Черные
В химии железо (II) относится к элементу железу +2 в степени окисления . Прилагательное железо или префикс ферро- часто используются для обозначения таких соединений, например, в хлориде железа для хлорида железа (II) ( FeCl2 ) . Прилагательное «железо» вместо этого используется для обозначения солей железа (III) , содержащих катион Fe. 3+ . Слово «железо» происходит от латинского слова «ferrum» , что означает «железо».
В ионных соединениях (солях) такой атом может встречаться в виде отдельного катиона (положительного иона), сокращенно Fe. 2+ , хотя более точные описания включают и другие лиганды, такие как вода и галогениды. Центры железа(III) встречаются в координационных комплексах , например, в анионном ферроцианиде , [Fe(CN) 6 ] 4− , где шесть цианидных лигандов связаны с металлическим центром; или в металлоорганических соединениях , таких как ферроцен [Fe(C 2 H 5 ) 2 ] , где два циклопентадиенильных аниона связаны с Fe II центр.
Железо(II) в биологии
[ редактировать ]Всем известным формам жизни требуется железо. [1] Многие белки живых существ содержат центры железа(III). Примеры таких металлопротеинов включают гемоглобин , ферредоксин и цитохромы . Во многих из этих белков Fe(II) обратимо превращается в Fe(III). [2]
Недостаток железа в рационе человека вызывает анемию . Животные и люди могут получать необходимое железо из продуктов, содержащих его в усвояемой форме, например из мяса. Другие организмы должны получать железо из окружающей среды. Однако железо имеет тенденцию образовывать крайне нерастворимые оксиды/гидроксиды железа(III) в аэробной ( насыщенной кислородом ) среде, особенно в известковых почвах . Бактерии и травы могут процветать в такой среде, выделяя соединения, называемые сидерофорами , которые образуют растворимые комплексы с железом (III), которые могут реабсорбироваться клеткой. (Другие растения вместо этого способствуют росту вокруг своих корней определенных бактерий, которые восстанавливают железо(III) до более растворимого железа(II).) [3]
В отличие от аквакомплексов железа(III), аквакомплексы железа(II) растворимы в воде при нейтральном pH. [ нужна ссылка ] Однако двухвалентное железо окисляется кислородом воздуха, превращаясь в железо(III). [4]
Соли и комплексы железа(II)
[ редактировать ]
Обычно соли железа(II), такие как « хлорид », представляют собой аквакомплексы с формулами [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ , как обнаружено в сульфате аммония железа . [5]
Аво-лиганды комплексов железа(II) лабильны. Он реагирует с 1,10-фенантролином с образованием производного синего железа (II):
При помещении металлического железа (степень окисления 0) в раствор соляной кислоты образуется хлорид железа(II) с выделением газообразного водорода по реакции
- Фе 0 + 2 ч. + → Фе 2+ + Ч 2
Железо(II) окисляется перекисью водорода до железа(III) , образуя гидроксильный радикал и гидроксид-ион при этом . Это реакция Фентона . Затем железо(III) восстанавливается обратно до железа(II) с помощью другой молекулы перекиси водорода, образуя гидропероксильный радикал и протон . Конечным эффектом является диспропорция перекиси водорода с образованием двух разных видов кислородных радикалов с водой ( H + + ОН − ) как побочный продукт. [6]
| Фе 2+ + H 2 O 2 → Fe 3+ + ТО • + ОН − | ( 1 ) |
| Фе 3+ + H 2 O 2 → Fe 2+ + ТАМ • + Ч + | ( 2 ) |
образующиеся Свободные радикалы, в результате этого процесса, участвуют во вторичных реакциях, которые могут разрушать многие органические и биохимические соединения.
Минералы железа(II) и другие твердые вещества
[ редактировать ]
Железо(II) содержится во многих минералах и твердых веществах. Примеры включают сульфид и оксид FeS и FeO. Эти формулы обманчиво просты, поскольку эти сульфиды и оксиды часто нестехиометричны . Например, «сульфид железа» может относиться к виду 1:1 (название минерала троилит ) или множеству производных с дефицитом железа ( пирротин ). Минерал магнетит («жилетный камень») представляет собой соединение смешанной валентности, содержащее как Fe(II), так и Fe(III), Fe 3 O 4 .
Склеивание
[ редактировать ]Железо(II) является рекламным 6 Это означает, что металл имеет шесть «валентных» электронов в 3d-орбитальной оболочке. Количество и тип лигандов, связанных с железом (II), определяют, как располагаются эти электроны. В так называемых «лигандах сильного поля», таких как цианид , шесть электронов образуют пары. Таким образом, ферроцианид ( [Fe(CN) 6 ] 4− не имеет неспаренных электронов. Он низкоспиновый. В так называемых «лигандах слабого поля», таких как вода , четыре из шести электронов неспарены. Таким образом, aquo complex ( [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ является парамагнитным. Это высокоспиновый. С хлоридом железо(III) образует тетраэдрические комплексы, например [FeCl 4 ] 2− . Тетраэдрические комплексы являются высокоспиновыми.
Галерея
[ редактировать ]
Гексагидрат нитрата железа , Fe(NO 3 ) 2 ·6H 2 O
Дигидрат оксалата железа , Гумбольдтин , FeC 2 O 4 ·2H 2 O
Вивианит , октагидрат фосфата железа, Fe 3 (PO 4 ) 2 ·8H 2 O
Гептагидрат сульфата железа , Мелантерит , FeSO 4 ·7H 2 O
Сульфид железа , Троилит , FeS
Силикат железа, Ферросилит , FeSiO 3
См. также
[ редактировать ]- Железо – элемент железо в степени окисления +3 – соединения [железа(III)].
- Ферромагнетизм - механизм, с помощью которого материалы формируются в магниты и притягиваются к ним.
- Переработка черных металлов – материалы, пригодные для вторичной переработки, оставшиеся от произведенной продукции после ее использования.
- Оксид железа(II) – неорганическое соединение формулы FeO (оксид железа).
- Бромид железа (II) - химическое соединение. (бромид железа)
- Производство стали - процесс производства стали из железной руды и лома.
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ «Железо является неотъемлемой частью развития жизни на Земле – и возможности жизни на других планетах» . Оксфордский университет . 7 декабря 2021 г. Проверено 9 мая 2022 г.
- ^ Берг, Джереми Марк; Липпард, Стивен Дж. (1994). Основы бионеорганической химии . Саусалито, Калифорния: Университетские научные книги. ISBN 0-935702-73-3 .
- ^ Х. Маршнер и В. Рёмхельд (1994): «Стратегии заводов по приобретению железа». Растение и почва , том 165, выпуск 2, страницы 261–274. два : 10.1007/BF00008069
- ^ Петш, СТ (2014). «10.11 - Глобальный кислородный цикл». В Голландии, HD; Турекян, К.К. (ред.). Трактат по геохимии . Справочный модуль по системам Земли и наукам об окружающей среде. Том. 10 (Второе изд.). Эльзевир. стр. 437–473. дои : 10.1016/B978-0-08-095975-7.00811-1 . ISBN 978-0-08-095975-7 .
- ^ Эрншоу, А.; Гринвуд, Нью-Йорк (1997). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4 .
- ^ Тан, Чжунминь; Чжао, Пейран; Ван, Хан; Лю, Яньян; Бу, Вэньбо (2021). «Биомедицина встречает химию Фентона». Химические обзоры . 121 (4): 1981–2019. doi : 10.1021/acs.chemrev.0c00977 . ПМИД 33492935 . S2CID 231712587 .