Sulit untuk melebih-lebihkan peran zat besi bagi tubuh manusia, karena berkontribusi pada "penciptaan" darah, kandungannya mempengaruhi tingkat hemoglobin dan mioglobin, zat besi menormalkan fungsi sistem enzim. Tapi apa elemen ini dalam hal kimia? Berapakah valensi besi? Ini akan dibahas dalam artikel ini.
Sedikit sejarah
Manusia tahu tentang unsur kimia ini dan bahkan memiliki produk darinya sejak abad ke-4 SM. Ini adalah orang-orang Mesir Kuno dan Sumeria. Merekalah yang pertama kali mulai membuat perhiasan, senjata dari paduan besi dan nikel, yang ditemukan selama penggalian arkeologis dan diperiksa dengan cermat oleh ahli kimia.
Beberapa saat kemudian, suku Arya yang pindah ke Asia belajar cara mengekstrak besi padat dari bijih. Itu sangat berharga bagi orang-orang pada waktu itu sehingga produknya dilapisi dengan emas!
Karakteristik besi
Besi (Fe) menempati urutan keempat dalam hal kandungannya di dalam perut kerak bumi. Ini menempati tempat di kelompok ke-7 periode ke-4 dan memiliki nomor 26 ditabel kimia unsur Mendeleev. Valensi besi secara langsung tergantung pada posisinya di meja. Tapi lebih lanjut tentang itu nanti.
Logam ini paling umum di alam dalam bentuk bijih, ditemukan dalam air sebagai mineral, serta dalam berbagai senyawa.
Cadangan bijih besi terbesar ada di Rusia, Australia, Ukraina, Brasil, Amerika Serikat, India, Kanada.
Sifat fisik
Sebelum beralih ke valensi besi, perlu untuk melihat lebih dekat pada sifat fisiknya, sehingga untuk berbicara, lihat lebih dekat.
Logam ini memiliki warna keperakan, cukup ulet, tetapi mampu meningkatkan kekerasan melalui interaksinya dengan elemen lain (misalnya, dengan karbon). Ia juga memiliki sifat magnetik.
Dalam lingkungan yang lembab, besi dapat menimbulkan korosi, yaitu karat. Meskipun logam yang benar-benar murni lebih tahan terhadap kelembaban, tetapi jika mengandung kotoran, merekalah yang memicu korosi.
Besi berinteraksi dengan baik dengan lingkungan asam, bahkan dapat membentuk garam asam besi (sebagai oksidator kuat).
Di udara, dengan cepat menjadi tertutup oleh lapisan oksida yang melindunginya dari interaksi.
Sifat kimia
Juga, elemen ini memiliki sejumlah sifat kimia. Besi, seperti elemen tabel periodik lainnya, memiliki muatan inti atom, yang sesuai dengan nomor seri +26. Dan di sekitar inti, 26 elektron berputar.
Secara umum, jika kita mempertimbangkan sifat-sifat besi - suatu unsur kimia, maka besi adalah logam dengan kemampuan aktif yang rendah.
Berinteraksi dengan oksidator yang lebih lemah, besi membentuk senyawa divalen (yaitu, keadaan oksidasinya adalah +2). Dan jika dengan oksidator kuat, maka bilangan oksidasi besi mencapai +3 (yaitu valensinya menjadi 3).
Ketika berinteraksi dengan unsur-unsur kimia yang bukan logam, Fe bertindak sebagai agen pereduksi dalam hubungannya dengan mereka, sedangkan keadaan oksidasinya menjadi, selain +2 dan +3, genap +4, +5, +6. Senyawa tersebut memiliki sifat pengoksidasi yang sangat kuat.
Seperti disebutkan di atas, besi di udara ditutupi dengan film oksida. Dan ketika dipanaskan, laju reaksi meningkat dan oksida besi dengan valensi 2 (suhu kurang dari 570 derajat Celcius) atau oksida dengan valensi 3 (indeks suhu lebih dari 570 derajat) dapat terbentuk.
Interaksi Fe dengan halogen mengarah pada pembentukan garam. Unsur fluor dan klorin mengoksidasinya menjadi +3. Brom hingga +2 atau +3 (semuanya tergantung pada kondisi implementasi transformasi kimia saat berinteraksi dengan besi).
Berinteraksi dengan yodium, unsur tersebut teroksidasi menjadi +2.
Pemanasan besi dan belerang menghasilkan besi sulfida dengan valensi 2.
Jika Anda melelehkan besi dan menggabungkannya dengan karbon, fosfor, silikon, boron, nitrogen, Anda mendapatkan senyawa yang disebut paduan.
Besi adalah logam,oleh karena itu, ia juga berinteraksi dengan asam (ini juga dibahas secara singkat sedikit lebih tinggi). Misalnya, asam sulfat dan nitrat, yang memiliki konsentrasi tinggi, di lingkungan dengan suhu rendah, tidak mempengaruhi besi. Tetapi begitu naik, reaksi terjadi, akibatnya besi teroksidasi menjadi +3.
Semakin tinggi konsentrasi asam, semakin tinggi suhu yang harus diberikan.
Memanaskan besi bervalensi 2 dalam air, kita mendapatkan oksida dan hidrogennya.
Juga, Fe memiliki kemampuan untuk menggantikan logam yang memiliki aktivitas tereduksi dari larutan garam dalam air. Pada saat yang sama, teroksidasi menjadi +2.
Saat suhu naik, besi mengembalikan logam dari oksida.
Apa itu valensi
Sudah di bagian sebelumnya, konsep valensi, serta tingkat oksidasi, telah ditemui sedikit. Saatnya mempertimbangkan valensi besi.
Tetapi pertama-tama Anda perlu memahami apa jenis sifat unsur kimia itu.
Bahan kimia hampir selalu konstan dalam komposisinya. Misalnya pada rumus air H2O - 1 atom oksigen dan 2 atom hidrogen. Hal yang sama berlaku untuk senyawa lain yang melibatkan dua unsur kimia, salah satunya adalah hidrogen: 1-4 atom hidrogen dapat ditambahkan ke 1 atom unsur kimia. Tapi tidak sebaliknya! Oleh karena itu, jelas bahwa hidrogen hanya mengikat 1 atom zat lain pada dirinya sendiri. Dan fenomena inilah yang disebut valensi - kemampuan atom-atom dari suatu unsur kimia untuk melekatkan suatu unsur tertentujumlah atom unsur lain.
Nilai valensi dan rumus grafik
Ada unsur-unsur dari tabel periodik yang memiliki valensi konstan - ini adalah oksigen dan hidrogen.
Dan ada unsur kimia yang berubah. Misalnya, besi lebih sering bervalensi 2 dan 3, belerang 2, 4, 6, karbon 2 dan 4. Ini adalah elemen dengan valensi variabel.
Selanjutnya, dengan memahami apa itu valensi, Anda dapat menulis rumus grafik senyawa dengan benar. Ini menampilkan urutan koneksi atom dalam molekul.
Selain itu, dengan mengetahui valensi salah satu unsur dalam senyawa, Anda dapat menentukan valensi yang lain.
valensi besi
Seperti disebutkan, besi mengacu pada elemen dengan valensi variabel. Dan itu bisa berfluktuasi tidak hanya antara 2 dan 3, tetapi juga mencapai 4, 5 dan bahkan 6.
Tentu saja, kimia anorganik mempelajari valensi besi secara lebih rinci. Mari kita pertimbangkan secara singkat mekanisme ini pada tingkat partikel yang paling sederhana.
Besi adalah elemen d, yang ditambahkan 31 elemen lagi dalam tabel periodik (ini adalah 4-7 periode). Dengan bertambahnya nomor atom, sifat-sifat elemen d mengalami sedikit perubahan. Jari-jari atom zat-zat ini juga perlahan meningkat. Mereka memiliki valensi variabel, yang tergantung pada fakta bahwa sublevel elektron-d pra-luar tidak lengkap.
Karena untuk besi, tidak hanya elektron-c yang terletak di lapisan luar yang bervalensi, tetapi juga elektron-elektron 3d yang tidak berpasangan pada lapisan pra-luar. Dan, sebagai akibatnya, valensi Fe dalam kimiasenyawa bisa sama dengan 2, 3, 4, 5, 6. Pada dasarnya, itu sama dengan 2 dan 3 - ini adalah senyawa besi yang lebih stabil dengan zat lain. Dalam yang kurang stabil, ia menunjukkan valensi 4, 5, 6. Tapi, senyawa seperti itu kurang umum.
ferrum bivalen
Ketika 2 besi valensi berinteraksi dengan air, oksida besi (2) diperoleh. Sambungan ini berwarna hitam. Bereaksi cukup mudah dengan asam klorida (konsentrasi rendah) dan nitrat (konsentrasi tinggi).
Jika oksida besi bervalensi 2 tersebut berinteraksi dengan hidrogen (suhu 350 derajat Celcius) atau karbon (kokas) pada 1000 derajat, maka ia akan dikembalikan ke keadaan murni.
Ekstrak oksida besi dari besi bervalensi 2 dengan cara berikut:
- melalui kombinasi oksida besi dengan karbon monoksida;
- ketika Fe murni dipanaskan, sementara tekanan oksigen rendah;
- saat menguraikan oksalat besi dalam lingkungan vakum;
- saat besi murni berinteraksi dengan oksidanya, suhunya 900-1000 derajat Celcius.
Mengenai lingkungan alam, oksida besi adalah divalen, hadir sebagai mineral wuestite.
Ada cara lain untuk menentukan valensi besi dalam larutan - dalam hal ini, memiliki indeks 2. Hal ini diperlukan untuk melakukan reaksi dengan garam merah (kalium heksasianoferat) dan dengan alkali. Dalam kasus pertama, endapan biru tua diamati - garam kompleks besi 2-valent. Diyang kedua - memperoleh endapan hijau abu-abu gelap - besi hidroksida juga bervalensi 2, sedangkan besi hidroksida bervalensi 3 memiliki warna coklat tua dalam larutan.
Besi trivalen
3-valent ferrum oxide memiliki struktur bubuk, warnanya merah-coklat. Ia juga memiliki nama: oksida besi, minium besi, pigmen merah, pewarna makanan, crocus.
Di alam, zat ini terbentuk dalam bentuk mineral - hematit.
Oksida besi tersebut tidak lagi berinteraksi dengan air. Tapi itu menggabungkan dengan asam dan basa.
Iron oxide (3) digunakan untuk mewarnai material yang digunakan dalam konstruksi:
- batu bata;
- semen;
- produk keramik;
- beton;
- paving slab;
- lantai (linoleum).
Besi dalam tubuh manusia
Seperti disebutkan di awal artikel, zat besi merupakan komponen penting dari tubuh manusia.
Ketika elemen ini tidak mencukupi, konsekuensi berikut dapat terjadi:
- peningkatan kelelahan dan kepekaan terhadap dingin;
- kulit kering;
- aktivitas otak menurun;
- penurunan kekuatan lempeng kuku;
- pusing;
- masalah pencernaan;
- rambut uban dan rambut rontok.
Besi menumpuk, biasanya di limpa dan hati, serta ginjal dan pankreas.
Makanan manusia harus mengandung makanan yang mengandung zat besi:
- hati sapi;
- bubur soba;
- kacang tanah;
- pistachio;
- kacang hijau kalengan;
- jamur babi kering;
- telur ayam;
- bayam;
- dogwood;
- apel;
- pir;
- persik;
- bit;
- makanan laut.
Kekurangan zat besi dalam darah menyebabkan penurunan hemoglobin dan berkembangnya penyakit seperti anemia defisiensi besi.
