§ 49. Железо и его соединения
Железо как простое вещество
Физические свойства. Железо представляет собой светлый серебристо-белый металл с плотностью 7,87 г/см3 и температурой плавления 1538 °С. Металл пластичен, относительно мягок: его относительная твёрдость по шкале Мооса равна 4 (Приложение 2).
При красном калении (выше 600 °С) железо размягчается и хорошо поддаётся сварке, ковке и прокатке. Отличительной особенностью железа являются его ярко выраженные магнитные свойства — ферромагнетизм.
Магнитными свойствами, кроме железа, обладают кобальт, никель и некоторые сплавы этих металлов, а также природный минерал магнетит. Ферромагнетики используют в электрогенераторах, трансформаторах, для звуко- и видеозаписи, в телефонах, компьютерах и др.
Химические свойства. По химическим свойствам металлическое железо — типичный металл. Вспомним особенности известных вам взаимодействий железа с неметаллами, водяным паром, кислотами и солями (табл. 35).
Таблица 35. Химические свойства железа
| Реагенты и уравнения (cхемы) реакций | Условия протекания и продукт реакции |
| Железо при нагревании взаимодействует с неметаллами (азотом, бором, кремнием, фосфором, серой). Галогены окисляют железо до степени окисления +3 (кроме I2). При горении железа в кислороде образуется оксид, в котором имеются атомы железа(II) и железа(III) |
|
| «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi»Fe«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mrow»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mi»FeS«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mn»2«/mn»«mi»Fe«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»3«/mn»«msub»«mi»§#1057;l«/mi»«mrow»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mover»«mrow»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mi»FeCl«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mn»3«/mn»«mi»Fe«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mrow»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»Fe«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mn»4«/mn»«/msub»«/mrow»«/mstyle»«/math» | |
| При высокой температуре (около 800 °С) железо восстанавливает водород из водяного пара | |
| «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mn»3«/mn»«mi»Fe«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»4«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mrow»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«msub»«mi»Fe«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mn»4«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»4«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo stretchy=¨false¨»§#8593;«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math» | |
| Железо способно восстанавливать водород из кислот. При комнатной температуре железо в концентрированных HNО3, H2SО4 не растворяется, так как они пассивируют его поверхность | |
| «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi»Fe«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«mi»H§#1057;l«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»FeCl«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo stretchy=¨false¨»§#8593;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Fe«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«msub»«mi»S§#1054;«/mi»«mrow»«mn»4«/mn»«mo»(«/mo»«mi»§#1088;§#1072;§#1079;§#1073;«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»FeS§#1054;«/mi»«mrow»«mn»4«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo stretchy=¨false¨»§#8593;«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math» | |
| Железо восстанавливает менее активные металлы из растворов солей | |
| «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»Fe«/mi»«mo»+«/mo»«msub»«mi»CuS§#1054;«/mi»«mrow»«mn»4«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»FeS§#1054;«/mi»«mn»4«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»Cu«/mi»«/math» |