Tính chất vật lý của Sắt (Fe), tính chất hóa học của Sắt và Trạng thái tự nhiên của Sắt - Hóa 12 bài 31

Bài viết này sẽ giúp các em biết vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử của sắt (Fe). Tính chất vật lý, tính chất hóa học của sắt và trạng thái tự nhiên của sắt.

I. Vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử của Fe

Sắt (Fe) ở ô số 26, thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn.

Cấu hình electron nguyên tử :

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s², có thể viết gọn là [Ar]3d⁶4s².

Nguyên tử sắt dễ nhường 2 electron ở phân lớp 4s trở thành ion Fe²⁺ và có thể nhường thêm 1 electron ở phân lớp 3d trở thành ion Fe³⁺.

II. Tính chất vật lý của sắt (Fe)

- Sắt là kim loại có màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, nóng chảy ở nhiệt độ 1540^oC, có D = 7,9 g/cm³.

- Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, đặc biệt có tính nhiễm từ.

III. Tính chất hóa học của Sắt Fe

1. Tác dụng với phi kim
2. Tác dụng với axit
3. Tác dụng với muối
4. Tác dụng với nước

- Sắt có tính khử trung bình. Khi tác dụng với chất oxi hóa yếu, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +2.

- Với chất oxi hóa mạnh, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +3.

1. Sắt tác dụng với phi kim

Ở nhiệt độ cao, sắt khử nguyên tử phi kim thành ion âm và bị oxi hóa đến số oxi hóa +2 hoặc +3.

a) Sắt tác dụng với lưu huỳnh (Fe + S)

- Khi đun nóng, Fe khử S xuống số oxi hóa -2, còn sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +2.

b) Sắt tác dụng với oxi (Fe + O₂)

- Khi đun nóng, Fe khử O2 đến số oxi hóa -2, còn Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +2 và +3.

 3Fe + 2O₂  Fe₃O₄

c) Sắt tác dụng với clo (Fe + Cl₂)

Fe khử Cl2 đến số oxi hóa -1, còn Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +3.

2. Sắt tác dụng với axit

a) Sắt tác dụng với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng

Fe khử ion H⁺ của các dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng thành H₂, Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +2.

b) Sắt tác dụng với dung dịch HNO₃ và H₂SO₄ đặc, nóng

Fe khử N⁺⁵ hoặc S⁺⁶ trong dung dịch HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc, nóng đến số oxi hóa thấp hơn, còn Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +3.

> Lưu ý: Fe bị thụ động bởi các axit HNO₃ đặc, nguội hoặc H₂SO₄ đặc, nguội.

3. Sắt tác dụng với dung dịch muối

- Sắt có thể khử được ion của các kim loại đứng sau nó trong dãy điện hóa của kim loại.

4. Sắt tác dụng với nước

Ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước.

Ở nhiệt độ cao sắt khử hơi nước tạo ra H₂ và Fe₃O₄ hoặc FeO.

3Fe + 4H₂O  Fe₃O₄ + 4H₂↑

Fe + H₂O  FeO + H₂↑

Sắt khử hơi nước ở nhiệt độ cao

IV. Trạng thái tự nhiên

- Sắt chiếm 5% khối lượng vỏ Trái Đất, đứng thứ hai trong các kim loại (sau nhôm).

- Sắt tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất.

Quặng sắt quan trọng là: quặng manhetit (Fe₃O₄) (hiếm có trong tự nhiên), quặng hematit đỏ (Fe₂O₃), quặng hematit nâu (Fe₂O₃.nH₂O), quặng xiđerit (FeCO₃), quặng pirit (FeS₂).

- Sắt có trong hemoglobin (huyết cầu tố) của máu, làm nhiệm vụ vận chuyển oxi, duy trì sự sống.

- Những thiên thạch từ khoảng không của Vũ Trụ rơi vào Trái Đất có chứa sắt tự do.