68. Composés de fer

Oxyde de fer (II) FeO– une substance cristalline noire, insoluble dans l'eau et les alcalis. FeO correspond à la base Fe(OH)2.

Reçu. L'oxyde de fer (II) peut être obtenu par réduction incomplète du minerai de fer magnétique avec de l'oxyde de carbone (II) :

Propriétés chimiques. C'est l'oxyde principal. En réagissant avec les acides, il forme des sels :

Hydroxyde de fer (II) Fe(OH)2- substance cristalline blanche.

Reçu. L'hydroxyde de fer (II) est obtenu à partir de sels de fer divalents sous l'action de solutions alcalines :

Propriétés chimiques. Hydroxyde basique. Réagit avec les acides :

Dans l'air, Fe(OH)2 est oxydé en Fe(OH)3 :

Oxyde de fer(III) Fe2O3– une substance brune, présente dans la nature sous forme de minerai de fer rouge, insoluble dans l’eau.

Reçu. Lors de la cuisson de pyrite :

Propriétés chimiques. Présente de faibles propriétés amphotères. Lorsqu'il interagit avec les alcalis, il forme des sels :

Hydroxyde de fer (III) Fe(OH)3– une substance rouge-brun, insoluble dans l’eau et l’excès d’alcali.

Reçu. Obtenu par l'oxydation de l'oxyde de fer (III) et de l'hydroxyde de fer (II).

Propriétés chimiques. C'est un composé amphotère (avec une prédominance de propriétés basiques). Précipite sous l'action des alcalis sur les sels de fer ferrique :

Sels ferreux obtenu en faisant réagir du fer métallique avec des acides appropriés. Ils sont fortement hydrolysés, c'est pourquoi leurs solutions aqueuses sont des réducteurs énergétiques :

Lorsqu'il est chauffé au-dessus de 480 °C, il se décompose en formant des oxydes :

Lorsque les alcalis agissent sur le sulfate de fer (II), de l'hydroxyde de fer (II) se forme :

Forme un hydrate cristallin - FeSO4?7Н2О (sulfate de fer). Chlorure de fer (III) FeCl3 – substance cristalline brun foncé.

Propriétés chimiques. Dissolvons dans l'eau. FeCl3 présente des propriétés oxydantes.

Agents réducteurs - magnésium, zinc, sulfure d'hydrogène, s'oxydent sans chauffer.

Oxyde de fer (II) (oxyde ferreux) est un composé inorganique complexe de fer divalent et d'oxygène.

Propriétés physiques

La connexion est noire. Réseau cristallin comme du sel gemme. Il a une structure non stœchiométrique avec une plage d'homogénéité allant de Fe 0,84 O à Fe 0,95 O. Cela est dû au fait que son réseau cristallin n'est stable que lorsque tous ses nœuds ne sont pas occupés par des atomes de fer. L'oxyde de fer (II) ne devient stable qu'avec l'augmentation de la température.

Être dans la nature

L'oxyde de fer (II) est présent naturellement sous forme de wustite minérale.

Reçu

• Chauffer le fer à faible pression partielle d’oxygène :

• Décomposition de l'oxalate de fer (II) sous vide :

• Interaction du fer avec l'oxyde de fer (III) ou l'oxyde de fer (II,III) :

• Réduction de l'oxyde de fer(III) par le monoxyde de carbone :

• Décomposition thermique de l'oxyde de fer (II,III) :

• Décomposition thermique de l'hydroxyde de fer (II) sans accès à l'air :

• Décomposition thermique du carbonate de fer (II) sans accès à l'air :

Propriétés chimiques

• Interaction avec l'acide chlorhydrique dilué :

• Réaction avec l'acide nitrique concentré :

• Fusion avec de la soude :

• Interaction avec l'oxygène :

• Interaction avec le sulfure d'hydrogène :

• Réduction avec de l'hydrogène et du coke :

Application

• Participe au processus de fusion du fer dans les hauts fourneaux.
• Il est utilisé comme composant de céramiques et de peintures minérales.
• Dans l'industrie alimentaire, il est largement utilisé comme colorant alimentaire sous le numéro E172.

La formation d’une fine couche durable d’oxyde de fer (II) à la surface de l’acier est le résultat d’un processus appelé bleuissement. En ajustant l'épaisseur de cette couche, en plus du noir, vous pouvez obtenir n'importe quelle couleur ternie. La technologie permettant de produire des motifs colorés sur l’acier est basée sur cette propriété de l’oxyde de fer (II).

Toxicité

Les aérosols (poussière, fumée) d'oxyde de fer (II) en cas d'exposition prolongée se déposent dans les poumons et provoquent une sidérose, un type de pneumoconiose d'évolution relativement bénigne.

voir également

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Littérature

• Lidin R. A. « Manuel pour les écoliers. Chimie" M. : Asterel, 2003.
• Volkov A.I., Zharsky I.M. Grand ouvrage de référence chimique / A.I. Volkov, I.M. Zharsky. - Mn. : Ecole Moderne, 2005. - 608 p.
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• Greenwood N. Chimie des éléments : en 2 volumes.
• .Greenwood, A. Earnshaw; voie de l'anglais - M. : BINOM. Laboratoire de connaissances, 2011. - (Meilleur manuel étranger)
• Produits chimiques nocifs. Composés inorganiques des groupes V-VIII : Référence. éd./ A.L. Bandman, N.V. Volkova, T.D. Grekhova, etc.; Éd. V.A. Filova et autres - L. : Chimie, 1989. 592 p.

Extrait caractérisant l'oxyde de fer (II)

Le comte Ilya Andreich a emmené ses filles chez la comtesse Bezukhova. Il y avait pas mal de monde ce soir-là. Mais Natasha ne connaissait presque pas la société dans son ensemble. Le comte Ilya Andreich a noté avec mécontentement que toute cette société était composée principalement d'hommes et de femmes, connus pour leur liberté de traitement. M lle Georges, entourée de jeunes gens, se tenait dans le coin du salon. Il y avait plusieurs Français, et parmi eux Métivier, qui était son colocataire depuis l'arrivée d'Hélène. Le comte Ilya Andreich a décidé de ne pas jouer aux cartes, de ne pas abandonner ses filles et de partir dès la fin de la représentation de Georges.
Anatole était visiblement à la porte, attendant que les Rostov entrent. Il salua immédiatement le comte, s'approcha de Natasha et la suivit. Dès que Natasha l'a vu, tout comme au théâtre, un sentiment de vain plaisir de l'aimer et de peur de l'absence de barrières morales entre elle et lui l'a submergée. Helen reçut Natasha avec joie et admira bruyamment sa beauté et sa tenue vestimentaire. Peu après leur arrivée, M lle Georges quitta la chambre pour s'habiller. Dans le salon, ils commencèrent à disposer les chaises et à s'asseoir. Anatole a tiré une chaise pour Natasha et a voulu s'asseoir à côté d'elle, mais le comte, qui n'avait pas quitté Natasha des yeux, s'est assis à côté d'elle. Anatole était assis à l'arrière.
Mademoiselle Georges, les bras nus, à fossettes et épais, portant un châle rouge porté sur une épaule, sortit dans l'espace vide qui lui était laissé entre les chaises et s'arrêta dans une pose peu naturelle. Un murmure enthousiaste se fit entendre. M lle Georges regarda le public d'un air sévère et sombre et commença à prononcer quelques poèmes en français, qui traitaient de son amour criminel pour son fils. À certains endroits, elle élevait la voix, à d'autres elle murmurait en levant solennellement la tête, à d'autres elle s'arrêtait et sifflait en roulant des yeux.
- Adorable, divin, délicieux ! [Délicieux, divin, merveilleux !] - a été entendu de toutes parts. Natasha regarda le gros Georges, mais n'entendit rien, ne vit et ne comprit rien de ce qui se passait devant elle ; elle se sentait seulement de nouveau tout à fait irrévocablement dans ce monde étrange et fou, si loin du précédent, dans ce monde où il était impossible de savoir ce qui était bien, ce qui était mal, ce qui était raisonnable et ce qui était fou. Anatole était assis derrière elle et elle, sentant sa proximité, attendait quelque chose avec crainte.
Après le premier monologue, toute la compagnie se leva et entoura mademoiselle Georges, lui témoignant sa joie.
- Comme elle est bonne ! - Natasha a dit à son père, qui, avec d'autres, s'est levé et s'est dirigé vers l'actrice à travers la foule.
"Je ne le trouve pas en te regardant", dit Anatole en suivant Natasha. Il dit cela à un moment où elle seule pouvait l'entendre. "Tu es adorable... à partir du moment où je t'ai vu, je n'ai pas arrêté..."
"Allez, allons-y, Natacha", dit le comte en revenant chercher sa fille. - A quel point est ce bien!
Natasha, sans rien dire, s'est approchée de son père et l'a regardé avec des yeux interrogateurs et surpris.
Après plusieurs réceptions de récitation, M lle Georges partit et la comtesse Bezukhaya demanda de la compagnie dans la salle.
Le comte voulait partir, mais Hélène le supplia de ne pas gâcher son bal impromptu. Les Rostov sont restés. Anatole a invité Natacha à une valse et pendant la valse, lui secouant la taille et la main, lui dit qu'elle était ravissante et qu'il l'aimait. Lors de l'éco-séance, qu'elle a de nouveau dansée avec Kuragin, alors qu'ils étaient seuls, Anatole ne lui a rien dit et l'a seulement regardée. Natasha doutait d'avoir vu en rêve ce qu'il lui avait dit pendant la valse. À la fin de la première figure, il lui serra de nouveau la main. Natasha leva vers lui ses yeux effrayés, mais il y avait une expression tendre et si confiante dans son regard affectueux et son sourire qu'elle ne pouvait pas le regarder et lui dire ce qu'elle avait à lui dire. Elle baissa les yeux.
"Ne me dis pas de telles choses, je suis fiancée et j'aime quelqu'un d'autre," dit-elle rapidement… "Elle le regarda. Anatole n’était ni gênée ni bouleversée par ce qu’elle disait.
- Ne me parle pas de ça. De quoi me soucier? - il a dit. "Je dis que je suis follement, follement amoureux de toi." Est-ce ma faute si tu es incroyable ? Commençons.
Natasha, animée et anxieuse, regardait autour d'elle avec de grands yeux effrayés et semblait plus gaie que d'habitude. Elle ne se souvenait presque de rien de ce qui s'était passé ce soir-là. On dansa l'Ecossaise et le Gros Vater, son père l'invita à partir, elle demanda à rester. Où qu'elle soit, peu importe à qui elle parlait, elle sentait son regard posé sur elle. Puis elle se souvint qu'elle avait demandé à son père la permission d'aller au vestiaire pour redresser sa robe, qu'Hélène la suivait, lui racontait en riant l'amour de son frère, et que dans le petit canapé elle rencontrait à nouveau Anatole, qu'Hélène avait disparu quelque part, ils restèrent seuls et Anatole, lui prenant la main, dit d'une voix douce :
- Je ne peux pas aller vers toi, mais est-ce que je ne te verrai vraiment jamais ? Je t'aime à la folie. Vraiment jamais ?... » et lui, lui barrant le chemin, rapprocha son visage du sien.
Ses grands yeux masculins, brillants, étaient si proches des siens qu'elle ne voyait que ces yeux.
- Nathalie ?! – murmura sa voix interrogative, et quelqu'un lui serra douloureusement les mains.
- Nathalie ?!
"Je ne comprends rien, je n'ai rien à dire", dit son regard.
Des lèvres chaudes se pressèrent contre les siennes et à ce moment précis elle se sentit à nouveau libre, et le bruit des pas et de la robe d'Hélène se fit entendre dans la pièce. Natasha regarda Helen, puis, rouge et tremblante, le regarda avec un air interrogateur effrayé et se dirigea vers la porte.
« Un mot, un seul, au nom de Dieu », dit Anatole.
Elle s'est arrêté. Elle avait vraiment besoin qu'il prononce ce mot, qui lui expliquerait ce qui s'était passé et auquel elle lui répondrait.
« Nathalie, un mot, un seul », répétait-il sans savoir quoi dire, et il le répéta jusqu'à ce qu'Hélène s'approche d'eux.
Helen et Natasha sortirent de nouveau dans le salon. Sans rester dîner, les Rostov sont partis.
De retour chez elle, Natasha n'a pas dormi de la nuit : elle était tourmentée par la question insoluble de savoir qui elle aimait, Anatole ou le prince Andrei. Elle aimait le prince Andrei - elle se souvenait clairement à quel point elle l'aimait. Mais elle aimait aussi Anatole, c'était certain. « Sinon, comment tout cela aurait-il pu arriver ? elle pensait. «Si après cela, quand je lui ai dit au revoir, je pouvais répondre à son sourire par un sourire, si je pouvais permettre que cela se produise, alors cela signifie que je suis tombé amoureux de lui dès la première minute. Cela signifie qu'il est gentil, noble et beau, et qu'il était impossible de ne pas l'aimer. Que dois-je faire quand je l’aime et que j’en aime un autre ? se dit-elle, ne trouvant pas de réponses à ces terribles questions.

Le corps humain contient environ 5 g de fer, dont la majeure partie (70 %) fait partie de l'hémoglobine sanguine.

Propriétés physiques

À l’état libre, le fer est un métal blanc argenté avec une teinte grisâtre. Le fer pur est ductile et possède des propriétés ferromagnétiques. Dans la pratique, des alliages de fer - fonte et acier - sont généralement utilisés.

Fe est l'élément le plus important et le plus abondant des neuf métaux d du sous-groupe du groupe VIII. Avec le cobalt et le nickel, il forme la « famille du fer ».

Lors de la formation de composés avec d’autres éléments, il utilise souvent 2 ou 3 électrons (B = II, III).

Le fer, comme presque tous les éléments d du groupe VIII, ne présente pas une valence supérieure égale au numéro de groupe. Sa valence maximale atteint VI et apparaît extrêmement rarement.

Les composés les plus typiques sont ceux dans lesquels les atomes de Fe sont dans les états d'oxydation +2 et +3.

Méthodes d'obtention du fer

1. Le fer technique (allié au carbone et à d'autres impuretés) est obtenu par réduction carbothermique de ses composés naturels selon le schéma suivant :

La récupération se fait progressivement, en 3 étapes :

1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2

3) FeO + CO = Fe + CO 2

La fonte issue de ce procédé contient plus de 2% de carbone. Par la suite, la fonte est utilisée pour produire des alliages acier-fer contenant moins de 1,5 % de carbone.

2. Le fer très pur est obtenu de l’une des manières suivantes :

a) décomposition du Fe pentacarbonyle

Fe(CO) 5 = Fe + 5СО

b) réduction de FeO pur avec de l'hydrogène

FeO + H 2 = Fe + H 2 O

c) électrolyse de solutions aqueuses de sels de Fe +2

FeC 2 O 4 = Fe + 2CO 2

oxalate de fer(II)

Propriétés chimiques

Fe est un métal d'activité moyenne et présente des propriétés générales caractéristiques des métaux.

Une caractéristique unique est la capacité de « rouiller » dans l’air humide :

En l'absence d'humidité et d'air sec, le fer ne commence à réagir sensiblement qu'à une température > 150°C ; lors de la calcination, de la « calamine de fer » Fe 3 O 4 se forme :

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Le fer ne se dissout pas dans l'eau en l'absence d'oxygène. À très haute température, Fe réagit avec la vapeur d'eau, déplaçant l'hydrogène des molécules d'eau :

3 Fe + 4H 2 O(g) = 4H 2

Le mécanisme de la rouille est la corrosion électrochimique. Le produit de la rouille est présenté sous une forme simplifiée. En fait, il se forme une couche lâche d’un mélange d’oxydes et d’hydroxydes de composition variable. Contrairement au film Al 2 O 3, cette couche ne protège pas le fer d'une destruction ultérieure.

Types de corrosion

Protéger le fer de la corrosion

1. Interaction avec les halogènes et le soufre à haute température.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F2 = 2FeF3

Fe + I 2 = FeI 2

Des composés se forment dans lesquels le type de liaison ionique prédomine.

2. Interaction avec le phosphore, le carbone, le silicium (le fer ne se combine pas directement avec N2 et H2, mais les dissout).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = Fe x Si y

Des substances de composition variable se forment, comme les berthollides (le caractère covalent de la liaison prédomine dans les composés)

3. Interaction avec les acides « non oxydants » (HCl, H 2 SO 4 dil.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2

Puisque Fe est situé dans la série d'activités à gauche de l'hydrogène (E° Fe/Fe 2+ = -0,44 V), il est capable de déplacer H 2 des acides ordinaires.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

4. Interaction avec les acides « oxydants » (HNO 3, H 2 SO 4 conc.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

Les concentrés HNO 3 et H 2 SO 4 « passivent » le fer, de sorte qu'à des températures ordinaires, le métal ne s'y dissout pas. Avec un fort chauffage, une dissolution lente se produit (sans libérer H 2).

Dans la section Le fer HNO 3 se dissout, passe en solution sous forme de cations Fe 3+ et l'anion acide est réduit en NO* :

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NON + 2H 2 O

Très soluble dans un mélange de HCl et HNO 3

5. Relation avec les alcalis

Fe ne se dissout pas dans les solutions aqueuses d'alcalis. Il réagit avec les alcalis fondus uniquement à des températures très élevées.

6. Interaction avec des sels de métaux moins actifs

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0

7. Réaction avec le monoxyde de carbone gazeux (t = 200°C, P)

Fe (poudre) + 5CO (g) = Fe 0 (CO) 5 fer pentacarbonyle

Composés Fe (III)

Fe 2 O 3 - oxyde de fer (III).

Poudre rouge-brun, n. R. dans H 2 O. Dans la nature - "minerai de fer rouge".

Modalités d'obtention :

1) décomposition de l'hydroxyde de fer (III)

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

2) cuisson de pyrite

4FeS 2 + 11O 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) décomposition des nitrates

Propriétés chimiques

Fe 2 O 3 est un oxyde basique présentant des signes d'amphotéricité.

I. Les principales propriétés se manifestent dans la capacité de réagir avec les acides :

Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZN 2 O

Fe 2 O 3 + 6HCI = 2FeCI 3 + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 6HNO 3 = 2Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

II. Faibles propriétés acides. Fe 2 O 3 ne se dissout pas dans les solutions aqueuses d'alcalis, mais lorsqu'elles sont fusionnées avec des oxydes solides, des alcalis et des carbonates, des ferrites se forment :

Fe 2 O 3 + CaO = Ca(FeO 2) 2

Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + MgCO 3 = Mg(FeO 2) 2 + CO 2

III. Fe 2 O 3 - matière première pour la production de fer en métallurgie :

Fe 2 O 3 + ZS = 2Fe + ZSO ou Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2

Fe(OH) 3 - hydroxyde de fer (III)

Modalités d'obtention :

Obtenu par action d'alcalis sur les sels solubles de Fe 3+ :

FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3NaCl

Au moment de la préparation, Fe(OH) 3 est un sédiment amorphe muqueux rouge-brun.

L'hydroxyde de Fe(III) se forme également lors de l'oxydation de Fe et Fe(OH) 2 dans l'air humide :

4Fe + 6H 2 O + 3O 2 = 4Fe(OH) 3

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3

L'hydroxyde de Fe(III) est le produit final de l'hydrolyse des sels de Fe 3+.

Propriétés chimiques

Fe(OH) 3 est une base très faible (beaucoup plus faible que Fe(OH) 2). Présente des propriétés acides notables. Ainsi, Fe(OH) 3 a un caractère amphotère :

1) les réactions avec les acides se produisent facilement :

2) le précipité frais de Fe(OH) 3 se dissout dans le concentré chaud. solutions de KOH ou NaOH avec formation de complexes hydroxo :

Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3

Dans une solution alcaline, Fe(OH) 3 peut être oxydé en ferrates (sels de l'acide ferreux H 2 FeO 4 non libérés à l'état libre) :

2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O

Sels Fe 3+

Les plus importants en pratique sont : Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - sel de sang jaune = Fe 4 3 Bleu de Prusse (précipité bleu foncé)

b) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 thiocyanate Fe(III) (solution rouge sang)

Le fer forme deux oxydes dans lesquels il présente respectivement les valences II et III et les états d'oxydation (+2) et (+3).

DÉFINITION

Oxyde de fer (II) dans des conditions normales, il s'agit d'une poudre noire (Fig. 1), qui se décompose lors d'un chauffage modéré et se reforme à partir des produits de décomposition lors d'un chauffage supplémentaire.

Après calcination, il est chimiquement inactif. Pyrophorique sous forme de poudre. Ne réagit pas avec l'eau froide. Présente des propriétés amphotères (avec une prédominance de propriétés basiques). Facilement oxydé par l'oxygène. Réduit par l'hydrogène et le carbone.

Riz. 1. Oxyde de fer (II). Apparence.

DÉFINITION

Il s'agit d'un solide rouge-brun dans le cas de la modification trigonale ou brun foncé dans le cas de la modification cubique, qui est le plus réactif (Fig. 1).

Thermiquement stable. Point de fusion 1562°C.

Riz. 1. Oxyde de fer (III).

Ne réagit pas avec l'eau, l'ammoniaque hydratée. Présente des propriétés amphotères, réagit avec les acides et les alcalis. Réduit par l'hydrogène, le monoxyde de carbone, le fer.

Formule chimique de l'oxyde de fer

La formule chimique de l'oxyde de fer (II) est FeO et la formule chimique de l'oxyde de fer (III) est Fe 2 O 3. La formule chimique montre la composition qualitative et quantitative de la molécule (combien et quels atomes y sont présents). À l'aide de la formule chimique, vous pouvez calculer la masse moléculaire d'une substance (Ar(Fe) = 56 amu, Ar(O) = 16 amu) :

M.(FeO) = Ar(Fe) + Ar(O);

M.(FeO) = 56 + 16 = 72.

Mr(Fe 2 O 3) = 2 × Ar (Fe) + 3 × Ar (O) ;

M.(Fe 2 O 3) = 2×56 + 3×16 = 58 + 48 = 160.

Formule développée (graphique) de l'oxyde de fer

La formule structurelle (graphique) d'une substance est plus visuelle. Il montre comment les atomes sont connectés les uns aux autres au sein d’une molécule. Vous trouverez ci-dessous les formules graphiques des oxydes de fer (a - FeO, b - Fe 2 O 3) :

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

EXEMPLE 2