Është e vështirë të mbivlerësohet roli i hekurit për trupin e njeriut, sepse ai kontribuon në "krijimin" e gjakut, përmbajtja e tij ndikon në nivelin e hemoglobinës dhe mioglobinës, hekuri normalizon funksionimin e sistemit enzimë. Por cili është ky element për sa i përket kimisë? Cila është valenca e hekurit? Kjo do të diskutohet në këtë artikull.
Pak histori
Njerëzimi dinte për këtë element kimik dhe madje zotëronte produkte prej tij qysh në shekullin IV para Krishtit. Këta ishin popujt e Egjiptit të lashtë dhe sumerët. Ishin ata që të parët filluan të bënin bizhuteri, armë nga një lidhje hekuri dhe nikeli, të cilat u gjetën gjatë gërmimeve arkeologjike dhe u ekzaminuan me kujdes nga kimistët.
Pak më vonë, fiset e arianëve që u shpërngulën në Azi mësuan se si të nxirrnin hekur të ngurtë nga xeherori. Ishte aq e vlefshme për njerëzit e asaj kohe sa produktet ishin të mbuluara me ar!
Karakteristikat e hekurit
Hekuri (Fe) është në vendin e katërt për sa i përket përmbajtjes së tij në zorrët e kores së tokës. Ajo zë një vend në grupin e 7-të të periudhës së 4-të dhe ka numrin 26 inTabela kimike e elementeve të Mendelejevit. Valenca e hekurit varet drejtpërdrejt nga pozicioni i tij në tabelë. Por më shumë për këtë më vonë.
Ky metal është më i zakonshëm në natyrë në formën e xehes, që gjendet në ujë si mineral, si dhe në përbërje të ndryshme.
Rezervat më të mëdha të mineralit të hekurit janë në Rusi, Australi, Ukrainë, Brazil, SHBA, Indi, Kanada.
Vetitë fizike
Para se të kaloni në valencën e hekurit, është e nevojshme të hidhni një vështrim më të afërt në vetitë e tij fizike, si të thuash, hidhini një vështrim më të afërt.
Ky metal ka një ngjyrë argjendi, është mjaft duktil, por është i aftë të rrisë fortësinë përmes ndërveprimit të tij me elementë të tjerë (për shembull, me karbonin). Ai gjithashtu ka veti magnetike.
Në një mjedis të lagësht, hekuri mund të gërryhet, domethënë të ndryshket. Megjithëse metali absolutisht i pastër është më rezistent ndaj lagështirës, por nëse përmban papastërti, janë ato që provokojnë korrozionin.
Hekuri ndërvepron mirë me mjediset acidike, madje mund të formojë kripëra të acidit hekuri (me një agjent të fortë oksidues).
Në ajër, ai shpejt mbulohet me një shtresë oksidi që e mbron atë nga ndërveprimet.
Vetitë kimike
Gjithashtu, ky element ka një sërë veçorish kimike. Hekuri, si pjesa tjetër e elementeve të tabelës periodike, ka ngarkesën e bërthamës atomike, e cila korrespondon me numrin serial +26. Dhe rreth bërthamës, 26 elektrone rrotullohen.
Në përgjithësi, nëse marrim parasysh vetitë e hekurit - një element kimik, atëherë ai është një metal me aftësi të ulët aktive.
Duke ndërvepruar me agjentë oksidues më të dobët, hekuri formon komponime ku është dyvalent (d.m.th., gjendja e tij e oksidimit është +2). Dhe nëse me agjentë të fortë oksidues, atëherë gjendja e oksidimit të hekurit arrin +3 (d.m.th., valenca e tij bëhet e barabartë me 3).
Kur ndërvepron me elementë kimikë që nuk janë metalë, Fe vepron si një agjent reduktues në raport me to, ndërsa gjendja e tij e oksidimit bëhet, përveç +2 dhe +3, edhe +4, +5, +6.. Komponime të tilla kanë veti shumë të forta oksiduese.
Siç u përmend më lart, hekuri në ajër është i mbuluar me një shtresë oksidi. Dhe kur nxehet, shpejtësia e reagimit rritet dhe mund të formohet oksidi i hekurit me valencë 2 (temperaturë më pak se 570 gradë Celsius) ose oksid me valencë 3 (indeksi i temperaturës më shumë se 570 gradë).
Ndërveprimi i Fe me halogjenet çon në formimin e kripërave. Elementet fluori dhe klori e oksidojnë atë në +3. Bromi është deri në +2 ose +3 (gjithçka varet nga kushtet për zbatimin e një transformimi kimik kur ndërvepron me hekurin).
Duke ndërvepruar me jodin, elementi oksidohet në +2.
Ngrohja e hekurit dhe squfurit prodhon sulfur hekuri me një valencë prej 2.
Nëse shkrini ferrumin dhe e kombinoni me karbon, fosfor, silikon, bor, azot, do të merrni përbërje të quajtura lidhje.
Hekuri është një metal,prandaj ndërvepron edhe me acidet (edhe kjo u diskutua shkurt pak më lart). Për shembull, acidet sulfurik dhe nitrik, që kanë një përqendrim të lartë, në një mjedis me temperaturë të ulët, nuk ndikojnë në hekur. Por sapo rritet, ndodh një reaksion, si rezultat i të cilit hekuri oksidohet në +3.
Sa më i lartë të jetë përqendrimi i acidit, aq më e lartë duhet dhënë temperatura.
Ngrohja e hekurit 2-valent në ujë, marrim oksidin dhe hidrogjenin e tij.
Gjithashtu, Fe ka aftësinë të zhvendosë metalet që kanë aktivitet të reduktuar nga tretësirat ujore të kripërave. Në të njëjtën kohë, ai oksidohet në +2.
Kur temperatura rritet, hekuri rikthen metalet nga oksidet.
Çfarë është valenca
Tashmë në pjesën e mëparshme, koncepti i valencës, si dhe shkalla e oksidimit, u ndesh pak. Është koha për të marrë parasysh valencën e hekurit.
Por së pari ju duhet të kuptoni se çfarë lloj vetie të elementeve kimikë është.
Substancat kimike janë pothuajse gjithmonë konstante në përbërjen e tyre. Për shembull, në formulën për ujin H2O - 1 atom oksigjen dhe 2 atome hidrogjeni. E njëjta gjë vlen edhe me komponimet e tjera në të cilat përfshihen dy elementë kimikë, njëri prej të cilëve është hidrogjen: 1 atom të një elementi kimik mund t'i shtohen 1-4 atome hidrogjeni. Por jo anasjelltas! Prandaj, është e qartë se hidrogjeni i bashkon vetes vetëm 1 atom të një substance tjetër. Dhe është ky fenomen që quhet valencë - aftësia e atomeve të një elementi kimik për të lidhur një specifiknumri i atomeve të elementeve të tjerë.
Vlera e valencës dhe formula grafike
Ka elementë të tabelës periodike që kanë një valencë konstante - këto janë oksigjeni dhe hidrogjeni.
Dhe ka elemente kimike në të cilat ndryshon. Për shembull, hekuri është më shpesh 2 dhe 3 valent, squfuri 2, 4, 6, karboni 2 dhe 4. Këta janë elementë me valencë të ndryshueshme.
Më tej, duke kuptuar se çfarë është valenca, mund të shkruani saktë formulën grafike të përbërjeve. Ai shfaq sekuencën e lidhjes së atomeve në një molekulë.
Gjithashtu, duke ditur valencën e njërit prej elementeve në përbërje, mund të përcaktoni valencën e tjetrit.
valencë hekuri
Siç u përmend, hekuri i referohet elementeve me valencë të ndryshueshme. Dhe mund të luhatet jo vetëm midis 2 dhe 3, por gjithashtu mund të arrijë 4, 5 dhe madje 6.
Sigurisht, kimia inorganike studion valencën e hekurit në më shumë detaje. Le ta shqyrtojmë shkurtimisht këtë mekanizëm në nivelin e grimcave më të thjeshta.
Hekuri është një element d, të cilit i shtohen edhe 31 elementë të tabelës periodike (këto janë 4-7 pika). Me rritjen e numrit atomik, vetitë e elementeve d fitojnë ndryshime të lehta. Rrezja atomike e këtyre substancave gjithashtu rritet ngadalë. Ata kanë një valencë të ndryshueshme, e cila varet nga fakti se nënniveli i para-jashtëm d-elektroni është i paplotë.
Sepse për hekurin, jo vetëm elektronet c të vendosura në shtresën e jashtme janë valente, por edhe elektronet 3d të paçiftuara të shtresës para-jashtme. Dhe, si pasojë, valenca e Fe në kimikatetkomponimet mund të jenë të barabarta me 2, 3, 4, 5, 6. Në thelb, është e barabartë me 2 dhe 3 - këto janë komponime më të qëndrueshme të hekurit me substanca të tjera. Në ato më pak të qëndrueshme, ajo shfaq valencë 4, 5, 6. Por, komponime të tilla janë më pak të zakonshme.
Ferum bivalent
Kur hekuri 2 valent ndërvepron me ujin, përftohet oksidi i hekurit (2). Kjo lidhje është e zezë. Reagon mjaft lehtë me acidet klorhidrik (përqendrimi i ulët) dhe nitrik (përqendrimi i lartë).
Nëse një oksid i tillë i hekurit 2-valent ndërvepron ose me hidrogjen (temperaturë 350 gradë Celsius) ose me karbon (koks) në 1000 gradë, atëherë ai kthehet në një gjendje të pastër.
Ekstraktoni oksidin hekuri të hekurit 2-valent në mënyrat e mëposhtme:
- përmes kombinimit të oksidit të hekurit me monoksidin e karbonit;
- kur Fe i pastër nxehet, ndërsa presioni i oksigjenit është i ulët;
- kur zbërthehet oksalati i hekurit në një mjedis vakum;
- kur hekuri i pastër ndërvepron me oksidet e tij, temperatura është 900-1000 gradë Celsius.
Për sa i përket mjedisit natyror, oksidi i ferrit është dyvalent, i pranishëm si minerali wuestit.
Ekziston një mënyrë tjetër për të përcaktuar valencën e hekurit në një tretësirë - në këtë rast, duke pasur indeksin e tij 2. Është e nevojshme të kryhen reaksione me kripën e kuqe (heksacyanoferrate kaliumi) dhe me alkalin. Në rastin e parë, vërehet një precipitat blu i errët - një kripë komplekse e hekurit 2-valent. Nëe dyta - duke marrë një precipitat gri-jeshile të errët - hidroksidi i hekurit është gjithashtu 2-valent, ndërsa hidroksidi i hekurit 3-valent ka një ngjyrë kafe të errët në tretësirë.
Hekur trivalent
Oksidi 3-valent i hekurit ka një strukturë pluhuri, ngjyra e së cilës është e kuqe-kafe. Ka edhe emrat: oksid hekuri, minium hekuri, pigment i kuq, ngjyrues ushqimor, krokus.
Në natyrë, kjo substancë shfaqet në formën e një minerali - hematiti.
Oksidi i një hekuri të tillë nuk ndërvepron më me ujin. Por kombinohet me acidet dhe alkalet.
Oksidi i hekurit (3) përdoret për të ngjyrosur materialet e përdorura në ndërtim:
- tulla;
- çimento;
- produkte qeramike;
- beton;
- pllaka shtrimi;
- dysheme (linoleum).
Hekuri në trupin e njeriut
Siç u përmend në fillim të artikullit, substanca hekur është një komponent i rëndësishëm i trupit të njeriut.
Kur ky element është i pamjaftueshëm, mund të ndodhin pasojat e mëposhtme:
- rritje e lodhjes dhe ndjeshmërisë ndaj të ftohtit;
- lëkurë e thatë;
- ulje e aktivitetit të trurit;
- përkeqësim i forcës së pllakës së thonjve;
- marramendje;
- probleme me tretjen;
- flokë gri dhe rënie e flokëve.
Hekuri grumbullohet, zakonisht në shpretkë dhe mëlçi, si dhe në veshka dhe pankreas.
Dieta e njeriut duhet të përmbajë ushqime që përmbajnë hekur:
- mëlçi viçi;
- qull hikërror;
- kikirikë;
- fistik;
- bizele të konservuara jeshile;
- kërpudha të thata porcini;
- vezë pule;
- spinaq;
- dru i qenit;
- mollë;
- dardha;
- pjeshkë;
- panxhar;
- food deti.
Mungesa e hekurit në gjak çon në uljen e hemoglobinës dhe zhvillimin e një sëmundjeje të tillë si anemia nga mungesa e hekurit.
