Темирдин адам организми үчүн ролун ашыкча баалоо кыйын, анткени ал кандын «түзүлүшүнө» салым кошот, анын мазмуну гемоглобин менен миоглобиндин деңгээлине таасир этет, темир ферменттик системанын иштешин нормалдаштырат. Бирок химия жагынан бул элемент эмне? Темирдин валенттүүлүгү кандай? Бул макалада талкууланат.
Бир аз тарых
Адамзат бул химиялык элемент жөнүндө билген жана ал тургай андан жасалган буюмдарды биздин заманга чейин 4-кылымда эле билген. Булар Байыркы Египеттин элдери жана шумерлер болгон. Дал ошолор биринчи жолу археологиялык казууларда табылган жана химиктер тарабынан кылдаттык менен текшерилген темир менен никель эритмесинен зер буюмдарды, курал-жарактарды жасай башташкан.
Бир аздан кийин Азияга көчүп келген арийлердин уруулары рудадан катуу темир алууну үйрөнүшкөн. Ал ошол кездеги адамдар үчүн абдан баалуу болгон, буюмдар алтын менен капталган!
Темирдин өзгөчөлүктөрү
Темир (Fe) жер кыртышынын ичектериндеги курамы боюнча төртүнчү орунда турат. Ал 4-мезгилдин 7-группасында орунду ээлейт жана 26 санына ээМенделеевдин элементтеринин химиялык таблицасы. Темирдин валенттүүлүгү анын таблицадагы абалына түздөн-түз көз каранды. Бирок бул тууралуу кийинчерээк.
Бул металл жаратылышта эң кеңири таралган руда түрүндө, сууда минерал катары, ошондой эле түрдүү кошулмаларда кездешет.
Темир рудасынын эң ири запастары Россияда, Австралияда, Украинада, Бразилияда, АКШда, Индияда, Канадада.
Физикалык касиеттери
Темирдин валенттүүлүгүнө өтүүдөн мурун анын физикалык касиеттерин, мындайча айтканда, жакшылап карап чыгуу керек.
Бул металл күмүш түскө ээ, кыйла ийкемдүү, бирок башка элементтер менен (мисалы, көмүртек менен) өз ара аракеттенүүсү аркылуу катуулугун жогорулатууга жөндөмдүү. Анын магниттик касиеттери да бар.
Нымдуу чөйрөдө темир дат басып калышы мүмкүн. Абсолюттук таза металл нымдуулукка туруктуураак болсо да, бирок анын курамында кирлер болсо, дал ошолор коррозияга түртөт.
Темир кислоталуу чөйрө менен жакшы өз ара аракеттенет, ал тургай темир кислотасынын туздарын да түзө алат (күчтүү кычкылдандыруучу агент).
Абада ал тез эле оксид пленкасы менен капталып, аны өз ара аракеттенүүдөн коргойт.
Химиялык касиеттери
Ошондой эле бул элемент бир катар химиялык касиеттерге ээ. Темир, мезгилдик системанын башка элементтери сыяктуу эле, атомдук ядронун зарядына ээ, ал сериялык номерге +26 туура келет. Ал эми ядронун айланасында 26 электрон айланат.
Жалпысынан темирдин – химиялык элементтин касиеттерин карай турган болсок, анда ал активдүүлүк жөндөмү төмөн металл.
Алсызыраак кычкылдандыргычтар менен өз ара аракеттенип, темир эки валенттүү болгон жерде бирикмелерди пайда кылат (башкача айтканда, анын кычкылдануу даражасы +2). Ал эми күчтүү кычкылдандыргычтар менен болсо, анда темирдин кычкылдануу даражасы +3ке жетет (б.а. анын валенттүүлүгү 3кө барабар болот).
Металл эмес химиялык элементтер менен өз ара аракеттенгенде, Fe аларга карата калыбына келтирүүчү ролду ойнойт, ал эми анын кычкылдануу даражасы +2 жана +3төн тышкары, жада калса +4, +5, +6га айланат.. Мындай кошулмалар абдан күчтүү кычкылдандыруучу касиетке ээ.
Жогоруда белгиленгендей, абадагы темир оксид пленкасы менен капталган. Ал эми ысытылганда реакциянын ылдамдыгы жогорулап, валенттүүлүгү 2 болгон темир оксиди (температура Цельсий боюнча 570 градустан аз) же валенттүүлүгү 3 болгон оксид (температуранын индекси 570 градустан жогору) түзүлүшү мүмкүн.
Feнин галогендер менен өз ара аракеттенүүсү туздардын пайда болушуна алып келет. Фтор жана хлор элементтери аны +3 ге чейин кычкылдандырат. Бром +2 же +3 чейин (бардыгы темир менен өз ара аракеттенгенде химиялык трансформацияны ишке ашыруу шарттарына жараша болот).
Йод менен өз ара аракеттенип, элемент +2ге чейин кычкылданат.
Темир менен күкүрттү ысытканда валенттүүлүгү 2 болгон темир сульфиди пайда болот.
Эгер темирди эритип, аны көмүртек, фосфор, кремний, бор, азот менен бириктирсеңиз, эритмелер деп аталган бирикмелерди аласыз.
Темир бул металл,ошондуктан, ал ошондой эле кислоталар менен өз ара аракеттенет (бул да кыскача бир аз жогору талкууланды). Мисалы, күкүрт жана азот кислоталары жогорку концентрацияга ээ, температурасы төмөн чөйрөдө темирге таасир этпейт. Бирок ал көтөрүлөрү менен реакция пайда болуп, анын натыйжасында темир +3 чейин кычкылданат.
Кышкылдын концентрациясы канчалык жогору болсо, температура ошончолук жогору болушу керек.
2-валенттүү темирди сууга ысытуу, анын оксиди менен суутекти алабыз.
Ошондой эле, Fe туздардын суудагы эритмелеринен активдүүлүгүн төмөндөткөн металлдарды сүрүп чыгарууга жөндөмдүү. Ошол эле учурда ал +2ге чейин кычкылданат.
Температура көтөрүлгөндө темир оксиддерден металлдарды калыбына келтирет.
Валенттүүлүк деген эмне
Мурунку бөлүмдө валенттүүлүк түшүнүгү, ошондой эле кычкылдануу даражасы бир аз жолуккан. Темирдин валенттүүлүгүн карап чыгууга убакыт келди.
Бирок адегенде ал химиялык элементтердин кандай касиети экенин түшүнүшүңүз керек.
Химиялык заттар курамында дээрлик дайыма туруктуу. Мисалы, суунун формуласында H2O - 1 кычкылтек атому жана 2 суутек атому. Эки химиялык элемент катышкан башка кошулмалар да ушундай, алардын бири суутек: химиялык элементтин 1 атомуна 1-4 суутек атомун кошууга болот. Бирок тескерисинче эмес! Демек, суутек өзүнө башка бир заттын 1 атомун гана жабышы анык. Жана дал ушул кубулуш валенттүүлүк деп аталат - химиялык элементтин атомдорунун белгилүү бир затты туташтыруу жөндөмдүүлүгүбашка элементтердин атомдорунун саны.
Валенттик маани жана графикалык формула
Мезгилдик таблицада туруктуу валенттүүлүккө ээ элементтер бар - булар кычкылтек жана суутек.
Жана ал өзгөргөн химиялык элементтер бар. Мисалы, темир көбүнчө 2 жана 3 валенттүү, күкүрт 2, 4, 6, көмүртек 2 жана 4 болуп саналат. Булар валенттүүлүгү өзгөрүлмө элементтер.
Андан ары валенттүүлүк эмне экенин түшүнүү менен кошулмалардын графикалык формуласын туура жаза аласыз. Ал молекуладагы атомдордун байланыш ырааттуулугун көрсөтөт.
Ошондой эле кошулмадагы элементтердин биринин валенттүүлүгүн билип, экинчисинин валенттүүлүгүн аныктай аласыз.
Темирдин валенттүүлүгү
Белгиленгендей, темир өзгөрүлмө валенттүү элементтерди билдирет. Ал 2 менен 3түн ортосунда гана эмес, 4, 5 жана ал тургай 6га чейин өзгөрүшү мүмкүн.
Албетте, органикалык эмес химия темирдин валенттүүлүгүн кененирээк изилдейт. Келгиле, бул механизмди эң жөнөкөй бөлүкчөлөрдүн деңгээлинде кыскача карап көрөлү.
Темир - d-элемент, ага мезгилдик системанын дагы 31 элементи кошулган (бул 4-7 мезгил). Атомдук саны өскөн сайын d-элементтердин касиеттери бир аз өзгөрөт. Бул заттардын атомдук радиусу да акырындап өсөт. Алардын өзгөрүлмө валенттүүлүгү бар, ал тышкы d-электрондун ички деңгээли толук эмес экендигине көз каранды.
Себеби темир үчүн сырткы катмарда жайгашкан с-электрондор гана валенттүү эмес, ошондой эле сырткы катмардын жупташпаган 3d-электрондору да. Натыйжада, химиядагы Fe валенттүүлүгүкошулмалар 2, 3, 4, 5, 6га барабар болушу мүмкүн. Негизинен, ал 2 жана 3кө барабар - бул башка заттар менен темирдин кыйла туруктуу кошулмалары. Туруктуулугу азыраактарда 4, 5, 6 валенттүүлүгүн көрсөтөт. Бирок мындай кошулмалар азыраак кездешет.
Биваленттүү темир
2 валенттүү темир суу менен аракеттенгенде темир оксиди (2) алынат. Бул байланыш кара. Туз (төмөн концентрация) жана азот (жогорку концентрация) кислоталары менен оңой реакцияга кирет.
Эгер мындай 2 валенттүү темирдин оксиди суутек (температура 350 градус Цельсий) же көмүртек (кокс) менен 1000 градуста аракеттенсе, анда ал таза абалга келет.
2-валенттүү темирдин темир кычкылын төмөнкү жолдор менен бөлүп алыңыз:
- темир кычкылынын көмүртек кычкылы менен айкалышы аркылуу;
- таза Fe ысытылганда, кычкылтек басымы төмөн болгондо;
- темир оксалатын вакуумдук чөйрөдө ажыратууда;
- таза темир анын оксиддери менен өз ара аракеттенгенде температура 900-1000 градус Цельсийди түзөт.
Табигый чөйрөгө келсек, темир оксиди эки валенттүү, вуестит минералы катары бар.
Эритмедеги темирдин валенттүүлүгүн аныктоонун дагы бир жолу бар - бул учурда анын индекси 2. Кызыл туз (калий гексацианоферраты) жана щелоч менен реакцияларды жүргүзүү керек. Биринчи учурда кочкул көк түстөгү чөкмө – темирдин 2-валенттүү татаал тузу байкалат. Inэкинчиси - кочкул боз жашыл чөкмө алуу - темир гидроксиди да 2-валенттүү, ал эми 3-валенттүү темир гидроксиди эритмеде кара күрөң түскө ээ.
Үч валенттүү темир
3-валенттүү темир оксиди порошок структурасына ээ, анын түсү кызыл-күрөң. Анын ошондой эле аталыштары бар: темир оксиди, темир миниум, кызыл пигмент, тамак-аш боегу, крокус.
Табигатта бул зат минерал – гематит түрүндө кездешет.
Мындай темирдин оксиди мындан ары суу менен өз ара аракеттенбейт. Бирок ал кислоталар жана щелочтор менен биригет.
Темир кычкылы (3) курулушта колдонулган материалдарды боёо үчүн колдонулат:
- кирпич;
- цемент;
- керамикалык буюмдар;
- бетон;
- тротуар плиталары;
- пол (линолеум).
Темир адамдын организминде
Макаланын башында белгиленгендей, темир заты адам организминин маанилүү компоненти болуп саналат.
Бул элемент жетишсиз болгондо, төмөнкү кесепеттер болушу мүмкүн:
- чарчоо жана суукка сезгичтик жогорулайт;
- кургак тери;
- мээ активдүүлүгүнүн төмөндөшү;
- тырмак пластинкасынын бекемдигинин начарлашы;
- баш айлануу;
- тамак сиңирүү көйгөйлөрү;
- ак чач жана чач түшүү.
Темир көбүнчө көк боордо жана боордо, ошондой эле бөйрөктө жана уйку безинде чогулат.
Адамдын рационунда темири бар азыктар болушу керек:
- уйдун боору;
- гречка боткосу;
- жержаңгак;
- мисте;
- консерваланган жашыл буурчак;
- кургатылган порцини козу карындары;
- тоок жумурткалары;
- шпинат;
- ит дарагы;
- алма;
- алмурут;
- шабдаалы;
- кызылча;
- деңиз азыктары.
Канда темирдин жетишсиздиги гемоглобиндин азайышына жана темир жетишсиздик анемиясы сыяктуу оорунун өнүгүшүнө алып келет.
