть эти процессы с точки зрения ОВР. Изучение некоторых химических свойств сопровождается демонстрационными опытами. (взаимодействие железа с кислородом, серой, раствором CuSO4, раствором HCl, HNO3 конц.).

На столе учителя образцы соединений железа: FeCl2, FeCL3,FeSO4, Fe3O4, Fe(OH)3

Гипотеза: если есть такие соединения железа, то их можно получить химическим путём. Предложите вещества, которые необходимо взять, для получения этих соединений железа.

Учащиеся предлагают вещества и записывают уравнения реакций на доске. Выборочно рассматриваем их с точки зрения ОВР. Учитель проводит демонстрационные опыты).

Учитель: По химическим свойствам железо является весьма активным металлом, но большинство реакций с участием железа идут при нагревании, что полностью соответствует его положению в ряду напряжений.

Раскаленное железо ярко сгорает в кислороде с образованием железной окалины

┌─ 8e−↓

3Fe + 2O2 = Fe3O4(FeO•Fe2O3) Демонстрационный опыт №1

↑ ↓

восстан. окислит.

При воздействии влаги и кислорода железо подвергается сильной коррозии и покрывается рыхлой пленкой ржавчины

┌─ 12e−↓

4Fe0 + 3O2 + 6H2O = 4Fe+3(OH)3

↑ ↓

восстан. окислит.

При слабом нагревании железо взаимодействует с хлором и серой

┌─ 6e −↓

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

↑ ↓

восстан. окислит.

┌ 2e−↓

Fe + S = FeS Демонстрационный опыт №2

↑ ↓

восстан. окислит.

При высокой температуре железо взаимодействует с углеродом, кремнием, фосфором. Задание: самостоятельно запишите УХР этих реакций.

В электрохимическом ряду напряжений металлов железо располагается до водорода, следовательно вытесняет его при взаимодействии с растворами кислот (кроме азотной).

┌─2e−↓

Fe + 2НCl = FeCl2 + Н2↑ Демонстрационный опыт №3

↑ ↓

восстан. окислит.

Железо будет вытеснять металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений металлов правее его из водных растворов солей.

┌─2e−↓

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu Демонстрационный опыт №4

↑ ↓

восстан. окислит.

При высокой температуре (7000 – 9000 С) железо реагирует с парами воды.

┌─8e−↓

Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

пар

↑ ↓

восстан. окислит.

По мере проведения опытов приглашаю к доске учащихся написать уравнения увиденных реакций и рассмотреть их с точки зрения ОВР.

В завершение этого вопроса предлагаю учащимся сделать вывод и составить схему:

Железо дает два ряда соединений, соответствующих степени окисления +2 и +3. Степень окисления железа зависит от окислительной способности реагирующего вещества: при взаимодействии с сильными окислителями железо принимает с.о. +3, с более слабыми +2. При обычной температуре концентрированные азотная и серная кислоты с железом не взаимодействуют.

Fe

+2

S, Cu+2, HCl(разб), H2SO4(разб)

+3

Cl2, HNO3(разб)

+2, +3

O2, H2O

  1. Применение железа.

Биологическая роль железа (станция Прикладная)

6.1 Учитель: На чем основано применение веществ?

(Применение железа основано на его физических и химических свойствах.)

Что вы знаете о применении железа ? Предполагаемые ответы:

— Изготовление сердечников трансформаторов, электромоторов, электромагнитов и мембран микрофонов.

— Широко используются сплавы железа – чугун и сталь.

Однажды встретила такое высказывание о железе: «Нет в периодической системе химических элементов другого такого элемента, при участии которого было бы пролито столько крови и унесено столько жизней…»

Согласны ли вы с этими словами?

Железо, это металл не только разрушений, но и металл созидания.

Около 90% всех используемых человечеством металлов – это сплавы на основе железа. Железо выплавляется в мире очень много, приблизительно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже о прочих металлов. Сплавы на основе железа универсальны, доступны, технологичны.

Железу еще долго быть фундаментом цивилизации.

Железные сплавы – чугун и сталь – не только основа развития техники, но и важнейший материал искусства.

Так из чугуна отлит узор «кружев чугунных» Санкт-Петербурга, ограды его мостов и решетка Летнего сада.

Знаменитый булат, из которого оружейники Дамаска, а затем и нашего Златоуста делали лучшие в мире клинки – это сталь.

Из стали тульские оружейники создавали непревзойденное по качествам оружие. Из стали сделаны барельефы, светильники и опоры метро, некоторые скульптуры.

В настоящее время железо – это основа современной техники и сельскохозяйственного машиностроения, транспорта и средств связи, космических кораблей и всей современной промышленности и цивилизации.

Большинство изделий, начиная от швейной иглы и кончая космическими аппаратами, не может быть изготовлено без применения железа.

Из чугуна отливают плиты, трубы, мягкие стали и стали средней твердости, используют для изготовления кузовов легковых автомобилей, холодильников, стиральных машин, кровельного железа и т. д., а твердую сталь – для изготовления инструментов.

Чистое железо способно быстро намагничиваться и размагничиваться, поэтому его применяют для изготовления трансформаторов, электромоторов.

Основная же масса железа, на практике, используется в виде сплавов.

Хромоникелевые (нержавеющие) стали устойчивы к коррозии. Они широко применяются в изготовлении предметов домашнего обихода (вилки, ложки, ножи) и многих частей машин.

Трудно перечислить все области применения железа, чугуна и стали. Они служат основой индустриализации промышленности, развития сельского хозяйства и укрепления обороноспособности нашей Родины.

6.2 Биологическая роль железа.

. (сообщение учащегося)

Эта информация покажет важность сбалансированного питания и напомнит о здоровом образе жизни. В этом прослеживается связь химии с биологией, валеологией.

Железо входит в кровь почти всех представителей животного мира нашей планеты. Соли железа необходимы для кроветворения, обеспечивают транспортировку кислорода от легких к тканям всех органов, в том числе и мозга. Железо входит в состав гемоглобина — красного пигмента крови. У взрослого человека в крови содержится около 2,6 г железа. В процессе жизнедеятельности в организме происходит постоянный распад и синтез гемоглобина. Красные кровяные тельца образуются костном мозге, поступают в кровь и циркулируют в течение шести недель. Затем распадаются на составные части, а железо, которое содержалось в них, поступает в печень и селезенку и откладывается там про запас – « до востребования». Для восстановления железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку необходимо суточное поступление его в организм около 25 мг. Недостаток железа в организме приводит к заболеванию — анемии. Человек начинает быстро утомляться, возникают головные боли. Однако избыток железа в организме тоже вреден. С этим связан сидероз глаз и легких — заболевание, вызываемое отложением соединений железа в тканях этих органов. Железо содержится в белокочанной и цветной капусте, луке, моркови, горчице, свекле, яблоках, землянике. гречихе, грецких орехах, любых сухофруктах.

  1. Оценочно-рефлексивный этап. (станция Контрольная)

Учитель: Давайте проверим, как вы усвоили материал урока.

Тестирование.

Тест по теме «ЖЕЛЕЗО»

1. В ПСХЭ Д. И. Менделеева железо находится

а) в III группе главной подгруппе

б) в VIII группе главной подгруппе

в) в VIII группе побочной подгруппе

2. Электронная формула атома железа

а) 1s22s22p63s23p64s2

б) 1s22s22p63s23p63d64s2

в) 1s22s22p63s23p6

3. Наиболее характерные степени окисления железа

а) +1; +2;

б) +2; +3;

в) +3

4. Для железа характерны следующие физические свойства

а) тугоплавкий металл

б) мягкий (легко режется ножом)

в) тяжелый металл

  1. В природе железо встречается в составе соединений

а) магнетит

б) боксит

в) пирит

6. Из всех металлов по распространенности в природе железо занимает следующее место:

а) первое

б) второе

в) третье

7. Железо будет реагировать с растворами солей

а) ZnSO4

б) CuSO4

в) Hg(NO3)2

8. В реакции с раствором серной кислоты железо окисляется до

а) ионов Fe+2

б) ионов Fe+3

в) Fe+2·Fe+3

9. При обычной температура с концентрированной азотной кислотой железо

а) окисляется до ионов Fe+2

б) окисляется до ионов Fe+3

в) не взаимодействует

Ответы высвечиваются на экране. Учащиеся осуществляют взаимоконтроль, выставляют оценки. Критерии:

менее 4 правильных ответов – оценка «2»,

4–5 правильных ответов — оценка «3»,

6-8 правильных ответов — оценка «4»,

9 правильных ответов — оценка «5»

В журнал оценки выставляю по желанию учащихся.

Учитель:

А теперь давайте подведем общий итог урока.

Какие вопросы мы сегодня рассмотрели на уроке?

Какие из них вам показались наиболее трудными?

Ребята, как вы считаете, достигли ли мы поставленных нами целей?

Пригодятся ли полученные на уроке знания в жизни?

Свое отношение к уроку выразите с помощью цветовых сигналов:

красный квадрат — урок понравился, усвоил весь материал,

синий – урок не очень понравился, материал усвоил частично.

Если какие-то вопросы вызвали у вас затруднения, обратитесь к тексту учебника и выполните письменно задания после параграфа.

Учитель выставляет оценки учащимся.

Домашнее задание

§14 (до соединений железа), вопросы №5,6

Задание (по желанию)

Прочитать рассказ о железе. О каких химических превращениях идет речь? Написать соответствующие химические реакции. (Учащимся выдается распечатка)

Приключение с господином Ферром.

Уставший господин Ферр пришел домой. Не успел он стряхнуть с себя металлическую пыль, как неожиданно к нему влетел Кисли и предложил создать совместное предприятие. Зная его коварный нрав, Ферр категорически отказался вступать с ним в контакт, но тут явилась очаровательная Аква и настолько легко вошла в доверие к Ферру, притупив его бдительность и осторожность, что Ферр не заметил, как Кисли вместе с Аквой овладели ситуацией. Ферр стал покрываться бурым налетом и выпадать в осадок. Так бы и пропал наивный Ферр, если бы на помощь не пришел Верный Газ, который заставил Ферра как следует прогреться, а затем постепенно восстановил его до прежнего состояния.

ЛИТЕРАТУРА И ССЫЛКИ

  1. Л.Ю. Аликберова, Занимательная химия, Москва, АСТ-ПРЕСС, 2009 г.

  2. Л.И. Лагунова и др., Познавательные тексты по химии, Тверь, ТОИУУ, 2003 г.

  3. Электронная энциклопедия Википедия, http://www.wikipedia.org

  4. Электронная мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия, http://www. megabook.ru

Железо. Информация о металле. Физические и химические свойства, Нахождение в природе














  Fe              26


Железо

55. 847(3)
          3s23p33s64s2




История открытия и применения железа

Железо

— Элемент XVIII группы четвертого периода периодической системы Менделеева, металл

Степень окисления +2,+3, иногда +6.

Один из наиболее распростаненных элементов в природе. Особено важен для живых организмов: является основным катализатором дыхательных процессов.

Железо входит в состав гемоглобина крови (477 мг/л), учавствует в процессе переноса кислорода от легких к тканям.

Железо встречается в природе в основном в виде руд.

Основные руды железа:


— магнетит (магнитный железняк) FезО4 (содержит до 72% железа), основные месторождения находятся на Урале.


— гематит (красный железняк) Fe2О3 (содержит до 65% железа), основное месторождение — Криворожское.


— лимонит (бурый железняк) Fe2О3 • nH2O (содержит до 60% Ре), крупные месторождения в Крыму и на

Урале.


— пирит (железный колчедан) FeS2 (содержит около

46% железа),

— сидерит (шпатовый железняк) FeСО3 (содержит до

35% Железа).

Получение:


1. Чистое железо можно получить электролитическим восстановлением солей железа.


FeCl2 = Fe2+ + 2Cl


2. Восстановление оксидов железа Fe2O3 и Fe3O4 при алюминотермии:


8Al + 3Fe3O4 = 9Fe + 4Al2O3


3. Основная масса железа используется не в чистом виде, а виде сплавов с углеродом (чугуна и стали) и другими элементами. Основная масса железа вырабатывается в доменных печах. Процесс, протекающий в доменной печи при получении сплавов железа, основан на восстановлении оксидов железа при нагревании:


3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2


Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2


FeO + CO = Fe + CO2


FeO + C = Fe + CO

Физические свойства:


Чистое железо — серебристо-белый металл, быстро тускнеющий (ржавеющий) на влажном воздухе или в воде, содержащей кислород. Железо пластично, легко подвергается ковке и прокатке, температура плавления 1539°С. Обладает сильными магнитными свойствами (ферромагнетик), хорошей тепло- и электропроводностью.
Химические свойства:


Железо — активный металл.


1. 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. Взаимодействует с хлором, углеродом и другими неметаллами при нагревании:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3


4.Железо вытесняет из растворов солей металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений правее железа:


Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu


5. Растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах c выделением водорода:


Fe + 2Cl = FeCl2 + H2

химия 9 класс » Железо -химический элемент и простое вещество».

Урок- исследование. | План-конспект урока по химии (9 класс) на тему:

Урок –исследование в 9 классе

« Железо – химический элемент и простое вещество ».

Учитель химии: Власова Е.В.

 МБОУСОШ №5, п.г.т.Сафоново    2015г

Задачи:

1.Образовательные:

1.продолжить  формировать умения   характеризовать  элемент по его положению в  периодической системе химических элементов на основе строения атома.

2. Познакомить с физическими  и химическими свойствами железа, как простого вещества.  3.Совершенствовать умения школьников при составлении химических уравнений,

Развивающие:

1. На основе межпредметных связей продолжить формирование умений устанавливать взаимосвязь между составом, строением и свойствами вещества.

2.продолжить  развитие  навыков самостоятельности и способности к рефлексии, коммуникативные умения в ходе коллективной  и парной работы,  умения работать с химическими веществами, с текстом учебника,  умения делать выводы.

Воспитательные:

1. продолжить воспитание положительной мотивации учения, правильной самооценки, чувства ответственности.

2. убедить в необходимости привлечения средств химии к пониманию процессов, происходящих в окружающем мире.

Тип урока:  комбинированный. Сообщение  новых знаний и их совершенствование.

Урок построен в соответствии с требованиями педтехнологии

«Исследовательская деятельность» Урок-исследование    проходит в три этапа:

1.  Мотивационно-ориентировочный

2. Операционно-исполнительский

3. Рефлексивно-оценочный.

Оборудование:

  1. Для лабораторных  работ: штативы для пробирок, пробирки, железный гвоздь, железные опилки, 1М раствор сульфата меди (II), ПСХЭ, скрепки, р-ры соляной и серной кислот, простейшая электрическая цепь, магнит.
  2. Для демонстраций: штатив для пробирок, пробирки, железные опилки, 1М раствор соляной кислоты, спички, 2 колбы, наполненная хлором и кислородом.
  3. Технические средства: компьютер, колонки, медиапроектор, экран.

 План урока:

Структура урока:

I.Актуализация знаний

II.   Новая тема.

                                                                                                        1.Строение химического элемента железа на основании его положения в ПСХЭ;                                                                                                                            2.Физические свойства железа;                                                                                                                                                                                                                            3.Применение железа;

4.Химические свойства железа;                                                                                                                            5.Биологическая роль железа.                                                                                                                                       III. Закрепление  полученных знаний.

IV .Рефлексия.

V. Домашнее задание.

Ход урока

I.Актуализация знаний

Учитель:

1.Какие химические элементы относятся к металлам?

2. Где металлы расположены в ПСХЭ?

3. По какому признаку химические элементы относят к металлам?

4. Как изменяются металлические свойства по периоду, по группе?

5. Какой тип химической связи характерен?

6. Тип кристаллической решётки?

Вывод: что общего в строении атомов всех металлов?

Ответы учеников.

II.   Изучение нового материала.

Введение в новую тему.

У древних египтян этот металл ценился  так же высоко, как золото,  недаром изделия из него  находили в гробницах фараонов. Скорее всего, эти  предметы попадали в Египет с Ближнего востока, где уже три тысячи лет назад начала развиваться чёрная металлургия. Позднее секретом получения «главного металла» овладели и в Европе. Так начался век, в котором мы и сейчас ещё живём. Ведь в настоящее время сплавы из этого металла  составляют почти 90% всего количества металлов и металлических сплавов. О каком металле идёт речь?

Планируемый ответ: О железе.

1. Положение железа в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Учитель: Определите положение железа в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и дайте характеристику химического элемента железа по его положению в ПСХЭ

! Железо – элемент побочной подгруппы VIII группы и 4-го периода ПСХЭ  Д.И. Менделеева. Порядковый номер – 26. Это означает, что в состав атома железа входят 26 электронов и 26 протонов (заряд ядра +26). Относительная атомная масса железа – 56, следовательно в состав ядра входят 30 протонов (56-26=30).

Учитель: Железо – это элемент побочной подгруппы. Строение атомов элементов побочных подгрупп отличается от строения атомов главных подгрупп. Атомы железа устроены несколько отлично от атомов элементов главных подгрупп. Как и положено элементу 4-го периода, атомы железа имеют четыре энергетических уровня, но заполняется у них не последний, а предпоследний уровень. На последнем же уровне атомы железа содержат два электрона. Следовательно, распределение электронов по уровням в атомах железа таково: 26Fe 2e-, 8e-, 14e-, 2e-

Запомни!

Особенностью электронного строения элементов побочных подгрупп является заполнение электронами не последнего, а предпоследнего уровня.

Ученики записывают правило в тетрадь.

Задание: Закончите электронно — буквенную формулу и нарисуйте графическую формулу строения атома железа:    1s22s22p63s23p63d6….

Учитель: Какова степень окисления железа?

Ответы учеников.
Пояснения учителя: Железо – такой же восстановитель, как и другие металлы, однако, атомы железа при окислении отдают не только электроны последнего уровня, приобретая степень окисления +2, но способны к отдаче 1 электрона с предпоследнего уровня, принимая при этом степень окисления +3.

2.Физические свойства.

 Как доказать, что железо — типичный представитель металлов?

Рождается гипотеза:

Если железо типичный металл, то для него  должны быть характерны свойства — металлический блеск, ковкость, пластичность, теплопроводность, электропроводность.

Учитель: Мы выдвинули гипотезу, чтобы доказать правильность нашего предположения или опровергнуть его, обратимся к опытному исследованию.

На столах обучающихся: железная проволока с пластилином на конце и вставленными в пластилин кнопками, гвоздь, скрепки, кнопки, простейшая электрическая цепь, магнит.

Задание: Рассмотрите образцы выданного вам металла. Опишите его физические свойства. Проведите исследование выданных образцов на теплопроводность, электропроводность, магнитные свойства.

Лабораторный опыт 1:Теплопроводность. Железную проволоку с пластилином на конце и вставленными в пластилин кнопками нагреваем с одного конца, с течением времени по мере нагрева кнопки отпадают. Обучающиеся делают вывод и записывают в соответствующую графу таблицы.

Лабораторный опыт 2: Электропроводность. Замыкается электрическая цепь с помощью клемм и кусочков металла. Обучающиеся делают вывод и записывают в соответствующую графу таблицы.

Лабораторный опыт 3: Магнитные свойства железа. Поднесите магнит  к железным опилкам, алюминиевой проволоке, медной. Обучающиеся делают вывод об особом свойстве железа – магнетизме,  и записывают результат в соответствующую графу таблицы.

Лабораторный опыт 4:Пластичность,  ковкость, наличие металлического блеска. Рассмотрите изделия из железа и его сплавов. Обучающиеся делают вывод и записывают в соответствующую графу таблицы.

Для справки: плотность железа 7900 кг/м3, температура плавления -1536 0С

1. Цвет

2. Блеск

3. Пластичность

4. Магнитные свойства

  1. 6. Твердость

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Учащиеся заполняют  таблицу.

Учитель: Подтвердилась ли наша гипотеза?

Вывод: Железо  обладает всеми характерными свойствами металлов. Особое свойство- магнетизм.

 Учитель: Человек с глубоких исторических времён  начал использовать железо на основе его свойств.

Закончите логическую цепочку:

СОСТАВ ____? ______?_______?
(состав, строение, свойства, применение)

Какая связь существует между строением вещества и свойствами?
Прочитайте текст  на странице 30-31 учебника. Запишите данные в таблицу.

Строение

Металлическая кристаллическая решётка

Свойства

Физические свойства

Применение

Металлический блеск, непрозрачность

Ковкость, пластичность

теплопроводность

электропроводность

Учитель:  Вашему вниманию предлагаю презентацию. В ходе презентации вам необходимо заполнить графу «Применение».

Демонстрация слайдов.

4.Химичеческие свойства железа

Демонстрация: на столе учителя образцы соединений железа: FeCl2,  FeCL3 ,FeSO4,  Fe3O4.

Гипотеза:  если есть  такие соединения железа, то их можно получить  химическим путём.

Предложите вещества, которые необходимо взять, для получения соединений железа. Для решения  мысленного эксперимента воспользуйтесь  опорной схемой:

Для железа характерны две основные степени окисления: +2, +3.

Fe0 –2e  = Fe+2   +   ( кислоты: соляная, серная, соли, сера)

Fe0 –3e  = Fe+3     +( сильные окислители: хлор, азотная кислота , серная кислота  конц.)

Запомни!   Fe3О4   — двойной оксид  (FeО  ∙Fe2О3)- железная окалина

Учащиеся предлагают  вещества, необходимые для получения вышеперечисленных  соединений.

Демонстрация:    Опыт 1. Взаимодействие железа с хлором.

Опыт 1 . Взаимодействие железа с хлором. Для этого опыта предварительно получить хлор в пробирке с пробкой путём взаимодействия перманганата калия  и соляной кислоты (тяга!)

Уравнение реакции учитель записывает на доске. Учащиеся записывают в тетрадь.

       0                0                +3   -1

2 Fe + 3 Cl2 → 2 FeCl3  (ОВР)

Демонстрация:    Опыт 2. Взаимодействие железа с кислородом.

Предварительно собирают кислород в колбу  и закрывают пробкой . Железные опилки, предварительно нагретые, опускают в колбу с кислородом.

    0                0          +2,+3   -2

3 Fe + 2 О2 →  Fe3О4 (ОВР)

Уравнение реакции учитель записывает на доске. Учащиеся записывают в тетрадь.

Лабораторный опыт 5. Взаимодействие железе с медным купоросом.

В пробирку  налейте 4-5 мл  сульфата меди(II)  и насыпьте немного железных опилок. Перемешайте содержимое пробирок до тех пор, пока не исчезнет синяя окраска раствора.

Запишите уравнение химической реакции. Расставьте коэффициенты. Укажите признаки реакции.

В соответствии с положением железа в электрохимическом ряду напряжений оно может вытеснять металлы, стоящие правее него, из водных растворов их солей (Примеры?)

0           +2                     +2                    0

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu  (ОВР)

Самопроверка записи химических уравнений.

Лабораторный опыт 6. «Взаимодействие железа с раствором соляной кислоты»

Насыпьте порошок железа в 2  пробирки  и налейте 4-5 мл растворов соляной и серной кислот.

 0              +1  -1             +2   -1            0

Fe + 2 HCl → 2 FeCl2  + h3 ↑  (ОВР)

          Fe + h3SO4  → FeSO4 + h3↑

     Запишите уравнения химических реакций. Расставьте коэффициенты. Укажите признаки реакций.

Самопроверка записи химических уравнений

? Концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют железо (Что это означает?)

! Образуют на поверхности металла плотную, прочную оксидную плёнку.

Взаимодействие железа с водой. Для проведения этой реакции необходима высокая температура, поэтому учитель предлагает  учащимся только записать уравнение реакции.

3 Fe + 4 h3O     →  Fe3О4 + 4 h3↑

Учитель: Подтвердилась ли наша гипотеза?

 Вывод:  Железо обладает  химическими свойствами, характерными для металлов.  Соединения железа можно получить, используя знания о  химических свойствах металлов. Железо взаимодействует  с неметаллами, водой, разбавленными кислотами и солями, образованными  менее активными металлами.

5. Железо. Биологическая роль.

Сообщение ученика.

1. Биохимики открыли важную роль железа в жизни животных и человека. Входит  в состав гемоглобина, железо обусловливает красную окраску этого вещества и крови. В организме взрослого человека содержится без малого 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Его основная роль — перенос кислорода и углекислого газа. Из отдельных частей организма наиболее богаты железом печень и селезёнка.

2. Железо необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза. Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют белые листья. Маленькая добавка к субстрату соединений железа — и листья становятся зелёными. Более того, достаточно белый лист смазать раствором соли железа, и вскоре смазанное место зеленеет.

Так по одной и той же причине — наличие железа в соках и тканях — весело зеленеют листья растений и ярко румянятся щёки человека.

III.Закрепление знаний.   Тест: «Железо как химический элемент и простое вещество»  фронтально:

1)    Железо находится в:

а) IV периоде, 8А группе; б) IIIпериоде, 7Б группе; в) IV периоде, 8Б группе.

2) Атом железа имеет строение ВЭУ:

а)  4s24p6          б) 3d64s2            в) 3d44s24p2

3) Железо проявляет степени окисления:

а) +2, +3         б) +2, +3, +8       в) +3, +4

4) Сгорая в кислороде, железо образует оксид со степенью окисления:

а) +2                б) + 3                 в) +2, +3

5) Железо реагирует с раствором соли:

а) CuCl2            б) ZnCl2            в) AlCl3

6) Для получения хлоридов железа (+2) и (+3) нужно взять соответственно:

а) Cl2  и р-р HCl      б)  р-р CuSO4 и р-р HCl      в) р-р HCl   и Cl2

IV.    Рефлексия.   Заполнить анкету:

     Сегодня я узнал    ……………..

    Я удивился ……………………….

    Теперь я умею ……………………

    Я хотел бы  ………………………..

V. Домашнее задание:    составить синквейн  по теме «Железо»

Изучить  §  14;

Литература:

1. Габриелян О.С.  Учебник  «Химия» 9 класс   М.:Дрофа 2009.

2.   Зеленская Е.А. Организация исследовательской деятельности учащихся во внеурочное время. Химия в школе. – 2009. — №8. – с. 55-59.

3.   Ивочкина Т.,  Ливерц И.  Организация научно-исследовательской деятельности учащихся. Народное образование. – 2000. – №3. – с. 136-138.

4.    Макотрова Г.В. Учебно-исследовательская культура учащихся. Педагогика. — 2007. — №1. –с. 47-52

5.    Макотрова Г.В. Развитие ценностных ориентаций старшеклассников при использовании сети Интернет. Информатика и образование. – 2008. №8. – с. 36-40.

6.    Сурин Ю.В. Методика проведения проблемных опытов по химии. Развивающий эксперимент. (Библиотека журнала «Химия в школе») — М.: Школа-Пресс, 1988.

Конспект урока по химии в 9 классе «Железо: химический элемент и простое вещество»

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №3»

Конспект урока по химии:

Железо: химический элемент и простое вещество”

9 класс

Выполнила: учитель химии Оспанова Мадина Баткулаевна

МБОУ «СОШ №3»

г. Исилькуль.

Тема урока:

Железо: химический элемент и простое веществ” (9класс)

Цели урока: создать условия для иссле­дования учащимися физических и химиче­ских свойств железа на основе строе­ния его атома, дальнейшего развития об­щеучебных и предметных умений (анали­зировать, сравнивать, делать выводы, экс­периментально решать задачи, составлять молекулярные и ионные уравнения хими­ческих реакций), развития логико-смысло­вого мышления учащихся, памяти, химиче­ского языка; развивать их умение осущест­влять самостоятельную деятельность на уроке; воспитывать культуру умственного труда, развивать коммуникативные качест­ва личности.

Метод обучения: проблемный.

Организационные формы: беседа, само­стоятельная работа, практическая работа.

Средства обучения: инструкция, химическое оборудование, таб­лицы.

Демонстрационное оборудование: табли­цы, демонстрационный штатив, стеклянная трубочка, воронка бумажная, железо восстановленное, спиртовка, спички.

Оборудование на столах учащихся: железный гвоздь, раствор сульфата меди, соляная кислота, штатив для пробирок, спиртов­ка, спички, держатель для пробирок.

I. Мотивация. Актуализация знаний

Другого ничего в природе нет

Ни здесь, ни там, в космических глубинах:

Все от песчинок малых до планет –

Из элементов состоит единых.

С. Щипачев

У каждого из нас есть свой адрес: это ули­ца, дом, квартира. У химических элементов тоже есть свой “дом”. Как он называется? Какие “адреса” имеют химические элементы? Сегодня мы познакомимся с одним из “жиль­цов” этого “дома”. Вни­мательно послушайте загадку и вы должны будете угадать о каком металле идет речь.

Среди металлов самый славный,

Важнейший древний элемент.

В тяжелой индустрии — главный,

Знаком с ним школьник и студент.

Родился в огненной стихии,

Расплав его течет рекой.

Важнее нет в металлургии,

Он нужен всей стране родной”. ( Железо)

Сейчас вы отправитесь в путешествие, чтобы познакомиться с удивительным хими­ческим элементом железом — и обра­зованным им простым веществом. Тема нашего с вами урока:

“ Железо: химический элемент и простое вещество”.

II Изучение нового материала

Характеристика химического элемента

Учитель: Работая в паре, определите местоположение элемента в Пе­риодической системе, составьте электрон­ную формулу атома. Сделайте записи в тет­ради.

Порядковый номер:

Период:

Группа:

Подгруппа:

Электронная формула атома:

Учитель: Каково распространение железа в природе?

Содержание в земной коре. Важнейшие природные соединения

Ученик (сообщение): Железо – один из самых распространенных элементов в природе. В земной коре содержится 4,65% (по массе) железа. По распространенности железо занимает 4-е место после кис­лорода, кремния, алюминия. Железо входит в состав большинства горных пород. Для получения железа используют железные руды с содержанием железа 30-70% и более.

Важнейшие минералы (руды):

Fe3O4 — магнетит (магнитный железняк) Южный Урал, Курская магнитная аномалия

Fe2O3 — гематит (красный железняк)65% Fe , Криворожский район

Fe2O3nH2O — лимонит 60% Fe, в Крыму

FeCO3 — сидерит (шпатовый железняк)

FeS2 — пирит 47% Fe, на Урале

Редко встречается самородное железо (метеоритного или земного происхождения).

Содержание и формы существования в живых организмах. Биологическая роль

Железо — наиболее распространенный в организме d-элемент. В организме человека его содержится около 5 г. Суточная потребность в железе составляет 0,02 г.

Большая часть железа (около 70%) сосредоточена в ге­моглобине крови.

Гемоглобин — красный пигмент эритроцитов.

В 100 мл крови в норме содержится около 15 г гемо­глобина. Гемоглобин представляет собой сложный белок, молекула которого содержит 4 полипептидных цепи (гло­бин), каждая из которых связана с небелковой группой (гемом). Гем — это комплекс железа (II) с полициклическим органическим веществом — порфирином. Гем име­ет структуру, показанную на рис. 7.


сн =сн2


ноос—сн2—сн2


ноос—сн2—сн2

Рис. 7. Структура небелковой части гемоглобина — гема

Как видно из этой формулы, в геме атом железа обра­зует 4 связи с атомами азота пиррольных колец.

Железо содержится в составе сложных белков — ферритина и трансферрина. Трансферрин содержит два иона железа Fe3+, его молекулярная масса 90.000. Трансферрин является биологическим переносчиком железа по всему организму. Так, трансферрин переносит железо от ферритина в костный мозг, где образуется гемоглобин в но­вых эритроцитах. Железо участвует в процессах кроветво­рения и. его недостаток в организме приводит к болезни крови — железодефицитной анемии (малокровие). Избы­ток железа тоже вреден, так как железо, которое не свя­зывается в биокомплексы, может вызвать нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы, печени, легких.

Применение железа и его соединений в медицине

Искусственные изотопы железа 55Fe и 59Fe применяют в качестве изотопных индикаторов.

В медицинской практике применяются различные со­единения железа.

Железный купорос FeSO4 • 7Н2О используют при лече­нии анемии, связанной с недостатком железа в организме.

Карбонат железа (II) FeCO3 применяют при слабости и истощении.

Восстановленное железо (Fe2+) назначают при слабости и истощении: оно входит в состав более 20 лекарствен­ных средств, применяемых при лечении различных ви­дов анемий.

Гексагидрат хлорида железа (III) FeCl3 • 6Н2О приме­няется наружно как дезинфицирующее и кровоостанав­ливающее средство.

Таблетки «Бло» (содержат FeSO4) используют при ле­чении железодефицитной анемии.

Физические свойства про­стого вещества

Работаем в парах

Запишите в тетради физические свойства вещества:

Цвет: Теплопроводность:

Запах: Электропроводность:

Металлический блеск: Плотность: 7,87 г/см. куб
Твердость: Температура плавления:

Пластичность:

Учитель: Каковы же химические свойства железа? ( таблица)

Проведем химический эксперимент.

Демонстрационный опыт: “Горение железа”

В штативе закрепим вертикально стеклянную трубку диаметром 1 см.Нижний конец трубки поместим над пламенем спиртовки, а верхний вставим воронку. Несколько минут нижний конец трубки прогреваем. Затем небольшими порциями в воронку насыпаем порошок металлического восстановленного железа.

Исследуем взаимодействие железа с соляной кислотой и раствором сульфата меди(II).

Не забывайте о правилах безопасности.

Учащиеся работают по инструкции

ИНСТРУКЦИЯ

Взаимодействие железа со сложными веществами.

Правила безопасности.

Соблюдайте осто­рожность при работе с растворами кислот. При нагревании прогревайте сна­чала всю пробирку. Направляйте ее отвер­стие в сторону от себя и соседей.

Опыт 1. Взаимодействие железа с раствором кислоты

В пробирку поместите железный гвоздь. Добавьте 1 мл соляной кислоты. Если реакция не происходит, содержимое пробир­ки слегка нагрейте.

Объясните наблюдаемое. Составьте урав­нение химической реакции.

Опыт 2. Взаимодействие железа с раствором сульфата меди.

В пробирку поместите железный гвоздь. Добавьте 1 мл раствора сульфата меди.

Объясните наблюдаемое. Составьте урав­нение химической реакции.

Учитель проверяет результаты практи­ческой работы: учащиеся кратко описыва­ют свои наблюдения и читают уравнения реакций. Учитель дополняет заготовленные на доске схемы реакций.

Учащиеся делают вывод об активности железа.

III. Первичная проверка усвоения знаний

Вопрос: Постарайтесь узнать героев рассказа, под име­нами которых зашифрованы вещества.

Расскажите, о каких химических превращениях идет речь? Напишите соответствующие химические реакции.

Приключение с господином Ферром

Уставший господин Ферр пришел домой. Не успел он стряхнуть с себя металлическую пыль, как неожиданно к нему влетел Кисли и предложил создать совместное предприятие. Зная его ковар­ный нрав, Ферр категорически отказался вступать с ним в контакт, но тут явилась очаровательная Аква и настолько легко вошла в доверие к Ферру, притупив его бдительность и осторожность, что Ферр не заметил, как Кисли вместе с Аквой овла­дели ситуацией. Ферр стал покрываться бурым налетом и выпадать в осадок. Так бы и пропал наивный Ферр, если бы на помощь не пришел Верный Газ, который заставил Ферра как следует прогреться, а затем постепенно восстановил его до прежнего состояния.

Ответ: Ферр – железо Fe,Кисли – кислород, Аква – вода, Газ – Угарный газ

IV Закрепление знаний

Викторина

  1. Какие металлы наиболее распространены в земной коре? (Al, Fe)

  2. Какие руды богаты железом? (Магнитный железняк, бурый, красный )

  3. Железо в поэмах Гомера названо “многотрудным металлом”. Почему его так называли? (В древние времена добывание железа требовало больших затрат труда. Кроме того, железо труднее поддается плавке, чем медь.)

  4. Где железо будет быстрее ржаветь: в Яшкуле, в Элисте или в Москве? (в Москве, т.к. в этом городе много заводов , которые выделяют газы, способствующие тому , что на железе очень скоро появляется ржавчина.)

  5. Измените последнюю букву в названии органа, вырабатывающего и выделяющего гормоны, и получите название серебристо-белого металла, который является главной составляющей частью чугуна и стали. (Железа – железо.)

V Итоги урока

Вернемся к теме нашего сегодняшнего урока.

Какую проблему мы поставили вначале его?

Удалось ли нам ее решить?

К какому выводу мы пришли?

Домашнее задание: на основе материала учебника и опорного конспекта составьте рассказ по данной теме. Составьте химическую сказку о железе.

Список литературы:

  1. Учебники для общеобразовательных учреждений , 9 класс —

авторы: Г.Е. Рудзитис ,Ф .Г. Фельдман и автор: О.С.Габриелян

  1. Метеоритное железо: http://www.geog.ucsb.edu/img/news/2010/Campo-iron-meteorite.jpg

  2. Природа: http://img0.liveinternet.ru/images/attach/c/1/61/657/61657844_vetton_ru_244.jpg

  3. Природа: http://img0.liveinternet.ru/images/attach/c/1/61/657/61657844_vetton_ru_244.jpg

Химический элемент Железо: свойства и применение

Железо — металл светло-серого цвета, обладающий магнитными свойствами. Является элементом периодической системы Менделеева с атомным номером 26. Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия). Россия является страной с крупнейшим запасом железной руды.

Физические и химические свойства железа

  • железо теплопроводно;
  • электропроводно;
  • пластично и ковко;
  • имеет металлический блеск;
  • магнетизм.

В чистом виде железо действительно пластично и его нечасто встретишь в природе. Но обычно люди используют его сплавы с небольшим содержанием примесей (до 0,8 %). Чаще всего применяются сплавы железа с углеродом. Сплавы до 2,14 % от веса углерода и более 2,14 % называются сталью и чугуном.

Железо занимает четвертое место по рaспространённости в земной коре и составляет 4.7 % от общей массы. Земля имеет коричневый цвет благодаря оксиду железа. Важнейшими природными соединениями железа являются магнетит — 72% железа; гематит — 65% железа; лимонит; пирит.

В промежутке температур от комнатной до температуры плавления, железо может существовать в виде 4 полиморфных модификаций: альфа-железо (α-Fe), бета-железо (β-Fe), гамма-железо (γ-Fe) и дельта-железо (δ-Fe).

Изотопы

Известно четыре стабильных изотопа железа и более двадцати нестабильных. К стабильным относят 54Fe, 56Fe, 57Fe и 58Fe.

Применение

На железо приходится около 95 % мировой металлургии. Рассмотрим основные сферы применения железа:

  • Железо и его сплавы составляют основу сталей и чугунов.
  • Магнитная окись железа — важный материал при производстве компьютерной техники: жёстких дисков, дискет и др.
  • В связи со способностью железа быстро намагничиваться и размагничиваться его используют при производстве трансформаторов и электродвигателей, т.е. широкое применение железо находит в электротехнике.
  • Порошок железа способствует продлению срока хранения некоторых продуктов, так как его применяют в качестве поглотителя кислорода при их упаковке
  • Смесь железного и медного купороса используют для уничтожения вредных грибков в садоводстве и строительстве.
  • Этот металл используют в качестве анода в железо-никелевых и железо-воздушных аккумуляторах.

В организм человека железо попадает с пищей (мясо, крупы, яблоки яйца, печень и др.). Содержание железа в организме взрослого человека — около 4-5 грамм.

Распределение железа в организме в зависимости от возраста

ПоказательСодержание железа, мг/кг
всегов Hbв печени,почках,селезенкев костном мозгев мышцах
новорожденные75451551
в возрасте 2 мес51261851
в возрасте 6 мес36281621
в возрасте 2 лет38311721
Взрослые5235774

Дефицит железа в организме — обычное явление, часто встречается в развивающихся странах с ограниченной доступностью мясных продуктов. Недостаток железа в организме человека или животного называется анемией. Симптомами являются слабость, головокружение, мелькание мушек перед глазами, быстрая утомляемость и другие. Причинами анемии могут быть скрытые и явные кровотечения.

Причинами попадания в организм излишнего железа может стать ржавая вода из-под крана; использование чугунной и железной посуды при приготовлении пищи. Переизбыток его в организме может стать причиной болезни крови, печени, способно вызвать различные аллергические реакции.

Как дефицит железа, так и его переизбыток приводят к ухудшению качества жизни больных, но своевременное выявление и оптимальная коррекция дефицита или избытка железа значительно улучшают качество жизни пациентов.

Iron — Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее стихии: железо

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World, журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Здравствуйте, на этой неделе мы обратимся к одному из самых важных элементов человеческого тела.Это тот, который делает возможным метаболизм, и мы просто не знаем об этом. Есть вызовы железного человека, лидеры с железными кулаками и те, у кого в душе есть железо. Но у элемента номер 26 есть и темная сторона, потому что его мощный химический состав означает, что это также плохие новости для клеток мозга, как объясняет лауреат Нобелевской премии Кэри Маллис

Кэри Маллис

Для человеческого мозга железо важно, но смертельно опасно. Он существует на Земле в основном в двух степенях окисления — FeII и FeIII. FeIII преобладает в пределах нескольких метров от атмосферы, которая около двух миллиардов лет назад превратила 20% кислорода, окисляя это железо до состояния плюс три, которое практически нерастворимо в воде.Этот переход от относительно обильного и растворимого FeII потребовал тяжелого труда почти для всего живого в то время.

Выжившие наземные и обитающие в океане микробы выработали растворимые молекулы сидерофоров, чтобы восстановить доступ к этому многочисленному, но в остальном недоступному важному ресурсу, который использовал хелатирующие группы гидроксамата или катехола для возвращения FeIII в раствор. Со временем появились высшие организмы, включая животных. Животные использовали энергию рекомбинации кислорода с углеводородами и углеводами в растительной жизни для обеспечения движения.Железо было необходимо для этого процесса.

Но ни одно животное, однако, не смогло адекватно справиться в долгосрочной перспективе, то есть восьмидесятилетней продолжительности жизни, с тем фактом, что железо необходимо для преобразования солнечной энергии в движение, но практически не растворяется в воде при нейтральной pH и, что еще хуже, токсичен.

Углерод, сера, азот. кальций, магний, натрий и, возможно, десять других элементов также участвуют в жизни, но ни один из них не обладает способностью железа перемещать электроны, и ни один из них не способен полностью разрушить всю систему.Железо делает. Системы эволюционировали, чтобы поддерживать железо в определенных полезных и безопасных конфигурациях — ферменты, которые используют его каталитические свойства, или трансферрины и гемосидерины, которые перемещают его и хранят. Но они не идеальны. Иногда атомы железа неуместны, и нет известных систем для повторного улавливания железа, осажденного внутри клетки.

В некоторых тканях клетки, перегруженные железом, могут быть переработаны или уничтожены, но это не работает с нейронами.

Нейроны за время своего существования порождают тысячи процессов, стремясь сформировать сети соединений с другими нейронами.В процессе развития мозга взрослого человека большой процент клеток полностью удаляется, и добавляются новые. Это процесс обучения. Но как только какая-то область мозга заработает, уже ничего нельзя будет сделать биологически, если по какой-либо причине перестает работать большое количество ее клеток.

И, возможно, чаще всего причиной является медленное движение осажденного железа в течение многих десятилетий. В менее сложных тканях, таких как печень, могут активироваться новые стволовые клетки, но в мозгу необходимы обученные, структурно сложные, взаимосвязанные нейроны с тысячами проекций, которые накапливаются в течение всей жизни обучения.Таким образом, результатом является медленно прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, такое как болезни Паркинсона и Альцгеймера.

Тот же самый основной механизм может привести к множеству заболеваний. Есть двадцать или тридцать белков, которые связаны с железом в мозгу — удерживают железо и передают его с места на место. Каждый новый человек, наделенный новым набором хромосом, наделен новым набором этих белков. Некоторые комбинации будут лучше, чем другие, а некоторые будут опасны по отдельности и в совокупности.

Мутация в гене, который кодирует один из этих белков, может нарушить его функцию, что приведет к потере атомов железа. Эти атомы, которые были потеряны из химических групп, которые их удерживают, не всегда будут безопасно возвращены в какую-либо структуру, такую ​​как трансферрин или гемоферритин. Некоторые из них вступят в реакцию с водой и исчезнут навсегда. Только они не совсем заблудились. Они накапливаются в несчастливых типах клеток, которые были назначенными местами для экспрессии белков с наибольшей утечкой железа.И оксиды железа не просто занимают критическое место. Железо очень реактивно. Печально известные «реактивные формы кислорода», которые, как подозревают, вызывают столько возрастных заболеваний, могут возникать только из-за различных форм железа.

Пришло время специалистам в области химии, разбирающимся в химии железа, обратить внимание на нейродегенеративные заболевания.

Крис Смит

Кэри Маллис рассказывает историю железа, элемента, без которого мы не можем обойтись, но который в то же время может держать ключ к нашему неврологическому падению.В следующий раз на «Химии в ее элементе» Джонни Болл расскажет историю Марии Кюри и элемента, который она обнаружила и затем назвала в честь ее родины.

Джонни Болл

Пичбленда, урансодержащая руда, казалась слишком радиоактивной, чем можно было объяснить ураном. Они просеивали и сортировали вручную унцию за унцией через тонны урана в проветриваемом морозильном сарае, прежде чем в конечном итоге были обнаружены крошечные количества полония.

Крис Смит

Так что будьте радиоактивными или, по крайней мере, активным подкастом и присоединяйтесь к нам, чтобы узнать загадочную историю о полонии в программе «Химия в его элементе» на следующей неделе.Я Крис Смит, спасибо за внимание, увидимся в следующий раз.

(промо)

(конец промо)

Утюг

Химический элемент железо относится к переходным металлам. Это известно с давних времен. Его первооткрыватель и дата открытия неизвестны.

Зона данных

Классификация: Железо — переходный металл
Цвет: серебристо-серый
Атомный вес: 55.847
Состояние: цельный
Температура плавления: 1535,1 o С, 1808,2 К
Температура кипения: 2750 o С, 3023 К
Электронов: 26
Протонов: 26
Нейтроны в наиболее распространенном изотопе: 30
Электронные оболочки: 2,8,14,2
Электронная конфигурация: [Ар] 3d 6 4s 2
Плотность при 20 o C: 7.87 г / см 3

Показать больше, в том числе: тепла, энергии, окисления,
реакций, соединений, радиусов, проводимости

Атомный объем: 7,1 см 3 / моль
Структура: bcc: объемно-центрированный кубический
Твердость: 4,0 МОС
Удельная теплоемкость 0,44 Дж г -1 К -1
Теплота плавления 13.80 кДж моль -1
Теплота распыления 415 кДж моль -1
Теплота испарения 349.60 кДж моль -1
1 st энергия ионизации 759,3 кДж моль -1
2 nd энергия ионизации 1561,1 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 2957.3 кДж моль -1
Сродство к электрону 15,7 кДж моль -1
Минимальная степень окисления-2
Мин. общее окисление нет. 0
Максимальное число окисления 6
Макс. общее окисление нет. 3
Электроотрицательность (шкала Полинга) 1,9
Объем поляризуемости 8.4 Å 3
Реакция с воздухом легкая, ⇒ Fe 3 O 4
Реакция с 15 M HNO 3 пассивированный
Реакция с 6 M HCl сильнорослый, ⇒ H 2 , FeCl 2
Реакция с 6 М NaOH
Оксид (оксиды) FeO, Fe 2 O 3 (гематит), Fe 3 O 4 (магнетит)
Гидрид (ы) нет
Хлорид (ы) FeCl 2 , FeCl 3
Атомный радиус 140 вечера
Ионный радиус (1+ ион)
Ионный радиус (2+ ионов) 77 вечера
Ионный радиус (3+ иона) 63 вечера
Ионный радиус (1-ионный)
Ионный радиус (2-ионный)
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 80.4 Вт · м -1 K -1
Электропроводность 11,2 x 10 6 См -1
Температура замерзания / плавления: 1535,1 o С, 1808,2 К

Красные кровяные тельца — цвет определяется железом в гемоглобине. Клетки увеличены в 10 раз. Если вы выросли в 10 000 раз, вы могли бы поставить ноги в Сиэтл и прикоснуться к Перту, Австралия, руками. Железо в гемоглобине переносит кислород по нашему телу.Изображение Ref. (10)

Крупным планом — железный метеорит. Подобные метеориты, вероятно, были первым источником железа нашими предками. Это фрагмент Сихотэ-Алинского метеорита — примерно 93% железа, 6% никеля и 1% других элементов. Поверхность метеорита превратилась в отпечатки пальцев во время полета через атмосферу нашей планеты. Фото Карла Аллена, АО «НАСА» Фото S94-43472.

Металлолом чёрный и стальной для вторичной переработки. Как изменились времена; железо когда-то стоило в восемь раз дороже золота.

Открытие железа

Доктор Дуг Стюарт

Железо известно с древних времен.

Первое железо, использованное людьми, вероятно, было получено из метеоритов.

Большинство объектов, падающих на Землю из космоса, являются каменными, но небольшая часть, такая как изображенная на фотографии, представляет собой «железные метеориты» с содержанием железа более 90 процентов.

Железо легко подвергается коррозии, поэтому железные артефакты древних времен встречаются гораздо реже, чем предметы из серебра или золота.Это затрудняет отслеживание истории железа, чем менее химически активных металлов.

Были найдены артефакты, сделанные из метеоритного железа, датируемые примерно 5000 годом до нашей эры (а значит, возрастом около 7000 лет) — например, железные бусы в могилах в Египте. (1)

Есть свидетельства того, что в Месопотамии (Ирак) люди выплавляли железо около 5000 г. до н.э.

Артефакты из плавленого железа были найдены примерно 3000 г. до н.э. в Египте и Месопотамии. (1), (2), (3)

В те времена железо было церемониальным металлом; это было слишком дорого для использования в повседневной жизни.Ассирийские писания говорят нам, что железо было в восемь раз дороже золота. (1)

Железный век начался примерно в 1300–1200 годах до нашей эры, когда железо стало достаточно дешевым, чтобы заменить бронзу.

Добавление углерода к железу для производства стали, вероятно, поначалу было случайным — соединение расплавленного железа и древесного угля от плавильного огня. Вероятно, это произошло около 1000 г. до н.э. (4)

До этого было несколько технологических причин, по которым бронзовый век уступил место железному веку; прежде чем железо стало полностью предпочтительнее бронзы, потребовались методы улучшения железа путем добавления углерода (для производства стали) и холодной обработки. (5)

Железо широко использовалось во времена Римской империи. В первом веке Плиний Старший сказал: «С помощью железа мы строим дома, раскалываем камни и выполняем множество других полезных дел в жизни». (6)

Химический символ Fe происходит от латинского слова «феррум», означающего железо. Само слово железо происходит от англосаксонского слова iren.

Интересные факты о железе

  • Считается, что треть массы Земли составляет железо, большая часть которого находится глубоко внутри планеты, в ядре.
  • На Земле достаточно железа, чтобы образовать три новые планеты, каждая с массой Марса.
  • Считается, что циркуляция жидкого железа глубоко под землей создает электрические токи, которые создают магнитное поле нашей планеты.
  • Железо необходимо для развития человеческого мозга. Дефицит железа у детей приводит, помимо прочего, к снижению способности к обучению. (7)
  • В древности люди не знали, насколько много железа было на Земле. Единственным источником металлического железа для них были метеориты.Из ассирийских писаний мы узнаем, что железо было в восемь раз дороже золота. Помимо своей редкости, железо могло быть очень желанным, потому что, исходящее с неба, оно считалось подарком богов: древние египтяне называли его «ba-ne-pe», что означает «металл неба». «Связь с небом усиливается Текстами пирамид, которые переводятся, например, как:« мои кости — железо, а мои конечности — нетленные звезды ». (8) (9)
  • Железо было первым обнаруженным магнитным металлом.Магниты использовались древними мореплавателями, потому что их можно было использовать в качестве компасов, указывающих на северный магнитный полюс; это было описано древнегреческим философом Фалесом Милетским в 600 году до нашей эры. Магниты были сделаны из магнетита, который представляет собой встречающийся в природе оксид железа. Формула магнетита: FeO.Fe 2 O 3 .
  • У некоторых животных есть шестое чувство — магнетическое чутье. Магнетит был обнаружен у самых разных животных, включая медоносных пчел, почтовых голубей и дельфинов.Эти животные чувствительны к магнитному полю Земли, что помогает им ориентироваться.
  • Метеорит Хоба в Намибии — крупнейший в мире кусок железа, встречающийся в природе, его вес составляет более 60 тонн. Он состоит из 82–83% железа, 16–17% никеля, около 1% кобальта и очень небольших следов других элементов. Метеорит Хоба — самый большой из когда-либо обнаруженных метеоритов.
  • Железо ферромагнитное. Ферромагнетизм — самый сильный тип магнетизма. Другими распространенными ферромагнитными металлами являются никель и кобальт.
  • Очень мощные магниты можно сделать из железа, никеля или кобальта в сочетании с редкоземельными металлами. Магниты NIB (неодим — железо — бор) были изобретены в начале 1980-х годов. Они представляют собой сплав в пропорциях Nd 2 Fe 14 B. Они используются в компьютерах, сотовых телефонах, медицинском оборудовании, игрушках, двигателях, ветряных турбинах и аудиосистемах.

Метеорит Хоба. К счастью, он ни у кого не приземлился! Изображение Ra’ike

Стружка железа притягивается природным магнетитом.Изображение Compl33t.

Железо сгорело в чистом кислороде с образованием оксида железа.

Теперь, как показано в первом видео, оксид железа снова восстанавливается до железа.

Внешний вид и характеристики

Вредные воздействия:

Железо считается нетоксичным.

Характеристики:

Железо — это пластичный серый относительно мягкий металл, который является умеренно хорошим проводником тепла и электричества.

Он притягивается магнитами и легко намагничивается.

Чистый металл очень химически активен и легко ржавеет на влажном воздухе с образованием красно-коричневых оксидов.

Есть три аллотропные формы железа, известные как альфа, гамма и дельта.

Альфа-железо, также известное как феррит, представляет собой стабильную форму железа при нормальных температурах.

Использование железа

Железо — самый дешевый и самый важный из всех металлов, важный в том смысле, что железо является наиболее часто используемым металлом, на долю которого приходится 95 процентов мирового производства металла.

Железо используется для производства стали и других сплавов, важных в строительстве и производстве.

Железо также жизненно важно для функционирования живых организмов, транспортируя кислород в крови через молекулу гемоглобина.

Численность и изотопы

Обилие земной коры: 5,6% по массе, 2,1% по молям

Изобилие солнечной системы: 1000 частей на миллион по весу, 30 частей на миллион по молям

Стоимость, чистая: 7,2 доллара за 100 г

Стоимость, оптом: 0 $.02 на 100 г

Источник: железо в природе не является свободным, но содержится в железных рудах, таких как гематит (Fe 2 O 3 ), магнетит (Fe 3 O 4 ) и таконит. В промышленных масштабах железо производят в печи при температурах около 2000 o ° C путем восстановления гематита или магнетита углеродом.

Изотопы: Железо состоит из 24 изотопов, период полураспада которых известен, с массовыми числами от 46 до 69. Встречающееся в природе железо представляет собой смесь четырех изотопов, и они находятся в указанном процентном соотношении: 54 Fe (5.8%), 56 Fe (91,8%), 57 Fe (2,1%) и 58 Fe (0,3%).

Список литературы
  1. Генри Мэрион, Ранние ближневосточные стальные мечи., 65, 1961, Американский журнал археологии, стр. 1.
  2. Майкл Д. Фентон, Профили минерального сырья — железо и сталь., 2005, Геологическая служба США.
  3. Р. Дж. Форбс, Исследования в области древних технологий., IX, 1965, стр. 247.
  4. Майкл Вудс, Мэри Б. Вудс, Древние машины: от клинья до водяных колес., 2000, стр.30, Runestone Press.
  5. Винсент К. Пиготт, Археометаллургия азиатского Старого Света, 1999, стр. 28, Музей археологии UPenn.
  6. Мэри Эльвира Уикс, Открытие элементов., 2003, стр. 5, Kessinger Publishing.
  7. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17101454.
  8. Джон Г. Берк, Космический мусор: метеориты в истории., 1986, стр. 229, University of California Press.
  9. Роберт Г. Бьювэл, Исследование происхождения камня бенбен. 14, 1989, Дискуссии по египтологии.
  10. Изображение: CDC
Процитируйте эту страницу

Для онлайн-ссылки скопируйте и вставьте одно из следующего:

  Утюг 
 

или

  Факты о железных элементах 
 

Чтобы процитировать эту страницу в академическом документе, используйте следующую ссылку, соответствующую требованиям MLA:

 «Утюг». Chemicool Periodic Table.Chemicool.com. 06 октября 2012 г. Интернет.
. 

На февраль это железо — атомная №26

Гемоглобин — тетрамер, состоящий из четырех полипептидных цепей. Каждый мономер содержит группу гема, в которой ион железа связан с кислородом. При железодефицитной анемии сердце усерднее работает, чтобы перекачивать больше кислорода через тело, что часто приводит к сердечной недостаточности или заболеванию.Мы празднуем 150-летие периодической таблицы Менделеева, выделяя один или несколько химических элементов с важными биологическими функциями каждый месяц. в 2019 году.В январе мы представили атом № 1 и проанализировали роль водорода в окислительно-восстановительных реакциях и электрохимических градиентах как движущей силе энергии для роста и активности клеток.

В феврале мы выбрали железо, самый распространенный элемент на Земле, с химическим символом Fe (от латинского слова «феррум») и атомным номером 26.

Нейтральный атом железа содержит 26 протонов и 30 нейтронов плюс 26 электронов в четырех различных оболочках вокруг ядра. Как и в случае с другими переходными металлами, различное количество электронов из двух внешних оболочек железа доступно для объединения с другими элементами.Обычно железо использует два (степень окисления +2) или три (степень окисления +3) имеющихся электронов для образования соединений, хотя степени окисления железа в диапазоне от -2 до +7 присутствуют в природе.

Железо естественным образом встречается в известной нам Вселенной. Он в изобилии вырабатывается в ядрах массивных звезд путем слияния хрома и гелия при чрезвычайно высоких температурах. Каждая из этих сверхгигантских железосодержащих звезд живет недолго, прежде чем яростно взорвется как сверхновая, рассеивая железо в космосе и на каменистых планетах, таких как Земля.Железо присутствует в коре, ядре и мантии Земли, где оно составляет около 35 процентов от общей массы планеты.

Железо имеет решающее значение для выживания всех живых организмов. Биологические системы постоянно подвергаются воздействию высоких концентраций железа в вулканических и осадочных породах. Микроорганизмы могут поглощать железо из окружающей среды, секретируя хелатирующие железо молекулы, называемые сидерофорами, или через мембраносвязанные белки, которые восстанавливают Fe + 3 (трехвалентное железо) до более растворимого Fe + 2 (двухвалентного железа) для внутриклеточного транспорта.Растения также используют механизмы секвестрации и восстановления для получения железа из ризосферы, тогда как животные получают железо из пищевых источников.

Попадая в клетки, железо связывается с белками-носителями и железозависимыми ферментами. Белки-носители, называемые ферритинами (присутствующие как в прокариотах, так и в эукариотах), хранят, транспортируют и безопасно высвобождают железо в нужных местах, предотвращая избыток свободных радикалов, генерируемых высокоэнергетическим железом. Железозависимые ферменты включают бактериальные нитрогеназы, которые содержат кластеры железо-сера, которые катализируют восстановление азота (N2) до аммиака (Nh4) в процессе, называемом азотфиксацией.Этот процесс необходим для жизни на Земле, поскольку он необходим всем формам жизни для биосинтеза нуклеотидов и аминокислот.

Некоторые железосвязывающие белки содержат гем — порфириновое кольцо, координированное с ионом железа. Гемовые белки включают цитохромы, каталазу и гемоглобин. В цитохромах железо действует как одноэлектронный челнок, облегчая реакции окислительного фосфорилирования и фотосинтеза для получения энергии и питательных веществ. Каталаза железа опосредует преобразование вредной перекиси водорода в кислород и воду, защищая клетки от окислительного повреждения.У позвоночных Fe + 2 в гемоглобине обратимо окисляется до Fe + 3, обеспечивая связывание, хранение и транспортировку кислорода по всему телу до тех пор, пока он не потребуется для производства энергии путем метаболического окисления глюкозы.

Живые организмы адаптировались к изобилию и доступности железа, встраивая его в биомолекулы для выполнения связанных с металлом функций, необходимых для жизни во всех экосистемах.

Год (био) химических элементов

Прочитать всю серию:

На январь это атомный номер.1

На февраль это железо — атомная №26

В марте это почечный трифер: натрий, калий и хлор

На апрель это медь — атомный № 29

На май в ваших костях: кальций и фосфор

В июне и июле это атомные номера 6 и 7

.

Дыши глубже — для августа это кислород

Марганец редко путешествует один

В октябре магний помогает листьям оставаться зелеными

Для ноября это запах серы

Завершение года никелем и цинком

Химические элементы — железо

← 26 → ↓

Переходный металл, масса: 55.845 u, 3 стабильных изотопа (56, 57, 58), 54 Fe почти стабильно. Уровень изобилия (земля / космос): 4/9

Щелкните изображение, чтобы увеличить. Фрагменты железного метеорита, около 92% железа. Исходный размер штучных изделий в см: 0,4 — 0,8

Железо — серебристый металл, который очень распространен и используется для различных целей. Обычно он сплавлен вместе с углеродом и другими элементами, чтобы стать сталью. Количество различных сталей очень велико, их характеристики варьируются в широких пределах.Иногда в природе встречается чистое железо, но чаще всего оно находится в рудах. Метеориты, которые падают на землю и раньше не испаряются, часто являются железными метеоритами. Железо можно рассматривать как энергетическое идеальное состояние материи. Более мелкие атомы могут высвободить энергию путем синтеза, более крупные атомы — путем деления, но из железа нельзя получить ядерную энергию. Железо 56 и 58 и никель 62 имеют самую высокую энергию связи, приходящуюся на одну ядерную частицу. Очень большие звезды образуют железное ядро ​​незадолго до своего окончательного коллапса и последующей сверхновой.Железо необходимо млекопитающим и делает нашу кровь красной. Железо известно человечеству уже несколько тысячелетий и как никакой другой элемент сформировало нашу культуру и цивилизацию.


Слева: ржавчина, старая подкова, покрытая черным FeO и красным Fe 2 O 3 .
Справа: раскаленное железо выковано молотком и наковальней.


Слева: цилиндр из чистого железа, 16 г, диаметр 1 см.
Справа: железная руда из Грюнтена на юге Германии. 50 грамм, 3,5 х 7 см.


Слева: Нож из высоколегированной стали толщиной ок. 84,5% железа, 14% хрома, 1% углерода, 0,3% молибдена и 0,2% никеля.
Справа: аметист SiO 2 с примесями Fe. Облучение превратило ионы Fe 3+ в Fe 4+ , которые в кристаллической решетке вызывают фиолетовый цвет. Также видны Fe 2 O 3 и дендриты оксида марганца.

Объявление


Изображения находятся под лицензией Creative Commons Attribution 3.0 Непортированная лицензия, если не указано иное. Атрибуция путем ссылки (за пределами интернет-кредита с URL-адресом) на страницу соответствующего элемента.

Последнее изменение страницы 5 марта 2016 г.

Водород, Дейтерий, Гелий, Литий, Бериллий, Бор, Углерод, Азот, Кислород, Фтор, Неон, Натрий, Магний, Алюминий, Кремний, Фосфор, Сера, Хлор, Аргон, Калий, Кальций , Скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, мышьяк, селен, бром, криптон, рубидий, стронций, иттрий, цирконий, ниобий, молибден, технеций, рутений, родий , Палладий, серебро, кадмий, индий, олово, сурьма, теллур, йод, ксенон, цезий, барий, лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттрий , Лютеций, гафний, тантал, вольфрам, рений, осмий, иридий, платина, золото, ртуть, таллий, свинец, висмут, полоний, астатин, радон, франций, радий, актиний, торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний, америций , Кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермиу м, Менделевий, Нобелий, Лоуренсий, Резерфордий
|| Лантаноиды, Актиноиды
|| Дом, Все, Мозаика, Игра на концентрацию, Знания, Свойства, Записи, Архивы, Острова стабильности, Светящиеся газы

Утюг

Утюг

Автор: курс химии Оливии Шаффнер в средней школе Эдгертона.

О дисплее: Особенности этого дисплея:

  • Тени для век марки Youngblood (пожертвовано Юлией Смирновой) — Минеральная косметика Youngblood, которую можно найти поблизости
    в Центре оздоровления и косметической терапии Refresh используйте для своей косметики все натуральные минералы вместо обычных химикатов.
    в макияже.Среди ингредиентов — ультрамарины (алюминий и натрий с сульфидами или сульфатами), диоксид титана, оксиды железа, зелень оксида хрома, фиалка марганца, оксихлорид висмута и ферроцианид железа.
  • Оксид железа — На дисплее в горных породах можно увидеть различные оттенки оксидов железа. Оксиды
    может использоваться для красок, макияжа, пищевых красителей, покрытий и цветного бетона.
  • Кровь — Около 70% железа в организме находится в крови, и железо играет очень важную роль в функционировании крови.Железо присутствует в белке, называемом гемоглобином,
    который находится в красных кровяных тельцах. Функция гемоглобина — переносить кислород из крови из легких в другие ткани, которым для работы необходим кислород. Гемоглобин способен переносить этот кислород, потому что железо в нем находится в форме иона Fe 2+ , который легко связывается с кислородом.
  • Игровой предмет «Одежное железо» от «Монополии» — когда утюги для одежды были впервые использованы, они были названы так, потому что
    из чугуна.Утюг нагревали на огне или на плите, чтобы он мог
    использоваться для разглаживания складок на ткани. Утюги сейчас часто делают из стали, которая
    на 90% состоит из железа.
  • Золото дураков — это также известно как пирит или железный пирит, и оно состоит из сульфида железа (FeS 2 ). Его называют золотом дураков, потому что из-за металлического золотого цвета он часто бывает
    ошибочно принимают за золото.Золото дураков можно использовать для создания искр, необходимых для начала
    возгорание при ударе о металл или твердый материал.
  • Утюг для гольфа — клюшки для гольфа на самом деле не сделаны из железа, но их обычно называют утюгами, потому что
    они сделаны из металла. В частности, они изготовлены из стали, которая представляет собой сплав, содержащий
    90% железо.
  • Фигурка Железного Человека — Железный Человек — супергерой Marvel Comics, который стал еще более известным благодаря фильмам «Железный человек» и «Мстители».Хотя многие думают, что его костюм сделан из железа из-за его имени, это не так.
    На видео ниже Американское химическое общество рассматривает науку, лежащую в основе
    Мстители.

  • Гвозди — Гвозди можно сделать только из железа, но поскольку железо очень легко ржавеет, теперь они
    часто из нержавеющей стали.Нержавеющая сталь состоит из стали вместе с другим
    элемент, которым может быть никель, хром, алюминий, кремний или молибден. Сталь — это в основном железо с углеродом, заполняющим промежутки между атомами железа.
  • Серебро — Серебро раньше делали из чугуна, но из-за того, что оно так легко корродирует,
    была нужна альтернатива. Большая часть столового серебра в настоящее время изготавливается из нержавеющей стали,
    сплав объяснен выше в описании гвоздей.Около 90% нержавеющей стали
    железо, и оно намного устойчивее к коррозии, чем само железо.
  • Шерстяная игрушка Вилли — В этой игрушке «волшебная палочка» может быть использована для придания Вилли волос, бровей и лица.
    волосы. «Волосы» — это железный металл, а «волшебная палочка» — магнит, притягивающий
    утюгом, чтобы перемещать его по лицу Вилли.
  • Дверная ручка из кованого железа — Дверные ручки, ручки и молотки раньше (а иногда и сейчас) изготавливаются из
    кованое железо, которое представляет собой сплав железа.

Видео ниже было снято на уроке химии г-жи Шаффнер на уроке химии.
вклад:

Интересные факты

  • Есть много продуктов, содержащих железо, включая курицу, морепродукты и сладкий картофель.
  • Есть 7.25-метровый железный столб в Дели, датируемый 400 годом нашей эры, и он все еще стоит,
    хотя он должен был быть разрушен выветриванием давным-давно. Узнать больше о
    это здесь: https://www.historicmysteries.com/mysterious-iron-pillar-of-delhi/
  • Железо составляет 5,6% земной коры и почти все ее ядро.
  • Железо образуется в результате синтеза звезд с достаточной массой.
  • Железо используется в фейерверках для образования искр; цвет искр зависит от температуры
    железа.
  • Железо токсично в высоких дозах.
  • Железо — один из семи элементов, упомянутых в Библии.
  • Железо — шестой по распространенности элемент во Вселенной, четвертый по распространенности элемент.
    в земной коре, и самый распространенный элемент в общем составе
    Земля.

Об авторе: На уроке химии г-жи Шаффнер в средней школе Эдгертон в Эдгертоне, штат Огайо,
В нем 9 старших и 1 юниор. На фото в заднем ряду слева направо Девин Херман.
и Хантер Уорд. В среднем ряду слева направо изображены Картер Кнехт, Кейд.
Макклеллан, Киган Стил и Дерек Блю. Изображенный в первом ряду слева направо,
Делейни Эллиотт, Отэм Грувер, Лея Фритч и Эрин Люк.

Вернуться к Периодической таблице

Список химических символов — Bodycote Plc

.

.

.

.

Химический символ Название элемента Атомный N или Происхождение символа
Ac Актиний 89
Ag Серебро 47 От латинского Argentum, что первоначально означало сияющий металл.
Al Алюминий 13
Am Америций 95
Ар Аргон 18
Как Мышьяк 33
при Астатин 85
Au Золото 79 От латинского Aurum, что первоначально означало желтый
В Бор 5
Ba Барий 56
Be Бериллий 4
Bh борий 107
Bi висмут 83
Bk Берклий 97
Br Бром 35
С Углерод 6
Ca Кальций 20
КД Кадмий 48
CE Церий 58
Cf Калифорний 98
Класс Хлор 17
см Кюрий 96
Co Кобальт 27
Кр Хром 24
CS Цезий 55
Cu Медь 29 От Cuprum, латинского названия Кипра, римского источника меди
DS Дармштадтиум 110
Дб Дубний 105
Dy Диспрозий 66
Er Эрбий 68
Es Эйнштейний 99
Eu Европий 63
F фтор 9
Fe Утюг 26 От Ferrum, латинского названия железа
FM Фермий 100
Fr Франций 87
Ga Галлий 31
Gd Гадолиний 64
Ge Германий 32
H Водород 1
He Гелий 2
Hf Гафний 72
рт. Ст. Меркурий 80 От латинского Hydragyrum, что означает жидкое серебро
Ho Гольмий 67
HS Калий 108
I Йод 53
В Индий 49
Ir Иридий 77
К Калий 19 От латинского Kalium, что означает щелочь
Kr Криптон 36
La Лантан 57
Ли Литий 3
Lr Лоуренсий 103
Лю Лютеций 71
Md Менделевий 101
мг Магний 12
Мн Марганец 25
Пн молибден 42
млн т Мейтнерий 109
Азот 7
Na Натрий 11 От слова Natrium, латинского названия карбоната натрия
Nb Ниобий 41
Nd Неодим 60
Ne Неон 10
Ni Никель 28
Нет Нобелий 102
НП Нептуний 93
O Кислород 8
Ос Осмий 76
п. фосфор 15
Па Протактиний 91
Pb Свинец 82 От латинского Plumbum, что означает мягкий белый металл
Pd Палладий 46
мкм Прометий 61
По Полоний 84
Пр празеодим 59
Pt Платина 78
Pu Плутоний 94
Ra Радий 88
руб. Рубидий 37
Re Рений 75
Rf Резерфордий 104
Rg Рентгений 111
Rh Родий 45
Rn Радон 86
Ру Рутений 44
S Сера 16
Сб Сурьма 51 От латинского Stibium означает косметическая пудра
SC Скандий 21
SE Селен 34
Sg Сиборгий 106
Si Кремний 14
см Самарий 62
Sn Олово 50 От Stannum, латинского слова олово
Sr Стронций 38
Ta Тантал 73
Тб Тербий 65
TC Технеций 43
Te Теллур 52
Чт торий 90
Ti Титан 22
Tl Таллий 81
ТМ Тулий 69
U Уран 92
В Ванадий 23
Вт Вольфрам 74 От Вольфрама, старого названия элемента, производного от его руды, Вольфрамит
Xe Ксенон 54
Y Иттрий 39
Yb Иттербий 70
Zn Цинк 30
Zr Цирконий 40

Утюг | Химия | The Guardian

Наконец, мы встречаем четвертый по распространенности элемент на Земле (и шестой по распространенности элемент во Вселенной).Железо обозначается символом Fe (от латинского: ferrum) и атомным номером 26. Это еще один блестящий переходный металл светло-серого цвета. В этом видео мы узнаем о первой химической реакции профессора еще в ледниковые периоды, в его дохимические дни, а также узнаем о реакции термитов и о том, как она сыграла центральную роль в очень забавной розыгрыше:

Как отметил профессор, железо критически важно для живых существ. Он содержится в крови позвоночных, связанный большими молекулами гемоглобина и миоглобина, где он связывается с молекулярным кислородом, когда этот газ находится в высокой концентрации, и высвобождает его, когда концентрация низкая.Железо также содержится в активных центрах многих важных ферментов, участвующих в клеточном дыхании и окислительно-восстановительных реакциях как у растений, так и у животных.

Видеожурналист Брэди Харан — человек с камерой, а Ноттингемский университет — это место, где встречаются ученые. Вы можете следить за Брэди в твиттере @periodicvideos и за Университетом Ноттингема в твиттере @UniNottingham

Вы уже встречали эти элементы:

Марганец: Mn, атомный номер 25
Хром: Cr, атомный номер 24
Ванадий: V, атомный номер 23
Титан: Ti, атомный номер 22
Скандий: Sc, атомный номер 21
Кальций: Ca, атомный номер 20
Калий: K, атомный номер 19
Аргон: Ar, атомный номер 18
Хлор: Cl, атомный номер 17
Сера: S, атомный номер 16
Фосфор: P, атомный номер 15
Кремний: Si, атомный номер 14
Алюминий: Al, атомный номер 13
Магний: Mg, атомный номер 12
Натрий: Na, атомный номер 11
Неон : Ne, атомный номер 10
Фтор: F, атомный номер 9
Кислород: O, атомный номер 8
Азот: N, атомный номер 7
Углерод: C, атомный номер 6
Бор: B, атомный номер 5
Бериллий: Be , атомный номер 4
Литий: Li, атомный номер 3
Гелий: He, атомный номер 2
Водород: H, атомный номер 1

Вот новая для вас интерактивная Периодическая таблица элементов, с которой весело играть!

.