Introducing 

Prezi AI.

Your new presentation assistant.

Refine, enhance, and tailor your content, source relevant images, and edit visuals quicker than ever before.

Loading content…
Transcript

Fe

Gvožđe

-nalaženje u prirodi, dobijanje, svojstva i primena-

Položaj gvožđa u PSE

Gvožđe pripada prelaznim metalima

Nalazi u osmoj grupi i četvrtoj periodi PSE

Položaj gvožđa u PSE

Elektronska konfiguracija gvožđa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

! Prikazati raspored elektrona u podnivoima (u "kućicama")

Gvožđe u prirodi

Nalaženje u prirodi

Elementarno gvožđe

U elementarnom stanju gvožđe postoji kao meteorsko gvožđe, koje potiče od meteora koji su pali na Zemlju

Elementarno gvožđe

Najveći komad elementarnog gvožđa težak je 60 tona. U pitanju je najveći meteorit Hoba

https://en.wikipedia.org/wiki/Hoba_meteorite

Rude gvožđa

hematit

Navažnije rude gvožđa su oksidne rude hematit (Fe2O3) i magnetit (Fe3O4)

Rude

Značajna je i sulfidna ruda pirit FeS2

magnetit

pirit

Gvožđe u živim bićima

Hem

Gvožđe je biogeni element

Ulazi u sastav krvi, kao deo hema.

Hem je kompleksno jedinjenje koje ulazi u sastav proteina hemoglobina i mioglobina

Uloga hema je da prenosi kiseonik kroz organizam

Nedostatak gvožđa dovodi do pojave anemije

Zeleno lisnato povrće je bogat izvor gvožđa

Biogeni element

Hemoglobin

Industrijsko dobijanje gvožđa

Dobijanje gvožđa

Gvožđe se kao i drugi metali dobija iz rude.

Zajednički opšti princip dobijanja metala jeste da se vrši redukcija jona metala iz rude. Redukcija može da se vrši na više načina pa postoje pirometalurški, elektrometalurški i hidrometalurški postupci dobijanja metala.

Gvožđe se dobija pirometalurškim postupkom, iz oksidnih ruda magnetita i hematita i karbonatne rude siderita.

Reakcija se odvija u postrojenju koje se zove visoka peć.

Redukcija gvožđa se vrši na visokoj temperaturi ugljem- koksom(C). Koks ima trostruku ulogu: gorivo, redukciono sredstvo i supstanca koja vezuje gvožđe.

U procesu učestvuju i topitelji koji služe za uklanjanje primesa iz ruda.

Glavni produkt procesa je sirovo gvožđe koje se dalje prerađuje. Sporedni produkti su šljaka, zgura i smeša gasova

Objašnjenje postupka

1. Pri dnu peći gde je najviša temperatura koks sagoreva sa kiseonikom iz vazduha koji se uduvava:

C(s) + O2(g) --> CO2(g)

2. Dobijeni ugljenik(IV)-oksid se zatim kreće naviše i redukuje užarenik koksom:

CO2(g) + C(s) --> CO(g)

3. Dobijeni ugljenik (II)-oksid redukuje okside gvožđa do elementarnog gvožđa:

3Fe2O3(l) + CO(g) --> 2Fe3O4(l) + CO2(g)

* Fe +3 se redukuje do mešovitog oksida u kom Fe ima oksidacione brojeve +2, +3

4. Zatim se mešoviti oksid redukuje:

Fe3O4(l) + CO(g) --> 3FeO(l) + CO2(g)

*Fe se redukuje do oksidacionog stanja +2

5. I na kraju procesa se gvožđe(II)-oksid redukuje do sirovog-elementarnog gvožđa:

FeO(l) + CO(g) --> Fe(l) + CO2(g)

Fizička i hemijska svojstva gvožđa

Fizička i hemijska svojstva

gvožđe je meko, krto, žilavo

Fizička svojstva

srebrnastobele boje

provodi elektricitet i toplotu zbog delokalizovanih elektrona

Fizička svojstva

- metalni karakter gvožđa uslovljavaju dva 4s elektrona

- formiraju se metalne kristalne rešetke građenjem veze u kojoj učestvuju ns2 elektroni

i građenjem kovalentne veze u kojoj učestvuju nespareni (n-1)d elektroni

ima veliku gustinu i visoke temperature topljenja i ključanja

ima magnetna svojstva

Hemijska svojstva gvožđa

- ima oksidacione brojeve +2 i +3

- na vlažnom vazduhu korodira- rđa

Hemijska svojstva

Reakcija sa kiselinama

- Gvožđe se u naponskom nizu nalazi ispred vodonika što znači da reaguje sa kiselinama:

Fe + 2HCl --> FeCl2 + H2

Reakcija sa kiselinama

gvožđe(II)-hlorid

- Koncentrovana azotna i sumporna kiselina pasiviziraju gvožđe i zbog toga se cisterne za transport i čuvanje ovih kiselina izrađuju od gvožđa.

Oksidi gvožđa

gvožđe(II)-oksid FeO

gvožđe (III)-oksid Fe2O3

Oksidi gvožđa

Gvožđe(II)-oksid

- bazan

- crni prah

- Fe(2+) joni žutozeleni, ali brzo oksiduju do tamne boje

- dobija se redukcijom gvožđe(III)-oksida u prisustvu vodonika ili ugljen-monoksida

FeO

Fe2O3 + H2 → 2FeO + H2O

Gvožđe(III)-oksid

-bazan

-braon boje

- dobija se prevođenjem vlažnog vazduha ili vodene pare preko užarenog gvožđa

Fe2O3

3Fe + 2O2 → 2Fe3O4

ili

(FeO ∙ Fe2O3)

Hidroksidi gvožđa

gvožđe(II)-hidroksid Fe(OH)2

gvožđe(III)-hidroksid Fe(OH)3

Hidroksidi gvožđa

Gvožđe(II)-hidroksid

FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2 + Na2SO4

-dobija se dejstvom alkalija na gvožđe(II) soli i izdvaja se kao beli, pihtijast talog

- stajanjem na vazduhu oksiduje i dobija tamnozelenu boju, dok se na kraju pretvara u crvenomrki gvožđe(III)-hidroksid

Fe(OH)2

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)3

Gvožđe(III)-hidroksid

-dobija se dejstvom alkalija na gvožđe(III) soli, izdvaja se kao talog crvenomrke boje

-njegovim zagrevanjem dobija se oksid

Fe(OH)3

FeCl3 + 3KOH → 2Fe(OH)3 + 3KCl

3Fe(OH)3 → 2Fe2O3 + H2O

Soli

Zelena galica

Soli

Zelena galica FeSO4 * 7H2O

- koristi se u tekstilnoj industriji i u poljoprivredi za borbu protiv štetočina

Kompleksne soli:

kalijum-heksacijanoferat(II) K4[Fe(CN)6]

- koristi se za dokazivanje gvožđe(III) jona

(berlinsko plavo)

kalijum-heksacijanoferat(III) K3[Fe(CN)6]

- koristi se za dokazivanje gvožđe(III) jona

(boja krvi)

Gvožđe(III)-hlorid

-koristi se u industriji boja

- dobija se reakcijom gvožđa sa hlorom

2Fe + 3Cl2 --> 2FeCl3

Kompleksi

Gvožđe(III)-hlorid

Primena gvožđa

-gvožđe je najjeftiniji i najvažniji tehnički metal, ali se retko koristi čisto zbog svoje krtosti

-najveću primenu ima legura gvožđa ČELIK

-primenu ostalih važnijih jedinjenja smo spominjali na prethodnim slajdovima

Čelik

Šta je čelik?

Čelik je legura gvožđa i manje od 1.7% ugljenika

Čelik je opšti izraz za stotine Fe-legura koje pored ugljenika sadrže još neki element poput mangana, nikla, hroma i sl.

Koristi se u građevinarstvu za izradu konstrukcija mostova i zgrada, cevi, armature i sl. zbog svoje čvrstoće

Nerđajući čelik

Sadrži najviše hroma, a zatim gvožđa i molibdena

Karakteristika mu je otpornost ka koroziji

Koristi se za izradu pribora za jelo i raznih ukrasnih predmeta

Nikleni čelik

Sadrži ugljenik i nikal

Odlikuje se čvrstoćom i otpornošću ka koroziji

Koristi se za izradu zupčanika i topovskih cevi

Nikleni čelik

Manganski čelik

Sadrži ugljenik i mangan

Odlikuje se velikom tvrdoćom

Koristi se za izradu drobilica i mlinova

Manganski čelik

Kućna laboratorija

Zanimljivosti

Zanimljivosti

- Zbog korozije gvozdeni predmeti rđaju i vremenom propadaju. Da bi se sprečilo propadanje gvozdenih predmeta može pomoći tretman kiselinom, npr. sirćetom koje reaguje sa rđom-oksidom gvožđa i uklanja ga sa gvozdenog predmeta.

- Nakon tretmana predmet sija i izgleda kao nov, a da bi se zadržao takav izgled i sprečilo ponovno rđanje potrebno je prelakirati ga bezbojnim lakom.

- Postoje podaci da su u starom Egiptu faraoni zlato otkupljivali gvožđem, a da je u starom Rimu vereničko prstenje pravljeno od gvožđa.

- Gvožđe je neophodno za rast, razvoj i normalno funkcionisanje ćelija. Višak gvožđa u organizmu se skladišti najviše u jetri u proteinima, feritinu i hemosiderinu. Feritin može da sadrži do 4500 jona trovalentnog gvožđa.

- Gvožđe se u organizmu nadoknađuje konzumiranjem namirnica bogatih gvožđem- džigerice, govedina, crveno vino, pasulj, suvo grožđe, hleb i belance jajeta. Gvožđe se najlakše apsorbuje iz crvenog mesa, pa vegeterijanci i vegani treba da vode računa o namirnicama koje konzumiraju i njihovim količinama kako bi unosili dnevne potrebe organizma za gvožđem. Muške osobe starosti 15-18 godina treba da unose oko 11mg Fe na dan, a ženske osobe 14mg.

Literatura

1. Rajić Snežana: Hemija 2 za drugi razred gimnazije prirodno-matematičkog, Zavod za udžbenike, Beograd

2. Korolija Jasminka i Mandić Ljuba: Hladna vatra, Laguna, Beograd

Korišćena literatura

Learn more about creating dynamic, engaging presentations with Prezi