Железо (II) - Iron(II)

Оксид железа (II) (закись железа), FeO.
Тетрагидрат хлорида железа (II), FeCl
2· 4H2О.

В химия, железо (II) относится к элемент утюг в +2 степень окисления. В ионные соединения (соли), такой атом может встречаться как отдельный катион (положительный ион) обозначается Fe2+.

Прилагательное железо или префикс Ферро- часто используется для обозначения таких соединений - например, "хлорид железа" для хлорид железа (II), FeCl
2. Прилагательное «железо» используется вместо железо (III) соли, содержащие катион или Fe3+. Слово черный происходит от латинский слово железо для железа.

Атомы железа (II) также могут встречаться в виде координационные комплексы, например, полимер оксалат железа (II) дигидрат, [Fe (C
2О
4)(ЧАС
2O)
2]п или же [Fe2+] [C
2О2−
4][ЧАС
2O]
2п; и металлоорганические соединения, например, нейтральная молекула ферроцен, Fe (C
2ЧАС
5)
2 или же [Fe2+] [C
5ЧАС−
5]
2.

Железо почти всегда встречается в степенях окисления 0 (как в металле), +2 или +3. Твердые соли железа (II) относительно стабильны на воздухе, но в присутствии воздуха и воды они склонны к окислять к солям железа (III), которые включают гидроксид (HO−) или же окись (О2−) анионы.

Железо (II) и жизнь

Все известные формы жизни требуют железа. Много белки в живых существах содержатся связанные ионы железа; это важный подкласс металлопротеины. Примеры включают гемоглобин, ферредоксин, а цитохромы.

Эти белки выполняют свои жизненно важные функции благодаря относительно легкому переключению атома железа между состояниями +2 и +3. Гемоглобин например, несет кислород в крови, связывая одну молекулу О
2 к атому железа, образуя оксигемоглобин. При этом железное ядро ​​гемоглобина (II) теряет электрон, превращаясь в железо (III), а молекула кислорода превращается в супероксид анион О−
2.[1]

Недостаток железа в рационе человека вызывает анемия. Животные и люди могут получать необходимое железо из продуктов, содержащих его в усвояемой форме, например из мяса. Другие организмы должны получать железо из окружающей среды. Однако железо имеет тенденцию к образованию сильно нерастворимых оксидов / гидроксидов железа (III) в аэробных (насыщенный кислородом ) окружающей среды, особенно в известковые почвы. Растения (кроме травы ) решить эту проблему, поощряя рост вокруг своих корней определенных бактерии который уменьшать железо (III) в растворимое железо (II). (Бактерии и травы вместо этого выделяют соединения, называемые сидерофоры образующие растворимые комплексы с железом (III).)[2][3][4]

По той же причине в морской воде очень мало железа, и оно часто является ограничивающим фактором для роста микроскопических растений (фитопланктон ), которые составляют основу морской пищевой сети. Этот факт наглядно продемонстрировал эксперимент, в котором большая часть поверхности океана была обработана растворимыми солями железа (II), в частности сульфат железа (II). Через несколько дней фитопланктон в обработанной области зацвел до такой степени, что эффект был виден из космоса. Этот процесс удобрения был предложен в качестве средства для уменьшения углекислый газ содержание атмосферы.[5]

Диаграмма Пурбе водного железа

Железо (II) в растворе

Многие соли железа (II) растворимы в воде, например, хлорид железа (II) FeCl
2 и сульфат железа (II) FeSO
4. В отличие от своих аналогов железа (III), эти соли растворяются в чистой воде без значительного гидролиза и без влияния на pH[6]

Когда металлическое железо (степень окисления 0) помещается в раствор соляная кислота образуется хлорид железа (II), с выделением водород газ, по реакции

Fe0
 + 2 часа+ → Fe2+ + H
2

Металл железа больше электроположительный чем медь, и поэтому вытеснит его из его солей:

Fe0
 + Cu2+ → Fe2+ + Cu0

Когда металлическое железо подвергается воздействию воздуха и воды, оно обычно превращается в ржавчина, смесь оксидов и оксидов-гидроксидов. Однако в некоторых средах металл образует смешанную соль железа (II) и железа (III) с гидроксидом и другими анионами, называемыми зеленая ржавчина.

Комплексы

Железо (II) представляет собой d6 в центре, что означает, что атом имеет шесть «валентных» электронов в трехмерной орбитальной оболочке. Эти орбитали могут принимать самые разные лиганды с образованием координационных комплексов и металлоорганических соединений. Все соединения железа (II), полученные из карбоновые кислоты координационные комплексы

Рекомендации

  1. ^ Берг, Джереми Марк; Липпард, Стивен Дж. (1994). Основы биоинорганической химии. Саусалито, Калифорния: Университетские научные книги. ISBN  0-935702-73-3.
  2. ^ Джоанна В. Вайс, Дэвид Эмерсон, Стефани М. Бакер и Дж. Патрик Мегонигал (2003): «Подсчет Fe (II) -окисляющих и Fe (III) -редуцирующих бактерий в корневой зоне водно-болотных растений: последствия для железный цикл ризосферы ». Биогеохимия, том 64, выпуск 1, страницы 77–96. Дои:10.1023 / А: 102495302
  3. ^ Х. Маршнер и В. Ремхельд (1994): "Стратегии предприятий по приобретению железа". Растение и почва, том 165, выпуск 2, страницы 261–274. Дои:10.1007 / BF00008069
  4. ^ Таканори Кобаяси и Наоко К. Нисидзава (2012): «Поглощение, транслокация и регуляция железа в высших растениях». Ежегодный обзор биологии растений, том 63, страницы 131-152. Дои:10.1146 / annurev-arplant-042811-105522
  5. ^ Бойд П.В., Уотсон А.Дж., Ло С.С. и др. (Октябрь 2000 г.). «Мезомасштабное цветение фитопланктона в полярных водах Южного океана, стимулированное удобрением железа». Природа. 407 (6805): 695–702. Bibcode:2000Натура.407..695Б. Дои:10.1038/35037500. PMID  11048709.
  6. ^ Эрншоу, А .; Гринвуд, Н. Н. (1997). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  0-7506-3365-4.