CHƯƠNG XI. SẮT
VÀ MỘT SỐ NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM PHỤ KHÁCA. SẮT A. SẮT
I. Cấu tạo nguyên tử
Cấu hình electron:
Lớp sắt ngoài cùng có 14 electron, đang xây dựng dở dang nên kém bền. Vì vậy Fe có thể nhường 2 electron lớp ngoài cùng và một số electron ở lớp sát ngoài cùng để có số oxi hoá +2, +3 và +6.
Sắt là kim loại hoạt động trung bình, số oxi hoá thường gặp là +2 và +3.
II. Tính chất vật lý
Sắt nguyên chất có ánh bạc, dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, nóng chảy ở 1539oC.
Dưới 800oC sắt có tính nhiễm từ, bị nam châm hút và trở thành nam châm (tạm thời).
III. Tính chất hoá học
1. Phản ứng với O2.
Ở nhiệt độ thường, trong không khí khô, tạo thành lớp oxit bề mặt (Fe3O4). Trong không khí ẩm, sắt bị gỉ (do bị ăn mòn điện hoá).
Khi nóng đỏ, cháy với oxi:
2. Phản ứng với các phi kim.
Khi bị đốt nóng, Fe phản ứng với hầu hết các phi kim, ví dụ:
3. Phản ứng với nước:
Ở nhiệt độ nóng đỏ, Fe phản ứng mạnh với hơi nước:
4. Phản ứng với axi thường:
5. Phản ứng với axit oxi hoá.
Fe bị thụ động hoá bởi HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội.
Trong các trường hợp khác (H2SO4 đặc, nóng; HNO3 loãng), Fe dễ dàng phản ứng.
6. Với dd kiềm
Fe không tác dụng với dd kiềm
7. Đẩy kim loại chủ yếu khỏi hợp chất.
IV. Hợp chất.
1. Oxit.
Có 3 loại: FeO, Fe2O3, Fe3O4 (FeO.Fe2O3).
Cả 3 đều là chất rắn, không tác dụng với H2O và không tan trong H2O
Với chất khử (như CO, H2 ở nhiệt độ cao) : Oxit chứa sắt có số oxi hoá cao bị khử thành oxit có số oxi hoá thấp rồi thành kim loại:
Cả 3 đều là oxit bazơ, hoà tan trong axit, không hoà tan trong kiềm.
Nếu hoà tan trong axit oxi hoá thì tạo thành muối Fe3+:
2. Hiđroxit
Fe(OH)2 có màu trắng. Fe(OH)3 có màu nâu.
Cả 2 hiđroxit này đều ít tan trong nước. Khi nung nóng, bị mất nước:
Nếu nung trong khí quyển có oxi thì đều tạo thành Fe2O3, vì:
Fe(OH)2 dễ bị oxi hoá (ngay trong không khí) thành Fe(OH)3:
Cả 2 hiđroxit đều là bazơ yếu, tan trong axit:
Fe(OH)3 không tan trong kiềm dư, nhưng tan một ít trong kiềm đặc vì có tính axit và rất yếu. 3. Muối
a) Các muối nitrat, halogenua, sunfat của Fe đều tan nhiều trong nước. b) Muối Fe2+ có tính khử mạnh.
c) Muối Fe3+ có tính oxi hoá
4. Cách nhận biết.
a) Nhận biết hợp chất của Fe2+
Bằng phản ứng tạo kết tủa Fe(OH)2 màu trắng, rồi bị oxi hoá dần thành Fe(OH)3 màu nâu. Bằng phản ứng thể hiện tính khử của Fe2+. Ví dụ làm mất màu KMnO4 (xem phản ứng 3b.) b) Nhận biết hợp chất của Fe3+
Bằng phản ứng tạo thành kết tủa Fe(OH)3 màu nâu. 5. Hợp chất của Fe trong tự nhiên
Trong tự nhiên, sắt tồn tại chủ yếu trong các khoáng chất sau :
Oxit sắt từ (Fe3O4), hêmatit (Fe2O3), hêmatit nâu (Fe2O3 . H2O), xeđerit (FeCO3), pirit (FeS2)