Tại sao fe 2e fe
|
2 ion \(Fe^{2+}\) và \(Fe^{3+}\) đều có chung điện tích hạt nhân (vì là cùng một loại nguyên tố).
Show
Do vậy bán kính của 2 ion phụ thuộc vào số lượng e. \(Fe^{2+}\) tạo ra từ nguyên tử \(Fe\) tách ra \(2e\). \(Fe^{3+}\) tạo ra từ nguyên tử \(Fe\) tách ra \(3e\). Do vậy \(Fe^{3+}\) có số lượng electron ít hơn \(Fe^{2+}\) Vậy bán kính của \(Fe^{3+}\) < \(Fe^{2+}\) Sắt có mặt khắp nơi, cấu tạo nên vỏ trái đất. Trong nước thiên nhiên, kể cả nước mặt và nước ngầm điều có chứa sắt. Hàm lượng sắt và dạng tồn tại của chúng tuỳ thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường, nguồn gốc tạo thành. Trong nước mặt, sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe(OH)3 không tan, ở dạng keo hay huyền phù, hoặc ở dạng hợp chất hữu cơ phức tạp ít tan. Hàm lượng sắt thay đổi và ít khi vượt quá 1 mg/l, đặc biệt khi nước có tính kiềm và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước. Do ion Fe2+ dễ bị oxy hóa thành hydroxyt Fe3+, tự kết tủa và lắng nên sắt ít tồn tại trong nguồn nước mặt. Đối với nước ngầm, trong điều kiện thiếu khí, sắt thường tồn tại ở dạng ion Fe2+ và hoà tan trong nước. Khi được làm thoáng, Fe2+ sẽ chuyển hóa thành Fe3+, xuất hiện kết tủa hydroxyt sắt ba có màu vàng, dễ lắng. Trong trường hợp nguồn nước có nhiều chất hữu cơ, sắt có thể tồn tại ở dạng keo (phức hữu cơ) rất khó xử lý. Ngoài ra, khi nước có độ pH thấp, sẽ gây hiện tượng ăn mòn đường ống và dụng cụ chứa, làm tăng hàm lượng sắt trong nước. Trong nước ngầm, do có pH thấp, sắt tồn tại ở dạng ion. Sắt có hoá trị 2 là thành phần của các muối tan như Fe(HCO3)2, FeSO4. Hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không đều trong các lớp trầm tích dưới sâu. Sắt (Fe) và Gang – Thép là kim loại và hợp kim rất quen thuộc đến nỗi, …nhiều người không biết chúng là gì luôn! Nội dung bài viết
1. Sắt, nặng ký có gương mặt màu trắng xámSắt (mạng tinh thể lập phương tâm khối-Feµ hoặc lập phương tâm diện Fe¡ tuỳ t0) là kim loại nặng, màu trắng hơi xám. Cuộc sống quanh ta không thấy Fe nguyên chất; mà chỉ thấy gang hoặc thép_đó là hợp kim của Sắt với Cacbon và một số nguyên tố khác, không phải sắt nguyên chất ⇒ màu “kim loại sắt” chẳng giống lí thuyết tí nào!. Dẻo dễ rèn. Dẫn điện – nhiệt tốt. Đặc biệt, khác với các kim loại khác, sắt có tính nhiễm từ. Vị trí Fe trong bảng tuần hoàn:
Cấu hình electron của:
Do cấu hình bán bão hòa 3d5 bền hơn cấu hình 3d6 ⇒ ion Fe3+ SỐNG BỀN HƠN ION Fe2+
Hãy nhớ là các hợp chất Fe2+ rất không bền, nếu chẳng may gặp anh oxy hoá – kẻ cướp electron (như O2 không khí, khí Cl2, KMnO4 trong H+, K2Cr2O7 trong H+, . . . . ), Fe2+ lập tức chuyển thành Fe3+ bền. Muốn bảo quản các hợp chất Fe2+, người ta phải nhốt kín Fe2+ trong môi trường không có chất oxi hoá, hoặc phải dùng một biện pháp hoá học nào đó để chặn ngăn . . . . ; ví dụ, người ta thường cho vào dung dịch Fe2+ một cây đinh Fe, để nếu có Fe2+ biến thành Fe3+ thì Fe3+ sẽ + đinh Fe tái tạo lại Fe2+ (2Fe3+ + Fe → 3Fe2+) ; hoặc nhỏ vào dung dịch Fe2+ vài giọt axit HCl. 2. Tính chất hóa học của kim loại SắtĐương nhiên là tính khử rồi – Fe dễ cho đi các electron hóa trị, trường hợp này là 3e ở 3d và 4s: Fe → Fen+ + ne (n = 2, 3) nên Fe có các số oxi hóa phổ biến là +2 (kém bền), +3 (bền) Còn nhiều hợp chất đã biết-trong đó sắt có các số oxi hóa khác nữa; nhưng chúng không quan trọng ở cấp độ nghiên cứu của tuổi teen. 2.1. Với phi kimFe có tính khử trung bình. Tùy chất oxi hoá mạnh hay yếu, Fe có thể bị oxi hoá thành Fe2+ hoặc Fe3+. Mình xét các phản ứng sau:  2.2. Với nướcFe không phản ứng với nước ở t0 thường. Chỉ phản ứng khi đun nóng, phản ứng xảy ra là Fe + H2O — lớn hơn 570 0C → FeO + H2 3Fe + 4H2O — nhỏ hơn 570 0C → Fe3O4 + 4H2 2.3. Với axitVới axit HCl, H2SO4 loãng: tạo muối Fe2+ (giống Cr, nhưng không cần đun nóng) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2 Với axit H2SO4 đặc, HNO3 LƯU Ý Al Cr, Fe không phản ứng với axit HNO3 đặc nguội ; axit H2SO4 đặc nguội – gọi là sự thụ động hóa. Nếu Axit dư: chỉ tạo Fe3+ thôi 2Fe + 6H2SO4 đặc-nóng-dư → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Fe + 6HNO3 đặc-nóng-dư → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O Fe + 4HNO3 loãng-dư → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Nếu Fe dư sau những phản ứng trên: xét tiếp Fe (phần còn dư) + 2Fe3+ → 3Fe2+ Nếu Fe dư nhiều đến nỗi …chuyển hết sạch Fe3+ thành Fe2+ thì mình mới có quyền ghi phản ứng là Fedư rất nhiều +2H2SO4 đặc nóng → FeSO4 + SO2 + 2H2O 3Fedư rất nhiều + 8HNO3 loãng → 3Fe(NO3)2 + 2NO + 4H2O 2.4. Với dung dịch muối của kim loại đứng sauPhản ứng quen thuộcFe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Xuất hiện lớp kim loại Cu bán vào lá Fe, dung dịch từ màu xanh lam của CuSO4 chuyển thành màu xanh lục rất nhạt của FeSO4), +Người ta chế thêm, cho thành bài tập Ăn mòn điện hóa luôn, bằng cách nói: Cho lá Fe kim loại (hoặc bài khác cho lá Al) vào dung dịch H2SO4 loãng, cho thêm một lượng nhỏ CuSO4 em thấy:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu ⇒ xuất hiện hai kim loại Fe, Cu nên xảy ra thêm ăn mòn điện hoá (điện cực Fe là cực – ; Cu là cực +). Phản ứng mới học lớp 12 hay bị lãng quên ***Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
Fe + 3AgNO3 dư rất nhiều → Fe(NO3)3 + 3Ag ⇒ vậy khi cho bột Fe tác dụng với dung dịch AgNO3 thì …ta chưa thể xác định thu được muối Fe2+, Fe3+ hay cả hai do còn tuỳ vào số mol Fe, AgNO3. 3. Sản xuất kim loại SắtMột số quặng sắt quan trọng
Trong cuộc sống, con người không sản xuất được Fe nguyên chất để sử dụng; mà chỉ sản xuất được hợp kim của Sắt-gọi là Gang, Thép. Người ta cũng phát hiện ra rằng, hợp kim sắt có những tính chất tốt đẹp hơn là Fe nguyên chất. Và vì vậy, họ cứ tiếp tục sản xuất và tìm tòi thêm các hợp kim khác, nhưng dựa trên nền Thép-tạo ra các loại Thép khác nhau. Fe nguyên chất, có lẽ chỉ có trong các phòng thí nghiệm cấp cao, sử dụng cho nghiên cứu hay thiết bị gì đó …thì hổng biết! Để học bài Gang-Thép, bạn hãy đọc câu chuyện khác, nếu nóng lòng quá thì hãy click vào đây. 4. Hợp chất Fe (II)4.1. Tính oxi hóa (Fe2+ + 2e → Fe0)Sắt (II) oxit FeO rắn màu đen; Sắt (III) oxit Fe2O3 rắn màu đỏ nâuFeO và Fe2O3 đều là oxit base và không tan trong nước nhưng tan trong axit mạnh. FeO không có trong tự nhiên. FeO + H2 → Fe + H2O 4.2. Tính khử đặc trưng (Fe2+ – 1e → Fe3+)Sắt (II) hiđroxit Fe(OH)2 rắn màu trắng hơi xanh; Sắt (III) hiđroxit Fe(OH)3 rắn màu nâu đỏFe(OH)2 và Fe(OH)3 đều là base và không tan trong nước nhưng tan trong axit mạnh . Fe(OH)2 không bền trong không khí, tự chuyển sang Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O →4Fe(OH)3 Khi nhiệt phân, nếu không có không khí thì Fe(OH)2 → FeO+H2O Nhiệt phân nếu có không khí thì 2Fe(OH)2 + 0.5O2 → Fe2O3+2H2O Dung dịch muối Fe2+ màu lục rất nhạt; Fe3+ màu vàng nâu rỉ2FeCl2 + Cl2 →2FeCl3 3FeO + 10HNO3loãng → 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O (mất màu tím của dung dịch KMnO4) 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O Dung dịch muối Fe2+ màu lục rất nhạt, không bền, trong không khí sẽ chuyển dần sang Fe3+ (dung dịch Fe3+ màu vàng – nâu) ⇒ để bảo quản dung dịch Fe2+, ta phải
Fe3+ + đinh Fe → tạo lại Fe2+ 5. Hợp chất Fe (III)5.1. Tính oxi hóa (Fe3+ + 1e → Fe2+ ; Fe3+ + 3e → Fe0)Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2 Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2 (dung dịch màu vàng nâu chuyển xanh lục nhạt) 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2 (dung dịch màu vàng nâu của Fe3+ chuyển màu xanh lam của ion Cu2+) 2FeCl3 + 2KI → 2FeCl2 + 2KCl + I2 6. Một số ghi chú bài Sắt+Nói Fe(OH)2 ; Fe(OH)3 nung trong không khí đến khối lượng không đổi thì sẽ tạo Fe2O3 do 2Fe(OH)2 + 0.5O2 → Fe2O3+2H2O 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O +Fe hoặc Fe+2 khi phản ứng với HNO3, H2SO4 đặc tạo Fe3+ và sủi bọt khí NO2 màu nâu đỏ ; khí SO2 không màu – mùi hắc ⇒ để phân biệt 2 chất rắn: FeO (!), Fe2O3 bằng phương pháp hóa học ta chỉ cần dùng dung dịch HNO3 ; hoặc H2SO4 đặc do Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O ⇒ tan, không sủi bọt khí 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NOkhí + 5H2O ⇒ tan, sủi bọt khí màu nâu đỏ (2NO + O2 → 2NO2) hoặc Fe2O3 + 3H2SO4 đ → Fe2(SO4)3 + 3H2O 2FeO + 4H2SO4 đ → Fe2(SO4)3 + SO2khí + 4H2O +Fe (chỉ tính khử ~ soh chỉ tăng) , Fe2+ (vừa oxh vừa khử), Fe3+ (chỉ oxh ~ soh chỉ giảm)
7. Liên kết hữu íchĐọc thêm các bài viết về Kim loại và Hóa lớp 12 tại đây. Nếu có câu hỏi hoặc ý tưởng mới, hãy lưu lại trong phần bình luận bạn nhé. Câu hỏi và ý tưởng của bạn luôn tuyệt vời. |
