Żelazo (Fe)
Żelazo (Fe, łac. Ferrum) to pierwiastek o liczbie atomowej 26, leżący w 4 okresie układu okresowego i 8 grupie. Należy do kategorii: Metale przejściowe.
Żelazo w układzie okresowym
Pierwiastek leży w czwartym okresie, czyli w czwartym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 4 powłokach. Znajduje się w 8 grupie (blok d — pierwiastek przejściowy, zapełniana jest podpowłoka d). W tej samej grupie stoją: Ruten, Osm, Has — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Żelazo jest ciałem stałym (topnieje w 1538 °C, wrze w 2861 °C).
Dane pierwiastka Żelazo
| Symbol chemiczny | Fe |
|---|---|
| Liczba atomowa (Z) | 26 |
| Masa atomowa | 55,845 u |
| Liczba masowa | 56 |
| Grupa | 8 |
| Okres | 4 |
| Blok | d |
| Kategoria | Metale przejściowe |
| Konfiguracja elektronowa | [Ar] 3d⁶ 4s² |
| Wartościowość | II, III |
| Stopnie utlenienia | +2, +3 |
| Elektroujemność (Pauling) | 1,83 |
| Energia jonizacji | 7,902 eV |
| Temperatura topnienia | 1538 °C |
| Temperatura wrzenia | 2861 °C |
| Gęstość | 7,874 g/cm³ |
| Promień atomowy | 140 pm |
| Zawartość w skorupie ziemskiej | 56300 mg/kg |
| Nazwa łacińska | Ferrum |
| Rok odkrycia | — |
| Odkrywca | znane od starożytności |
Żelazo — co to za pierwiastek
Stal całej cywilizacji, a w hemoglobinie powód, że krew jest czerwona.
Właściwości pierwiastka Żelazo
Czyste żelazo jest srebrzystoszarym, dość miękkim metalem — kowalnym i ciągliwym, dającym się walcować na blachę i wyciągać na drut. Topi się dopiero w 1538 °C, wrze w 2861 °C, a jego gęstość wynosi 7,874 g/cm³, więc jest wyraźnie cięższe od glinu. Najbardziej charakterystyczną cechą jest ferromagnetyzm: żelazo przyciąga magnes i samo może się nim stać. Chemicznie to metal umiarkowanie aktywny. W wilgotnym powietrzu utlenia się, tworząc rdzę — uwodniony tlenek żelaza(III), który się łuszczy i odsłania kolejne warstwy metalu. Z kwasem solnym i rozcieńczonym siarkowym reaguje z wydzieleniem wodoru, a w stężonym kwasie azotowym ulega pasywacji i przestaje reagować. W wysokiej temperaturze żelazo zmienia wewnętrzny układ atomów i to na tych przemianach opiera się hartowanie stali.
Zastosowanie pierwiastka Żelazo
Żelazo jest najczęściej używanym metalem świata, ale prawie nigdy nie stosuje się go w czystej postaci — pracuje jako stal, czyli stop żelaza z niewielką ilością węgla. Ze stali są konstrukcje mostów i hal, zbrojenie betonu, szyny, rury, karoserie samochodów, blachy, gwoździe i narzędzia. Dodatek chromu i niklu daje stal nierdzewną na sztućce, garnki i sprzęt medyczny, a dodatek manganu lub wolframu — stale narzędziowe odporne na ścieranie. Żeliwo, stop o większej zawartości węgla, idzie na korpusy maszyn, grzejniki i patelnie. Żelazo jest też podstawą zwykłych magnesów oraz rdzeni w transformatorach i silnikach elektrycznych, bo łatwo się namagnesowuje. W przemyśle chemicznym rozdrobnione żelazo jest katalizatorem syntezy amoniaku. Tlenki żelaza od tysiącleci służą jako pigmenty — czerwień żelazowa i ochra. W organizmie żelazo wchodzi w skład hemoglobiny przenoszącej tlen we krwi, dlatego przy niedokrwistości lekarze zalecają preparaty z żelazem.
Żelazo — najważniejsze związki chemiczne
Tlenek żelaza(III) Fe₂O₃ to główny składnik rudy hematytu i czerwonego pigmentu, a magnetyt Fe₃O₄ jest naturalnie magnetyczny. Piryt FeS₂ o metalicznym połysku bywa nazywany złotem głupców. Siarczan(VI) żelaza(II) FeSO₄ stosuje się w preparatach na niedobór żelaza i do zakwaszania gleby, a chlorek żelaza(III) FeCl₃ oczyszcza ścieki. Wodorotlenek żelaza(II) Fe(OH)₂ jest zielonkawy, a wodorotlenek żelaza(III) Fe(OH)₃ rdzawobrunatny — różnica barw pozwala rozpoznać stopień utlenienia wprost w probówce. W hemoglobinie jon żelaza tkwi w pierścieniu hemu i to on wiąże cząsteczkę tlenu. Syderyt FeCO₃ to kolejna ruda, z której wytapia się metal. Roztwory soli żelaza(II) są bladozielone, a soli żelaza(III) żółtobrunatne, co ułatwia rozpoznanie ich w probówce.
Żelazo — gdzie go spotykasz
- stal
- krew
- magnesy
- szpinak
Żelazo w szkole — co trzeba wiedzieć
Żelazo to metal przejściowy z bloku d, konfiguracja [Ar] 3d⁶ 4s². Na sprawdzianie liczą się przede wszystkim dwie wartościowości, II i III, stąd nazwy tlenek żelaza(II) FeO i tlenek żelaza(III) Fe₂O₃ — rzymska cyfra w nawiasie jest obowiązkowa, jej pominięcie liczy się jako błąd. Drugi stały temat to korozja: rdza powstaje tylko wtedy, gdy jednocześnie obecne są woda i tlen, a chroni się przed nią przez malowanie, cynkowanie albo dołączenie protektora z metalu aktywniejszego. Trzeci to wielki piec, w którym tlenki żelaza redukuje tlenek węgla(II) powstający z koksu. W szeregu aktywności żelazo stoi przed wodorem i przed miedzią, więc wypiera miedź z roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) — gwóźdź pokrywa się wtedy miedzianym nalotem.
Żelazo — historia odkrycia
Żelazo znano na długo przed tym, zanim ktokolwiek zaczął spisywać historię chemii, dlatego nie ma ono ani odkrywcy, ani daty odkrycia. Najstarsze przedmioty żelazne wykonano z meteorytów, w których metal występuje w postaci rodzimej — Egipcjanie nazywali je metalem z nieba. Umiejętność wytapiania żelaza z rud odmieniła technikę na tyle, że cała epoka wzięła od niego nazwę. Łacińska nazwa ferrum dała symbol Fe i cały zestaw słów w chemii: ferromagnetyzm, ferryty, dawne określenia soli żelazawych i żelazowych. Przełomem w produkcji był wielki piec, który pozwolił redukować rudę na skalę przemysłową.
Żelazo — skąd wzięła się nazwa
łac. ferrum
Żelazo — izotopy
żelazo-56 najtrwalsze jądro w przyrodzie
Żelazo — bezpieczeństwo
Bezpieczne; nadmiar w organizmie uszkadza wątrobę.
Ciekawostki o pierwiastku Żelazo
- Jądro Ziemi to głównie żelazo — i dlatego mamy pole magnetyczne.
- Żelazo w hemoglobinie sprawia, że krew jest czerwona; u wielu skorupiaków i mięczaków tlen przenosi miedź i ich krew ma barwę niebieskawą.
- Rdza zajmuje więcej miejsca niż metal, z którego powstała, dlatego rozsadza konstrukcje — zardzewiałe zbrojenie potrafi rozłupać beton.
- Szpinak nie jest rekordzistą pod względem zawartości żelaza: ma go tyle, co inne zielone warzywa, a obecny w nim kwas szczawiowy dodatkowo utrudnia wchłanianie.
Najczęstsze pytania o pierwiastek Żelazo
Jaki jest symbol chemiczny pierwiastka Żelazo?
Symbol chemiczny to Fe. Nazwa łacińska brzmi Ferrum.
Jaką liczbę atomową ma Żelazo?
Liczba atomowa (Z) wynosi 26, czyli w jądrze atomu jest 26 protonów. Masa atomowa to 55,845 u.
Jaka jest wartościowość pierwiastka Żelazo?
Typowa wartościowość to II, III. Spotykane stopnie utlenienia: +2, +3.
Jaka jest konfiguracja elektronowa pierwiastka Żelazo?
Konfiguracja skrócona to [Ar] 3d⁶ 4s². Pierwiastek należy do bloku d.
Gdzie w codziennym życiu spotykamy pierwiastek Żelazo?
Najczęściej: stal, krew, magnesy oraz szpinak.
← Wróć do układu okresowego · Zobacz wszystkie: Metale przejściowe · Układ okresowy do druku