Железо (Fe): степень окисления, валентность, строение атома

Железо Fe — переходный металл, № 26. Степени окисления: +2, +3, +6; валентность II, III. Электронная формула [Ar]3d⁶4s², электроны по уровням: 2, 8, 14, 2. M = 56 г/моль.

Карточка элемента: Железо (Fe)
ЧтоЗначение
Степень окисления+2, +3, +6высшая +6, низшая 0 подробнее
ВалентностьII, IIIпеременная подробнее
Электронная формула1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²кратко [Ar]3d⁶4s² подробнее
Строение атома+26: 26 p⁺, 30 n⁰, 26 e⁻уровни 2, 8, 14, 2 подробнее
Молярная масса56 г/мольточнее 55,85 подробнее
Положение4-й период, VIIIБ группа, d-элемент
Характеристикапереходный металл подробнее
ЭО по Полингу1,83 таблица ЭО
Схема строения атома: железа Ядро с зарядом +26: 26 протонов и 30 нейтронов. Электроны по уровням: 2, 8, 14, 2. 2 8 14 2 +26
Схема атома: ядро +26, электроны по уровням 2, 8, 14, 2

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Какая степень окисления у железа?

Высшая степень окисления железа — +6, низшая — 0 (в простом веществе). Характерные значения: +2, +3, +6.

В школьном курсе у железа две главные степени окисления: +2 и +3. Более устойчива +3 — соединения железа(II) на воздухе постепенно окисляются. В магнетите Fe3O4 (FeO·Fe2O3) железо одновременно +2 и +3, а в ферратах, например K2FeO4, — +6.

Степени окисления железа с примерами соединений
Степень окисленияПримеры соединений
+2FeO, FeCl2, FeSO4, Fe(OH)2
+3Fe2O3, FeCl3, Fe(OH)3, Fe2(SO4)3
+6K2FeO4

Задание 3 ЕГЭ: степень окисления и валентность

Какая валентность у железа?

Валентность железа — II, III (переменная).

Валентность железа в солях и оксидах совпадает с модулем степени окисления: II и III. Номер группы (VIII) высшей валентности не даёт — соединений железа(VIII) нет.

Валентность железа с примерами соединений
ВалентностьПримеры соединений
IIFeO, FeCl2, FeSO4
IIIFe2O3, FeCl3

Таблица валентности всех элементов

Строение атома железа

Порядковый номер железа — 26, поэтому заряд ядра +26: в ядре 26 протонов и 30 нейтронов (у самого распространённого изотопа ⁵⁶Fe, массовое число 56).

Вокруг ядра — 26 электронов на четырёх энергетических уровнях: 2, 8, 14, 2. Число уровней равно номеру периода.

Внешний уровень — 4-й, на нём 2 электрона; валентные электроны — 3d⁶4s². Неспаренных электронов в основном состоянии — 4.

Схема: +26 Fe )2 )8 )14 )2

Задание 1 ЕГЭ: строение атома

Электронная формула железа

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

Сокращённо, через остов благородного газа: [Ar]3d⁶4s². В порядке заполнения подуровней: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶.

3d⁶ 4s²
Электронно-графическая формула внешних подуровней: ячейка — орбиталь, стрелка — электрон; неспаренных электронов — 4.
  • Fe²⁺ (24 электрона) [Ar]3d⁶
  • Fe³⁺ (23 электрона) [Ar]3d⁵

Характеристика железа

По плану: положение в таблице → строение атома → свойства → соединения.

Железо — элемент № 26, 4-й период, VIIIБ группа (в короткой форме таблицы — побочная подгруппа VIII группы), переходный металл.

Электроны по уровням 2, 8, 14, 2; валентные электроны 3d⁶4s²: сначала атом отдаёт два 4s-электрона (+2), затем один 3d-электрон (+3).

Железо — металл средней активности: вытесняет водород из разбавленных кислот, образуя соли железа(II), с хлором сразу даёт FeCl3, во влажном воздухе ржавеет, а холодными концентрированными серной и азотной кислотами пассивируется.

Оксид и гидроксид железа(II) основные, железа(III) — амфотерные с преобладанием основных свойств. Главные руды — магнетит Fe3O4 и гематит Fe2O3; из железа делают сталь и чугун, а в крови оно переносит кислород в составе гемоглобина.

Простое вещество — серебристо-серый пластичный металл; плавится около 1540 °C и притягивается магнитом (ферромагнетик).

Важнейшие соединения железа и их молярные массы
ФормулаЧто этоM, г/моль
Fe2O3оксид железа(III), гематит160
Fe3O4магнетит, железная окалина232
FeSO4·7H2Oжелезный купорос278
FeCl3хлорид железа(III)162,5
Fe(OH)3гидроксид железа(III) — бурый осадок107

Молярная масса железа

M(Fe) = 56 г/моль

Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе Ar. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 56 г/моль. Точное значение по IUPAC — 55,85 г/моль.

Посчитать молярную массу соединения железа в калькуляторе

Вопросы и ответы

Какая степень окисления железа в Fe3O4?

Средняя +8/3, но по строению это смешанный оксид FeO·Fe2O3: один атом железа +2 и два атома +3. С кислотами-неокислителями Fe3O4 образует сразу две соли — железа(II) и железа(III).

Как отличить соли железа(II) и железа(III)?

Качественными реакциями. Ионы Fe3+ дают кроваво-красное окрашивание с роданидом калия KSCN и синий осадок (берлинскую лазурь) с жёлтой кровяной солью K4[Fe(CN)6]. Ионы Fe2+ дают синий осадок (турнбулеву синь) с красной кровяной солью K3[Fe(CN)6]. Со щёлочью Fe2+ образует серо-зелёный осадок, Fe3+ — бурый.

Почему железо ржавеет?

Ржавление — окисление железа кислородом при участии воды: 4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3; ржавчина — смесь гидратированных оксидов железа(III). Рыхлая ржавчина не защищает металл, поэтому железо красят, оцинковывают или добавляют к нему хром и никель (нержавеющая сталь).

Как железо встречается на ЕГЭ?

Соседи железа в таблице Менделеева

ПредыдущийMnМарганец, № 25 СледующийCoКобальт, № 27 Ниже в группеRuРутений, № 44

Вся таблица Менделеева · Все химические элементы

Потренироваться на заданиях

Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Таблицы по теме

Источники