ძნელია ადამიანის ორგანიზმისთვის რკინის როლის გადაჭარბება, რადგან ის ხელს უწყობს სისხლის "შექმნას", მისი შემცველობა გავლენას ახდენს ჰემოგლობინისა და მიოგლობინის დონეზე, რკინა ახდენს ფერმენტული სისტემის ფუნქციონირების ნორმალიზებას. მაგრამ რა არის ეს ელემენტი ქიმიის თვალსაზრისით? რა არის რკინის ვალენტობა? ეს იქნება განხილული ამ სტატიაში.
ცოტა ისტორია
კაცობრიობამ იცოდა ამ ქიმიური ელემენტის შესახებ და ფლობდა მისგან პროდუქტებს ჯერ კიდევ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე IV საუკუნეში. ესენი იყვნენ ძველი ეგვიპტის ხალხები და შუმერები. სწორედ მათ დაიწყეს პირველად სამკაულების, იარაღის დამზადება რკინისა და ნიკელის შენადნობისგან, რომლებიც არქეოლოგიური გათხრების დროს აღმოაჩინეს და ქიმიკოსებმა საგულდაგულოდ გამოიკვლიეს.
ცოტა მოგვიანებით, არიელების ტომებმა, რომლებიც გადავიდნენ აზიაში, ისწავლეს მადნიდან მყარი რკინის ამოღება. იმდროინდელი ხალხისთვის ის იმდენად ღირებული იყო, რომ პროდუქცია ოქროთი იყო დაფარული!
რკინის მახასიათებლები
რკინა (Fe) მეოთხე ადგილზეა დედამიწის ქერქის ნაწლავებში მისი შემცველობით. მე-4 პერიოდის მე-7 ჯგუფში ადგილს იკავებს და 26-ე ნომერი აქვსმენდელეევის ელემენტების ქიმიური ცხრილი. რკინის ვალენტობა პირდაპირ დამოკიდებულია ცხრილში მის პოზიციაზე. მაგრამ ამის შესახებ მოგვიანებით.
ეს ლითონი ბუნებაში ყველაზე გავრცელებულია მადნის სახით, გვხვდება წყალში, როგორც მინერალი, ასევე სხვადასხვა ნაერთებში.
რკინის მადნის ყველაზე დიდი მარაგი არის რუსეთში, ავსტრალიაში, უკრაინაში, ბრაზილიაში, აშშ-ში, ინდოეთში, კანადაში.
ფიზიკური თვისებები
რკინის ვალენტობაზე გადასვლამდე აუცილებელია მისი ფიზიკური თვისებების დაკვირვება, ასე ვთქვათ, ყურადღებით დავაკვირდეთ მას.
ამ ლითონს აქვს ვერცხლისფერი ფერი, საკმაოდ ელასტიურია, მაგრამ შეუძლია გაზარდოს სიმტკიცე სხვა ელემენტებთან (მაგალითად, ნახშირბადთან) ურთიერთქმედებით. მას ასევე აქვს მაგნიტური თვისებები.
ტენიან გარემოში რკინას შეუძლია კოროზია, ანუ ჟანგი. მართალია აბსოლუტურად სუფთა ლითონი უფრო მდგრადია ტენის მიმართ, მაგრამ თუ ის შეიცავს მინარევებს, სწორედ ისინი იწვევენ კოროზიას.
რკინა კარგად ურთიერთქმედებს მჟავე გარემოსთან, მას შეუძლია წარმოქმნას რკინის მჟავის მარილებიც კი (ძლიერი ჟანგვის აგენტი).
ჰაერში ის სწრაფად იფარება ოქსიდის ფენით, რომელიც იცავს მას ურთიერთქმედებისგან.
ქიმიური თვისებები
ასევე, ამ ელემენტს აქვს მთელი რიგი ქიმიური თვისებები. რკინას, ისევე როგორც პერიოდული ცხრილის დანარჩენ ელემენტებს, აქვს ატომური ბირთვის მუხტი, რომელიც შეესაბამება სერიულ ნომერს +26. ბირთვის გარშემო კი 26 ელექტრონი ბრუნავს.
ზოგადად, თუ გავითვალისწინებთ რკინის - ქიმიური ელემენტის თვისებებს, მაშინ ის არის დაბალი აქტიური უნარის მქონე ლითონი.
უფრო სუსტ ჟანგვის აგენტებთან ურთიერთქმედებისას რკინა წარმოქმნის ნაერთებს, სადაც ის ორვალენტიანია (ანუ მისი დაჟანგვის მდგომარეობა არის +2). ხოლო თუ ძლიერი ჟანგვითი აგენტებით, მაშინ რკინის ჟანგვის მდგომარეობა აღწევს +3-ს (ანუ მისი ვალენტობა უდრის 3-ს).
ქიმიურ ელემენტებთან ურთიერთქმედებისას, რომლებიც არ არიან ლითონები, Fe მოქმედებს როგორც შემამცირებელი აგენტი მათ მიმართ, ხოლო მისი დაჟანგვის მდგომარეობა გარდა +2 და +3 ხდება +4, +5, +6.. ასეთ ნაერთებს აქვთ ძალიან ძლიერი ჟანგვის თვისებები.
როგორც ზემოთ აღინიშნა, ჰაერში რკინა დაფარულია ოქსიდის ფენით. და როდესაც თბება, რეაქციის სიჩქარე იზრდება და შეიძლება წარმოიქმნას რკინის ოქსიდი 2 ვალენტობით (ტემპერატურა ნაკლები 570 გრადუსი ცელსიუსით) ან ოქსიდი 3 ვალენტობით (ტემპერატურული ინდექსი 570 გრადუსზე მეტი).
F-ის ურთიერთქმედება ჰალოგენებთან იწვევს მარილების წარმოქმნას. ელემენტები ფტორი და ქლორი ჟანგავს მას +3-მდე. ბრომი არის +2 ან +3-მდე (ეს ყველაფერი დამოკიდებულია რკინასთან ურთიერთქმედებისას ქიმიური ტრანსფორმაციის განხორციელების პირობებზე).
იოდთან ურთიერთქმედებისას ელემენტი იჟანგება +2-მდე.
რკინის და გოგირდის გაცხელება წარმოქმნის რკინის სულფიდს 2 ვალენტობით.
თუ ადუღებთ ფერუმს და შეუთავსებთ ნახშირბადს, ფოსფორს, სილიციუმს, ბორს, აზოტს, მიიღებთ ნაერთებს, რომლებსაც შენადნობები ეწოდება.
რკინა მეტალია,მაშასადამე, ის ასევე ურთიერთქმედებს მჟავებთან (ეს ასევე მოკლედ იყო განხილული ცოტა მაღლა). მაგალითად, გოგირდის და აზოტის მჟავები, რომლებსაც აქვთ მაღალი კონცენტრაცია დაბალ ტემპერატურაზე, არ მოქმედებს რკინაზე. მაგრამ როგორც კი აწევა ხდება რეაქცია, რის შედეგადაც რკინა იჟანგება +3-მდე.
რაც უფრო მაღალია მჟავის კონცენტრაცია, მით უფრო მაღალი უნდა იყოს ტემპერატურა.
ორვალენტიანი რკინის გაცხელება წყალში, მივიღებთ მის ოქსიდს და წყალბადს.
ასევე, Fe-ს აქვს უნარი გადაანაცვლოს ლითონები, რომლებსაც აქვთ შემცირებული აქტივობა მარილების წყალხსნარებიდან. ამავდროულად იჟანგება +2-მდე.
როდესაც ტემპერატურა იმატებს, რკინა აღადგენს ლითონებს ოქსიდებისგან.
რა არის ვალენტობა
უკვე წინა ნაწილში ცოტა შეგვხვდა ვალენტობის კონცეფცია, ისევე როგორც დაჟანგვის ხარისხი. დროა განვიხილოთ რკინის ვალენტობა.
მაგრამ ჯერ უნდა გესმოდეთ ქიმიური ელემენტების რა თვისებაა ეს.
ქიმიური ნივთიერებები თითქმის ყოველთვის მუდმივია მათი შემადგენლობით. მაგალითად, წყლის ფორმულაში H2O - 1 ჟანგბადის ატომი და 2 წყალბადის ატომი. იგივე ეხება სხვა ნაერთებს, რომლებშიც ორი ქიმიური ელემენტია ჩართული, რომელთაგან ერთი წყალბადია: ქიმიურ ელემენტის 1 ატომს შეიძლება დაემატოს 1-4 წყალბადის ატომები. მაგრამ არა პირიქით! აქედან გამომდინარე, ცხადია, რომ წყალბადი სხვა ნივთიერების მხოლოდ 1 ატომს ანიჭებს თავის თავს. და სწორედ ამ ფენომენს უწოდებენ ვალენტობას - ქიმიური ელემენტის ატომების უნარს, მიამაგრონ სპეციფიკასხვა ელემენტების ატომების რაოდენობა.
ვალენტური მნიშვნელობა და გრაფიკული ფორმულა
არის პერიოდული ცხრილის ელემენტები, რომლებსაც აქვთ მუდმივი ვალენტობა - ეს არის ჟანგბადი და წყალბადი.
და არის ქიმიური ელემენტები, რომლებშიც ის იცვლება. მაგალითად, რკინა უფრო ხშირად 2 და 3 ვალენტიანია, გოგირდი 2, 4, 6, ნახშირბადი 2 და 4. ეს არის ელემენტები ცვლადი ვალენტობით.
შემდეგ, იმის გაგებით, თუ რა არის ვალენტობა, შეგიძლიათ სწორად დაწეროთ ნაერთების გრაფიკული ფორმულა. ის აჩვენებს ატომების შეერთების თანმიმდევრობას მოლეკულაში.
ასევე, ნაერთში ერთ-ერთი ელემენტის ვალენტობის გაცნობით, შეგიძლიათ განსაზღვროთ მეორის ვალენტობა.
რკინის ვალენტობა
როგორც აღინიშნა, რკინა ეხება ცვლადი ვალენტობის მქონე ელემენტებს. და მას შეუძლია მერყეობდეს არა მხოლოდ 2-დან 3-მდე, არამედ მიაღწიოს 4, 5 და 6-საც კი.
რა თქმა უნდა, არაორგანული ქიმია უფრო დეტალურად სწავლობს რკინის ვალენტობას. მოკლედ განვიხილოთ ეს მექანიზმი უმარტივესი ნაწილაკების დონეზე.
რკინა არის d ელემენტი, რომელსაც ემატება პერიოდული ცხრილის კიდევ 31 ელემენტი (ეს არის 4-7 პერიოდი). ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად, d- ელემენტების თვისებები იძენს უმნიშვნელო ცვლილებებს. ნელ-ნელა იზრდება ამ ნივთიერებების ატომური რადიუსიც. მათ აქვთ ცვლადი ვალენტობა, რაც დამოკიდებულია იმაზე, რომ წინა d-ელექტრონის ქვედონე არასრულია.
რადგან რკინისთვის, არა მხოლოდ გარე შრეში მდებარე c-ელექტრონები არიან ვალენტური, არამედ გარე შრის დაუწყვილებელი 3D-ელექტრონებიც. და, შედეგად, Fe-ის ვალენტობა ქიმიურშინაერთები შეიძლება იყოს 2, 3, 4, 5, 6-ის ტოლი. ძირითადად, ის უდრის 2-ს და 3-ს - ეს არის რკინის უფრო სტაბილური ნაერთები სხვა ნივთიერებებთან. ნაკლებად სტაბილურებში, ის ავლენს ვალენტობას 4, 5, 6. მაგრამ ასეთი ნაერთები ნაკლებად გავრცელებულია.
ბივალენტური ფერუმი
როდესაც ორვალენტიანი რკინა წყალთან ურთიერთქმედებს, მიიღება რკინის ოქსიდი (2). ეს კავშირი შავია. საკმაოდ ადვილად რეაგირებს მარილწყალთან (დაბალი კონცენტრაციით) და აზოტულ (მაღალი კონცენტრაციით) მჟავებთან.
თუ ორვალენტიანი რკინის ასეთი ოქსიდი ურთიერთქმედებს წყალბადთან (ტემპერატურა 350 გრადუსი ცელსიუსი) ან ნახშირბადთან (კოქსი) 1000 გრადუსზე, მაშინ ის აღდგება სუფთა მდგომარეობაში.
გამოიღეთ 2-ვალენტიანი რკინის შავი ოქსიდი შემდეგი გზით:
- რკინის ოქსიდის ნახშირბადის მონოქსიდთან კომბინაციის გზით;
- როდესაც სუფთა Fe თბება, ხოლო ჟანგბადის წნევა დაბალია;
- ვაკუუმურ გარემოში შავი ოქსალატის დაშლისას;
- როდესაც სუფთა რკინა ურთიერთქმედებს მის ოქსიდებთან, ტემპერატურა არის 900-1000 გრადუსი ცელსიუსი.
რაც შეეხება ბუნებრივ გარემოს, რკინის ოქსიდი ორვალენტიანია, წარმოდგენილია როგორც მინერალი ვესტიტი.
ხსნარში რკინის ვალენტობის დადგენის კიდევ ერთი გზა არსებობს - ამ შემთხვევაში მისი ინდექსი 2. აუცილებელია რეაქციების ჩატარება წითელ მარილთან (კალიუმის ჰექსაციანოფერატი) და ტუტესთან. პირველ შემთხვევაში შეიმჩნევა მუქი ლურჯი ნალექი - რკინის 2-ვალენტიანი რთული მარილი. Inმეორე - მუქი ნაცრისფერ-მწვანე ნალექის მიღება - რკინის ჰიდროქსიდი ასევე 2-ვალენტიანია, ხოლო 3-ვალენტიანი რკინის ჰიდროქსიდს აქვს მუქი ყავისფერი ხსნარში.
სამვალენტიანი რკინა
3-ვალენტიანი რკინის ოქსიდს აქვს ფხვნილის სტრუქტურა, რომლის ფერი წითელი-ყავისფერია. მას ასევე აქვს სახელები: რკინის ოქსიდი, რკინის მინიუმი, წითელი პიგმენტი, საკვების შეღებვა, კროკუსი.
ბუნებაში ეს ნივთიერება გვხვდება მინერალის - ჰემატიტის სახით.
ასეთი რკინის ოქსიდი აღარ ურთიერთქმედებს წყალთან. მაგრამ ის ერწყმის მჟავებს და ტუტეებს.
რკინის ოქსიდი (3) გამოიყენება სამშენებლო მასალების გასაღებად:
- აგური;
- ცემენტი;
- კერამიკული პროდუქტები;
- ბეტონი;
- მოსაპირკეთებელი ფილები;
- იატაკი (ლინოლეუმი).
რკინა ადამიანის ორგანიზმში
როგორც სტატიის დასაწყისში აღინიშნა, ნივთიერება რკინა ადამიანის სხეულის მნიშვნელოვანი კომპონენტია.
როდესაც ეს ელემენტი არასაკმარისია, შეიძლება მოხდეს შემდეგი შედეგები:
- გაზრდილი დაღლილობა და მგრძნობელობა სიცივის მიმართ;
- მშრალი კანი;
- დაქვეითებული ტვინის აქტივობა;
- ფრჩხილის ფირფიტის სიმაგრის გაუარესება;
- თავბრუსხვევა;
- მონელების პრობლემები;
- ნაცრისფერი თმა და თმის ცვენა.
რკინა გროვდება, როგორც წესი, ელენთასა და ღვიძლში, ასევე თირკმელებში და პანკრეასში.
ადამიანის დიეტა უნდა შეიცავდეს რკინის შემცველ საკვებს:
- ძროხის ღვიძლი;
- წიწიბურას ფაფა;
- არაქისი;
- ფისტა;
- დაკონსერვებული მწვანე ბარდა;
- გამხმარი პორცინის სოკო;
- ქათმის კვერცხი;
- ისპანახი;
- ძაღლის ხე;
- ვაშლი;
- მსხალი;
- ატამი;
- ჭარხალი;
- ზღვის პროდუქტები.
სისხლში რკინის ნაკლებობა იწვევს ჰემოგლობინის დაქვეითებას და ისეთი დაავადების განვითარებას, როგორიცაა რკინადეფიციტური ანემია.
