Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 3 МЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ


ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ІА — ІІІА ГРУП


§ 67. Ферум


Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

характеризувати Ферум за його місцем у періодичній системі та будовою атома; поширеність у природі; наводити приклади природних сполук Феруму;

висловлювати судження про його біологічну роль.

Наукова назва елемента Ферум походить від лат. ферум — залізо, а назва простої речовини «залізо» — від санскритського слова жалжа, що означає метал, руда.

Ферум — один з найважливіших і найпоширеніших хімічних елементів у природі, його атомна частка становить 1,8 %, а масова частка — 4,65 %. За поширеністю в земній корі Ферум займає четверте місце після Оксигену, Силіцію й Алюмінію.

Ферум належить до d-елементів, міститься в VIIIБ групі періодичної системи. Схарактеризуємо деякі особливості d-елементів. Спільним для них є те, що електрони заповнюють у їх атомах не зовнішній, а перед зовнішній підрівень енергетичного рівня. Так, у атомах Феруму після заповнення 4в-підрівня заповнюється не зовнішній 4р-підрівень, а третій (передостанній) — 3й-підрівень. Електронна формула атома Феруму 1s22s22p63s23p63d64s2.

Отже, у d-елементів валентними в їх атомах є s-електрони зовнішнього і d-електрони передзовнішнього енергетичного рівнів. Це зумовлює такі особливості d-елементів:

1. У періодичній системі d-елементи містяться між s- та р-елементами і належить до Б груп.

2. d-Елементи — це металічні елементи, а їх прості речовини — метали.

3. Більшість d-елементів мають змінні ступені окиснення й утворюють оксиди та гідроксиди кислотно-основного характеру (чим більше значення ступеня окиснення, тим сильніше виражені кислотні властивості).

4. Хімічна активність металічних елементів у Б групах послаблюється зі збільшенням атомного номера.

- Проаналізуйте дані табл. 21 і поясніть, чому Ферум належить до металічних елементів.

Т а б л и ц я 21

Характеристика елемента Феруму


Ферум порівняно легко втрачає два електрони і перетворюється на йон Fe2+, може втратити ще один електрон із 3d-підрівня і перетворитися в йон Fe3+.

Електронно-графічні формули зовнішнього енергетичного рівня Феруму та йонів Fe2+ і Fe3+ такі:

Отже, можливі ступені окиснення Феруму +2 і +3, рідше +6, наприклад у фератах (Me2FeO4). Сполук Феруму зі ступенем окиснення +8, що відповідає номеру групи і числу валентних електронів, поки не виявлено.

Ферум достатньо активний металічний елемент, що й зумовило його поширеність у природі переважно у вигляді сполук.

Поширеність у природі. Ферум існує як самородне залізо та у вигляді оксидів і сульфідів (мал. 123).

Самородне залізо — це мінерал Феруму з домішками нікелю (мал. 123, а). Міститься в основному в метеоритах. Ферум зосереджений переважно у залізних рудах.

 

 

Мал. 123. Природні сполуки Феруму: а — самородне залізо; б — магнетит; в — гематит; г — лимоніт; ґ — пірит; д — сидерит


Мал. 124. Сполуки Фєруму на берегах водойм

 

Залізні руди — це природне мінеральне утворення, що містить Ферум та його сполуки в такій кількості, що промислове добування металу економічно доцільне.

Серед них найважливішими є: магнетит Fe3O4 (магнітний залізняк) — містить 72 % Феруму (мал. 123, б); гематит Fe2O3 (червоний залізняк) — 70 % Феруму (123, в), є родовища в Україні (Криворізький, Білозерський, Кременчуцький залізорудні басейни); лимоніт 2Fe2O3 • 3H2O (бурий залізняк) — до 60 %

Феруму (мал. 123, г); в Україні — Керченський залізорудний басейн; пірит FeS2 — містить приблизно 47 % Феруму (мал. 123, ґ); сидерит FeCO3 (залізний шпат) — до 48 % Феруму (мал. 123, д).

У природній воді Ферум міститься у вигляді йонів Fe2+. Вони, як сильні відновники, окиснюються киснем повітря, перетворюються на йони Fe3+, що осаджуються з води у складі нерозчинного ферум(ІІІ) гідроксиду бурого кольору (мал. 124).

Біологічне значення. Ферум є скрізь — у живій природі, морській воді, ґрунті та в космосі. В організмі людини є в складі гемоглобіну крові й зумовлює її червоне забарвлення.

- Пригадайте, яку функцію в організмі людини виконує гемоглобін. Добова норма Феруму в організмі дорослої людини становить 11 — 30 мг і значно зростає при інтенсивних м’язових навантаженнях. В організмі людини масою 70 кг міститься 4 — 7 г Феруму. Найбільше його в тканинах печінки і селезінки. Нестача Феруму в крові призводить до недокрів’я, безсилля. Достатньо зв’язаного Феруму міститься в таких продуктах харчування, як печінка, яловичина, гречка, яблука, абрикоси. Слід пам’ятати про токсичний вплив пилу заліза і ферум оксидів: уражаються легені, слизова оболонка рота, зуби.

Коротко про головне

Ферум — d-елемент VIIIБ групи, валентні електрони 3d64s2, тому це металічний елемент. Ступені окиснення +2 і +3, рідше +6. Утворює йони Fe2+ і Fe3+ у складі оксидів, гідроксидів і солей. У природі існує у вигляді залізних руд. Самородне залізо трапляється рідко, переважно в метеоритах. Ферум має біологічне значення, входить до гемоглобіну крові та міоглобіну м’язів.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити