Prezantimi

Studimi i vetive kimike të elementeve individuale është një pjesë integrale e kursit të kimisë në shkollën moderne, e cila lejon, në bazë të qasjes induktive, të bëjë një supozim për veçoritë e ndërveprimit kimik të elementeve bazuar në karakteristikat fiziko-kimike. Sidoqoftë, aftësitë e laboratorit kimik të shkollës jo gjithmonë lejojnë plotësisht të demonstrojnë varësinë e vetive kimike të një elementi nga pozicioni i tij në sistemin periodik të elementeve kimike, tiparet strukturore të substancave të thjeshta.

Vetitë kimike të squfurit përdoren si në fillim të studimit të një kursi kimie për të demonstruar ndryshimin midis fenomeneve kimike dhe atyre fizike, ashtu edhe në studimin e karakteristikave të elementeve kimike individuale. Demonstrimi më i rekomanduar në udhëzime është ndërveprimi i squfurit me hekurin, si shembull i fenomeneve kimike dhe një shembull i vetive oksiduese të squfurit. Por në shumicën e rasteve, ky reagim ose nuk vazhdon fare, ose rezultatet e rrjedhës së tij nuk mund të vlerësohen me sy të lirë. Opsionet e ndryshme për kryerjen e këtij eksperimenti shpesh karakterizohen nga riprodhueshmëria e ulët e rezultateve, gjë që nuk i lejon ato të përdoren në mënyrë sistematike në karakterizimin e proceseve të mësipërme. Prandaj, është e rëndësishme të kërkohen opsione që mund të përbëjnë një alternativë për demonstrimin e procesit të ndërveprimit të hekurit me squfurin, adekuat me karakteristikat e një laboratori kimik shkollor.

Synimi: Të hulumtohet mundësia e kryerjes së reaksioneve mbi bashkëveprimin e squfurit me metalet në një laborator shkollor.

Detyrat:

Përcaktoni karakteristikat kryesore fizike dhe kimike të squfurit;

Të analizojë kushtet për sjelljen dhe rrjedhën e reaksioneve të bashkëveprimit të squfurit me metalet;

Të studiojë metodat e njohura për zbatimin e ndërveprimit të squfurit me metalet;

Zgjidhni sistemet për kryerjen e reaksioneve;

Vlerësoni përshtatshmërinë e reaksioneve të përzgjedhura ndaj kushteve të laboratorit kimik të shkollës.

Objekti i studimit: reaksionet e bashkëveprimit të squfurit me metalet

Lënda e studimit: realizueshmëria e reaksioneve të ndërveprimit ndërmjet squfurit dhe metaleve në një laborator shkollor.

Hipoteza: Një alternativë ndaj ndërveprimit të hekurit me squfurin në kushtet e një laboratori kimik shkollor do të jetë një reaksion kimik që plotëson kërkesat e qartësisë, riprodhueshmërisë, sigurisë relative dhe disponueshmërisë së reaktantëve.

Ne duam të fillojmë punën tonë me një përshkrim të shkurtër të squfurit:

Pozicioni në sistemin periodik: squfuri është në periudhën 3, grupi VI, nëngrupi kryesor (A), i përket elementeve s.

Numri atomik i squfurit është 16, pra ngarkesa e atomit të squfurit është + 16, numri i elektroneve është 16. Tre nivele elektronike në nivelin e jashtëm janë 6 elektrone

Skema e renditjes së elektroneve sipas niveleve:

16S )))
2 8 6

Bërthama e atomit të squfurit 32 S përmban 16 protone (të barabartë me ngarkesën bërthamore) dhe 16 neutrone (masa atomike minus numrin e protoneve: 32 - 16 = 16).

Formula elektronike: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

Tabela 1

Vlerat e potencialeve jonizuese të atomit të squfurit

Potenciali jonizues

Energjia (eV)

Squfuri në të ftohtë mjaft inerte (lidhet fuqishëm vetëm me fluor), por kur nxehet bëhet shumë reaktiv - reagon me halogjentë(përveç jodit), oksigjenit, hidrogjenit dhe pothuajse të gjitha metalet. Si rezultat reagimet të tipit të fundit, formohen përbërjet përkatëse të squfurit.

Reaktiviteti i squfurit, si çdo element tjetër, kur ndërvepron me metale varet nga:

aktiviteti i substancave reaguese. Për shembull, squfuri do të ndërveprojë në mënyrë më aktive me metalet alkali

në temperaturën e reaksionit. Kjo shpjegohet me veçoritë termodinamike të procesit.

Mundësia termodinamike e reaksioneve kimike spontane në kushte standarde përcaktohet nga energjia standarde Gibbs e reaksionit:

ΔG 0 T< 0 – прямая реакция протекает

ΔG 0 T > 0 - reagimi i drejtpërdrejtë është i pamundur

mbi shkallën e bluarjes së substancave reaguese, pasi si squfuri ashtu edhe metalet reagojnë kryesisht në gjendje të ngurtë.

Janë dhënë karakteristikat termodinamike të disa reaksioneve të bashkëveprimit të squfurit me metalet në rrëshqitjen 4

Nga tabela mund të shihet se është termodinamikisht e mundur që squfuri të ndërveprojë si me metalet e fillimit të një serie sforcimesh ashtu edhe me metalet me aktivitet të ulët.

Kështu, squfuri është një jometal mjaft aktiv kur nxehet, i aftë të reagojë me metale me aktivitet të lartë (alkalik) dhe aktivitet të ulët (argjend, bakër).

Studimi i ndërveprimit të squfurit me metalet

Përzgjedhja e sistemeve për kërkime

Për të studiuar ndërveprimin e squfurit me metalet, u zgjodhën sisteme, duke përfshirë metale të vendosura në vende të ndryshme të serisë Beketov, me aktivitete të ndryshme.

Si kushte përzgjedhjeje u përcaktuan kriteret e mëposhtme: shpejtësia e kryerjes, dukshmëria, plotësia e reaksionit, siguria relative, riprodhueshmëria e rezultatit, substancat duhet të ndryshojnë dukshëm në vetitë fizike, prania e substancave në laboratorin e shkollës, ka përpjekje të suksesshme. për të kryer ndërveprimet e squfurit me metale specifike.

Për të vlerësuar riprodhueshmërinë e reaksioneve të kryera, çdo eksperiment u krye tre herë.

Bazuar në këto kritere, sistemet e mëposhtme të reagimit u zgjodhën për eksperiment:

SQUFUR DHE BAKR Cu + S = CuS + 79 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Marrim 4 g squfur në gjendje pluhuri dhe e hedhim në një provëz. Ngrohni squfurin në një epruvetë derisa të vlojë. Më pas merrni një tel bakri dhe ngroheni mbi flakë. Kur squfuri shkrihet dhe vlon, vendosni tela bakri në të

Rezultati i pritur:Provëza mbushet me avuj kafe, teli nxehet dhe "digjet" me formimin e sulfurit të brishtë.

2. Ndërveprimi i squfurit me bakrin.

Reagimi doli të ishte jo shumë i qartë, ngrohja spontane e bakrit gjithashtu nuk ndodhi. Kur u shtua acidi klorhidrik, nuk u vu re asnjë evolucion i veçantë i gazit.

SQUFUR DHE HEKUR Fe + S = FeS + 100,4 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni 4 g squfur pluhur dhe 7 g hekur pluhur dhe përzieni. Derdhni përzierjen që rezulton në një provëz. I ngrohim lëndët në provëz

Rezultati i pritur:Ekziston një ngrohje e fortë spontane e përzierjes. Sulfidi i hekurit që rezulton sinterizohet. Substanca nuk ndahet nga uji dhe nuk reagon ndaj një magneti.

1. Ndërveprimi i squfurit me hekurin.

Është praktikisht e pamundur të kryhet një reagim për të marrë sulfid hekuri pa mbetje në kushte laboratorike, është shumë e vështirë të përcaktohet kur substancat kanë reaguar plotësisht, ngrohja spontane e përzierjes së reaksionit nuk vërehet. Substanca që rezulton u kontrollua për të parë nëse ishte sulfur hekuri. Për këtë kemi përdorur HCl. Kur hodhëm acid klorhidrik në substancë, ajo filloi të shkumëzonte, u lëshua sulfuri i hidrogjenit.

SQUFUR DHE SODIUM 2Na + S \u003d Na 2 S + 370,3 kJ / mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni 4 g squfur pluhur dhe derdhni në një llaç, bluajeni mirë

Le të presim një copë natriumi që peshon rreth 2 g. Prisni filmin oksid, bluajini së bashku.

Rezultati i pritur:Reagimi vazhdon me dhunë, vetëndezja e reagentëve është e mundur.

3. Ndërveprimi i squfurit me natriumin.

Ndërveprimi i squfurit me natriumin është në vetvete një eksperiment i rrezikshëm dhe i paharrueshëm. Pas disa sekondash fërkimi, shkëndijat e para fluturuan, natriumi dhe squfuri u ndezën në llaç dhe filluan të digjen. Kur produkti ndërvepron me acidin klorhidrik, sulfidi i hidrogjenit lirohet në mënyrë aktive.

SQUFUR DHE ZINK Zn + S = ZnS + 209 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni squfur dhe zink pluhur, 4 g secili, përzieni substancat. Derdhni përzierjen e përfunduar në një rrjetë asbesti. Ne u sjellim një pishtar të nxehtë substancave

Rezultati i pritur:Reagimi nuk vazhdon menjëherë, por me dhunë formohet një flakë e gjelbër-blu.

4. Ndërveprimi i squfurit me zinkun.

Reagimi është shumë i vështirë për t'u nisur, kërkon përdorimin e agjentëve të fortë oksidues ose temperaturë të lartë për ta nisur atë. Substancat ndezin me një flakë të gjelbër-blu. Kur flaka fiket, një mbetje mbetet në këtë vend; kur bashkëvepron me acidin klorhidrik, sulfuri i hidrogjenit lirohet pak.

SQUFUR DHE ALUMINI 2Al + 3S \u003d Al 2 S 3 + 509,0 kJ / mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni squfurin pluhur me peshë 4 g dhe alumin me peshë 2,5 g dhe përzieni. E vendosim përzierjen që rezulton në një rrjetë asbesti. Ndezni përzierjen me magnez të djegur

Rezultati i pritur:Reagimi është një blic.

5. Ndërveprimi i squfurit me aluminin.

Reaksioni kërkon shtimin e një agjenti të fortë oksidues si iniciues. Pas ndezjes me djegie të magnezit, pati një ndezje të fuqishme të ngjyrës së verdhë-të bardhë, sulfuri i hidrogjenit lëshohet mjaft aktivisht.

SQUFUR DHE MAGNEZI Mg + S = MgS + 346,0 kJ/mol

Metodologjia dhe efekti i pritur

Merrni ashkla magnezi 2,5 g dhe squfur pluhur 4 g dhe përzieni

Përzierja që rezulton do të vendoset në një rrjetë asbesti. Ne e sjellim copëzën në përzierjen që rezulton.

Rezultati i pritur:Gjatë reagimit, ndodh një blic i fuqishëm.

4. Ndërveprimi i squfurit me magnezin.

Reagimi kërkon shtimin e magnezit të pastër si iniciues. Ekziston një ndezje e fuqishme e një ngjyre të bardhë, sulfidi i hidrogjenit lëshohet në mënyrë aktive.

konkluzioni

Reagimi për marrjen e sulfurit të hekurit nuk u përfundua, pasi një mbetje mbeti në formën e një përzierjeje squfuri plastik dhe hekuri.

Lëshimi më aktiv i sulfurit të hidrogjenit u shfaq në sulfid natriumi dhe sulfide të magnezit dhe aluminit.

Lirimi më pak aktiv i sulfurit të hidrogjenit ishte në sulfid bakri.

Kryerja e eksperimenteve për të marrë sulfur natriumi është e rrezikshme dhe nuk rekomandohet në një laborator shkollor.

Reaksionet për prodhimin e sulfureve të aluminit, magnezit dhe zinkut janë më të përshtatshmet për kryerjen në kushte shkollore.

Rezultatet e pritshme dhe aktuale përkonin me ndërveprimin e squfurit me natriumin, magnezin dhe aluminin.

konkluzioni

Pavarësisht rekomandimeve ekzistuese për demonstrimin e ndërveprimit të hekurit me squfurin si një shembull që ilustron fenomenet kimike dhe vetitë oksiduese të squfurit në një kurs të kimisë së shkollës së përgjithshme, zbatimi aktual i një eksperimenti të tillë shpesh nuk shoqërohet me një efekt të dukshëm.

Gjatë përcaktimit të një alternative për këtë demonstrim, u zgjodhën sisteme që plotësonin kërkesat për dukshmërinë, sigurinë dhe disponueshmërinë e reaktantëve në laboratorin e shkollës. Si opsione të mundshme, u zgjodhën sistemet e reagimit të squfurit me bakër, hekur, zink, magnez, alumin, natrium, duke lejuar vlerësimin e efektivitetit të përdorimit të reagimit të ndërveprimit të squfurit me metale të ndryshme si eksperimente demonstruese në mësimet e kimisë.

Sipas rezultateve të eksperimenteve, u përcaktua se është më optimale për këto qëllime të përdoren sistemet e reagimit të squfurit me metale me aktivitet mesatar të lartë (magnez, alumin).

Bazuar në eksperimentet, u krijua një video që demonstron vetitë oksiduese të squfurit duke përdorur shembullin e ndërveprimit të tij me metalet, gjë që bën të mundur përshkrimin e këtyre vetive pa kryer një eksperiment në shkallë të plotë. Një faqe interneti është krijuar si një ndihmë shtesë ( ), e cila paraqet ndër të tjera edhe rezultatet e studimit në formë vizuale.

Rezultatet e studimit mund të bëhen bazë për një studim më të thellë të veçorive të vetive kimike të jometaleve, kinetikës kimike dhe termodinamikës.

PËRKUFIZIM

Hekuri- një element i grupit të tetë të periudhës së katërt të sistemit periodik të elementeve kimike të D. I. Mendeleev.

Dhe numri i dobët është 26. Simboli është Fe (lat. "ferrum"). Një nga metalet më të zakonshme në koren e tokës (vendi i dytë pas aluminit).

Vetitë fizike të hekurit

Hekuri është një metal gri. Në formën e tij të pastër, është mjaft i butë, i lakueshëm dhe i urtë. Konfigurimi elektronik i nivelit të jashtëm të energjisë është 3d 6 4s 2 . Në përbërjet e tij, hekuri shfaq gjendjet e oksidimit "+2" dhe "+3". Pika e shkrirjes së hekurit është 1539C. Hekuri formon dy modifikime kristalore: α- dhe γ-hekur. E para prej tyre ka një grilë kub me qendër trupin, e dyta ka një kub me fytyrë në qendër. α-hekuri është termodinamikisht i qëndrueshëm në dy intervale temperaturash: nën 912 dhe nga 1394C deri në pikën e shkrirjes. Midis 912 dhe 1394C, γ-hekuri është i qëndrueshëm.

Vetitë mekanike të hekurit varen nga pastërtia e tij - përmbajtja në të e sasive edhe shumë të vogla të elementëve të tjerë. Hekuri i ngurtë ka aftësinë të shkrijë shumë elementë në vetvete.

Vetitë kimike të hekurit

Në ajër të lagësht, hekuri ndryshket shpejt, d.m.th. i mbuluar me një shtresë kafe të oksidit të hekurit të hidratuar, i cili, për shkak të brishtësisë së tij, nuk e mbron hekurin nga oksidimi i mëtejshëm. Në ujë, hekuri gërryhet intensivisht; me akses të bollshëm të oksigjenit, formohen forma të hidratuara të oksidit të hekurit (III):

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.

Me mungesë oksigjeni ose me qasje të vështirë, formohet një oksid i përzier (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Hekuri tretet në acid klorhidrik të çdo përqendrimi:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2.

Në mënyrë të ngjashme, shpërbërja ndodh në acidin sulfurik të holluar:

Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.

Në tretësirat e përqendruara të acidit sulfurik, hekuri oksidohet në hekur (III):

2Fe + 6H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Sidoqoftë, në acidin sulfurik, përqendrimi i të cilit është afër 100%, hekuri bëhet pasiv dhe praktikisht nuk ka asnjë ndërveprim. Në solucione të holluara dhe mesatarisht të përqendruara të acidit nitrik, hekuri shpërndahet:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Në përqendrime të larta të acidit nitrik, tretja ngadalësohet dhe hekuri bëhet pasiv.

Ashtu si metalet e tjera, hekuri reagon me substanca të thjeshta. Reaksionet e bashkëveprimit të hekurit me halogjenet (pavarësisht nga lloji i halogjenit) vazhdojnë kur nxehen. Ndërveprimi i hekurit me bromin zhvillohet me një presion të rritur të avullit të kësaj të fundit:

2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.

Ndërveprimi i hekurit me squfurin (pluhurin), azotin dhe fosforin ndodh gjithashtu kur nxehet:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Hekuri është në gjendje të reagojë me jometalet si karboni dhe silikoni:

3Fe + C = Fe 3 C;

Ndër reaksionet e ndërveprimit të hekurit me substanca komplekse, reaksionet e mëposhtme luajnë një rol të veçantë - hekuri është në gjendje të zvogëlojë metalet që janë në serinë e aktivitetit në të djathtë të tij, nga tretësirat e kripës (1), për të reduktuar hekurin (III ) komponimet (2):

Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).

Hekuri, në presion të ngritur, reagon me një oksid që nuk formon kripë - CO për të formuar substanca me përbërje komplekse - karbonile - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 dhe Fe 3 (CO) 12.

Hekuri, në mungesë të papastërtive, është i qëndrueshëm në ujë dhe në tretësira të holluara alkali.

Marrja e hekurit

Mënyra kryesore për të marrë hekurin është nga minerali i hekurit (hematiti, magnetiti) ose elektroliza e tretësirave të kripërave të tij (në këtë rast përftohet hekur "i pastër", d.m.th. hekur pa papastërti).

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Ushtrimi

Peshorja e hekurit Fe 3 O 4 me peshë 10 g fillimisht u trajtua me 150 ml tretësirë ​​të acidit klorhidrik (densiteti 1,1 g/ml) me një pjesë masive të klorurit të hidrogjenit 20%, dhe më pas një tepricë hekuri iu shtua tretësirës që rezulton. Përcaktoni përbërjen e tretësirës (në % ndaj peshës).

Zgjidhje

Ekuacionet e reaksionit i shkruajmë sipas kushtit të problemës: 8HCl + Fe 3 O 4 \u003d FeCl 2 + 2 FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2). Duke ditur densitetin dhe vëllimin e një solucioni të acidit klorhidrik, mund të gjeni masën e tij: m sol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl); m sol (HCl) \u003d 150 × 1,1 \u003d 165 g. Llogaritni masën e klorurit të hidrogjenit: m(HCl)=msol(HCl)×ω(HCl)/100%; m(HCl) = 165 x 20%/100% = 33 g. Masa molare (masa e një mol) të acidit klorhidrik, e llogaritur duke përdorur tabelën e elementeve kimike të D.I. Mendeleev - 36,5 g / mol. Gjeni sasinë e substancës së klorurit të hidrogjenit: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v (HCl) \u003d 33 / 36,5 \u003d 0,904 mol. Masa molare (masa e një moli) e shkallës, e llogaritur duke përdorur tabelën e elementeve kimike të D.I. Mendeleev - 232 g/mol. Gjeni sasinë e substancës së shkallës: v (Fe 3 O 4) \u003d 10/232 \u003d 0,043 mol. Sipas ekuacionit 1, v(HCl): v(Fe 3 O 4) \u003d 1: 8, pra, v (HCl) \u003d 8 v (Fe 3 O 4) \u003d 0,344 mol. Pastaj, sasia e substancës së klorurit të hidrogjenit e llogaritur sipas ekuacionit (0,344 mol) do të jetë më e vogël se ajo e treguar në gjendjen e problemit (0,904 mol). Prandaj, acidi klorhidrik është i tepërt dhe një reagim tjetër do të vazhdojë: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3). Le të përcaktojmë sasinë e substancës së klorurit të hekurit të formuar si rezultat i reagimit të parë (indekset tregojnë një reagim specifik): v 1 (FeCl 2): ​​v (Fe 2 O 3) = 1: 1 = 0,043 mol; v 1 (FeCl 3): v (Fe 2 O 3) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0,086 mol. Le të përcaktojmë sasinë e klorurit të hidrogjenit që nuk ka reaguar në reaksionin 1 dhe sasinë e substancës së klorurit të hekurit (II) të formuar gjatë reaksionit 3: v rem (HCl) \u003d v (HCl) - v 1 (HCl) \u003d 0,904 - 0,344 \u003d 0,56 mol; v 3 (FeCl 2): ​​v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) \u003d 0,28 mol. Le të përcaktojmë sasinë e substancës FeCl 2 të formuar gjatë reaksionit 2, sasinë totale të substancës FeCl 2 dhe masën e saj: v2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 mol; v 2 (FeCl 2): ​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v2 (FeCl 2) = 3/2× v2 (FeCl 3) = 0,129 mol; v shuma (FeCl 2) \u003d v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) \u003d 0,043 + 0,129 + 0,28 \u003d 0,452 mol; m (FeCl 2) \u003d v shuma (FeCl 2) × M (FeCl 2) \u003d 0,452 × 127 \u003d 57,404 g. Le të përcaktojmë sasinë e substancës dhe masën e hekurit që ka hyrë në reaksionet 2 dhe 3: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) \u003d 1/2 × v 2 (FeCl 3) \u003d 0,043 mol; v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0,28 mol; v shuma (Fe) \u003d v 2 (Fe) + v 3 (Fe) \u003d 0,043 + 0,28 \u003d 0,323 mol; m(Fe) = v shuma (Fe) ×M(Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 g. Le të llogarisim sasinë e substancës dhe masën e hidrogjenit të çliruar në reaksionin 3: v (H 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) \u003d 0,28 mol; m (H 2) \u003d v (H 2) × M (H 2) \u003d 0,28 × 2 \u003d 0,56 g. Ne përcaktojmë masën e tretësirës që rezulton m' sol dhe fraksionin masiv të FeCl 2 në të: m’ sol \u003d m sol (HCl) + m (Fe 3 O 4) + m (Fe) - m (H 2);

Vetitë kimike të hekurit le të shqyrtojmë shembullin e ndërveprimit të tij me jometalet tipike - squfurin dhe oksigjenin.

Përzieni hekurin dhe squfurin e grimcuar në një gjendje pluhuri në një enë Petri. Le të ngrohim një gjilpërë çeliku në një flakë dhe ta prekim me një përzierje reagentësh. Një reagim i dhunshëm midis hekurit dhe squfurit shoqërohet me çlirimin e energjisë së nxehtësisë dhe dritës. Produkti i ngurtë i ndërveprimit të këtyre substancave - sulfidi i hekurit (II) - është i zi. Ndryshe nga hekuri, ai nuk tërhiqet nga një magnet.

Hekuri reagon me squfurin për të formuar sulfid hekuri (II). Le të shkruajmë ekuacionin e reaksionit:

Reagimi i hekurit me oksigjen kërkon gjithashtu ngrohje paraprake. Derdhni rërë kuarci në një enë me mure të trasha. Le të ngrohim një tufë me tela hekuri shumë të hollë, të ashtuquajturin lesh hekuri, në flakën e një djegësi. Le të sjellim telin e nxehtë në enë me oksigjen. Hekuri digjet me një flakë verbuese, duke shpërndarë shkëndija - grimca të kuqe të nxehta të shkallës së hekurit Fe 3 O 4.

I njëjti reagim ndodh në ajër, kur çeliku nxehet fuqishëm nga fërkimi gjatë përpunimit.

Kur hekuri digjet në oksigjen ose në ajër, formohet peshore hekuri:

3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4, material nga faqja

ose 3Fe + 2O 2 \u003d FeO. Fe2O3.

Oksidi i hekurit është një përbërje në të cilën hekuri ka vlera të ndryshme valence.

Kalimi i të dy reaksioneve të lidhjes shoqërohet me çlirimin e energjisë termike dhe të dritës.

Në këtë faqe, materiale mbi temat:

• Çfarë lloj reaksioni është sulfuri i hekurit me oksigjen

• Shkruani një ekuacion midis hekurit dhe squfurit

• Ekuacioni i reaksioneve të hekurit me oksigjenin

• Një shembull i një reaksioni kimik të kombinimit të hekurit me squfurin

• Ekuacioni për bashkëveprimin e oksigjenit me hekurin

Pyetje rreth këtij artikulli:

Hekuri është element i një nëngrupi anësor të grupit të tetë të periudhës së katërt të sistemit periodik të elementeve kimike të D. I. Mendeleev me numër atomik 26. Përcaktohet me simbolin Fe (lat. Ferrum). Një nga metalet më të zakonshme në koren e tokës (vendi i dytë pas aluminit). Metal me aktivitet mesatar, reduktues.

Gjendjet kryesore të oksidimit - +2, +3

Një substancë e thjeshtë hekuri është një metal i lakueshëm në ngjyrë argjendi të bardhë me një reaktivitet të lartë kimik: hekuri gërryhet shpejt në temperatura të larta ose lagështi të lartë në ajër. Në oksigjen të pastër, hekuri digjet dhe në një gjendje të shpërndarë imët, ai ndizet spontanisht në ajër.

Karakteristikat kimike të një substance të thjeshtë - hekuri:

Ndryshk dhe djegie në oksigjen

1) Në ajër, hekuri oksidohet lehtësisht në prani të lagështirës (ndryshk):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

Një tel hekuri i ndezur digjet në oksigjen, duke formuar shkallë - oksid hekuri (II, III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 ° С)

2) Në temperatura të larta (700–900°C), hekuri reagon me avujt e ujit:

3Fe + 4H 2 O - t ° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) Hekuri reagon me jometalet kur nxehet:

2Fe+3Cl 2 → 2FeCl 3 (200 °C)

Fe + S – t° → FeS (600 °С)

Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° С)

4) Në një seri tensionesh, është në të majtë të hidrogjenit, reagon me acidet e holluara Hcl dhe H 2 SO 4, ndërsa krijohen kripëra hekuri (II) dhe lirohet hidrogjen:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (reaksionet kryhen pa akses ajri, përndryshe Fe +2 konvertohet gradualisht nga oksigjeni në Fe +3)

Fe + H 2 SO 4 (ndryshim) → FeSO 4 + H 2

Në acidet oksiduese të përqendruara, hekuri tretet vetëm kur nxehet, ai kalon menjëherë në kationin Fe 3+:

2Fe + 6H 2 SO 4 (konc.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (konc.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(në të ftohtë, acidet nitrik dhe sulfurik të koncentruar pasivizoj

Një gozhdë hekuri e zhytur në një zgjidhje kaltërosh të sulfatit të bakrit mbulohet gradualisht me një shtresë bakri metalik të kuq.

5) Hekuri zhvendos metalet në të djathtë të tij në tretësirat e kripërave të tyre.

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

Amfoteriteti i hekurit manifestohet vetëm në alkalet e përqendruara gjatë zierjes:

Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \u003d Na 2 ↓ + H 2

dhe formohet një precipitat i tetrahidroksoferratit të natriumit (II).

Hekuri teknik- lidhjet e hekurit me karbon: giza përmban 2,06-6,67% C, çeliku 0,02-2,06% C, papastërti të tjera natyrore (S, P, Si) dhe aditivë të veçantë të futur artificialisht (Mn, Ni, Cr) janë shpesh të pranishme, gjë që u jep lidhjeve të hekurit veti teknikisht të dobishme - fortësi, rezistencë termike dhe korrozioni, lakueshmëri, etj. . .

Procesi i prodhimit të hekurit në furrën e shpërthimit

Procesi i prodhimit të hekurit në furrën e shpërthimit përbëhet nga fazat e mëposhtme:

a) përgatitja (pjekja) e mineraleve sulfide dhe karbonate - shndërrimi në mineral oksid:

FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2, 800 ° С, -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2, 500-600 ° С, -CO 2)

b) djegia e koksit me shpërthim të nxehtë:

C (koks) + O 2 (ajër) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (koks) ⇌ 2CO (700-1000 ° C)

c) reduktimi i mineralit oksid me monoksid karboni CO në vazhdimësi:

Fe2O3 → (CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 → (CO) FeO → (CO) Fe

d) karburizimi i hekurit (deri në 6,67% C) dhe shkrirja e gize:

Fe (t ) →(C(koks)900-1200°С) Fe (g) (gize, t pl 1145°С)

Në gize, çimentiti Fe 2 C dhe grafiti janë gjithmonë të pranishëm në formën e kokrrave.

Prodhimi i çelikut

Rishpërndarja e gize në çelik kryhet në furra speciale (konverter, vatër e hapur, elektrike), të cilat ndryshojnë në metodën e ngrohjes; temperatura e procesit 1700-2000 °C. Fryrja e ajrit të pasuruar me oksigjen djeg karbonin e tepërt nga gize, si dhe squfurin, fosforin dhe silikonin në formën e oksideve. Në këtë rast, oksidet ose kapen në formën e gazrave të shkarkimit (CO 2, SO 2), ose lidhen në një skorje lehtësisht të ndara - një përzierje e Ca 3 (PO 4) 2 dhe CaSiO 3. Për të marrë çeliqe speciale, aditivët aliazh të metaleve të tjerë futen në furrë.

Faturë hekuri i pastër në industri - elektroliza e një solucioni të kripërave të hekurit, për shembull:

FeCl 2 → Fe↓ + Cl 2 (90°C) (elektrolizë)

(ka metoda të tjera të veçanta, duke përfshirë reduktimin e oksideve të hekurit me hidrogjen).

Hekuri i pastër përdoret në prodhimin e lidhjeve speciale, në prodhimin e bërthamave të elektromagnetëve dhe transformatorëve, giza përdoret në prodhimin e derdhjeve dhe çelikut, çeliku përdoret si materiale strukturore dhe mjetesh, duke përfshirë konsumin, nxehtësinë dhe korrozionin. - materiale rezistente.

Oksid i hekurit (II). F OE . Oksid amfoterik me një mbizotërim të madh të vetive themelore. E zezë, ka një strukturë jonike Fe 2+ O 2-. Kur nxehet, së pari dekompozohet, pastaj riformohet. Nuk formohet gjatë djegies së hekurit në ajër. Nuk reagon me ujin. I zbërthyer nga acidet, i shkrirë me alkalet. Ngadalë oksidohet në ajër të lagësht. Rikuperohet nga hidrogjeni, koksi. Merr pjesë në procesin e shkrirjes së hekurit në furrën e shpërthimit. Përdoret si përbërës i qeramikës dhe bojrave minerale. Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

4FeO ⇌ (Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 ° С, 900-1000 ° С)

FeO + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + H 2 O

FeO + 4HNO 3 (konc.) \u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O

FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + Na 4FeO3 (e kuqe.) trioksoferrat (II)(400-500 °С)

FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (pastërti e lartë) (350 ° C)

FeO + C (koks) \u003d Fe + CO (mbi 1000 ° C)

FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 ° C)

4FeO + 2H 2 O (lagështi) + O 2 (ajër) → 4FeO (OH) (t)

6FeO + O 2 \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° С)

Faturë V laboratorët: zbërthimi termik i përbërjeve të hekurit (II) pa akses ajri:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C)

FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° С)

Oksidi i diurit (III) - hekuri ( II ) ( Fe II Fe 2 III) O 4 . Oksid i dyfishtë. E zezë, ka strukturën jonike të Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Termikisht i qëndrueshëm deri në temperatura të larta. Nuk reagon me ujin. Zbërthehet nga acidet. Reduktohet nga hidrogjeni, hekuri i nxehtë. Merr pjesë në procesin e prodhimit të hekurit në furrën e shpërthimit. Përdoret si përbërës i bojrave minerale ( hekur minimal), qeramika, çimento me ngjyrë. Produkti i oksidimit të veçantë të sipërfaqes së produkteve të çelikut ( nxirje, bluarje). Përbërja korrespondon me ndryshkun kafe dhe shkallën e errët në hekur. Nuk rekomandohet përdorimi i formulës Fe 3 O 4. Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (mbi 1538 ° С)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + 2FeC1 3 + 4H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 10HNO 3 (konc.) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (ajër) \u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° С)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (pastërti e lartë, 1000 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO \u003d 3 FeO + CO 2 (500-800 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O4 + Fe ⇌4 FeO (900-1000 ° С, 560-700 ° С)

Faturë: djegia e hekurit (shih) në ajër.

magnetit.

Oksid i hekurit (III). F e 2 O 3 . Oksid amfoterik me mbizotërim të vetive themelore. E kuqe-kafe, ka strukturë jonike (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Termikisht e qëndrueshme deri në temperatura të larta. Nuk formohet gjatë djegies së hekurit në ajër. Nuk reagon me ujin, nga tretësira precipiton një hidratim amorf kafe Fe 2 O 3 nH 2 O. Reagon ngadalë me acidet dhe alkalet. Reduktohet nga monoksidi i karbonit, hekuri i shkrirë. Lidhjet me oksidet e metaleve të tjera dhe formon okside të dyfishta - spinelet(produktet teknike quhen ferrite). Përdoret si lëndë e parë në shkrirjen e hekurit në procesin e furrës së lartë, si katalizator në prodhimin e amoniakut, si përbërës i qeramikës, çimentos me ngjyrë dhe bojrave minerale, në saldimin me termit të strukturave të çelikut, si bartës i zërit dhe imazhit. në shirita magnetikë, si lustrues për çelik dhe xhami.

Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

6Fe 2 O 3 \u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° С)

Fe 2 O 3 + 6HC1 (razb.) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 ° C, p)

Fe 2 O 3 + 2NaOH (konc.) → H 2 O+ 2 NAFeO 2 (e kuqe)dioksoferrat (III)

Fe 2 O 3 + MO \u003d (M II Fe 2 II I) O 4 (M \u003d Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)

Fe 2 O 3 + ZN 2 \u003d ZN 2 O + 2Fe (shumë i pastër, 1050-1100 ° С)

Fe 2 O 3 + Fe \u003d ZFeO (900 ° C)

3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° С)

Faturë në laborator - dekompozimi termik i kripërave të hekurit (III) në ajër:

Fe 2 (SO 4) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° С)

4 (Fe (NO 3) 3 9 H 2 O) \u003d 2 Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 ° С)

Në natyrë - xeheroret e oksidit të hekurit hematiti Fe 2 O 3 dhe limonit Fe 2 O 3 nH 2 O

Hidroksidi i hekurit (II). F e(OH) 2 . Hidroksidi amfoterik me mbizotërim të vetive themelore. Të bardha (nganjëherë me një nuancë të gjelbër), lidhjet Fe-OH janë kryesisht kovalente. Termikisht i paqëndrueshëm. Oksidohet lehtësisht në ajër, veçanërisht kur laget (errësohet). I pazgjidhshëm në ujë. Reagon me acide të holluara, alkale të koncentruara. Restaurues tipik. Një produkt i ndërmjetëm në ndryshkjen e hekurit. Përdoret në prodhimin e masës aktive të baterive hekur-nikel.

Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C, në atm.N 2)

Fe (OH) 2 + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \u003d Na 2 ↓ (blu-jeshile) (me valë)

4Fe(OH) 2 (suspension) + O 2 (ajër) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe (OH) 2 (suspension) + H 2 O 2 (razb.) \u003d 2FeO (OH) ↓ + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + KNO 3 (konc.) \u003d FeO (OH) ↓ + NO + KOH (60 ° С)

Faturë: reshjet nga tretësira me alkali ose hidrat amoniaku në një atmosferë inerte:

Fe 2+ + 2OH (razb.) = Fe(OH) 2 ↓

Fe 2+ + 2 (NH 3 H 2 O) = Fe(OH) 2 ↓+ 2NH4

Metahidroksid hekuri F eO(OH). Hidroksidi amfoterik me mbizotërim të vetive themelore. Lidhjet kafe të lehta, Fe-O dhe Fe-OH janë kryesisht kovalente. Kur nxehet, dekompozohet pa shkrirë. I pazgjidhshëm në ujë. Precipiton nga tretësira në formën e një polihidrati amorf kafe Fe 2 O 3 nH 2 O, i cili, kur mbahet nën një tretësirë ​​të holluar alkaline ose kur thahet, shndërrohet në FeO (OH). Reagon me acide, alkale të ngurta. Agjent i dobët oksidues dhe reduktues. Sintered me Fe(OH) 2 . Një produkt i ndërmjetëm në ndryshkjen e hekurit. Përdoret si bazë për bojërat dhe smaltet minerale të verdha, si absorbues i gazrave të shkarkimit, si katalizator në sintezën organike.

Përbërja e lidhjes Fe(OH) 3 nuk dihet (nuk është marrë).

Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:

Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 ° С, -H 2 O) FeO(OH)→( 560-700°C në ajër, -H2O)→ Fe 2 O 3

FeO (OH) + ZNS1 (razb.) \u003d FeC1 3 + 2H 2 O

FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-koloid(NaOH (konc.))

FeO(OH) → Na 3 [Fe(OH) 6]të bardhë, Na 5 dhe K4, respektivisht; në të dyja rastet, precipiton një produkt blu me të njëjtën përbërje dhe strukturë, KFe III. Në laborator, ky precipitat quhet Blu prusiane, ose turnbull blu:

Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓

Emrat kimikë të reagentëve fillestarë dhe produktit të reaksionit:

K 3 Fe III - hekzacianoferrat kaliumi (III)

K4 Fe III - hekzacianoferrat kaliumi (II)

KFe III - hekscianoferrat (II) hekur (III) kalium

Për më tepër, joni i tiocianatit NCS - është një reagent i mirë për jonet Fe 3+, hekuri (III) kombinohet me të dhe shfaqet një ngjyrë e kuqe e ndezur ("e përgjakshme"):

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

Me këtë reagent (për shembull, në formën e kripës KNCS), edhe gjurmët e hekurit (III) mund të zbulohen në ujin e rubinetit nëse ai kalon nëpër tuba hekuri të mbuluar me ndryshk nga brenda.