ЖЕЛЕЗО

Железо - металл серого цвета, атомы которого имеют внешнюю электронную конфигурацию . В чистом виде оно довольно мягкое, ковкое и тягучее. Оно медленно взаимодействует с влажным воздухом, образуя гидратированный оксид железа или ржавчину (см. разд. 10.5).

Металлическое железо реагирует с водяным паром, образуя черное кристаллическое вещество -смешанный оксид железа(II, III):

О смешанных оксидах подробнее см. в разд. 15.4.

В электрохимическом ряду напряжений железо располагается выше водорода. Поэтому оно вытесняет водород из разбавленной соляной кислоты или разбавленной серной кислоты:

В соединениях железо обнаруживается в различных состояниях окисления, из которых важнейшие:

Железо (III) более устойчиво, чем железо (II), потому что имеет по одному электрону на каждой из пяти орбиталей.

Железо образует два оксида: оксид железа и оксид железа а также смешанный оксид выше). Эти оксиды обладают основными свойствами, впрочем, имеет слабоамфотерные свойства.

Ион железа в водном растворе гидратируется, превращаясь в комплексный ион гексаакважелеза(II) который имеет бледно-зеленую окраску (структура этого иона показана на рис. 14.9). Этот комплексный ион образуется, например, в результате реакции металлического железа с разбавленной соляной кислотой (см. выше). Ион гексаакважелеза (II) устойчив в кислой среде. В нейтральном или щелочном растворах он неустойчив и переходит в гидратированный ион железа этого иона тоже показана на рис. 14.9). Ион в растворе имеет бледно-фиолетовую окраску. Однако он легко гидролизуется, образуя аквагидроксокомплексы желтого цвета. Например,

Для того чтобы отличить соли железа (II) от солей железа (III), используются следующие способы.

Добавление щелочи, например раствора гидроксида натрия, к водному раствору какой-либо соли железа (II) приводит к образованию грязно-зеленого осадка гидроксида

Рис. 14.9. Комплексы гексаакважелеза,

железа (II):

Этот осадок медленно окисляется на воздухе, образуя гидратированный оксид железами)

Добавление щелочи к раствору, в котором содержатся ионы железа (III), приводит к образованию красновато-коричневого осадка гидроксида железа (III):

Добавление раствора тиоцианата калия KSCN к раствору, содержащему гидратированные ионы железа (III), вызывает интенсивное красное окрашивание раствора, обусловленное образованием гидратированного тиоцианатного комплекса . Окрашивание не происходит при реакции с ионами . Эта аналитическая проба очень чувствительна: красная окраска появляется даже в присутствии следовых количеств иона железа (III).

Добавление растворов гексацианоферрата (II) калия и калия.

Добавление раствора гексацианоферрата (II) к растворам, в которых содержатся ионы железа (Ш), вызывает образование синего осадка берлинской лазури. Такой же осадок образуется при добавлении раствора гексацианоферрата (III) к растворам, содержащим ионы железа (II). В этом случае осадок называется турнбуллевой синью. Протекающие при этом реакции схематически представлены в табл. 14.8, где для наглядности в формулы включены состояния окисления атомов железа. Берлинская лазурь и турнбуллева синь - это одно и то же вещество, имеющее формулу

Железо (II) и железо (III) входят в состав целого ряда важных солей, например сульфатов и галогенидов. Кроме того, они образуют двойные соли, так называемые квасцы (см. разд. 15.1):

Таблица 14.8. Реакции гексацианоферратных ионов с ионами железа

Эти двойные соли не являются координационными соединениями. Например, в растворе гептагидрат двойной соли сульфата железа (II) и сульфата аммония дает положительную реакцию при пробах на три разных иона: . В отличие от этого гексацианоферрат (II) калия дает положительные реакции только при пробах на два иона: и гексацианоферрат(II) Он не дает положительную реакцию при пробе на .