8. Ферум. Одержання та властивості. Оксиди феруму. Добування та хімічні властивості.

Фе́рум^[1] — Хімічний елемент з атомним номером 26 та атомною масою 55,847, що позначається в хімічних формулах символом Fe (від лат. ferrum — «залізо»).

Проста речовина залі́зо — сріблясто-сірий, електропровідний, пластичний і ковкий метал. Його твердість за Брінеллем не перевищує 100 HB; модуль Юнга — 190–210·10³ МПа; модуль зсуву — 8,4·10³ МПа; границя міцності на розрив — 170–210 МПа, границя текучості — 100 МПа; ударна в'язкість — 300 МПа; середня питома теплоємність (273–1273 К) — 640,57 Дж/кг·К; густина — 7840 кг/м³. На повітрі легко окиснюється, вкриваючись іржею FeO·nH₂O, що сповільнює подальше його руйнування. Серед інших породотвірних елементів Ферум має максимальну атомну масу.

9-11. Лужні метали. Будова атомів. Знаходження в природі. Фізичні та хімічні властивості. Добування лужних металів.

Лу́жні мета́ли — елементи 1 групи періодичної системи за винятком водню. За старою класифікацією елементи головної підгрупи I групи. Назва пов'язана з тим, що при взаємодії лужних металів з водою утворюється їдкий луг. До лужних металів належать (у порядку збільшення атомного номера) літій (Li), натрій (Na), калій (K), рубідій (Rb), цезій (Cs) , францій (Fr).

Загальна характеристика

Характерною рисою будови атомів лужних металів, є наявність одного електрона на зовнішній електронній оболонці. Завдяки цьому всі вони з легкістю віддають електрон, переходячи до закінченої електронної оболонки попередньої оболонки і є дуже сильними відновниками.

Хоча лужні метали надзвичайно поширені на Землі, у природі вони існують винятково у вигляді сполук через високу відновлювальну активність. Na, K відкриті в 1807 Гемфрі Деві, який першим почав широко застосовувати електроліз. Li  відкрив Йоганн Арфведсон (Швеція, 1817), Rb — Роберт Бунзен, Густав Кірхгофф (Німеччина, 1861), Cs — Роберт Бунзен, Густав Кірхгофф (Німеччина, 1860), Fr — Маргерітт Пере (Франція, 1939).

Фізичні властивості

Лужні метали — м'які (натрій ріжеться ножем, як вершкове масло, інші трохи жорсткіші) метали від сріблясто-білого до сірого кольору з характерним блиском, які дуже швидко тьмяніють на повітрі. Легкоплавкі й рухливі. Агресивні, вибухонебезпечні (зберігаються в атмосфері інертного газу або під шаром гасу). У розплавленому стані здатні проводити струм. Іони лужних металів забарвлюють полум'я газового пальника:

• Літій та його солі забарвлюють полум'я червоним кольором

• Натрій та його солі забарвлюють полум'я жовтим кольором

• Калій та його солі забарвлюють полум'я фіолетовим кольором

• Рубідій та його солі забарвлюють полум'я червоним кольором

• Цезій та його солі забарвлюють полум'я фіолетовим кольором з блакитним відтінком

Завдяки властивостям забарвлювати полум'я сполуки лужних металів використовуються у піротехнічних сумішах.

-При взаємодії з галогенами, сіркою, азотом, фосфором, вуглецем та кремнієм утворюються відповідно галогеніди, сульфіди, нітриди, фосфіди, карбіди та силіциди.

З азотом та вуглецем прямим синтезом можна отримати лише сполуки літію ( причому з азотом реагує вже за звичайних умов утворюючи Li₃N ) . Інші лужні метали з азотом та вуглецем стабільних сполук не утворюють , що може бути використане при їх отриманні нагріванням їх сполук з карбідом кальцію , відновленням карбонатів магнієм або розкладанням азидів MN₃ ( азид літію вибухає ) .

8-10. Сполуки Fe⁺², Fe⁺³. Добування та хімічні властивості. Якісні реакції на Fe⁺², Fe⁺³.

Залізо реагує і з іншими неметалами — галогенами, сіркою, вуглецем. При взаємодії з сильними окисниками, наприклад, хлором утворюються сполуки Феруму з ступенем окиснення +3:

2Fe + 3Сl₂ = 2FeCl₃,

а при взаємодії з менш активними окисниками утворюються сполуки зі ступенем окиснення Феруму +2:

Fe + S  = FeS.

За високої температури залізо реагує з водяною парою. У результаті реакції утворюються залізна ожарина і водень:

3Fe + 4H₂O   Fe₃O₄ + 4H₂↑.

Залізо реагує з розчинами кислот з утворенням солей і виділенням газуватого водню:

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ +H₂↑.

Під дією концентрованих сульфатної та нітратної кислот на поверхні заліза утворюється щільна оксидна плівка; тому ці концентровані кислоти можна зберігати і транспортувати у сталевих цистернах.

Залізо заміщує менш активні метали при взаємодії з розчинами їх солей:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ +Cu.

На вологому повітрі залізо зазнає корозії. Її продуктом є іржа. Унаслідок своєї пористості іржа не перешкоджає доступу кисню й вологи до металу, що призводить до подальшого руйнування металу.