School

Атомни характеристики

• $[\mathrm{Ar}]4\mathrm{s}{}^{2}3\mathrm{d}{}^6$
• IV период, 8. (VIIIБ) група
• преходен метал
• степени на окисление: +2,+3

Разпространение

• втори по разпространение от металите в земната кора
• четвърто място по разпространение от всички елементи в земната кора
• изгражда земното ядро
• изгражда огромна част от метеоритите
• съдържа се в кръвта
• руди - магнетит ($\mathrm{Fe}{}_3\mathrm{O}{}_4$), хематит ($\mathrm{Fe}{}_2\mathrm{O}{}_3$), лимонит ($\mathrm{Fe}{}_2\mathrm{O}{}_3\cdot n\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$), сидерит ($\mathrm{FeCO}{}_3$)

Употреба

• най-употребяваният метал
• под формата на сплави

Полиморфни форми

а) делта-желязо

б) гама-желязо

• стенноцентрирана кристална решетка
• разтваря значително количество въглерод

в) алфа-желязо

• обемноцентрирана кристална решетка

Желязо-въглеродна структури

а) ферит - твърд разтвор на въглерод в $\alpha -\mathrm{Fe}$

• най-бедната на въглерод структура (<0,02% въглерод)

б) аустенит - твърд разтвор на въглерод в $\gamma \text{-}\mathrm{Fe}$

• до 2,14% въглерод

в) циментит ($\mathrm{Fe}{}_3\mathrm{C}$) - химично съединение между желязото и въглерода

• кристализира при охлаждане на останалите структури

г) перлит - механична смес от ферит и вторичен циментит

• основна съставна част на стоманата
• около 0,8% въглерод

д) ледебурит - механична смес от аустенит и първичен циментит

• основна съставна част на чугуна
• около 4,3% въглерод

Свойства

а) физични

• сребристобяло, твърдо вещество
• ковко, разтегливо, пластично вещество
• сравнително меко
• магнитни свойства

б) химични

• разтваря се в разредени киселини

$$\mathrm{Fe}+р\cdot \mathrm{HCl}/р\cdot \mathrm{H}{}_2\mathrm{SO}{}_4\to \mathrm{Fe}{}^{2+}$$ $$\mathrm{Fe}+4р\cdot \mathrm{HNO}{}_3\to \mathrm{Fe}(\mathrm{NO}{}_3){}_3+\mathrm{NO}+2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$$

• пасивира се от концентрирани оксокиселини

$$\mathrm{Fe}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}{}_{(\mathrm{g})}\stackrel{600°}{\to }\mathrm{Fe}{}_3\mathrm{O}{}_4+\mathrm{H}{}_2$$ $$\mathrm{Fe}+\mathrm{O}{}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }\mathrm{Fe}{}_3\mathrm{O}{}_4+\mathrm{H}{}_2$$

• на влажен въздух корозира

Съединения на желязото

а) в +2 степен на окисление (феро съединения)

• $\mathrm{FeO}$ - черно, твърдо вещество; основни свойства

$$\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }\mathrm{FeO}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$$

• $\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){}_2$ - амфотерен с по-изразени основни свойства; неразтворим във вода; бяла утайка, нетрайна на въздуха

$$феросол+алк\cdot основа\to \mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){}_2\downarrow$$ $$4\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){}_2+\mathrm{O}{}_2+2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to 4\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){}_3\downarrow$$

• $\mathrm{FeCl}{}_2\cdot 4\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$, $\mathrm{FeSO}{}_4\cdot 7\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$, $\mathrm{Fe}(\mathrm{HCO}{}_3){}_2$ - разтворими във вода феросоли
• $\mathrm{FeCO}{}_3,\mathrm{FeS}$ - неразтворими във вода
• фероцианид ($[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}){}_6]{}^{4-}$)

$$\mathrm{Fe}{}^{2+}+6\mathrm{CN}{}^{-}\to [\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}){}_6]{}^{4-}$$

• $\mathrm{K}{}_4[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}){}_6]$ (жълта кръвна сол) - изключителна стабилност, консервант на колбаси, вино и други

б) в +3 степен на окисление (фери съединения)

• $\mathrm{Fe}{}_2\mathrm{O}{}_3$ - амфотерен оксид; червено прахообразно вещество

$$\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){}_3\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }\mathrm{Fe}{}_2\mathrm{O}{}_3+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$$ $$4\mathrm{FeS}{}_2+11\mathrm{O}{}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }2\mathrm{Fe}{}_2\mathrm{O}{}_3+8\mathrm{SO}{}_2$$

• $\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}{}_3)$ - червено-кафяво, неразтворимо във вода вещество; амфотерен хидроксид
• $\mathrm{FeCl}{}_3$ - ковалентно съединение; добра разтворимост във вода с жълто-кафяво-оранжев цвят във разтвор; лекарство за анемия, кръвоспиращо средство

$$2\mathrm{Fe}+3\mathrm{Cl}{}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }2\mathrm{FeCl}{}_3$$

• $\mathrm{K}{}_3[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}){}_6]$ (червена кръвна сол) - използва се за пиротехника, производство на циановодород

$$\mathrm{K}{}_4[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}){}_6]+\mathrm{Cl}{}_2\to \mathrm{K}{}_3[\mathrm{Fe}(\mathrm{CN}){}_6]+\mathrm{KCl}$$