Dəmirin insan orqanizmi üçün rolunu çox qiymətləndirmək çətindir, çünki o, qanın "yaradılmasına" kömək edir, tərkibindəki hemoglobin və miyoqlobinin səviyyəsinə təsir edir, dəmir ferment sisteminin fəaliyyətini normallaşdırır. Bəs kimya baxımından bu element nədir? Dəmirin valentliyi nədir? Bu, bu məqalədə müzakirə olunacaq.
Bir az tarix
Bəşəriyyət bu kimyəvi element haqqında bilirdi və hətta eramızdan əvvəl 4-cü əsrdə onun məhsullarına sahib idi. Bunlar Qədim Misir və Şumer xalqları idi. Arxeoloji qazıntılar zamanı tapılan və kimyaçılar tərəfindən diqqətlə yoxlanılan dəmir və nikel ərintisindən zərgərlik məmulatları, silahlar hazırlamağa ilk dəfə məhz onlar başlamışlar.
Bir az sonra Asiyaya köçən ari tayfaları filizdən bərk dəmir çıxarmağı öyrəndilər. O dövrün insanları üçün o qədər qiymətli idi ki, məhsulları qızılla örtürdü!
Dəmir xüsusiyyətləri
Dəmir (Fe) yer qabığının bağırsaqlarında tərkibinə görə dördüncü yerdədir. 4-cü dövrün 7-ci qrupunda yer tutur və 26-cı rəqəmə malikdirMendeleyevin elementlərinin kimyəvi cədvəli. Dəmirin valentliyi birbaşa cədvəldəki mövqeyindən asılıdır. Amma bu haqda daha sonra.
Bu metal təbiətdə filiz şəklində ən çox yayılmışdır, mineral kimi suda, eləcə də müxtəlif birləşmələrdə olur.
Ən böyük dəmir filizi ehtiyatları Rusiya, Avstraliya, Ukrayna, Braziliya, ABŞ, Hindistan, Kanadadadır.
Fiziki xüsusiyyətlər
Dəmirin valentliyinə keçməzdən əvvəl onun fiziki xassələrinə, belə desək, yaxından baxmaq lazımdır.
Bu metal gümüşü rəngə malikdir, kifayət qədər çevikdir, lakin digər elementlərlə (məsələn, karbonla) qarşılıqlı əlaqəsi sayəsində sərtliyi artırmağa qadirdir. O, həmçinin maqnit xüsusiyyətlərinə malikdir.
Rütubətli mühitdə dəmir korroziyaya, yəni paslana bilər. Baxmayaraq ki, tamamilə təmiz metal nəmə daha davamlıdır, lakin tərkibində çirklər varsa, korroziyaya səbəb olanlar məhz onlardır.
Dəmir asidik mühitlərlə yaxşı qarşılıqlı təsir göstərir, hətta dəmir turşusunun duzlarını da əmələ gətirə bilər (güclü oksidləşdirici maddə ilə təmin olunur).
Havada tez bir zamanda onu qarşılıqlı təsirlərdən qoruyan oksid təbəqəsi ilə örtülür.
Kimyəvi xassələri
Həmçinin, bu element bir sıra kimyəvi xüsusiyyətlərə malikdir. Dəmir, dövri cədvəlin qalan elementləri kimi, +26 seriya nömrəsinə uyğun gələn atom nüvəsinin yükünə malikdir. Və nüvənin ətrafında 26 elektron fırlanır.
Ümumiyyətlə, dəmirin - kimyəvi elementin xassələrini nəzərə alsaq, o, aşağı aktivlik qabiliyyətinə malik metaldır.
Daha zəif oksidləşdirici maddələrlə qarşılıqlı təsirdə olan dəmir ikivalentli olduğu yerlərdə birləşmələr əmələ gətirir (yəni oksidləşmə vəziyyəti +2-dir). Güclü oksidləşdirici maddələrlə isə dəmirin oksidləşmə vəziyyəti +3-ə çatır (yəni valentliyi 3-ə bərabər olur).
Metal olmayan kimyəvi elementlərlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, Fe onlara nisbətdə reduksiyaedici kimi çıxış edir, oksidləşmə vəziyyəti isə +2 və +3-dən əlavə hətta +4, +5, +6 olur.. Belə birləşmələr çox güclü oksidləşdirici xüsusiyyətlərə malikdir.
Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, havadakı dəmir bir oksid filmi ilə örtülmüşdür. Qızdırıldıqda isə reaksiya sürəti artır və valentliyi 2 olan dəmir oksidi (temperatur 570 dərəcədən aşağı) və ya valentliyi 3 olan oksid (temperatur indeksi 570 dərəcədən çox) yarana bilər.
Fe-nin halogenlərlə qarşılıqlı təsiri duzların əmələ gəlməsinə səbəb olur. Flüor və xlor elementləri onu +3-ə qədər oksidləşdirir. Brom +2 və ya +3-ə qədərdir (hamısı dəmirlə qarşılıqlı əlaqə zamanı kimyəvi çevrilmənin həyata keçirilməsi şərtlərindən asılıdır).
Yodla qarşılıqlı əlaqədə olan element +2-ə qədər oksidləşir.
Dəmir və kükürdün qızdırılması valentliyi 2 olan dəmir sulfid əmələ gətirir.
Əgər dəmiri əridib onu karbon, fosfor, silikon, bor, azotla birləşdirsəniz, ərintilər adlanan birləşmələr alırsınız.
Dəmir metaldır,ona görə də turşularla da qarşılıqlı əlaqədə olur (bu barədə də bir az yuxarıda qısaca danışıldı). Məsələn, aşağı temperaturlu bir mühitdə yüksək konsentrasiyaya malik olan sulfat və azot turşuları dəmirə təsir göstərmir. Amma qalxan kimi reaksiya baş verir, nəticədə dəmir +3-ə qədər oksidləşir.
Turşu konsentrasiyası nə qədər yüksəkdirsə, temperatur da bir o qədər yüksək olmalıdır.
2 valentli dəmiri suda qızdırmaqla onun oksidi və hidrogenini alırıq.
Həmçinin Fe, aktivliyi azalmış metalları duzların sulu məhlullarından sıxışdırmaq qabiliyyətinə malikdir. Eyni zamanda +2-yə qədər oksidləşir.
Temperatur yüksəldikdə dəmir metalları oksidlərdən bərpa edir.
Valentlik nədir
Artıq əvvəlki bölmədə valentlik anlayışına, eləcə də oksidləşmə dərəcəsinə bir az rast gəlinirdi. Dəmirin valentliyini nəzərə almağın vaxtıdır.
Ancaq əvvəlcə onun kimyəvi elementlərin hansı xüsusiyyətə malik olduğunu başa düşməlisiniz.
Kimyəvi maddələr öz tərkibində demək olar ki, həmişə sabitdir. Məsələn, su H2O formulunda - 1 oksigen atomu və 2 hidrogen atomu. Eyni şey, iki kimyəvi elementin iştirak etdiyi digər birləşmələrə də aiddir, onlardan biri hidrogendir: kimyəvi elementin 1 atomuna 1-4 hidrogen atomu əlavə edilə bilər. Amma əksinə deyil! Buna görə hidrogenin başqa bir maddənin yalnız 1 atomunu özünə bağladığı aydındır. Və məhz bu fenomen valentlik adlanır - kimyəvi element atomlarının müəyyən bir elementi bağlamaq qabiliyyəti.digər elementlərin atomlarının sayı.
Valens dəyəri və qrafik formula
Dövri cədvəldə sabit valentliyə malik elementlər var - bunlar oksigen və hidrogendir.
Və onun dəyişdiyi kimyəvi elementlər var. Məsələn, dəmir daha çox 2 və 3 valentli, kükürd 2, 4, 6, karbon 2 və 4 olur. Bunlar dəyişən valentliyə malik elementlərdir.
Bundan əlavə, valentliyin nə olduğunu başa düşərək birləşmələrin qrafik düsturunu düzgün yaza bilərsiniz. O, molekuldakı atomların birləşmə ardıcıllığını göstərir.
Həmçinin, birləşmədəki elementlərdən birinin valentliyini bilməklə, digərinin valentliyini təyin edə bilərsiniz.
Dəmir valentliyi
Qeyd edildiyi kimi, dəmir dəyişən valentliyə malik elementlərə aiddir. Və o, təkcə 2 ilə 3 arasında deyil, həm də 4, 5 və hətta 6-ya çata bilər.
Əlbəttə, qeyri-üzvi kimya dəmirin valentliyini daha ətraflı öyrənir. Bu mexanizmi ən sadə hissəciklər səviyyəsində qısaca nəzərdən keçirək.
Dəmir d-elementidir, ona dövri cədvəlin daha 31 elementi əlavə olunur (bunlar 4-7 dövrdür). Atom nömrəsi artdıqca d elementlərinin xassələri cüzi dəyişikliklər əldə edir. Bu maddələrin atom radiusu da yavaş-yavaş artır. Onların dəyişən valentliyi var, bu da xarici d-elektrondan əvvəlki alt səviyyənin natamam olmasından asılıdır.
Çünki dəmir üçün təkcə xarici təbəqədə yerləşən c-elektronları deyil, həm də əvvəlki xarici təbəqənin qoşalaşmamış 3D-elektronları valentlikdir. Nəticə etibarı ilə kimyəvi maddədə Fe-nin valentliyibirləşmələr 2, 3, 4, 5, 6-ya bərabər ola bilər. Əsasən, 2 və 3-ə bərabərdir - bunlar dəmirin digər maddələrlə daha sabit birləşmələridir. Daha az stabil olanlarda valentlik 4, 5, 6 nümayiş etdirir. Lakin belə birləşmələrə daha az rast gəlinir.
İkivalent dəmir
2 valentli dəmir su ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda dəmir oksidi (2) alınır. Bu əlaqə qara rəngdədir. Xlorid (aşağı konsentrasiya) və azot (yüksək konsentrasiya) turşuları ilə olduqca asanlıqla reaksiya verir.
Əgər 2 valentli dəmirin belə oksidi 1000 dərəcədə hidrogenlə (temperatur 350 dərəcə Selsi) və ya karbonla (koks) qarşılıqlı təsirə girərsə, o zaman təmiz vəziyyətə qaytarılır.
2-valentli dəmirin dəmir oksidini aşağıdakı üsullarla çıxarın:
- dəmir oksidin dəm qazı ilə birləşməsi ilə;
- saf Fe qızdırıldıqda, oksigen təzyiqi aşağı olduqda;
- dəmir oksalatı vakuum mühitində parçalayan zaman;
- saf dəmir onun oksidləri ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda temperatur 900-1000 dərəcə Selsi olur.
Təbii mühitə gəldikdə, dəmir oksid ikivalentlidir, mineral wuestite kimi mövcuddur.
Məhlulda dəmirin valentliyini təyin etməyin başqa bir yolu var - bu halda onun indeksi 2-yə malikdir. Qırmızı duz (kalium heksasiyanoferrat) və qələvi ilə reaksiyalar aparmaq lazımdır. Birinci halda, tünd mavi çöküntü müşahidə olunur - dəmir 2 valentli kompleks duz. Inikincisi - tünd boz-yaşıl çöküntü əldə etmək - dəmir hidroksid də 2 valentli, 3 valentli dəmir hidroksid isə məhlulda tünd qəhvəyi rəngə malikdir
Üçvalentli dəmir
3-valent dəmir oksidi toz quruluşuna malikdir, rəngi qırmızı-qəhvəyidir. Onun da adları var: dəmir oksidi, dəmir minium, qırmızı piqment, qida boyası, krokus.
Təbiətdə bu maddə mineral - hematit şəklində olur.
Belə dəmirin oksidi artıq su ilə qarşılıqlı təsir göstərmir. Lakin o, turşular və qələvilərlə birləşir.
Dəmir oksidi (3) tikintidə istifadə olunan materialları rəngləmək üçün istifadə olunur:
- kərpic;
- sement;
- keramika məhsulları;
- beton;
- səki plitələri;
- döşəmə (linoleum).
İnsan orqanizmində dəmir
Məqalənin əvvəlində qeyd edildiyi kimi, dəmir maddəsi insan orqanizminin mühüm tərkib hissəsidir.
Bu element qeyri-kafi olduqda, aşağıdakı nəticələr yarana bilər:
- artan yorğunluq və soyuğa qarşı həssaslıq;
- quru dəri;
- beyin fəaliyyətinin azalması;
- dırnaq lövhəsinin möhkəmliyinin pisləşməsi;
- başgicəllənmə;
- həzm problemləri;
- boz saç və saç tökülməsi.
Dəmir adətən dalaq və qaraciyərdə, həmçinin böyrəklərdə və mədə altı vəzidə toplanır.
İnsan pəhrizində dəmir olan qidalar olmalıdır:
- mal əti qaraciyəri;
- qarabaşaq yarması sıyığı;
- fındıq;
- püstə;
- konservləşdirilmiş yaşıl noxud;
- qurudulmuş porcini göbələkləri;
- toyuq yumurtası;
- ispanaq;
- dogwood;
- almalar;
- armud;
- şaftalı;
- çuğundur;
- dəniz məhsulları.
Qanda dəmir çatışmazlığı hemoglobinin azalmasına və dəmir çatışmazlığı anemiyası kimi xəstəliyin inkişafına səbəb olur.
