铁的物理性质 纯净的铁是一种具有银白色光泽的、坚初的金属,比重7.86,熔点1535"C,能被磁铁吸引.铁受到电
流作用的时候,本身就会变成磁铁,而一当电流作用去掉以后,又会立即失去磁性,工业上常利用它的这一性质,用纯净
的铁来做电磁铁。
铁的原子结构和化学性质 铁的原子序数是26,也就是说,铁的原子核所带的电荷是+26,所以核外有26个电子。
铁原子的结构可用简图表示如下:
铁原子的最外电子层上只有2个电子,这2个电子很容易失去,所以铁是一个化学性质相当活动的金属,在一定条件
之下,它能跟多种非金属、水、酸和盐等起反应.铁原子不但容易失去最外层的2个电子,成为亚铁离子(Fe++),并且还
会失去次外层上1个电子,成为铁离子(Fe+++).因此,通常铁的化合物里的铁有+2价和+3价两种。
下面我们来讨论铁的化学性质
1.铁跟氧气和其他非金属的反应常温时,铁在干燥的空气里很难氧化,但在潮湿的空气里或在氧气里灼烧,铁的表面就会生成一种暗褐色的四氧化三铁:
在铁原子眼硫原子的反应里,铁原子失去最外电子层的2个电子变成亚铁离子(Fet),硫原子得到铁原子的2个电子变成硫离子(S),然后两者结合成硫化亚铁(FeS)的分子。
①这样写法,表示三个铁原子里的一个铁原子失去2个电子,二个铁原子可失去8个电子,四个氧原子共获得8个电子。
在铁眼氯的反应里,铁原子不但失去了最外电子层的2个电子,而且又失去次外层里的1个电子,因而变成了铁离子(Fe++).氯原子得到铁原子所失去的电子变成了氯离子(C1),然后两者结合成氯化铁(eC13)的分子,铁跟硫或跟氯的反应,在原子结构上所以会产生这样不同的变化,主要是因为氯气是一种更强的氧化剂,它夺取铁原子的电子的能力比硫强的缘故。
在高温下,铁还能跟碳、硅和磷等化合,例如,铁跟碳化合能生成一种十分脆硬而难熔的碳化铁(Fe3C).
2.铁跟水的反应红热的铁能眼水蒸气反应,置换出氢气,并生成四氧化三铁。
工业上往往利用这个反应来制取大量的氢气。
在常温下,铁不能跟水反应。但如果受到水、空气里的氧气和二氧化碳等几种物质共同作用时,铁就会发生锈蚀,生成铁锈.铁锈是铁的含水氧化物,它的成分接近于Fe2O3.H2O.它是一层松脆多孔的物质,可以让水蒸气和气体透过.因此铁表面的铁锈不能保护里面的铁不再受到锈蚀.当铁制品在潮湿的地方放置过久时,就会完全被锈蚀,我们在使用铁制物件时必须注意这一点。
3.铁跟酸或盐的反应在金属活动性顺序里,铁是在氢的前面,因此铁能跟酸类(如稀硫酸或稀盐酸)起反应,置换出氢气:
但在常温下,铁跟浓硫酸和浓硝酸几乎不起反应,因为铁遇到这些酸会在表面上生成一层很致密的保护膜(钝化),从而阻得了反应的继续进行铁也能跟比它活动性较弱的金属盐溶液起反应,并把这种金属置换出来,例如:
从上面铁眼非金属、水、酸和盐的反应里,我们可以看出:
(1)在以上各个反应里,都有得失电子的变化,所以,这些反应都是氧化一还原反应,铁原子在这些反应里总是失去
电子,它是还原剂。
(2)铁跟强的氧化剂(例如氯气)反应会生成+3价铁的化合物;眼较弱的氧化剂(例如硫)反应生成+2价铁的化合物。
自然界里的铁 铁是自然界里分布很广的金属,约占地壳总重量的4.2%,由于它的化学性质相当活动,所以在自
然界里铁很少以游离态存在,地壳里的铁大都是铁跟硫、氧等元素的化合物。
比较重要的铁矿石有:磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe203)、褐铁矿(2Fe2O3·3H2O)、菱铁矿(FeCO3)和黄铁矿(FeS2)等磁铁矿和赤铁矿是炼铁的主要原料.铁矿石中常含有杂质,这些杂质通常叫做脉石.脉石一般是由SiO2、Al2O3、CaO、Mg0等氧化物组成的化合物,它们主要是硅酸盐.
生物体内也含有多种铁的化合物,其中大部分存在于动物的血红蛋白里,人体缺少铁,就会引起贫血症症,我们在日常生活中多吃一些猪肝、菠菜、芹菜等含铁质较多的食物,可以保证体内铁质的需要.铁也是植物营养必需的元素之一,如果土壤里缺乏铁,就会影响植物体内叶绿素的生成,阻碍植物的生长。