Senyawa besi. Besi: sifat fisik dan kimia

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 17:49

Produk pertama yang terbuat dari besi dan paduannya ditemukan selama penggalian dan berasal dari sekitar milenium ke-4 SM. Artinya, bahkan orang Mesir dan Sumeria kuno menggunakan deposit meteorit dari zat ini untuk membuat perhiasan dan barang-barang rumah tangga, serta senjata.

Saat ini, berbagai jenis senyawa besi, serta logam murni, adalah zat yang paling umum dan digunakan. Tidak heran abad ke-20 dianggap besi. Lagi pula, sebelum munculnya dan meluasnya penggunaan plastik dan bahan terkait, senyawa inilah yang sangat penting bagi manusia. Apa elemen ini dan zat apa yang terbentuk, kami akan mempertimbangkan dalam artikel ini.

Elemen kimia besi

Jika kita mempertimbangkan struktur atom, maka pertama-tama kita harus menunjukkan lokasinya dalam sistem periodik.

1. Nomor urut - 26.
2. Periode adalah yang keempat besar.
3. Grup kedelapan, subgrup sekunder.
4. Berat atom adalah 55, 847.
5. Struktur kulit elektron terluar ditunjukkan oleh rumus 3d⁶4s^2.
6. Simbol unsur kimia - Fe.
7. Nama - besi, membacarumus - "ferrum".
8. Di alam, ada empat isotop stabil dari unsur yang bersangkutan dengan nomor massa 54, 56, 57, 58.

Unsur kimia besi juga memiliki sekitar 20 isotop berbeda yang tidak stabil. Kemungkinan keadaan oksidasi yang dapat ditunjukkan oleh atom ini:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

Tidak hanya unsur itu sendiri yang penting, tetapi juga berbagai senyawa dan paduannya.

Sifat fisik

Sebagai zat sederhana, besi memiliki sifat fisik dengan sifat logam yang menonjol. Artinya, itu adalah logam putih keperakan dengan warna abu-abu, yang memiliki tingkat keuletan dan keuletan yang tinggi serta titik leleh dan titik didih yang tinggi. Jika kita mempertimbangkan karakteristik secara lebih rinci, maka:

• titik leleh - 1539 0С;
• boil - 2862 0C;
• aktivitas - sedang;
• refractory - tinggi;
• menunjukkan sifat magnetik yang diucapkan.

Tergantung pada kondisi dan suhu yang berbeda, ada beberapa modifikasi yang membentuk besi. Sifat fisiknya berbeda dari fakta bahwa kisi kristal berbeda.

1. Bentuk alfa, atau ferit, ada hingga suhu 769 0C.
2. Dari 769 hingga 917 0C - bentuk beta.
3. 917-1394 0С - bentuk gamma, atau austenit.
4. Lebih dari 1394 0S - sigma besi.

Semua modifikasi memilikiberbagai jenis struktur kisi kristal, dan juga berbeda dalam sifat magnetik.

Sifat kimia

Seperti disebutkan di atas, zat besi sederhana menunjukkan aktivitas kimia sedang. Namun, dalam keadaan terdispersi halus, ia dapat menyala secara spontan di udara, sedangkan logam itu sendiri terbakar dalam oksigen murni.

Kemampuan korosinya tinggi, sehingga paduan zat ini dilapisi dengan senyawa paduan. Besi dapat berinteraksi dengan:

• asam;
• oksigen (termasuk udara);
• abu-abu;
• halogen;
• saat dipanaskan - dengan nitrogen, fosfor, karbon, dan silikon;
• dengan garam dari logam yang kurang aktif, mereduksinya menjadi zat sederhana;
• dengan live steam;
• dengan garam besi dalam keadaan oksidasi +3.

Jelas bahwa, menunjukkan aktivitas seperti itu, logam mampu membentuk berbagai senyawa, beragam dan sifatnya polar. Dan begitulah yang terjadi. Besi dan senyawanya sangat beragam dan digunakan dalam berbagai cabang ilmu pengetahuan, teknologi, aktivitas manusia industri.

Tersebar di alam

Senyawa besi alami cukup umum, karena merupakan unsur paling melimpah kedua di planet kita setelah aluminium. Pada saat yang sama, dalam bentuknya yang murni, logam ini sangat langka, sebagai bagian dari meteorit, yang menunjukkan akumulasi besar di ruang angkasa. Massa utama terkandung dalam komposisi bijih, batuan dan mineral.

Jikauntuk membicarakan persentase unsur yang bersangkutan di alam, maka dapat diberikan angka-angka berikut.

1. Inti planet terestrial - 90%.
2. Di kerak bumi - 5%.
3. Di mantel bumi - 12%.
4. Di inti bumi - 86%.
5. Dalam air sungai - 2 mg/l.
6. Di laut dan samudera - 0,02 mg/l.

Senyawa besi yang paling umum membentuk mineral berikut:

• magnetit;
• limonit atau batu besi coklat;
• vivianite;
• pirhotit;
• pirit;
• siderite;
• marcasite;
• lellingite;
• Mispicel;
• milanterite dan lainnya.

Ini jauh dari daftar lengkap, karena jumlahnya sangat banyak. Selain itu, berbagai paduan yang dibuat oleh manusia tersebar luas. Ini juga merupakan senyawa besi, yang tanpanya sulit membayangkan kehidupan modern manusia. Ini termasuk dua jenis utama:

• besi cor;
• baja.

Ini juga besi yang merupakan tambahan yang berharga untuk banyak paduan nikel.

Senyawa besi(II)

Ini termasuk yang keadaan oksidasi unsur pembentuknya adalah +2. Jumlahnya cukup banyak, karena antara lain:

• oksida;
• hidroksida;
• senyawa biner;
• garam kompleks;
• senyawa kompleks.

Rumus senyawa kimia di mana besi menunjukkan tingkat oksidasi yang ditunjukkan adalah individual untuk setiap kelas. Pertimbangkan yang paling penting dan umum dari mereka.

1. Besi oksida (II). Bubuk hitam, tidak larut dalam air. Sifat koneksi adalah dasar. Ia mampu dengan cepat mengoksidasi, namun, ia juga dapat dengan mudah direduksi menjadi zat sederhana. Ini larut dalam asam untuk membentuk garam yang sesuai. Rumus - FeO.
2. Besi(II) hidroksida. Ini adalah endapan amorf putih. Terbentuk dari reaksi garam dengan basa (alkali). Ini menunjukkan sifat dasar yang lemah, mampu dengan cepat teroksidasi di udara menjadi senyawa besi +3. Rumus - Fe(OH)_2.
3. Garam suatu unsur dalam keadaan oksidasi yang ditentukan. Biasanya, mereka memiliki warna larutan hijau pucat, teroksidasi dengan baik bahkan di udara, memperoleh warna coklat tua dan berubah menjadi garam besi 3. Mereka larut dalam air. Contoh senyawa: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Nilai praktis antara zat yang ditunjuk memiliki beberapa senyawa. Pertama, besi(II) klorida. Ini adalah pemasok utama ion untuk tubuh manusia dengan anemia. Ketika penyakit seperti itu didiagnosis pada pasien, ia diberi resep persiapan kompleks, yang didasarkan pada senyawa yang dimaksud. Ini adalah bagaimana kekurangan zat besi dalam tubuh diisi ulang.

Kedua, besi sulfat, yaitu besi (II) sulfat, bersama dengan tembaga digunakan untuk menghancurkan hama pertanian pada tanaman. Metode ini telah membuktikan keefektifannya selama lebih dari satu dekade, oleh karena itu sangat dihargai oleh tukang kebun dan tukang kebun.

Mora S alt

Koneksi iniyang merupakan besi terhidrasi dan amonium sulfat. Rumusnya ditulis sebagai FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. Salah satu senyawa besi (II) yang banyak digunakan dalam praktek. Area utama penggunaan manusia adalah sebagai berikut.}

1. Farmasi.
2. Penelitian ilmiah dan analisis titrimetri laboratorium (untuk penentuan kromium, kalium permanganat, vanadium).
3. Obat - sebagai bahan tambahan makanan yang kekurangan zat besi dalam tubuh pasien.
4. Untuk impregnasi produk kayu, karena garam Mora melindungi dari proses pembusukan.

Ada area lain di mana zat ini digunakan. Itu mendapat namanya untuk menghormati ahli kimia Jerman yang pertama kali menemukan sifat termanifestasi.

Bahan dengan bilangan oksidasi besi (III)

Sifat senyawa besi, di mana ia menunjukkan keadaan oksidasi +3, agak berbeda dari yang dibahas di atas. Dengan demikian, sifat oksida dan hidroksida yang sesuai tidak lagi bersifat basa, tetapi diucapkan amfoter. Mari kita beri deskripsi zat utama.

1. Besi oksida (III). Bubuk kristal halus, berwarna merah-coklat. Itu tidak larut dalam air, menunjukkan sifat yang sedikit asam, lebih amfoter. Rumus: Fe₂O_3.
2. Besi(III) hidroksida. Zat yang mengendap ketika alkali bereaksi dengan garam besi yang sesuai. Karakternya diucapkan amfoter, warnanya coklat-coklat. Rumus: Fe(OH)_3.
3. Garam, yang termasuk kation Fe³⁺. Banyak dari ini telah diisolasi, dengan pengecualian karbonat, karena hidrolisis terjadi dan karbon dioksida dilepaskan. Contoh rumus untuk beberapa garam: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO 4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{dan lain-lain.}

Di antara contoh di atas, dari sudut pandang praktis, seperti hidrat kristalin seperti FeCL₃6H_{2O, atau besi klorida heksahidrat penting (III). Ini digunakan dalam pengobatan untuk menghentikan pendarahan dan mengisi kembali ion besi dalam tubuh jika terjadi anemia.}

Besi(III) sulfat 9-hidrat digunakan untuk memurnikan air minum karena bertindak sebagai koagulan.

Senyawa besi(VI)

Rumus senyawa kimia besi, yang menunjukkan keadaan oksidasi khusus +6, dapat ditulis sebagai berikut:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 dan lainnya.}

Semuanya memiliki nama yang sama - ferrat - dan memiliki sifat yang mirip (zat pereduksi kuat). Mereka juga mampu mendisinfeksi dan memiliki efek bakterisida. Hal ini memungkinkan mereka untuk digunakan untuk pengolahan air minum dalam skala industri.

Senyawa kompleks

Zat khusus sangat penting dalam kimia analitik dan tidak hanya. Mereka yang terbentuk dalam larutan garam berair. Ini adalah senyawa kompleks besi. Yang paling populer dan diteliti dengan baik adalah sebagai berikut.

1. Potassium hexacyanoferrate (II)K₄[Fe(CN)₆]. Nama lain senyawa tersebut adalah garam darah kuning. Ini digunakan untuk penentuan kualitatif ion besi Fe³⁺ dalam larutan. Sebagai hasil pemaparan, larutan memperoleh warna biru cerah yang indah, karena kompleks lain terbentuk - KFe biru Prusia³⁺[Fe²⁺ (CN) 6_{]. Sejak zaman kuno, telah digunakan sebagai pewarna untuk kain.}
2. Potassium hexacyanoferrate (III) K₃[Fe(CN)₆]. Nama lainnya adalah garam darah merah. Digunakan sebagai reagen kualitatif untuk penentuan ion besi Fe^{2+. Akibatnya, terbentuk endapan biru, yang disebut biru Turnbull. Juga digunakan sebagai pewarna kain.}

Besi dalam bahan organik

Besi dan senyawanya, seperti yang telah kita lihat, sangat penting secara praktis dalam kehidupan ekonomi manusia. Namun, selain itu, peran biologisnya dalam tubuh tidak kalah besar, sebaliknya.

Ada satu senyawa organik yang sangat penting, protein, yang termasuk unsur ini. Ini adalah hemoglobin. Berkat dia, oksigen diangkut dan pertukaran gas yang seragam dan tepat waktu dilakukan. Oleh karena itu, peran zat besi dalam proses vital - pernapasan - sangat besar.

Secara total, tubuh manusia mengandung sekitar 4 gram zat besi, yang harus selalu diisi ulang melalui makanan yang dikonsumsi.