რკინის ნაერთები. რკინა: ფიზიკური და ქიმიური თვისებები

2024 ავტორი: Angel Austin | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-02 17:50

რკინისა და მისი შენადნობებისგან დამზადებული პირველი პროდუქტები ნაპოვნი იქნა გათხრების დროს და თარიღდება დაახლოებით ჩვენს წელთაღრიცხვამდე IV ათასწლეულით. ანუ ძველი ეგვიპტელები და შუმერებიც კი იყენებდნენ ამ ნივთიერების მეტეორიტის საბადოებს სამკაულებისა და საყოფაცხოვრებო ნივთების, აგრეთვე იარაღის დასამზადებლად.

დღეს, რკინის სხვადასხვა ნაერთები, ისევე როგორც სუფთა ლითონი, ყველაზე გავრცელებული და გამოყენებული ნივთიერებებია. გასაკვირი არ არის, რომ მე-20 საუკუნე რკინად ითვლებოდა. ყოველივე ამის შემდეგ, პლასტმასის და მასთან დაკავშირებული მასალების გამოჩენამდე და ფართოდ გამოყენებამდე, სწორედ ამ ნაერთს ჰქონდა გადამწყვეტი მნიშვნელობა ადამიანებისთვის. რას წარმოადგენს ეს ელემენტი და რა ნივთიერებებს წარმოქმნის იგი, განვიხილავთ ამ სტატიაში.

ქიმიური ელემენტი რკინა

თუ გავითვალისწინებთ ატომის აგებულებას, მაშინ პირველ რიგში უნდა მივუთითოთ მისი მდებარეობა პერიოდულ სისტემაში.

1. რიგი ნომერი - 26.
2. პერიოდი მეოთხე დიდია.
3. მერვე ჯგუფი, მეორადი ქვეჯგუფი.
4. ატომური წონა არის 55, 847.
5. გარე ელექტრონული გარსის სტრუქტურა მითითებულია ფორმულით 3d⁶4s^2..
6. ქიმიური ელემენტის სიმბოლო - Fe.
7. სახელი - რკინა, იკითხებაფორმულა - "ფერუმი".
8. ბუნებაში არსებობს სადავო ელემენტის ოთხი სტაბილური იზოტოპი მასობრივი ნომრებით 54, 56, 57, 58.

ქიმიურ ელემენტს რკინას ასევე აქვს დაახლოებით 20 განსხვავებული იზოტოპი, რომლებიც არ არის სტაბილური. შესაძლო დაჟანგვის მდგომარეობები, რომ ამ ატომს შეუძლია გამოავლინოს:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ თავად ელემენტი, არამედ მისი სხვადასხვა ნაერთები და შენადნობები.

ფიზიკური თვისებები

როგორც მარტივ ნივთიერებას, რკინას აქვს ფიზიკური თვისებები გამოხატული მეტალისობით. ანუ ეს არის მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი ნაცრისფერი ელფერით, რომელსაც აქვს დნობისა და დუღილის მაღალი ხარისხი. თუ უფრო დეტალურად განვიხილავთ მახასიათებლებს, მაშინ:

• დნობის წერტილი - 1539 0С;
• boil - 2862 0C;
• აქტივობა - საშუალო;
• ცეცხლგამძლე - მაღალი;
• გვიჩვენებს გამოხატულ მაგნიტურ თვისებებს.

პირობებიდან და სხვადასხვა ტემპერატურის მიხედვით, არსებობს რამდენიმე მოდიფიკაცია, რომელსაც რკინა აყალიბებს. მათი ფიზიკური თვისებები განსხვავდება იმისგან, რომ კრისტალური გისოსები განსხვავდება.

1. ალფა ფორმა, ანუ ფერიტი, არსებობს 769 0C. ტემპერატურამდე.
2. 769-დან 917-მდე 0C - ბეტა ფორმა.
3. 917-1394 0С - გამა ფორმა, ან აუსტენიტი.
4. 1394-ზე მეტი 0S - სიგმა რკინა.

ყველა მოდიფიკაცია აქვსსხვადასხვა ტიპის კრისტალური გისოსების სტრუქტურა და ასევე განსხვავდება მაგნიტური თვისებებით.

ქიმიური თვისებები

როგორც ზემოთ აღინიშნა, მარტივი ნივთიერება რკინა ავლენს საშუალო ქიმიურ აქტივობას. თუმცა, წვრილად გაფანტულ მდგომარეობაში, მას შეუძლია ჰაერში სპონტანურად აალება, ხოლო თავად ლითონი იწვება სუფთა ჟანგბადში.

მაღალია კოროზიის უნარი, ამიტომ ამ ნივთიერების შენადნობები დაფარულია შენადნობის ნაერთებით. რკინას შეუძლია ურთიერთქმედება:

• მჟავები;
• ჟანგბადი (ჰაერის ჩათვლით);
• ნაცრისფერი;
• ჰალოგენები;
• გაცხელებისას - აზოტით, ფოსფორით, ნახშირბადით და სილიკონით;
• ნაკლებად აქტიური ლითონების მარილებით, მათი დაყვანა მარტივ ნივთიერებებად;
• ცოცხალი ორთქლით;
• რკინის მარილებით ჟანგვის მდგომარეობაში +3.

აშკარაა, რომ ასეთი აქტივობის გამო ლითონს შეუძლია წარმოქმნას სხვადასხვა, მრავალფეროვანი და პოლარული თვისებებით ნაერთები. და ასეც ხდება. რკინა და მისი ნაერთები უკიდურესად მრავალფეროვანია და გამოიყენება მეცნიერების სხვადასხვა დარგებში, ტექნოლოგიებში, ადამიანის სამრეწველო საქმიანობაში.

გავრცელება ბუნებაში

რკინის ბუნებრივი ნაერთები საკმაოდ გავრცელებულია, რადგან ის ჩვენს პლანეტაზე მეორე ყველაზე უხვი ელემენტია ალუმინის შემდეგ. ამავდროულად, მისი სუფთა სახით, მეტალი უკიდურესად იშვიათია, როგორც მეტეორიტების ნაწილი, რაც მიუთითებს მის დიდ დაგროვებაზე სივრცეში. ძირითად მასას შეიცავს მადნები, ქანები და მინერალები.

თურომ ვისაუბროთ მოცემული ელემენტის პროცენტზე ბუნებაში, მაშინ შეიძლება შემდეგი ფიგურების მოყვანა.

1. მიწის პლანეტების ბირთვები - 90%.
2. დედამიწის ქერქში - 5%.
3. დედამიწის მანტიაში - 12%.
4. დედამიწის ბირთვში - 86%.
5. მდინარის წყალში - 2 მგ/ლ.
6. ზღვაში და ოკეანეში - 0.02 მგ/ლ.

რკინის ყველაზე გავრცელებული ნაერთები ქმნიან შემდეგ მინერალებს:

• მაგნიტი;
• ლიმონიტი ან ყავისფერი რკინის ქვა;
• ვივიანიტი;
• პიროტიტი;
• პირიტი;
• siderite;
• მარკასიტი;
• ლელინიტი;
• Mispicel;
• მილანტერიტი და სხვები.

ეს შორს არის სრული სიისგან, რადგან ისინი ნამდვილად ბევრია. გარდა ამისა, ფართოდ არის გავრცელებული ადამიანის მიერ შექმნილი სხვადასხვა შენადნობები. ესეც ისეთი რკინის ნაერთებია, რომელთა გარეშეც ძნელი წარმოსადგენია ადამიანების თანამედროვე ცხოვრება. ეს მოიცავს ორ ძირითად ტიპს:

• თუჯი;
• ფოლადი.

ასევე რკინა არის ძვირფასი დანამატი ნიკელის მრავალი შენადნობისთვის.

რკინის(II) ნაერთები

ეს მოიცავს მათ, რომლებშიც ფორმირების ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობაა +2. ისინი საკმაოდ მრავალრიცხოვანია, რადგან მათ შორისაა:

• ოქსიდი;
• ჰიდროქსიდი;
• ორობითი ნაერთები;
• კომპლექსური მარილები;
• კომპლექსური ნაერთები.

ქიმიური ნაერთების ფორმულები, რომლებშიც რკინა ავლენს დაჟანგვის მითითებულ ხარისხს, ინდივიდუალურია თითოეული კლასისთვის. განვიხილოთ მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანი და გავრცელებული.

1. რკინის ოქსიდი (II). შავი ფხვნილი, წყალში უხსნადი. კავშირის ბუნება ძირითადია. მას შეუძლია სწრაფად დაჟანგვა, თუმცა, ის ასევე შეიძლება ადვილად დაიყვანოს მარტივ ნივთიერებამდე. იგი იხსნება მჟავებში და წარმოქმნის შესაბამის მარილებს. ფორმულა - FeO.
2. რკინის(II) ჰიდროქსიდი. ეს არის თეთრი ამორფული ნალექი. წარმოიქმნება მარილების რეაქციით ფუძეებთან (ტუტეებთან). მას აქვს სუსტი ძირითადი თვისებები, შეუძლია ჰაერში სწრაფად იჟანგება რკინის ნაერთებამდე +3. ფორმულა - Fe(OH)_2.
3. ელემენტის მარილები მითითებულ ჟანგვის მდგომარეობაში. როგორც წესი, აქვთ ხსნარის ღია მწვანე ფერი, კარგად იჟანგება ჰაერშიც კი, იძენს მუქ ყავისფერ ფერს და გადაიქცევა რკინის მარილებად 3. იხსნება წყალში. ნაერთის მაგალითები: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

პრაქტიკული მნიშვნელობა დანიშნულ ნივთიერებებს შორის აქვს რამდენიმე ნაერთი. პირველი, რკინის (II) ქლორიდი. ეს არის იონების მთავარი მიმწოდებელი ადამიანის ორგანიზმისთვის ანემიით. როდესაც პაციენტში ასეთი დაავადება დიაგნოზირებულია, მას ენიშნება კომპლექსური პრეპარატები, რომლებიც ეფუძნება მოცემულ ნაერთს. ასე ივსება ორგანიზმში რკინის დეფიციტი.

მეორე, რკინის სულფატი, ანუ რკინის (II) სულფატი სპილენძთან ერთად გამოიყენება კულტურებში სასოფლო-სამეურნეო მავნებლების განადგურების მიზნით. მეთოდი ადასტურებს თავის ეფექტურობას ათ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, ამიტომ მას ძალიან აფასებენ მებოსტნეები და მებოსტნეები.

მორა მარილი

ეს კავშირირომელიც არის ჰიდრატირებული რკინისა და ამონიუმის სულფატი. მისი ფორმულა იწერება როგორც FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. რკინის ერთ-ერთი ნაერთი (II), რომელიც ფართოდ გამოიყენება პრაქტიკაში. ადამიანის გამოყენების ძირითადი სფეროები შემდეგია.}

1. ფარმაცევტიკა.
2. სამეცნიერო კვლევა და ლაბორატორიული ტიტრიმეტრული ანალიზები (ქრომის, კალიუმის პერმანგანატის, ვანადიუმის დასადგენად).
3. მედიცინა - როგორც საკვები დანამატი პაციენტის ორგანიზმში რკინის ნაკლებობით.
4. ხის პროდუქტების გაჟღენთისთვის, რადგან მორას მარილი იცავს დაშლის პროცესებისგან.

არის სხვა სფეროები, სადაც ეს ნივთიერება გამოიყენება. მან მიიღო სახელი გერმანელი ქიმიკოსის პატივსაცემად, რომელმაც პირველად აღმოაჩინა გამოვლენილი თვისებები.

ნივთიერებები რკინის (III) დაჟანგვის მდგომარეობით

რკინის ნაერთების თვისებები, რომლებშიც ის ავლენს +3 ჟანგვის მდგომარეობას, გარკვეულწილად განსხვავდება ზემოთ განხილულისგან. ამრიგად, შესაბამისი ოქსიდისა და ჰიდროქსიდის ბუნება აღარ არის ძირითადი, მაგრამ გამოხატულია ამფოტერული. მოდით მივცეთ ძირითადი ნივთიერებების აღწერა.

1. რკინის ოქსიდი (III). ფხვნილი არის წვრილი კრისტალური, წითელი ყავისფერი ფერის. წყალში არ იხსნება, ავლენს ოდნავ მჟავე, უფრო ამფოტერულ თვისებებს. ფორმულა: Fe₂O_3.
2. რკინის(III) ჰიდროქსიდი. ნივთიერება, რომელიც ილექება, როდესაც ტუტეები რეაგირებენ რკინის შესაბამის მარილებთან. მისი ხასიათი გამოხატულია ამფოტერული, ფერი ყავისფერი-ყავისფერია. ფორმულა: Fe(OH)_3.
3. მარილები, რომლებიც შეიცავს კატიონს Fe³⁺.ბევრი მათგანი იზოლირებულია, გარდა კარბონატისა, რადგან ხდება ჰიდროლიზი და გამოიყოფა ნახშირორჟანგი. ზოგიერთი მარილის ფორმულის მაგალითები: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{და სხვა.}

ზემოხსენებულ მაგალითებს შორის, პრაქტიკული თვალსაზრისით, ისეთი კრისტალური ჰიდრატი, როგორიცაა FeCL₃6H_{2O, ან მნიშვნელოვანია რკინის ქლორიდის ჰექსაჰიდრატი (III). მედიცინაში გამოიყენება სისხლდენის შესაჩერებლად და ორგანიზმში რკინის იონების შესავსებად ანემიის დროს.}

რკინის(III) სულფატი 9-ჰიდრატი გამოიყენება სასმელი წყლის გასაწმენდად, რადგან ის მოქმედებს როგორც კოაგულანტი.

რკინის(VI) ნაერთები

რკინის ქიმიური ნაერთების ფორმულები, სადაც ის ავლენს სპეციალურ ჟანგვის მდგომარეობას +6, შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად:

• K₂FeO_4;
• Na₂FeO_4;
• MgFeO_{4 და სხვა.}

ყველა მათგანს აქვს საერთო სახელი - ფერატები - და აქვს მსგავსი თვისებები (ძლიერი შემცირების აგენტები). მათ ასევე შეუძლიათ დეზინფექცია და აქვთ ბაქტერიციდული ეფექტი. ეს საშუალებას აძლევს მათ გამოიყენონ სასმელი წყლის დასამუშავებლად სამრეწველო მასშტაბით.

კომპლექსური ნაერთები

სპეციალური ნივთიერებები ძალიან მნიშვნელოვანია ანალიზურ ქიმიაში და არა მარტო. ისინი, რომლებიც წარმოიქმნება მარილების წყალხსნარებში. ეს არის რკინის რთული ნაერთები. ყველაზე პოპულარული და კარგად გამოკვლეული შემდეგია.

1. კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (II)K₄[Fe(CN)₆]. ნაერთის სხვა სახელია ყვითელი სისხლის მარილი. გამოიყენება ხსნარში Fe³⁺ რკინის იონის ხარისხობრივი დასადგენად. ექსპოზიციის შედეგად ხსნარი იძენს მშვენიერ კაშკაშა ცისფერ ფერს, ვინაიდან წარმოიქმნება კიდევ ერთი კომპლექსი - პრუსიული ლურჯი KFe³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. უძველესი დროიდან მას იყენებდნენ ქსოვილის საღებავად.}
2. კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (III) K₃[Fe(CN)₆]. სხვა სახელია სისხლის წითელი მარილი. გამოიყენება როგორც თვისებრივი რეაგენტი რკინის იონის Fe^{2+. შედეგად, წარმოიქმნება ლურჯი ნალექი, რომელსაც ტურნბულის ლურჯი ეწოდება. ასევე გამოიყენება ქსოვილის საღებავად.}

რკინა ორგანულ ნივთიერებებში

რკინას და მის ნაერთებს, როგორც ვნახეთ, დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს ადამიანის ეკონომიკურ ცხოვრებაში. თუმცა, ამას გარდა, არანაკლებ დიდია მისი ბიოლოგიური როლი ორგანიზმში, პირიქით.

არსებობს ერთი ძალიან მნიშვნელოვანი ორგანული ნაერთი, ცილა, რომელიც შეიცავს ამ ელემენტს. ეს არის ჰემოგლობინი. სწორედ მისი წყალობით ხდება ჟანგბადის ტრანსპორტირება და გაზის ერთგვაროვანი და დროული გაცვლა. ამიტომ, რკინის როლი სასიცოცხლო პროცესში - სუნთქვა - უბრალოდ უზარმაზარია.

საერთო ჯამში ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს დაახლოებით 4 გრამ რკინას, რომელიც მუდმივად უნდა შეივსოს მოხმარებული საკვებით.