Застосовуються під час виробництва магнітних носіїв інформації (магнітних стрічок для аудіо-, відео- та комп'ютерної техніки, дискет, накопичувачів на жорстких магнітних дисках).
Wikimedia Foundation. 2010 .
Дивитися що таке "Заліза оксиди" в інших словниках:
ЗАЛІЗИ ОКСИДИ: FeO Fe2O3 та Fe3O4. Природні оксиди заліза (гематит та магнетит) сировина для одержання заліза. Застосовуються у виробництві магнітних матеріалів, як пігменти, компоненти футеровочної кераміки. Великий Енциклопедичний словник
ЗАЛІЗИ ОКСИДИ: FeO, Fe2O3 та Fe3O4. Природні оксиди заліза (гематит та магнетит) сировина для одержання заліза. Застосовуються у виробництві магнітних матеріалів, як пігменти, компоненти футеровочної кераміки. Енциклопедичний словник
ЗАЛІЗУ ОКСИДИ- не розчиняються у воді сполуки FeO, Fe203 та їх суміш Fe304 (у природі мінерал магнетит), які застосовують для виробництва чавуну, сталі, феритів та ін. Велика політехнічна енциклопедія
FeO, Fe2O3 та Fe3О4. Природні оксиди заліза (гематит та магнетит) сировина для одержання заліза. Застосовуються у виробництві магнітних матеріалів, як пігменти, компоненти футеровочної кераміки. Енциклопедичний словник
Не розчиняються у воді сполуки заліза: чорний FeO (устар. закис заліза), tnл 1368 °С; чорний Fе2О3 (устар. закис окис заліза, у природі мінерал магнетит), tnл 1538 ° С; жовтий, коричневий або темно-червоний Fe3O4 (у природі мінерал гематит або … Великий енциклопедичний політехнічний словник
Оксид FeO (у техніці вюстит). У кристаліч. решітці вюститу є вакантні вузли, і його склад відповідає фле FexO, де х = 0,89 0,95; ур ня температурної залежності тиску розкладання: lg p(O2, мм рт. ст.) = 26730/T+ 6,43 (T > 1813 К);… … Хімічна енциклопедія
FeO, Fe2O3 та Fe3O4. Природні Ж. о. (гематит та магнетит) сировина для отримання заліза. Застосовуються у виробі, матеріалів, як пігменти, компоненти футеровочі кераміки. Природознавство. Енциклопедичний словник
ОКСИДИ: FeO (чорний, tпл 1369шC); Fe2O3 (від темно-червоного до чорно-фіолетового або коричневого кольору, tпл 1565шC; мінерал гематит та ін.); Fe3O4 (чорний, tпл 1594шC; мінерал магнетит). Природні заліза оксиди сировини у виробництві заліза, … Сучасна енциклопедія
Див. Заліза оксиди … Хімічна енциклопедія
ОКСИДИ ЗАЛІЗУ, одна з трьох сполук, що існують у трьох станах: окис заліза (II) (закис заліза, FeO); окис заліза (III) (окис заліза, Fe2O3), що зустрічається у природі як ГЕМАТИТ; і закисно окисне залізо (Fе3О4), яке… Науково-технічний енциклопедичний словник
ЗАЛІЗУ ОКСИДИ. Оксид FeO (у техніці – вюстит). У кристаліч. решітці вюститу є вакантні вузли, та її склад відповідає формулі Fe x O, де x = 0,89-0,95; рівняння температурної залежності тиску розкладання: lg p(O 2 , мм рт. ст.) = - 26730/T+ 6,43 (T > 1813 К); див. також табл. У воді практично не раств., добре розчинний у кислотах, розчинах лугів. Легко окислюється; пірофорен. Після прожарювання хімічна активність і пірофорність FeO знижуються. У природі – надзвичайно рідкісний мінерал іоцит. Одержують відновленням Fe 2 O 3 воднем або СО або при прожарюванні в атмосфері N 2 2FeC 2 O 4 * 3H 2 O. Сесквіоксид Fe 2 O 3 існує у трьох поліморфних модифікаціях: найбільш стійка а (мінерал гематит), g (маггеміт, оксимагнет) і d (з тригональною кристалічною решіткою); температури переходу a :
g 677°С, g :
d 777 ° С; D H 0 переходу a :
g 0,67 кДж/моль. Для модифікації a -Fe 2 O 3 рівняння температурної залежності тиску розкладання: lg p(O 2 , мм рт. ст.) = - 10291/T+ 5,751gT - 1,09 * 10 - 3 Т -0,75 * 10 5 Т – 2 – 12,33; розчинний у соляній та сірчаній кислотах, слабо - у HNO 3 ; парамагнетик, точка Нееля 953 К. Модифікації g - і d -Fe 2 O 3 феримагнітні; g -Fе 2 Про 3 утворюється при низькотемпературному окисненні Fe 3 O 4 і Fe, d -Fe 2 O 3 може бути отриманий при гідролізі та окисненні розчинів солей Fe(II). Оксид Fe(II,III) - з'єднання формули Fe 3 O 4 або FeO * Fe 2 O 3 Fe II (Fe III O 2) 2 (мінерал магнетит), при нагріванні розкладається; при 627 ° С a -форма перетворюється на b ; рівняння температурної залежності тиску розкладання: lgp(O 2 , мм рт. ст.) = = - 33265/Т+ 13,37 (Т > 843 К); ферімагнетик, точка Кюрі 900 К; відрізняється високою електрич. провідністю. Розчинний у кислотах з утворенням солей Fe(II) і Fe(III), прожарений при 1200-1300 °С природні магнетити практично не розчиняються в кислотах та їх сумішах. При нагріванні на повітрі окислюється до Fe2O3. Отримують дією водяної пари на розпечене залізо, відновленням Fe 2 O 3 окисленням FeO. ЗАЛІЗА ОКСИДИ о. відповідає ряд гідроксидів. Гідроксид Fe(OH) 2 утворюється при дії лугу на водні розчини солей Fe(II); швидко окислюється до FeO(OH). Розчинність у воді 0,00015 г в 100 г (18°С), розчинний у кислотах, розчинах лугів з утворенням гідроксоферратів(II), наприклад Na 2 і розчинах NH 4 Cl. Гідроксиди Fe(III) утворюють у природі ряд бурих залізняків: гідрогематит Fe 2 O 3 * 0,1H 2 O (твердий розчин води в гематиті), турьіт 2Fe 2 O 3 * Н 2 О (тонка механічна суміш гетету та гідрогематиту), гетит a -FeO(OH), або Fe 2 O 3 * H 2 O, лепідокрокіт g -FeO(OH), гідрогетит 3Fe 2 O 3 * 4H 2 O, лимоніт 2Fe 2 O 3 * 3H 2 O, ксантосидерит Fe 2 O 3 * 2H 2 O і лімніть Fe 2 O 3 *3H 2 O (тверді розчини води в гететі). Хімічна енциклопедія. Том 2 >>
Лімніт збігається за складом з мистецтв. гідрогелем Fe(OH) 3 , одержуваним осадженням лугом із розчинів солей Fe(III). При прожарювання гідроксиди Fe перетворюються на a-Fe 2 O 3 . Гідроксид Fe(OH) 3 - дуже слабка основа; амфотерен, при змісті з лугами або основними оксидами утворюють солі не виділеної у вільний стан залізистої кислоти НFеО 2 - ферати(Ш), або ферити, наприклад NaFeO 2 . При окисленні Fe(OH) 3 в лужному середовищі сильними окислювачами утворюються солі не існуючої залізної кислоти H 2 FeO 4 (триоксид FeO 3 також невідомий) - феррати(VI), наприклад K 2 FeO 4 - червоно-фіолетові кристали; при 120-200 ° С розкладаються на Fe 2 O 3 , M 2 O та О 2 ; сильніші окислювачі, ніж КМnО 4 . Прір. оксиди та гідроксиди Fe – сировина у виробництві Fe, природні та синтетичні – мінеральні пігменти (див. Залізна слюдка, Залізооксидні пігменти, Залізний сурик, Мумія, Охри, Умбра); FeO - проміжний продукт у виробництві Fe та феритів, компонент кераміки та термостійких емалей; a -Fe 2 O 3 - компонент футерувальної кераміки, цементу, терміту, поглине. маси для очищення газів, поліруючого матеріалу (крокусу) використовують для отримання феритів; g -Fe 2 O 3 - робочий шар магнітних стрічок; Fe 3 O 4 - матеріал для електродів при електролізі хлоридів лужних металів, компонент активної маси лужних акумуляторів, кольорового цементу, кераміки футеровки, терміта; Fe(OH) 2 -проміжний продукт при отриманні ЗАЛІЗУ ОКСИДИ о. та активної маси залізонікелевих акумуляторів; Fe(OH) 3 - компонент поглинальної маси для очищення газів, каталізатор в органічному синтезі.
Залізо відоме з давніх-давен. Найстаріші залізні предмети, знайдені археологами, відносяться до 4 тис. до н. е. Вважають, що матеріалом, з якого людина виготовила перші залізні вироби, було метеоритне залізо.
Невипадково багатьма мовами залізо називали «небесний метал», «капающий з неба» тощо. Перший науковий доказ того, що «залізне каміння падає з неба», надав у 1775 році петербурзький академік географ і мандрівник Петро Симон Паллас (1741–1811), який привіз до Петербурга брилу залізного метеориту масою 600 кг. Найбільшим із залізних метеоритів, знайдених на Землі, є метеорит «Гобе» масою близько 60 т, який був виявлений у 1920 р. у Південно-Західній Африці. Найбільший залізний метеорит, який спостерігали під час падіння, знаходиться в Москві в музеї Російської академії наук. При падінні (18 жовтня 1816, Далекий Схід), метеорит розбився і було знайдено два уламки масою 256 кг.
Метеоритне залізо – не чисте. Зазвичай залізні метеорити містять нікель (до 30%) та інші елементи. Метеоритне залізо добре кується в холодному стані, а при нагріванні стає крихким, тому залізні вироби найдавніших майстрів неможливо перекувати гарячим способом.
Вкраплення заліза нерідко містяться в базальтових та інших вивержених породах. У 1905 році на острові. Російський у Японському морі поблизу Владивостока було виявлено самородний чавун, що містить 3,2% вуглецю.
Припускають, що тверде ядро Землі починаючи з глибини 2900 км (екваторіальний радіус Землі 6377 км) складається зі сплаву заліза (91-92%) і нікелю (8-9%).
За поширеністю в земній корі залізо поступається лише кисню, кремнію та алюмінію. Сполуки заліза входять до складу багатьох мінералів, гірських порід, ґрунтів, живих організмів, проте руди заліза нечисленні. Найбільш цінними є оксидні руди.
Пірит (залізний колчедан) FeS 2 безпосередньо для виплавки заліза не використовується, однак для виплавки застосовують продукти випалювання при виробництві сірчаної кислоти. Назва піриту походить від грецького слова "пюр" - вогонь. Цей мінерал латунно-жовтого кольору, з яскравим металевим блиском, є найтвердішим природним сульфідом. Якщо по піриту вдарити кремнем, то від мінералу відскакують іскри, якими можна підпалити трут або інший матеріал, що легко запалюється.Залізо з руд почали виплавляти в Африці
I тисячоліття до н. Тут залізняк виходить на поверхню землі. Можливо, їх знаходили у річкових наносах. У басейні. Замбези археологи виявили глиняні домни, занедбані залізорудні шахти, купи шлаку. Місцеві племена перейшли з кам'яної доби відразу в залізний, минаючи бронзовий.Згодом залізо повсюдно потіснило інші метали і стало головним матеріалом виготовлення інструментів, зброї, механізмів та інших виробів. Залізне століття, що почалося в ті далекі часи, триває досі. Перед заліза та її сплавів припадає близько 95% всієї виробленої світі металопродукції. Зараз основну масу заліза виплавляють у вигляді чавуну та сталі.
Протягом майже трьох тисячоліть металургія заліза не зазнавала принципових змін. Спочатку людина навчилася відновлювати залізні руди нагріванням з деревним вугіллям, отримуючи так зване сиродутне залізо, що майже не містить вуглецю (ковке та пластичне). У 6 ст. до зв. е. у Китаї було отримано перший чавун. Він був відомий і античним металургам. Виробництво чавуну у Європі почало розвиватися у 17 ст. У нашій країні промислове отримання чавуну почалося в 17 ст., а за Петра
I Росія з випуску чавуну вже перевершила всі країни. Давні майстри знали також спосіб виробництва литої сталі шляхом плавлення тигельної. У 19 ст. були винайдені нові процеси виробництва сталі (безсемерівський, мартенівський та томасовський), які використовуються досі.Чавун одержують у вертикальних печах – домнах (рис. 1).
Чавун виплавляють із шихти, що містить шматки збагаченої руди, у присутності відновника (коксу) та флюсів (зазвичай доломіту)
CaCO 3 MgCO 3). Знизу в доменну піч вдувають повітря, збагачене киснем. Вуглець, що міститься в коксі, згоряє, а отриманий діоксид вуглецю відновлюється надлишком вуглецю до монооксиду. Монооксид вуглецю, що утворюється в печі, послідовно відновлює оксид заліза, що міститься в руді( III) до заліза: Fe 2 O 3 + 3 CO = 4 Fe + 3 CO 2Температура в горні (нижній частині) печі, де накопичується рідкий чавун, перевищує 1500
° С. У разі доменної печі відбувається інтенсивне насичення заліза вуглецем (науглероживание), тому доменний чавун зазвичай містить від 2 до 4,6% вуглецю. Флюси взаємодіють із компонентами руди, утворюючи шлак, у якому йдуть шкідливі домішки (сірка, фосфор), порожня порода, надлишки марганцю та деякі кольорові метали. Доменні гази випускаються через колошники у верхній частині печі.Виробництво сталі засноване на переплавці чавуну у присутності окислювачів. У ході виплавки сталі вміст вуглецю знижується до 15-2%. Утворюється в окисних умовах
FeO реагує з вуглецем і домішками, окислюючи їх та відновлюючись до Fe .У киснево-конверторному (бессемерівському) способі використовують спеціальну ємність для виплавки сталі – конвертер, що є ретортоподібним резервуаром (рис. 2).
У конвертер заливають рідкий чавун, який продувається сумішшю кисню з повітрям і вуглеводнями, і шихту, що містить чавун, руду, сталевий брухт і флюси, потім подається чистий кисень.
Мартенівську плавку проводять у спеціальних (мартенівських) печах. При плавленні шихти відбувається окислення заліза та домішок. Щоб підвищити ефективність процесу повітряне дуття збагачують киснем. Аналогічні процеси протікають при виплавці стали електросталеплавильним методом. Він зручний тим, що дозволяє точніше регулювати умови процесу, а також проводити плавку у вакуумі або під тиском.
Залізо особливого ступеня чистоти, що містить менше 0,001% домішок, одержують через карбонільний комплекс. Для цього вихідний технічний метал обробляють за 150–200
° З під тиском монооксидом вуглецю. Рідкий карбоніл, що утворюється при цьому [ Fe (CO ) 5] очищають перегонкою, а потім розкладають за більш високої температури до металу. Отриманий порошок називають карбонільним залізом.Чисте залізо – твердий, сріблясто-білий тугоплавкий метал. При звичайному тиску залізо існує як чотири кристалічних модифікацій. До температури 917
° З стійким a - Fe , яке нижче 769 ° С має феромагнітні властивості. Інші модифікації утворюються за більш високих температур. У рідкий стан метал переходить при 1535° При різкому охолодженні високотемпературні модифікації заліза не встигають повністю перейти в a -Модифікацію. На цьому засновані методи загартування сталі.Залізо виявляє помірну хімічну активність. Воно горить в атмосфері кисню, утворюючи оксид
Fe 2 O 3 . У дрібнороздробленому стані метал пирофорен, тобто. здатний самозайматися на повітрі. Тонкий порошок заліза можна отримати за термічного розкладання оксалату заліза в атмосфері водню.Залізо реагує з розплавленою сіркою, утворюючи сульфід, активно взаємодіє з хлором, бромом та йодом з утворенням трихлориду, триброміду та дііодиду. З фтором залізо реагує слабко через утворення на поверхні щільної мало летючої плівки трифториду. При температурах понад 500
° З метал оборотно взаємодіє з вуглецем: Fe + C Fe 3 CКарбід заліза такого складу називають цементитом. Він міститься у чавунах та сталях.
Металеве залізо на холод
e швидко реагує з кислотами-«неокислювачами», утворюючи солі заліза ( II ). У холодних концентрованих сірчаної та азотної кислотах метал пасивується, що дозволяє транспортувати концентровану сірчану кислоту у залізних цистернах. У розведеній азотній кислоті утворюється нітрат заліза ( III): Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 OПри температурі 600° Залізо окислюється водою: 3Fe + 4H 2 O (Fe II, Fe III 2) Про 4 + 4H 2 За більш високої температури рівновага зміщується вліво.Під дією атмосферної вологи та повітря залізо корозує (іржавіє):
4Fe + 2H 2 O + 3O 2 = 4FeO(OH)За рахунок корозії щорічно втрачається до 10% всього виробленого заліза ( см. КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ).Дуже чисте залізо, що містить менше 0,01% домішок сірки, вуглецю та фосфору, стійке до корозії. Поблизу р. Делі Індії стоїть залізна колона, поставлена ще 9 в. е., де немає жодних ознак іржі. Вона виготовлена з дуже чистого металу з вмістом заліза 99,72%. Не останню роль корозійної стійкості матеріалу знаменитої колони можуть грати кліматичні особливості цієї місцевості.
Металеве залізо взаємодіє при нагріванні з концентрованими (більше 30%) розчинами лугів, утворюючи гідроксокомплекси. Під дією сильних окислювачів при нагріванні залізо може утворювати сполуки у ступені окислення (+
VI) – ферати: Fe + 2 KNO 3 = K 2 FeO 4 + 2 NOДля заліза відомі оксиди та гідроксиди в ступенях окиснення (
II ) та ( III ).Монооксид заліза отримують прожарюванням карбонату або оксалату заліза(
II ) в інертній атмосфері: Fe (C 2 O 4) = FeO + CO 2 + COЦе темнозабарвлена тверда, тугоплавка речовина. З водою монооксид заліза не взаємодіє, але легко реагує із кислотами:
FeO + 2 H + = Fe 2+ + H 2 OБілий гідроксид заліза(
II ) Fe (OH ) 2 утворюється при дії розчинів лугів на водні розчини солей заліза. На повітрі він швидко темніє внаслідок окислення:4Fe(OH) 2 + O 2 = 4FeO(OH) + H 2 OБуро-червоний оксид заліза( III ) Fe 2 O 3 одержують термічним розкладанням гідроксиду або нітрату заліза( III ). Він розкладається при плавленні (1565° С) на FeO та O 2 . Оксид Fe 2 O 3 , отриманий при не дуже високих температурах, реагує з кислотами: Fe 2 O 3 + 3 H + = 2 Fe 3+ + 3 H 2 OПісля сильного прожарювання
Fe 2 O 3 стає інертним і з кислотами не взаємодіє.Подвійний оксид заліза (
Fe II, Fe III 2) Про 4 утворюється при дії водяної пари на розпечене залізо, при відновленні Fe 2 O 3 окисленні FeO . Він розчиняється в кислотах із заснуванням солей заліза( II ) та заліза(III ), при нагріванні на повітрі окислюється до Fe 2 O 3 .Гідроксид заліза(
III ) утворюється при підлужуванні водних розчинів солей:FeCl 3 + 3(NH 3 ·H 2 O) = FeO(OH)- + 3NH 4 Cl + H 2 O Він стійкий і виявляє помітних окисних властивостей.Залізо утворює прості солі майже з усіма аніонами. Розчинні у воді нітрати, сульфати, галогеніди (крім фторидів), ацетати та ін.
II ) може бути окислений багатьма окислювачами до катіону заліза( III ). Розчини солей заліза( II ) та його тверді солі поступово окислюються навіть просто при зберіганні на повітрі:4FeCO 3 + 2H 2 O + O 2 = 4FeO(OH) + 2CO 24FeS + 6H 2 O + O 2 = 4FeO(OH) + 4H 2 S
Найбільш стійкою твердою сіллю заліза ( II ) є гексагідрат сульфату заліза( II )-амонію (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 . 6 H 2 O (Сіль Мора).При нагріванні сульфати, нітрати, карбонати та оксалати заліза розкладаються. У цьому залізо(
II ) зазвичай окислюється до заліза ( III ), наприклад: FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2Солі заліза(
III ) піддаються сильному гідролізу. Fe 3+ виявляє помірні окисні властивості. Через перебіг окисно-відновних реакцій не вдається отримати солі заліза ( III ) з аніонами, що мають відновлювальні властивості: FeCl 3 + H 2 S = 2 FeCl 2 + S + 2 HClЗалізо в ступені окислення (+
VI ) утворює феррат-іон FeO 4 2– , для якого відомі солі з багатьма катіонами металів. За будовою та розчинністю у воді ферати подібні до сульфатів і хроматів. Так, ферати барію та стронцію мало розчинні у воді, а ферати лужних елементів утворюють розчини малиново-червоного кольору. У сильнолужному середовищі феррат-іон досить стійкий, але при підкисленні розчину він руйнується: FeO 4 2– + 20 H + = 4 Fe 3+ + 3 O 2 + 10H 2 OУ лужному середовищі окисні властивості ферратів виражені слабо. У умовах їх легко синтезувати:
2FeO(OH) + 3Cl 2 + 10 KOH = 2K 2 FeO 4 + 6KCl + 6H 2 OFe 2 O 3 + KClO 3 + 4KOH = 2K 2 FeO 4 + KCl + 2H 2 O (
сплавлення ) Залізо є добрим комплексоутворювачем.У присутності деяких лігандів стабілізуються аномально низькі ступені окислення заліза, наприклад, рівень окислення (0).
У 1916 на Баденській аніліново-содовій фабриці (
BASF ) у Німеччині виявили забутий сталевий балон зі стислим монооксидом вуглецю. Коли балон розкрили, на дні його було близько 500 мл жовтої маслянистої рідини з характерним запахом. Було встановлено його хімічну формулу [ Fe (CO ) 5]. При нагріванні в інертній атмосфері цей карбонільний комплекс цілком стійкий (закипає при 103 ° С), але легко згорає на повітрі. Групи СО можуть заміщатися на інші ліганди - аміни, ненасичені органічні сполуки (наприклад, бутадієн С 4 Н 6) та ін.+ C 4 H 6 = + 2COВідомі комплекси заліза, що містять як ліганд групу NO , наприклад, [ Fe (CN ) 5 NO ] 2-, [ Fe (NO ) 4]. Встановлено, що у цих сполуках група NO несе негативний заряд. Утворення нітрозильного комплексу заліза використовується для виявлення монооксиду азоту: SO 4 + NO SO 4 + H 2 OВ результаті цієї реакції з'являється характерне буре забарвлення.Якісною реакцією на катіон заліза (
III ) є взаємодія з тіоціанат-іоном: 3+ + nNCS – 3–n + nH 2 OУтворюється суміш тіоціантних комплексів ( n = 3-6), що мають яскраво-червоний колір.Малостійкі тіоціанатні комплекси заліза (
III ) легко руйнуються у присутності лігандів, що утворюють міцніші комплекси, наприклад, фторид іонів.Велике практичне значення мають комплекси заліза з аніонами ортофосфорної кислоти, які утворюються коли іржа з поверхні металевого заліза видаляється водним розчином кислоти. Аквакатіони заліза, що з'явилися в кислотному середовищі, вступають у взаємодію з наявними в розчині аніонами.
H 2 PO 4 – , HPO 4 2– та PO 4 3-, в результаті утворюється ряд комплексів, серед яких переважає [ Fe (H 2 PO 4) 4] -. До його складу входять два бідентатні і два монодентатні ліганди H 2 PO 4 – . У меншій мірі утворюються [ Fe (HPO 4) 4 ] 3- і [ Fe (PO 4) 4] 6-.Особливою стійкістю відрізняються ціанокомплекси заліза. Комплекси заліза
K 4 [ Fe (CN ) 6 ] · 3 H 2 O та K 3 [ Fe (CN ) 6] мають тривіальні назви «жовта» та «червона кров'яні солі». Жовту кров'яну сіль, мабуть, виявили випадково на початку 18 ст. Це з'єднання отримували з тварин покидьків (у тому числі крові), які нагрівали разом з карбонатом калію та залізною тирсою. При дії розчину жовтої кров'яної солі на солі заліза ( III ) вони фарбувалися в синій колір. Витягнута з розчину фарба виявилася дуже яскравою, відносно дешевою, неотруйною (на відміну від жовтої кров'яної солі), стійкою до дії слабких кислот. У неї було багато назв, але закріпилося одне – берлінська блакитність, напевно, тому, що першим став використовувати цю фарбу берлінський фарбувальний майстер Дизбах. Спосіб отримання берлінської лазурі довго тримали в секреті, але через кілька десятиліть хіміки різних країн, у тому числі і перший російський учений-дослідник Михайло Васильович Ломоносов(1711-1765), відкрили таємницю синтезу цієї речовини. Схожу фарбу навчилися отримувати й іншим способом. У 1822 німецький хімік Леопольд Гмелін (1788-1853) виділив червону сіль. K 3 [ Fe (CN ) 6 ], окислюючи хлором жовту K 4 [ Fe (CN ) 6 ] · 3 H 2 O . Сіль Гмеліна реагувала з розчинами солей заліза( II ) з утворенням синього продукту, який назвали турнбулевою блакитною на честь одного з компаньйонів фірми «Артур і Турнбуль», другим господарем якої був дідусь знаменитого англійського хіміка та фізика Вільяма Рамзая (1852–1916). Сам Рамзай вважав, що саме його дід, спадковий фарбник, відкрив цю гарну фарбу. Пізніше утворення берлінської лазурі та турнбулевої сині стали використовувати для визначення іонів заліза в розчині: синє забарвлення з'являється тільки при дії гексаціаноферату ( II ) калію (жовтої кров'яної солі) на катіон заліза ( III ) або гексаціаноферату ( III ) (червоної кров'яної солі) на катіон заліза ( II ), але не навпаки.Хімічний склад берлінської лазурі та турнбулевої сині, незважаючи на деяку мінливість, практично однаковий. Довгий час вважали, що вони відрізняються ступенями окиснення заліза у зовнішній і внутрішній сфері комплексних сполук, що утворюються. Вважали, що берлінській лазурі відповідає формула
KFe III [Fe II (CN ) 6 ], а турнбулеві сині – KFe II [Fe III (CN ) 6], але подальші дослідження показали, що берлінська блакит і турнбулева синь - це те саме речовина. Вдалося встановити, що катіони заліза ( II ) оточені шістьма атомами вуглецю, а катіони заліза( III ) – атомами азоту. Це комплексне з'єднання можна схематично уявити в такому вигляді
Ціанідні ліганди є містковими. А в порожнинах цієї структури знаходяться катіони калію.
Залізо в ступені окислення (+
II ) може приєднувати ненасичені вуглеводні, заповнюючи свої вакантні атомні орбіталі. p -Електронами кратних зв'язків.На нафтопереробних заводах давно помічали утворення червоного кристалічного нальоту в залізних трубопроводах, коли з них за високої температури пропускали продукти перегонки нафти, що містять циклопентадієн. Аналіз цих кристалів показав, що вони є новою хімічною сполукою, якій дали назву фероцен. До складу ферроцену [
Fe (C 5 H 5) 2 ] входять циклопентадієніл-іони - аніони циклопентадієну, який можна розглядати як дуже слабку кислоту. Ферроцен можна отримати в розчині тетерагідрофурану за реакцією:2Na(C 5 H 5) + FeCl 2 = + 2NaClАтом заліза розташований між плоскими циклопентадіанільними циклами. За подібність із знаменитим бутербродом такі комплекси стали називати «сендвічовими» (рис. 3).
Рис. 3. БУДОВА ФЕРРОЦЕНУЗалізо та її метали (чавуни і сталі) – основа сучасної промисловості. Хоча в деяких галузях техніки сплави на основі заліза дещо потіснені кольоровими металами, полімерами та керамікою, вони й досі залишаються найважливішими конструкційними матеріалами. З усіх речовин, що виробляються хімічними методами, залізо, як і раніше, знаходиться на першому місці.
Широко застосовуються і унікальні магнітні властивості заліза. Воно – основний метал для сердечників електромагнітів та якорів електромашин. Ефективним матеріалом виготовлення магнітних носіїв є оксид заліза(
III ).Каталітичні властивості заліза використовують у синтезі аміаку.
Багато сполук заліза застосовуються як пігменти. Найбільш відомими є жовто-коричнева охра (суміш гідроксидів заліза з глиною) та її різновиди – світло-коричнева сієна та коричнева умбра, червоно-коричневий залізний сурик (
Fe 2 O 3), жовтий залізооксидний пігмент (метагідроксід заліза).Ферроцен запропоновано використовувати як термостійкий теплоносій і присадку до мінеральних масел і палива.
В людини міститься близько 5 г заліза. З них 57% припадає на гемоглобін крові, 7% - на міоглобін м'язів, 16% пов'язані з тканинними ферментами, а 20% - це запас, відкладений у печінці, селезінці, кістковому мозку та нирках.
Гемоглобін – складний за складом білок, що містить і небілкову гем-групу, частку якого припадає близько 4% маси гемоглобіну. Гем є комплексом заліза (II) з макроциклічним лігандом – порфірином і має плоску будову. У цьому комплексі атом заліза пов'язаний із чотирма донорними атомами азоту макрокільця так, що атом заліза знаходиться в центрі порфіринового кільця. П'ятий зв'язок атом заліза утворює з атомом азоту імідазольної групи гістидину – амінокислотного залишку глобіну (рис. 4).
Шосте місце координації атома заліза використовується для зв'язування кисню. Фізіологічна функція гемоглобіну полягає у здатності оборотно зв'язувати кисень і переносити його від легень до тканин. Гемоглобін забезпечує організм киснем і виводить з нього діоксид вуглецю.
З оксидом вуглецю («чадний газ») гемоглобін здатний утворити міцніші зв'язки, ніж із киснем. Якщо це відбувається в організмі, гемоглобін втрачає здатність переносити кисень клітин і виводити з організму діоксид вуглецю. Так відбувається отруєння організму оксидом вуглецю.
Від надлишку заліза організм оберігає спеціальний фермент апоферитин. Дефіцит заліза в організмі зустрічається досить часто, внаслідок цього розвиваються хвороби крові, з'являється занепад сил, загальне погіршення стану, неприродна блідість шкіри. У період формування мозку дефіцит заліза викликає порушення у його розвитку.
Добова норма потреби людини становить близько 15 мг заліза. Багато заліза в сливовому соку, куразі, родзинках, горіхах, гарбузовому та соняшниковому насінні. У 10 г пророслої пшениці міститься 1 мг заліза. Чорний хліб, висівки, хліб грубого помелу також багаті на залізо. Слід врахувати, що організмом засвоюється лише 10% від заліза, одержуваного з їжею. Вітаміни та харчові продукти рослинного походження сприяють засвоєнню заліза, а у присутності щавлевої та фітинової кислот залізо не всмоктується.
При недостатньому надходженні заліза в організм використовують його. лікарські засоби. Для цих цілей колись застосовували навіть звичайні залізні тирсу. З історії відомо, що граф А.П.Бестужев-Рюмін (1693-1766) запропонував як зміцнюючий і збуджуючий засіб краплі (вони отримали назву «бестужевські»), що являли собою розчин трихлориду заліза в суміші етанолу та етилового ефіру. Зараз для усунення дефіциту заліза зазвичай використовують порошкоподібне залізо у таблетках або капсулах та препарати на основі ферроцену.
Олена Савінкіна
ЛІТЕРАТУРА Х'юї Дж. Неорганічна хімія. Будова речовини та реакційна здатність. Пров. з англ. М., Хімія, 1987Степін Б.Д., Алікберова Л.Ю. Книга з хімії для домашнього читання. М., Хімія, 1994
ЗАЛІЗУ ОКСИДИ Оксид FeO (у техніці – вюстит). У кристаліч. решітці вюститу є вакантні вузли, та її склад відповідає ф-ле Fe x O, де х= 0,89-0,95; ур-ня температурної залежності тиску розкладання: lg p(O 2, мм рт. ст.) = - 26730/T+ 6,43 (T > 1813 К); див. також табл. У воді практично не раств., добре раств. у к-тах, р-рах лугів. Легко окислюється; пірофорен. Після прожарювання хім. активність та пірофорність FeO знижуються. У природі – надзвичайно рідкісний мінерал іоцит. Одержують відновленням Fe 2 O 3 воднем або З або при прожарюванні в атмосфері N 2 2FeC 2 O 4 .3H 2 O. Сесквіоксид Fe 2 O 3 існує в трьох поліморфних модифікаціях: наиб. стійка а (мінерал гематит), g (маггеміт, оксимагнетит) та d (з тригональною кристалічною решіткою); т-ри переходу a: g 677 ° С, g: d 777 ° С; DH 0 переходу a: g 0,67 кДж/моль. Для модифікації a-Fe 2 O 3 ур-ня температурної залежності тиску розкладання: lg p(O 2 , мм рт. ст.) = - 10291/T+ 5,751gT - 1,09.10 - 3 Т -0,75.10 5 Т - 2 – 12,33; розтв. в соляній і сірчаній к-тах, слабо - в HNO 3; парамагнетик, точка Нееля 953 К. Модифікації g- та d-Fe 2 O 3 феримагнітні; g-Fе 2 Про 3 утворюється при низькотемпературному окисненні Fe 3 O 4 і Fe, d-Fe 2 O 3 м. б. отриманий при гідролізі та окисненні розчинів солей Fe(II). Оксид Fe(II,III) - з'єдн. ф-ли Fe 3 O 4 або FeO.Fe 2 O 3 Fe II (Fe III O 2) 2 (мінерал магнетит), при нагр. розкладається; при 627 °С a-форма перетворюється на b; ур-ня температурної залежності тиску розкладання: lgp(O 2 , у мм рт. ст.) = = - 33265/Т+ 13,37 (Т> 843 К); ферімагнетик, точка Кюрі 900 К; відрізняється високою електрич. провідністю. Ротв. у к-тах з утворенням солей Fe(II) і Fe(III), прожарений при 1200-1300 ° С прир. магнетит мало розтв. у к-тах та їх сумішах. При нагр. на повітрі окислюється до Fe2O3. Отримують дією водяної пари на розпечене залізо, відновленням Fe 2 O 3 окисленням FeO. Ж. о. відповідає ряд гідроксидів. Гідроксид Fe(OH) 2 утворюється при дії лугу на водні розчини солей Fe(II); швидко окислюється до FeO(OH). Р-римість у воді 0,00015 г в 100 г (18 ° С), розтв. у к-тах, р-рах лугів із заснуванням гидроксоферратов(II), напр. Na 2 і р-рах NH 4 Cl. Гідроксиди Fe(III) утворюють у природі ряд бурих залізняків: гідрогематит Fe 2 O 3 .0,1H 2 O (твердий розчин водив гематиті), турьіт 2Fe 2 O 3 .Н 2 О (тонка мех. суміш гетиту і гідрогематиту), гетит a-FeO(OH), або Fe 2 O 3 .H 2 O, лепідокрокіт g-FeO(OH), гідрогетит 3Fe 2 O 3 .4H 2 O, лимоніт 2Fe 2 O 3 .3H 2 O, ксантосидерит Fe 2 O 3 .2H 2 O і лімніть Fe 2 O 3 .3H 2 O (тверді розчини води в гететі).
Лімніт збігається за складом з мистецтв. гідрогелем Fe(OH) 3 , одержуваним осадженням лугом з розчинів солей Fe(III). При прожарювання гідроксиди Fe перетворюються на a-Fe 2 O 3 . Гідроксид Fe(OH) 3 - дуже слабка основа; амфотерен, при змісті з лугами або основними оксидами утворюють солі, не виділеної у своб. стані залізистої к-ти НFеО 2 - ферати(Ш), або ферити,напр. NaFeO 2 . При окисленні Fe(OH) 3 у лужному середовищі сильними окислювачами утворюються солі не існуючої залізної к-ти H 2 FeO 4 (триоксид FeO 3 також невідомий) - феррати(VI), напр. K 2 FeO 4 - червоно-фіолетові кристали; при 120-200 ° С розкладаються на Fe 2 O 3 , M 2 O та О 2 ; сильніші окислювачі, ніж КМnО 4 . Прір. оксиди та гідроксиди Fe – сировина у виробництві Fe, природні та синтетичні – мінер. пігменти (див. Залізна слюдка, Залізооксидні пігменти, Залізний сурик, Мумія, Охри, Умбра); FeO – проміж. продукт у виробництві Fe і феритів, компонент кераміки та термостійких емалей; a-Fe 2 O 3 - компонент футерувальної кераміки, цементу, терміту, поглине. маси для очищення газів, поліруючого матеріалу (крокусу) використовують для отримання феритів; g-Fe 2 O 3 – робочий шар магн. стрічок; Fe 3 O 4 - матеріал для електродів при електролізі хлоридів лужних металів, компонент активної маси лужних акумуляторів, кольорового цементу, кераміки футеровки, терміта; Fe(OH) 2 -проміж. продукт при отриманні Ж. о. та активної маси залізонікелевих акумуляторів; Fe(OH) 3 - компонент поглинальної маси для очищення газів, каталізатор в орг. синтез. Літ.:див. при ст. Залізо. Е. Ф. Вегман. Хімічна енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія За ред. І. Л. Кнунянца 1988