लौह यौगिक। लोहा: भौतिक और रासायनिक गुण

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 17:47

लोहे और उसके मिश्र धातुओं से बने पहले उत्पाद खुदाई के दौरान पाए गए थे और लगभग 4 वीं सहस्राब्दी ईसा पूर्व के थे। अर्थात्, प्राचीन मिस्र और सुमेरियों ने भी इस पदार्थ के उल्कापिंडों का उपयोग गहने और घरेलू सामान, साथ ही हथियार बनाने के लिए किया था।

आज, विभिन्न प्रकार के लौह यौगिक, साथ ही शुद्ध धातु, सबसे आम और उपयोग किए जाने वाले पदार्थ हैं। कोई आश्चर्य नहीं कि 20वीं सदी को लोहा माना जाता था। आखिरकार, प्लास्टिक और संबंधित सामग्रियों के आगमन और व्यापक उपयोग से पहले, यह वह यौगिक था जो मनुष्यों के लिए निर्णायक महत्व का था। यह तत्व क्या है और यह किन पदार्थों का निर्माण करता है, हम इस लेख में विचार करेंगे।

रासायनिक तत्व लोहा

यदि हम परमाणु की संरचना पर विचार करें तो सबसे पहले हमें आवर्त प्रणाली में इसकी स्थिति का संकेत देना चाहिए।

1. सामान्य संख्या - 26.
2. पीरियड चौथी सबसे बड़ी अवधि है।
3. आठवां समूह, द्वितीयक उपसमूह।
4. परमाणु भार 55, 847 है।
5. बाहरी इलेक्ट्रॉन कोश की संरचना सूत्र 3d⁶4s^{2 द्वारा इंगित की जाती है।}
6. रासायनिक तत्व प्रतीक - Fe.
7. नाम - लोहा, में पढ़नासूत्र - "फेरम"।
8. प्रकृति में, द्रव्यमान संख्या 54, 56, 57, 58 के साथ विचाराधीन तत्व के चार स्थिर समस्थानिक हैं।

रासायनिक तत्व लोहे में भी लगभग 20 विभिन्न समस्थानिक होते हैं जो स्थिर नहीं होते हैं। संभावित ऑक्सीकरण बताता है कि यह परमाणु प्रदर्शित कर सकता है:

• 0;
• +2;
• +3;
• +6.

न केवल तत्व ही महत्वपूर्ण है, बल्कि इसके विभिन्न यौगिकों और मिश्र धातुओं का भी महत्व है।

भौतिक गुण

एक साधारण पदार्थ के रूप में, लोहे में स्पष्ट धात्विकता के साथ भौतिक गुण होते हैं। यही है, यह एक ग्रे रंग के साथ एक चांदी-सफेद धातु है, जिसमें उच्च स्तर की लचीलापन और लचीलापन और उच्च पिघलने और उबलते बिंदु होते हैं। यदि हम विशेषताओं पर अधिक विस्तार से विचार करें, तो:

• गलनांक - 1539 0С;
• उबाल - 2862 0सी;
• गतिविधि - माध्यम;
• दुर्दम्य - उच्च;
• स्पष्ट चुंबकीय गुण दिखाता है।

स्थितियों और विभिन्न तापमानों के आधार पर, लोहे के रूप में कई संशोधन होते हैं। उनके भौतिक गुण इस तथ्य से भिन्न हैं कि क्रिस्टल जाली भिन्न हैं।

1. अल्फा रूप, या फेराइट, 769 के तापमान तक मौजूद है 0C.
2. 769 से 917 तक 0सी - बीटा फॉर्म।
3. 917-1394 0С - गामा रूप, या ऑस्टेनाइट।
4. 1394 से अधिक 0S - सिग्मा आयरन।

सभी संशोधन हैंक्रिस्टल जाली की विभिन्न प्रकार की संरचना, और चुंबकीय गुणों में भी भिन्न होती है।

रासायनिक गुण

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, साधारण पदार्थ लोहा मध्यम रासायनिक गतिविधि प्रदर्शित करता है। हालांकि, सूक्ष्म रूप से बिखरी हुई अवस्था में, यह हवा में स्वतः प्रज्वलित हो सकता है, जबकि धातु स्वयं शुद्ध ऑक्सीजन में जल जाती है।

जंग की क्षमता अधिक होती है, इसलिए इस पदार्थ की मिश्रधातुओं पर मिश्रधातु का लेप लगाया जाता है। आयरन के साथ बातचीत करने में सक्षम है:

• एसिड;
• ऑक्सीजन (हवा सहित);
• ग्रे;
• हैलोजन;
• गर्म होने पर - नाइट्रोजन, फास्फोरस, कार्बन और सिलिकॉन के साथ;
• कम सक्रिय धातुओं के लवण के साथ, उन्हें सरल पदार्थों में कम करके;
• जीवित भाप के साथ;
• ऑक्सीकरण अवस्था में लौह लवण के साथ +3.

जाहिर है, इस तरह की गतिविधि दिखाते हुए, धातु विभिन्न यौगिकों, विविध और गुणों में ध्रुवीय बनाने में सक्षम है। और ऐसा होता है। लोहा और इसके यौगिक अत्यंत विविध हैं और विज्ञान, प्रौद्योगिकी, औद्योगिक मानव गतिविधि की विभिन्न शाखाओं में उपयोग किए जाते हैं।

प्रकृति में फैला

प्राकृतिक लौह यौगिक काफी सामान्य हैं, क्योंकि यह हमारे ग्रह पर एल्युमीनियम के बाद दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है। साथ ही, अपने शुद्ध रूप में, धातु उल्कापिंडों के हिस्से के रूप में अत्यंत दुर्लभ है, जो अंतरिक्ष में इसके बड़े संचय को इंगित करता है। मुख्य द्रव्यमान अयस्कों, चट्टानों और खनिजों की संरचना में निहित है।

अगरप्रकृति में विचाराधीन तत्व के प्रतिशत के बारे में बात करने के लिए, निम्नलिखित आंकड़े दिए जा सकते हैं।

1. स्थलीय ग्रहों के केंद्र - 90%।
2. पृथ्वी की पपड़ी में - 5%।
3. पृथ्वी के मेंटल में - 12%।
4. पृथ्वी के मूल में - 86%।
5. नदी के पानी में - 2 मिलीग्राम/ली.
6. समुद्र और महासागर में - 0.02 मिलीग्राम/ली.

सबसे आम लौह यौगिक निम्नलिखित खनिजों का निर्माण करते हैं:

• मैग्नेटाइट;
• लिमोनाइट या ब्राउन आयरनस्टोन;
• विविनाइट;
• पाइरोटाइट;
• पाइराइट;
• साइडराइट;
• मार्कासाइट;
• लेलिंगाइट;
• मिस्पिसेल;
• मिलेंटेराइट और अन्य।

यह पूरी सूची से बहुत दूर है, क्योंकि वास्तव में उनमें से बहुत सारे हैं। इसके अलावा, मनुष्य द्वारा बनाए गए विभिन्न मिश्र व्यापक हैं। ये भी ऐसे लौह यौगिक हैं, जिनके बिना लोगों के आधुनिक जीवन की कल्पना करना कठिन है। इनमें दो मुख्य प्रकार शामिल हैं:

• कच्चा लोहा;
• इस्पात।

यह लोहा भी है जो कई निकल मिश्र धातुओं के लिए एक मूल्यवान अतिरिक्त है।

आयरन(II) यौगिक

इनमें वे शामिल हैं जिनमें बनाने वाले तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है। वे काफी संख्या में हैं, क्योंकि उनमें शामिल हैं:

• ऑक्साइड;
• हाइड्रॉक्साइड;
• द्विआधारी यौगिक;
• जटिल लवण;
• जटिल यौगिक।

रासायनिक यौगिकों के सूत्र जिनमें लोहा ऑक्सीकरण की संकेतित डिग्री प्रदर्शित करता है, प्रत्येक वर्ग के लिए अलग-अलग होते हैं। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण और सामान्य पर विचार करें।

1. आयरन ऑक्साइड (II)। काला पाउडर, पानी में अघुलनशील। कनेक्शन की प्रकृति बुनियादी है। यह जल्दी से ऑक्सीकरण करने में सक्षम है, हालांकि, इसे आसानी से एक साधारण पदार्थ में भी कम किया जा सकता है। यह अम्लों में घुलकर संगत लवण बनाता है। सूत्र - FeO.
2. आयरन (II) हाइड्रॉक्साइड। यह एक सफेद अनाकार अवक्षेप है। क्षार (क्षार) के साथ लवण की प्रतिक्रिया से बनता है। यह कमजोर बुनियादी गुणों को दर्शाता है, हवा में लोहे के यौगिकों +3 को जल्दी से ऑक्सीकरण करने में सक्षम है। सूत्र - Fe(OH)_2.
3. किसी तत्व के लवण निर्दिष्ट ऑक्सीकरण अवस्था में। एक नियम के रूप में, उनके पास घोल का हल्का हरा रंग होता है, हवा में भी अच्छी तरह से ऑक्सीकरण करता है, एक गहरा भूरा रंग प्राप्त करता है और लोहे के लवण में बदल जाता है। वे पानी में घुल जाते हैं। यौगिक उदाहरण: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_{2 ।}

नामित पदार्थों के बीच व्यावहारिक मूल्य में कई यौगिक होते हैं। सबसे पहले, लोहा (द्वितीय) क्लोराइड। यह एनीमिया के साथ मानव शरीर को आयनों का मुख्य आपूर्तिकर्ता है। जब किसी रोगी में ऐसी बीमारी का निदान किया जाता है, तो उसे जटिल तैयारी निर्धारित की जाती है, जो प्रश्न में यौगिक पर आधारित होती है। इस तरह शरीर में आयरन की कमी पूरी होती है।

दूसरा फेरस सल्फेट यानी आयरन (II) सल्फेट, कॉपर के साथ मिलकर फसलों में कृषि कीटों को नष्ट करने के लिए प्रयोग किया जाता है। विधि एक दशक से अधिक समय से अपनी प्रभावशीलता साबित कर रही है, इसलिए बागवानों और बागवानों द्वारा इसकी बहुत सराहना की जाती है।

मोरा नमक

यह कनेक्शनजो एक हाइड्रेटेड आयरन और अमोनियम सल्फेट है। इसका सूत्र FeSO₄(NH₄)₂SO_{4 के रूप में लिखा जाता है} 6एच_{2ओ. लोहे के यौगिकों में से एक (II), जिसका व्यापक रूप से व्यवहार में उपयोग किया जाता है। मानव उपयोग के मुख्य क्षेत्र इस प्रकार हैं।}

1. फार्मास्युटिकल्स।
2. वैज्ञानिक अनुसंधान और प्रयोगशाला अनुमापांक विश्लेषण (क्रोमियम, पोटेशियम परमैंगनेट, वैनेडियम के निर्धारण के लिए)।
3. दवा - रोगी के शरीर में आयरन की कमी के साथ भोजन में योज्य के रूप में।
4. लकड़ी के उत्पादों के संसेचन के लिए, क्योंकि मोरा नमक क्षय प्रक्रियाओं से बचाता है।

ऐसे अन्य क्षेत्र हैं जिनमें इस पदार्थ का उपयोग किया जाता है। इसका नाम जर्मन रसायनज्ञ के सम्मान में मिला, जिन्होंने पहली बार प्रकट गुणों की खोज की थी।

लोहे वाले पदार्थ (III) ऑक्सीकरण अवस्था

लौह यौगिकों के गुण, जिनमें यह +3 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है, ऊपर चर्चा किए गए गुणों से कुछ भिन्न हैं। इस प्रकार, संबंधित ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड की प्रकृति अब बुनियादी नहीं है, लेकिन स्पष्ट उभयचर है। आइए मुख्य पदार्थों का विवरण दें।

1. आयरन ऑक्साइड (III)। पाउडर महीन-क्रिस्टलीय, लाल-भूरे रंग का होता है। यह पानी में नहीं घुलता है, थोड़ा अम्लीय, अधिक उभयचर गुण प्रदर्शित करता है। सूत्र: Fe₂O_3।
2. आयरन (III) हाइड्रॉक्साइड। एक पदार्थ जो तब अवक्षेपित होता है जब क्षार संबंधित लौह लवण के साथ प्रतिक्रिया करता है। इसका चरित्र उभयचर है, रंग भूरा-भूरा है। सूत्र: Fe(OH)_3.
3. लवण, जिसमें धनायन Fe³⁺ शामिल है।इनमें से कई को कार्बोनेट के अपवाद के साथ अलग कर दिया गया है, क्योंकि हाइड्रोलिसिस होता है और कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है। कुछ लवणों के लिए सूत्रों के उदाहरण: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{और अन्य।}

उपरोक्त उदाहरणों में, व्यावहारिक दृष्टिकोण से, FeCL जैसे क्रिस्टलीय हाइड्रेट ₃6H_{2O, या आयरन क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट महत्वपूर्ण है (III)। रक्ताल्पता को रोकने और एनीमिया के मामले में शरीर में लौह आयनों को फिर से भरने के लिए इसका उपयोग दवा में किया जाता है।}

आयरन (III) सल्फेट 9-हाइड्रेट पीने के पानी को शुद्ध करने के लिए प्रयोग किया जाता है क्योंकि यह एक कौयगुलांट के रूप में कार्य करता है।

लौह (VI) यौगिक

लोहे के रासायनिक यौगिकों के सूत्र, जहां यह +6 की एक विशेष ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है, इस प्रकार लिखा जा सकता है:

• K₂FeO_4;
• ना₂FeO_4;
• MgFeO_{4 और अन्य।}

उन सभी का एक समान नाम है - फेरेट्स - और समान गुण (मजबूत कम करने वाले एजेंट) हैं। वे कीटाणुरहित करने और जीवाणुनाशक प्रभाव डालने में भी सक्षम हैं। यह उन्हें औद्योगिक पैमाने पर पीने के पानी के उपचार के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है।

जटिल यौगिक

विशेष पदार्थ विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में ही नहीं, बहुत महत्वपूर्ण हैं। जो लवण के जलीय विलयन में बनते हैं। ये लोहे के जटिल यौगिक हैं। सबसे लोकप्रिय और अच्छी तरह से शोध किए गए इस प्रकार हैं।

1. पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (II)कश्मीर₄[Fe(CN)₆]. यौगिक का दूसरा नाम पीला रक्त नमक है। इसका उपयोग विलयन में Fe³⁺ लौह आयन के गुणात्मक निर्धारण के लिए किया जाता है। एक्सपोज़र के परिणामस्वरूप, समाधान एक सुंदर चमकीले नीले रंग का हो जाता है, क्योंकि एक और कॉम्प्लेक्स बनता है - प्रशिया नीला KFe³⁺[Fe²⁺ (सीएन) 6_{]। प्राचीन काल से, इसे कपड़े के लिए डाई के रूप में इस्तेमाल किया जाता रहा है।}
2. पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (III) K₃[Fe(CN)₆]। दूसरा नाम लाल रक्त नमक है। लौह आयन Fe^{2+ के निर्धारण के लिए गुणात्मक अभिकर्मक के रूप में उपयोग किया जाता है। नतीजतन, एक नीला अवक्षेप बनता है, जिसे टर्नबुल नीला कहा जाता है। फैब्रिक डाई के रूप में भी प्रयोग किया जाता है।}

जैविक पदार्थों में आयरन

लोहे और उसके यौगिकों का, जैसा कि हमने देखा है, मनुष्य के आर्थिक जीवन में बहुत व्यावहारिक महत्व है। हालांकि, इसके अलावा, इसके विपरीत, शरीर में इसकी जैविक भूमिका भी कम महान नहीं है।

एक बहुत ही महत्वपूर्ण कार्बनिक यौगिक प्रोटीन है, जिसमें यह तत्व शामिल है। यह हीमोग्लोबिन है। यह उसके लिए धन्यवाद है कि ऑक्सीजन का परिवहन किया जाता है और एक समान और समय पर गैस विनिमय किया जाता है। इसलिए, महत्वपूर्ण प्रक्रिया में लोहे की भूमिका - श्वास - बस बहुत बड़ी है।

कुल मिलाकर, मानव शरीर में लगभग 4 ग्राम आयरन होता है, जिसकी पूर्ति लगातार भोजन के माध्यम से की जानी चाहिए।