Sukar untuk menilai terlalu tinggi peranan zat besi untuk tubuh manusia, kerana ia menyumbang kepada "penciptaan" darah, kandungannya mempengaruhi tahap hemoglobin dan mioglobin, besi menormalkan fungsi sistem enzim. Tetapi apakah unsur ini dari segi kimia? Apakah valensi besi? Ini akan dibincangkan dalam artikel ini.
Sedikit sejarah
Manusia tahu tentang unsur kimia ini dan juga memiliki produk daripadanya seawal abad ke-4 SM. Ini adalah bangsa Mesir Purba dan Sumeria. Merekalah yang mula-mula mula membuat perhiasan, senjata daripada aloi besi dan nikel, yang ditemui semasa penggalian arkeologi dan diperiksa dengan teliti oleh ahli kimia.
Tidak lama kemudian, suku Arya yang berpindah ke Asia mempelajari cara mengekstrak besi pepejal daripada bijih. Ia sangat berharga untuk orang pada masa itu sehinggakan produk itu disaluti dengan emas!
Ciri-ciri besi
Besi (Fe) berada di tempat keempat dari segi kandungannya di dalam perut kerak bumi. Ia menduduki tempat dalam kumpulan ke-7 tempoh ke-4 dan mempunyai nombor 26 incijadual kimia unsur Mendeleev. Valensi besi secara langsung bergantung pada kedudukannya dalam jadual. Tetapi lebih lanjut mengenainya kemudian.
Logam ini paling biasa di alam semula jadi dalam bentuk bijih, ditemui dalam air sebagai mineral, serta dalam pelbagai sebatian.
Rizab bijih besi terbesar adalah di Rusia, Australia, Ukraine, Brazil, Amerika Syarikat, India, Kanada.
Sifat fizikal
Sebelum beralih kepada valensi besi, adalah perlu untuk melihat dengan lebih dekat sifat fizikalnya, boleh dikatakan, lihat lebih dekat padanya.
Logam ini mempunyai warna keperakan, agak mulur, tetapi mampu meningkatkan kekerasan melalui interaksinya dengan unsur lain (contohnya, dengan karbon). Ia juga mempunyai sifat magnetik.
Dalam persekitaran yang lembap, besi boleh menghakis, iaitu, karat. Walaupun logam tulen sepenuhnya lebih tahan terhadap kelembapan, tetapi jika ia mengandungi kekotoran, ialah yang mencetuskan kakisan.
Besi berinteraksi dengan baik dengan persekitaran berasid, malah ia boleh membentuk garam asid besi (disediakan agen pengoksidaan yang kuat).
Di udara, ia cepat ditutup dengan filem oksida yang melindunginya daripada interaksi.
Sifat kimia
Selain itu, unsur ini mempunyai beberapa sifat kimia. Besi, seperti unsur-unsur lain dalam jadual berkala, mempunyai cas nukleus atom, yang sepadan dengan nombor siri +26. Dan di sekeliling nukleus, 26 elektron berputar.
Secara umumnya, jika kita menganggap sifat besi - unsur kimia, maka ia adalah logam dengan keupayaan aktif yang rendah.
Berinteraksi dengan agen pengoksidaan yang lebih lemah, besi membentuk sebatian di mana ia divalen (iaitu, keadaan pengoksidaannya ialah +2). Dan jika dengan agen pengoksidaan yang kuat, maka keadaan pengoksidaan besi mencapai +3 (iaitu, valensinya menjadi sama dengan 3).
Apabila berinteraksi dengan unsur kimia yang bukan logam, Fe bertindak sebagai agen penurunan berhubung dengannya, manakala keadaan pengoksidaannya menjadi, sebagai tambahan kepada +2 dan +3, genap +4, +5, +6. Sebatian sedemikian mempunyai sifat pengoksidaan yang sangat kuat.
Seperti yang dinyatakan di atas, besi di udara ditutup dengan filem oksida. Dan apabila dipanaskan, kadar tindak balas meningkat dan oksida besi dengan valens 2 (suhu kurang daripada 570 darjah Celsius) atau oksida dengan valens 3 (indeks suhu lebih daripada 570 darjah) boleh terbentuk.
Interaksi Fe dengan halogen membawa kepada pembentukan garam. Unsur-unsur fluorin dan klorin mengoksidakannya kepada +3. Bromin adalah sehingga +2 atau +3 (semuanya bergantung pada syarat pelaksanaan transformasi kimia apabila berinteraksi dengan besi).
Berinteraksi dengan iodin, unsur teroksida kepada +2.
Memanaskan besi dan sulfur menghasilkan besi sulfida dengan valens 2.
Jika anda mencairkan ferum dan menggabungkannya dengan karbon, fosforus, silikon, boron, nitrogen, anda mendapat sebatian yang dipanggil aloi.
Besi ialah logam,oleh itu, ia juga berinteraksi dengan asid (ini juga dibincangkan secara ringkas sedikit lebih tinggi). Sebagai contoh, asid sulfurik dan nitrik, mempunyai kepekatan tinggi, dalam persekitaran dengan suhu rendah, tidak menjejaskan besi. Tetapi sebaik sahaja ia meningkat, tindak balas berlaku, akibatnya besi teroksida kepada +3.
Semakin tinggi kepekatan asid, semakin tinggi suhu yang perlu diberikan.
Memanaskan besi 2-valen dalam air, kita mendapat oksida dan hidrogennya.
Selain itu, Fe mempunyai keupayaan untuk menyesarkan logam yang telah mengurangkan aktiviti daripada larutan akueus garam. Pada masa yang sama, ia teroksida kepada +2.
Apabila suhu meningkat, besi memulihkan logam daripada oksida.
Apakah itu valency
Sudah di bahagian sebelumnya, konsep valens, serta tahap pengoksidaan, ditemui sedikit. Sudah tiba masanya untuk mempertimbangkan valensi besi.
Tetapi pertama-tama anda perlu memahami jenis sifat unsur kimia itu.
Bahan kimia hampir sentiasa tetap dalam komposisinya. Sebagai contoh, dalam formula untuk air H2O - 1 atom oksigen dan 2 atom hidrogen. Begitu juga dengan sebatian lain di mana dua unsur kimia terlibat, salah satunya ialah hidrogen: 1-4 atom hidrogen boleh ditambah kepada 1 atom unsur kimia. Tetapi tidak sebaliknya! Oleh itu, jelas bahawa hidrogen melekat hanya 1 atom bahan lain pada dirinya sendiri. Dan fenomena inilah yang dipanggil valens - keupayaan atom unsur kimia untuk melampirkan spesifikbilangan atom unsur lain.
Nilai Valence dan formula grafik
Terdapat unsur jadual berkala yang mempunyai valens tetap - ini ialah oksigen dan hidrogen.
Dan terdapat unsur kimia di mana ia berubah. Sebagai contoh, besi lebih kerap 2 dan 3 valen, sulfur 2, 4, 6, karbon 2 dan 4. Ini adalah elemen dengan valensi berubah-ubah.
Selanjutnya, memahami maksud valensi, anda boleh menulis formula grafik sebatian dengan betul. Ia memaparkan urutan sambungan atom dalam molekul.
Selain itu, mengetahui valensi salah satu unsur dalam sebatian, anda boleh menentukan valensi unsur yang lain.
Valency besi
Seperti yang dinyatakan, besi merujuk kepada unsur dengan valensi berubah-ubah. Dan ia boleh turun naik bukan sahaja antara 2 dan 3, tetapi juga mencapai 4, 5 dan juga 6.
Sudah tentu, kimia tak organik mengkaji valensi besi dengan lebih terperinci. Mari kita pertimbangkan secara ringkas mekanisme ini pada tahap zarah paling ringkas.
Besi ialah unsur-d, yang mana 31 lagi unsur jadual berkala ditambahkan (ini ialah 4-7 noktah). Apabila nombor atom bertambah, sifat-sifat unsur-d memperoleh sedikit perubahan. Jejari atom bahan-bahan ini juga perlahan-lahan meningkat. Ia mempunyai valensi berubah-ubah, yang bergantung pada fakta bahawa subparas d-elektron pra-luar tidak lengkap.
Oleh kerana untuk besi, bukan sahaja elektron c yang terletak di lapisan luar adalah valensi, tetapi juga elektron 3d yang tidak berpasangan pada lapisan pra-luar. Dan, sebagai akibatnya, valensi Fe dalam kimiasebatian boleh sama dengan 2, 3, 4, 5, 6. Pada asasnya, ia sama dengan 2 dan 3 - ini adalah sebatian besi yang lebih stabil dengan bahan lain. Dalam yang kurang stabil, ia mempamerkan valensi 4, 5, 6. Tetapi, sebatian sedemikian kurang biasa.
Bivalent ferrum
Apabila 2 besi valens berinteraksi dengan air, oksida besi (2) diperolehi. Sambungan ini berwarna hitam. Bertindak balas dengan mudah dengan asid hidroklorik (kepekatan rendah) dan nitrik (kepekatan tinggi).
Jika oksida besi 2-valen tersebut berinteraksi dengan sama ada hidrogen (suhu 350 darjah Celsius) atau karbon (kok) pada 1000 darjah, maka ia dipulihkan kepada keadaan tulen.
Ekstrak ferus oksida daripada besi 2-valen dengan cara berikut:
- melalui gabungan ferus oksida dengan karbon monoksida;
- apabila Fe tulen dipanaskan, manakala tekanan oksigen rendah;
- apabila mengurai ferus oksalat dalam persekitaran vakum;
- apabila besi tulen berinteraksi dengan oksidanya, suhunya ialah 900-1000 darjah Celsius.
Bagi persekitaran semula jadi, oksida ferik adalah divalen, hadir sebagai wuestite mineral.
Terdapat satu lagi cara untuk menentukan valens besi dalam larutan - dalam kes ini, mempunyai indeksnya 2. Ia adalah perlu untuk menjalankan tindak balas dengan garam merah (kalium heksasianoferrat) dan dengan alkali. Dalam kes pertama, mendakan biru gelap diperhatikan - garam kompleks ferik 2-valent. Dalamyang kedua - memperoleh mendakan kelabu-hijau gelap - hidroksida besi juga 2-valen, manakala 3-valent ferum hidroksida mempunyai warna coklat gelap dalam larutan.
Besi trivalen
3-valent ferrum oxide mempunyai struktur serbuk, yang warnanya merah-coklat. Ia juga mempunyai nama: oksida besi, minium besi, pigmen merah, pewarna makanan, crocus.
Secara semula jadi, bahan ini berlaku dalam bentuk mineral - hematit.
Oksid besi tersebut tidak lagi berinteraksi dengan air. Tetapi ia bergabung dengan asid dan alkali.
Oksid besi (3) digunakan untuk mewarnakan bahan yang digunakan dalam pembinaan:
- bata;
- simen;
- produk seramik;
- konkrit;
- papak berturap;
- lantai (linoleum).
Besi dalam tubuh manusia
Seperti yang dinyatakan di awal artikel, zat besi adalah komponen penting dalam tubuh manusia.
Apabila elemen ini tidak mencukupi, akibat berikut mungkin berlaku:
- meningkatkan keletihan dan sensitiviti kepada sejuk;
- kulit kering;
- aktiviti otak berkurangan;
- kemerosotan kekuatan plat kuku;
- pening;
- masalah penghadaman;
- rambut beruban dan rambut gugur.
Besi terkumpul, biasanya dalam limpa dan hati, serta buah pinggang dan pankreas.
Diet manusia hendaklah mengandungi makanan yang mengandungi zat besi:
- hati daging lembu;
- bubur soba;
- kacang tanah;
- pistachio;
- kacang hijau dalam tin;
- cendawan porcini kering;
- telur ayam;
- bayam;
- dogwood;
- epal;
- pir;
- pic;
- bit;
- makanan laut.
Kekurangan zat besi dalam darah menyebabkan penurunan hemoglobin dan perkembangan penyakit seperti anemia kekurangan zat besi.
