मानव शरीर के लिए लोहे की भूमिका को कम करना मुश्किल है, क्योंकि यह रक्त के "निर्माण" में योगदान देता है, इसकी सामग्री हीमोग्लोबिन और मायोग्लोबिन के स्तर को प्रभावित करती है, लोहा एंजाइम प्रणाली के कामकाज को सामान्य करता है। लेकिन रसायन की दृष्टि से यह तत्व क्या है? लोहे की संयोजकता क्या है? इस लेख में इस पर चर्चा की जाएगी।
थोड़ा सा इतिहास
मानव जाति को इस रासायनिक तत्व के बारे में पता था और यहां तक कि इसके स्वामित्व वाले उत्पादों को चौथी शताब्दी ईसा पूर्व के रूप में जाना जाता था। ये प्राचीन मिस्र और सुमेरियों के लोग थे। यह वे थे जिन्होंने सबसे पहले लोहे और निकल के मिश्र धातु से गहने, हथियार बनाना शुरू किया, जो पुरातात्विक खुदाई के दौरान पाए गए और रसायनज्ञों द्वारा सावधानीपूर्वक जांच की गई।
थोड़ी देर बाद आर्यों की जो जनजातियाँ एशिया चली गईं, उन्होंने अयस्क से ठोस लोहा निकालना सीख लिया। यह उस समय के लोगों के लिए इतना मूल्यवान था कि उत्पादों को सोने से ढक दिया गया था!
लोहे के गुण
पृथ्वी की पपड़ी की आंतों में सामग्री के मामले में आयरन (Fe) चौथे स्थान पर है। यह चौथे आवर्त के 7वें समूह में एक स्थान रखता है और इसकी संख्या 26 इंच. हैमेंडेलीव के तत्वों की रासायनिक तालिका। लोहे की संयोजकता तालिका में उसकी स्थिति पर सीधे निर्भर करती है। लेकिन उस पर और बाद में।
यह धातु अयस्क के रूप में प्रकृति में सबसे आम है, पानी में खनिज के रूप में और साथ ही विभिन्न यौगिकों में पाया जाता है।
सबसे बड़ा लौह अयस्क भंडार रूस, ऑस्ट्रेलिया, यूक्रेन, ब्राजील, अमेरिका, भारत, कनाडा में है।
भौतिक गुण
लोहे की संयोजकता पर जाने से पहले, इसके भौतिक गुणों पर करीब से नज़र डालना आवश्यक है, इसलिए बोलने के लिए, इसे करीब से देखें।
इस धातु का रंग चांदी जैसा है, काफी तन्य है, लेकिन अन्य तत्वों (उदाहरण के लिए, कार्बन के साथ) के साथ अपनी बातचीत के माध्यम से कठोरता को बढ़ाने में सक्षम है। इसमें चुंबकीय गुण भी होते हैं।
आर्द्र वातावरण में लोहा जंग खा सकता है, यानी जंग लग सकता है। हालांकि पूरी तरह से शुद्ध धातु नमी के लिए अधिक प्रतिरोधी है, लेकिन अगर इसमें अशुद्धियां हैं, तो यह जंग को भड़काती है।
आयरन अम्लीय वातावरण के साथ अच्छी तरह से संपर्क करता है, यह आयरन एसिड के लवण भी बना सकता है (एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट प्रदान किया जाता है)।
हवा में, यह जल्दी से एक ऑक्साइड फिल्म से ढक जाती है जो इसे अंतःक्रियाओं से बचाती है।
रासायनिक गुण
साथ ही, इस तत्व में कई रासायनिक गुण होते हैं। आयरन, आवर्त सारणी के बाकी तत्वों की तरह, परमाणु नाभिक का प्रभार है, जो क्रम संख्या +26 से मेल खाता है। और नाभिक के चारों ओर 26 इलेक्ट्रॉन घूमते हैं।
सामान्य तौर पर, यदि हम लोहे के गुणों पर विचार करें - एक रासायनिक तत्व, तो यह कम सक्रिय क्षमता वाली धातु है।
कमजोर ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ बातचीत करते हुए, लोहा यौगिक बनाता है जहां यह द्विसंयोजक होता है (अर्थात इसकी ऑक्सीकरण अवस्था +2 होती है)। और अगर मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ, तो लोहे की ऑक्सीकरण अवस्था +3 तक पहुंच जाती है (अर्थात इसकी वैलेंस 3 के बराबर हो जाती है)।
रासायनिक तत्वों के साथ बातचीत करते समय, जो धातु नहीं हैं, Fe उनके संबंध में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है, जबकि इसकी ऑक्सीकरण अवस्था +2 और +3 के अलावा +4, +5, +6 भी हो जाती है।. ऐसे यौगिकों में बहुत मजबूत ऑक्सीकरण गुण होते हैं।
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, हवा में लोहा एक ऑक्साइड फिल्म से ढका होता है। और जब गर्म किया जाता है, तो प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है और वैलेंस 2 (तापमान 570 डिग्री सेल्सियस से कम) के साथ आयरन ऑक्साइड या वैलेंस 3 (तापमान सूचकांक 570 डिग्री से अधिक) के साथ ऑक्साइड बन सकता है।
Fe की हैलोजन के साथ परस्पर क्रिया से लवण का निर्माण होता है। तत्व फ्लोरीन और क्लोरीन इसे +3 में ऑक्सीकरण करते हैं। ब्रोमीन +2 या +3 तक है (यह सब लोहे के साथ बातचीत करते समय रासायनिक परिवर्तन के कार्यान्वयन के लिए शर्तों पर निर्भर करता है)।
आयोडीन के साथ क्रिया करने पर तत्व +2 में ऑक्सीकृत हो जाता है।
लोहे और सल्फर को गर्म करने से 2 की वैलेंस के साथ आयरन सल्फाइड बनता है।
यदि आप फेरम को पिघलाकर कार्बन, फास्फोरस, सिलिकॉन, बोरॉन, नाइट्रोजन के साथ मिलाते हैं, तो आपको मिश्रधातु नामक यौगिक मिलते हैं।
लोहा एक धातु है,इसलिए, यह एसिड के साथ भी बातचीत करता है (इस पर भी संक्षेप में थोड़ी अधिक चर्चा की गई थी)। उदाहरण के लिए, कम तापमान वाले वातावरण में उच्च सांद्रता वाले सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड लोहे को प्रभावित नहीं करते हैं। लेकिन जैसे ही यह ऊपर उठता है, एक प्रतिक्रिया होती है, जिसके परिणामस्वरूप लोहे का ऑक्सीकरण +3 हो जाता है।
एसिड सांद्रता जितनी अधिक होगी, तापमान उतना ही अधिक देना चाहिए।
2-वैलेंट आयरन को पानी में गर्म करने पर हमें उसका ऑक्साइड और हाइड्रोजन मिलता है।
इसके अलावा, Fe में उन धातुओं को विस्थापित करने की क्षमता है, जिन्होंने लवण के जलीय घोल से गतिविधि को कम कर दिया है। वहीं, यह +2 में ऑक्सीकृत हो जाता है।
तापमान बढ़ने पर आयरन ऑक्साइड से धातुओं को पुनर्स्थापित करता है।
वैलेंसी क्या है
पहले से ही पिछले खंड में, संयोजकता की अवधारणा, साथ ही ऑक्सीकरण की डिग्री का थोड़ा सामना किया गया था। लोहे की संयोजकता पर विचार करने का समय आ गया है।
लेकिन पहले आपको यह समझने की जरूरत है कि यह किस तरह के रासायनिक तत्वों की संपत्ति है।
रासायनिक पदार्थ अपनी संरचना में लगभग हमेशा स्थिर रहते हैं। उदाहरण के लिए, पानी के सूत्र में H2O - 1 ऑक्सीजन परमाणु और 2 हाइड्रोजन परमाणु। अन्य यौगिकों के साथ भी यही सच है जिसमें दो रासायनिक तत्व शामिल हैं, जिनमें से एक हाइड्रोजन है: 1-4 हाइड्रोजन परमाणुओं को एक रासायनिक तत्व के 1 परमाणु में जोड़ा जा सकता है। लेकिन इसके विपरीत नहीं! अतः यह स्पष्ट है कि हाइड्रोजन किसी अन्य पदार्थ के केवल 1 परमाणु को स्वयं से जोड़ता है। और यह वह घटना है जिसे वैलेंस कहा जाता है - एक रासायनिक तत्व के परमाणुओं की एक विशिष्ट को जोड़ने की क्षमताअन्य तत्वों के परमाणुओं की संख्या।
वैलेंस वैल्यू और ग्राफिकल फॉर्मूला
आवर्त सारणी के ऐसे तत्व हैं जिनकी संयोजकता स्थिर है - ये ऑक्सीजन और हाइड्रोजन हैं।
और ऐसे रासायनिक तत्व हैं जिनमें यह बदल जाता है। उदाहरण के लिए, लोहा अधिक बार 2 और 3 वैलेंटाइन, सल्फर 2, 4, 6, कार्बन 2 और 4 होता है। ये परिवर्तनशील संयोजकता वाले तत्व हैं।
आगे, संयोजकता क्या है, यह समझते हुए, आप यौगिकों के आलेखीय सूत्र को सही ढंग से लिख सकते हैं। यह एक अणु में परमाणुओं के संयोजन का क्रम प्रदर्शित करता है।
साथ ही, यौगिक में एक तत्व की संयोजकता जानकर आप दूसरे की संयोजकता ज्ञात कर सकते हैं।
लौह संयोजकता
जैसा कि उल्लेख किया गया है, लोहा चर संयोजकता वाले तत्वों को संदर्भित करता है। और यह न केवल 2 और 3 के बीच में उतार-चढ़ाव कर सकता है, बल्कि 4, 5 और यहां तक कि 6 तक भी पहुंच सकता है।
बेशक, अकार्बनिक रसायन लोहे की संयोजकता का अधिक विस्तार से अध्ययन करता है। आइए इस क्रियाविधि को सरलतम कणों के स्तर पर संक्षेप में देखें।
लोहा एक डी-तत्व है, जिसमें आवर्त सारणी के 31 और तत्व जोड़े जाते हैं (ये 4-7 आवर्त हैं)। जैसे-जैसे परमाणु क्रमांक बढ़ता है, डी-तत्वों के गुणों में मामूली परिवर्तन होता है। इन पदार्थों की परमाणु त्रिज्या भी धीरे-धीरे बढ़ती है। उनके पास एक परिवर्तनशील संयोजकता है, जो इस तथ्य पर निर्भर करती है कि पूर्व-बाहरी डी-इलेक्ट्रॉन उपस्तर अधूरा है।
क्योंकि लोहे के लिए न केवल बाहरी परत में स्थित c-इलेक्ट्रॉनों की संयोजकता होती है, बल्कि पूर्व-बाहरी परत के अयुग्मित 3d-इलेक्ट्रॉन भी होते हैं। और, परिणामस्वरूप, रासायनिक में Fe की संयोजकतायौगिक 2, 3, 4, 5, 6 के बराबर हो सकते हैं। मूल रूप से, यह 2 और 3 के बराबर है - ये अन्य पदार्थों के साथ लोहे के अधिक स्थिर यौगिक हैं। कम स्थिर यौगिकों में, यह संयोजकता 4, 5, 6 प्रदर्शित करता है। लेकिन, ऐसे यौगिक कम आम हैं।
द्विसंयोजक फेरम
जब 2 संयोजकता लोहा जल के साथ क्रिया करता है तो आयरन ऑक्साइड (2) प्राप्त होता है। यह कनेक्शन काला है। हाइड्रोक्लोरिक (कम सांद्रता) और नाइट्रिक (उच्च सांद्रता) एसिड के साथ काफी आसानी से प्रतिक्रिया करता है।
यदि 2-वैलेंट आयरन का ऐसा ऑक्साइड 1000 डिग्री पर हाइड्रोजन (तापमान 350 डिग्री सेल्सियस) या कार्बन (कोक) के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो यह शुद्ध अवस्था में बहाल हो जाता है।
2-वैलेंट आयरन के फेरस ऑक्साइड को निम्न प्रकार से निकालें:
- कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ फेरस ऑक्साइड के संयोजन के माध्यम से;
- जब शुद्ध Fe को गर्म किया जाता है, जबकि ऑक्सीजन का दबाव कम होता है;
- निर्वात वातावरण में फेरस ऑक्सालेट को विघटित करते समय;
- जब शुद्ध लोहा अपने ऑक्साइड के साथ संपर्क करता है, तो तापमान 900-1000 डिग्री सेल्सियस होता है।
प्राकृतिक वातावरण के लिए, फेरिक ऑक्साइड द्विसंयोजक है, जो खनिज वूस्टाइट के रूप में मौजूद है।
एक घोल में लोहे की संयोजकता निर्धारित करने का एक और तरीका है - इस मामले में, इसका सूचकांक 2. लाल नमक (पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट) और क्षार के साथ प्रतिक्रिया करना आवश्यक है। पहले मामले में, एक गहरा नीला अवक्षेप देखा जाता है - फेरिक 2-वैलेंट का एक जटिल नमक। मेंदूसरा - गहरे भूरे-हरे रंग का अवक्षेप प्राप्त करना - आयरन हाइड्रॉक्साइड भी 2-वैलेंट होता है, जबकि 3-वैलेंट आयरन हाइड्रॉक्साइड के घोल में गहरा भूरा रंग होता है।
त्रिसंयोजक लोहा
3-वैलेंट फेरम ऑक्साइड में एक पाउडर संरचना होती है, जिसका रंग लाल-भूरा होता है। इसके नाम भी हैं: आयरन ऑक्साइड, आयरन मिनियम, रेड पिगमेंट, फूड कलरिंग, क्रोकस।
प्रकृति में यह पदार्थ खनिज-हेमेटाइट के रूप में पाया जाता है।
ऐसे लोहे का ऑक्साइड अब पानी के साथ क्रिया नहीं करता है। लेकिन यह अम्ल और क्षार के साथ जुड़ जाता है।
आयरन ऑक्साइड (3) निर्माण में प्रयुक्त सामग्री को रंगने के लिए प्रयोग किया जाता है:
- ईंटें;
- सीमेंट;
- सिरेमिक उत्पाद;
- कंक्रीट;
- फ़र्शिंग स्लैब;
- फर्श (लिनोलियम)।
मानव शरीर में आयरन
जैसा कि लेख की शुरुआत में उल्लेख किया गया है, पदार्थ लोहा मानव शरीर का एक महत्वपूर्ण घटक है।
जब यह तत्व अपर्याप्त है, तो निम्न परिणाम हो सकते हैं:
- बढ़ती थकान और ठंड के प्रति संवेदनशीलता;
- शुष्क त्वचा;
- मस्तिष्क की गतिविधि में कमी;
- नाखून प्लेट की मजबूती का बिगड़ना;
- चक्कर आना;
- पाचन समस्याएं;
- ग्रे बाल और बालों का झड़ना।
आयरन जमा होता है, आमतौर पर प्लीहा और यकृत, साथ ही गुर्दे और अग्न्याशय में।
मानव आहार में आयरन युक्त खाद्य पदार्थ होने चाहिए:
- बीफ लीवर;
- एक प्रकार का अनाज दलिया;
- मूंगफली;
- पिस्ता;
- डिब्बाबंद हरी मटर;
- सूखे पोर्सिनी मशरूम;
- चिकन अंडे;
- पालक;
- डॉगवुड;
- सेब;
- नाशपाती;
- आड़ू;
- बीट्स;
- समुद्री भोजन।
रक्त में आयरन की कमी से हीमोग्लोबिन में कमी आती है और आयरन की कमी से होने वाले एनीमिया जैसे रोग का विकास होता है।
