1 2 3 4 5 6 7

1.3 Характеристика железа и его соединений

1.3.1 Железо, как химический элемент

Железо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия). Металл средней активности, восстановитель.

Основные степени окисления железа — +2; +3.

Простое вещество железо — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо подвергается коррозии при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.

Железо относится к d-элементам. Электронная конфигурация представлена на рисунке 1.

Электронная конфигурация атома железа

Рисунок 1 – Электронная конфигурация атома железа

Валентные электроны этого элемента относятся к двум энергетическим уровням. Железо в своих соединениях проявляет только положительные степени окисления (Таблица 6). В химических реакциях атом легко отдает два электрона с 4s-подуровня с образованием соединений, в которых он проявляет валентность равную двум и степень окисления +2. При образовании соединений со степенью окисления +3, металл отдает электроны с 4s-подуровня и с незаполненного d-подуровня. У железа наиболее устойчивыми являются соединения со степенью окисления +3. Таким образом, как и все d-элементы оно образует связи за счет орбиталей внешнего и предвнешнего слоев. [3]

Таблица 6 – Характерные степени окисления железа

Степени окисления Оксид Гидроксид Характер Свойства
+2 FeO Fe(OH)2 Основный Восстановитель
+3 Fe2O3 Fe(OH)3 Слабоосновный Окислитель
+6 Не получен <H2FeO4> Кислотный Окислитель

1.3.2 Железо в составе природных и питьевых вод

Так как железо – один из самых распространенных металлов на Земле, то этот элемент повсеместно рассеян в горных породах. Поэтому он всегда присутствует в природных и питьевых водах. Железо попадает в природные воды (поверхностные и подземные) в результате процессов выветривания и растворения горных пород и минералов, содержащих данный элемент. Помимо этого, соединения железа могут поступать в поверхностные воды вместе с бытовыми и промышленными стоками.

В природных водах железо встречается в виде ионов Fe2+ и Fe3+, а также в виде коллоидов и взвесей органического и неорганического происхождения. В подземных водах, при низком содержании растворенного кислорода, железо находится в степени окисления +2, а при контакте с воздухом может окисляться до Fe3+. Таким образом, поскольку соединения железа в воде могут существовать в различных формах, точные результаты анализа могут быть получены только при определении суммарного железа во всех его формах, так называемого «общего железа». [4]

В подготовленной питьевой воде (бутилированной, либо из централизованных систем) железо может содержаться в остаточных количествах после очистки вод из природных источников. Железо также может попадать в питьевую воду централизованных систем в результате износа оборудования на очистительных станциях и водопроводных сетей, так как трубы для них изготавливаются из стали, которая может подвергаться коррозии при длительном использовании.

1.3.3 Соединения железа

Для измерения содержания железа в водах, этот элемент количественно переводят в различные соединения. Чаще всего это окрашенные комплексные соединения, позволяющие определить концентрацию железа в растворе.

Железо (II) с ортофенантролином образует комплексное соединение в области pH 3 – 9. Полученное вещество – ферроин имеет оранжево-красное окрашивание и полосу поглощения в видимой области спектра.

Железо (II) с 2,2-дипиридилом образует комплексное соединение области pH 3,5 – 8,5. Полученное вещество имеет красное окрашивание. Полоса поглощения находится также в видимой области спектра.

Железо (III) с сульфосалициловой кислотой в разных средах образует комплексные соединения различного состава и окраски. В кислой среде образуется вещество красно-фиолетового цвета, в нейтральной красно-бурого, а в щелочной  – желтого. [14]

В фотометрических методах анализа измеряют оптическую плотность растворов данных соединений для определения содержания железа.

« Предыдущая Следующая »
Похожие публикации
Экологические права граждан по законодательству государств – членов Европейского союза
Курсовая работа по теме "Экологические права граждан по законодательству государств – членов Европейского союза" по предмету "Экологическое право".
Оценка экологического состояния среды и последствий деятельности человека на территории Тверской области
Курсовая работа на тему "Оценка экологического состояния среды и последствий деятельности человека на территории Тверской области".
Анализ экологических проблем в сфере устойчивого развития
Курсовая работа на тему "Анализ экологических проблем в сфере устойчивого развития" по предмету "Химическая технология и ресурсосбережение".