鐵的物理性質(zhì) 純凈的鐵是一種具有銀白色光澤的、堅(jiān)初的金屬,比重7.86,熔點(diǎn)1535"C,能被磁鐵吸引.鐵受到電
流作用的時(shí)候,本身就會變成磁鐵,而一當(dāng)電流作用去掉以后,又會立即失去磁性,工業(yè)上常利用它的這一性質(zhì),用純凈
的鐵來做電磁鐵。
鐵的原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì) 鐵的原子序數(shù)是26,也就是說,鐵的原子核所帶的電荷是+26,所以核外有26個電子。
鐵原子的結(jié)構(gòu)可用簡圖表示如下:
鐵原子的最外電子層上只有2個電子,這2個電子很容易失去,所以鐵是一個化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)活動的金屬,在一定條件
之下,它能跟多種非金屬、水、酸和鹽等起反應(yīng).鐵原子不但容易失去最外層的2個電子,成為亞鐵離子(Fe++),并且還
會失去次外層上1個電子,成為鐵離子(Fe+++).因此,通常鐵的化合物里的鐵有+2價(jià)和+3價(jià)兩種。
下面我們來討論鐵的化學(xué)性質(zhì)
1.鐵跟氧氣和其他非金屬的反應(yīng)常溫時(shí),鐵在干燥的空氣里很難氧化,但在潮濕的空氣里或在氧氣里灼燒,鐵的表面就會生成一種暗褐色的四氧化三鐵:
在鐵原子眼硫原子的反應(yīng)里,鐵原子失去最外電子層的2個電子變成亞鐵離子(Fet),硫原子得到鐵原子的2個電子變成硫離子(S),然后兩者結(jié)合成硫化亞鐵(FeS)的分子。
①這樣寫法,表示三個鐵原子里的一個鐵原子失去2個電子,二個鐵原子可失去8個電子,四個氧原子共獲得8個電子。
在鐵眼氯的反應(yīng)里,鐵原子不但失去了最外電子層的2個電子,而且又失去次外層里的1個電子,因而變成了鐵離子(Fe++).氯原子得到鐵原子所失去的電子變成了氯離子(C1),然后兩者結(jié)合成氯化鐵(eC13)的分子,鐵跟硫或跟氯的反應(yīng),在原子結(jié)構(gòu)上所以會產(chǎn)生這樣不同的變化,主要是因?yàn)槁葰馐且环N更強(qiáng)的氧化劑,它奪取鐵原子的電子的能力比硫強(qiáng)的緣故。
在高溫下,鐵還能跟碳、硅和磷等化合,例如,鐵跟碳化合能生成一種十分脆硬而難熔的碳化鐵(Fe3C).
2.鐵跟水的反應(yīng)紅熱的鐵能眼水蒸氣反應(yīng),置換出氫氣,并生成四氧化三鐵。
工業(yè)上往往利用這個反應(yīng)來制取大量的氫氣。
在常溫下,鐵不能跟水反應(yīng)。但如果受到水、空氣里的氧氣和二氧化碳等幾種物質(zhì)共同作用時(shí),鐵就會發(fā)生銹蝕,生成鐵銹.鐵銹是鐵的含水氧化物,它的成分接近于Fe2O3.H2O.它是一層松脆多孔的物質(zhì),可以讓水蒸氣和氣體透過.因此鐵表面的鐵銹不能保護(hù)里面的鐵不再受到銹蝕.當(dāng)鐵制品在潮濕的地方放置過久時(shí),就會完全被銹蝕,我們在使用鐵制物件時(shí)必須注意這一點(diǎn)。
3.鐵跟酸或鹽的反應(yīng)在金屬活動性順序里,鐵是在氫的前面,因此鐵能跟酸類(如稀硫酸或稀鹽酸)起反應(yīng),置換出氫氣:
但在常溫下,鐵跟濃硫酸和濃硝酸幾乎不起反應(yīng),因?yàn)殍F遇到這些酸會在表面上生成一層很致密的保護(hù)膜(鈍化),從而阻得了反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行鐵也能跟比它活動性較弱的金屬鹽溶液起反應(yīng),并把這種金屬置換出來,例如:
從上面鐵眼非金屬、水、酸和鹽的反應(yīng)里,我們可以看出:
(1)在以上各個反應(yīng)里,都有得失電子的變化,所以,這些反應(yīng)都是氧化一還原反應(yīng),鐵原子在這些反應(yīng)里總是失去
電子,它是還原劑。
(2)鐵跟強(qiáng)的氧化劑(例如氯氣)反應(yīng)會生成+3價(jià)鐵的化合物;眼較弱的氧化劑(例如硫)反應(yīng)生成+2價(jià)鐵的化合物。
自然界里的鐵 鐵是自然界里分布很廣的金屬,約占地殼總重量的4.2%,由于它的化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)活動,所以在自
然界里鐵很少以游離態(tài)存在,地殼里的鐵大都是鐵跟硫、氧等元素的化合物。
比較重要的鐵礦石有:磁鐵礦(Fe3O4)、赤鐵礦(Fe203)、褐鐵礦(2Fe2O3·3H2O)、菱鐵礦(FeCO3)和黃鐵礦(FeS2)等磁鐵礦和赤鐵礦是煉鐵的主要原料.鐵礦石中常含有雜質(zhì),這些雜質(zhì)通常叫做脈石.脈石一般是由SiO2、Al2O3、CaO、Mg0等氧化物組成的化合物,它們主要是硅酸鹽.
生物體內(nèi)也含有多種鐵的化合物,其中大部分存在于動物的血紅蛋白里,人體缺少鐵,就會引起貧血癥癥,我們在日常生活中多吃一些豬肝、菠菜、芹菜等含鐵質(zhì)較多的食物,可以保證體內(nèi)鐵質(zhì)的需要.鐵也是植物營養(yǎng)必需的元素之一,如果土壤里缺乏鐵,就會影響植物體內(nèi)葉綠素的生成,阻礙植物的生長。