Kimyo · Elementlar kimyosi · 9-sinf

Temir va uning birikmalari

Fe²⁺ va Fe³⁺ ni qanday ajratamiz va qonimizdagi temir nima qiladi?

Vaziyat

Oshxonadagi cho‘yan qozon, ko‘prik va binolarning po‘lat to‘sinlari — temirdan. Temir zanglasa qo‘ng‘ir bo‘ladi, uning tuzlari esa ikki xil: Fe²⁺ eritmasi och yashil, Fe³⁺ eritmasi sariq-qo‘ng‘ir. Qonning qizil rangi ham temir bilan bog‘liq — gemoglobindagi temir o‘pkadan kislorodni olib, to‘qimalarga tashiydi. Ikki xil temir ionini qanday ajratamiz va qonimizda qancha temir bor?

Mavzu

Temir va uning birikmalari. Temir: Fe²⁺ eritmasi och yashil, Fe³⁺ sariq-qo‘ng‘ir; qizil qon tuzi bilan to‘q ko‘k cho‘kma va qondagi temir

Asosiy tushunchalar

Temir(II) va (III) gidroksidlari
Sifat reaksiyalari
Gemoglobin

Formulalar

4 Fe (OH)_{2} + O_{2} + 2 H_{2} O \overset{}{\to} 4 Fe (OH)_{3}

Fe(OH)₂ havoda oksidlanadi: oq-yashil cho‘kma qo‘ng‘ir Fe(OH)₃ ga aylanadi (15-lab. ishi).

Fe^{2 +} + K^{+} + [Fe (CN)_{6}]^{3 -} \overset{}{\to} KFe [Fe (CN)_{6}]

Fe²⁺ + qizil qon tuzi → to‘q ko‘k cho‘kma (Turnbull ko‘ki).

Fe^{3 +} + K^{+} + [Fe (CN)_{6}]^{4 -} \overset{}{\to} KFe [Fe (CN)_{6}]

Fe³⁺ + sariq qon tuzi → to‘q ko‘k cho‘kma (Berlin zangorisi) — aslida o‘sha modda.

Fe^{3 +} + SCN^{-} \overset{}{⇌} [Fe (SCN)]^{2 +}

Fe³⁺ + rodanid → qon-qizil eritma (16-lab. ishi).

m (Fe) = m (Hb) \cdot \frac{4 A_{r} (Fe)}{M (Hb)}

Gemoglobindagi temir: 4 · 55,85 / 64 500 ≈ 0,35 %.

Nazariya

Temir: o‘rni va xossalari (34-§)

Temir Fe — 26-element, 4-davr, VIII B (8-guruh): [Ar] 3d⁶ 4s². Birikmalarda asosan +2 va +3 (ferratlarda +6). Yer po‘stida massa bo‘yicha ≈ 5 % — kislorod, kremniy va alyuminiydan keyin 4-o‘rinda; tabiatda asosan birikmalar holida: magnetit Fe₃O₄ (ω(Fe) = 72,4 %), gematit Fe₂O₃ (69,9 %), limonit 2Fe₂O₃·3H₂O (59,8 %), siderit FeCO₃ (48,2 %); pirit FeS₂ dan esa sulfat kislota olinadi. Toza temir — kumushsimon oq, nisbatan yumshoq, ρ = 7,87 g/sm³, 1538 °C da suyuqlanadi; 770 °C gacha ferromagnit — magnitga tortiladi. Texnikada temir qotishmalari ishlatiladi: cho‘yan (2,14 % dan ko‘p C) va po‘lat (2,14 % gacha C) — batafsil «Metallarni olish» tajribasida.

Kimyoviy xossalari

Temir o‘rtacha faol metall. Xlorid va suyultirilgan sulfat kislotalardan vodorodni siqib chiqarib, temir(II) tuzlarini hosil qiladi: $Fe + 2 HCl \overset{}{\to} FeCl_{2} + H_{2}$ ; kuchli oksidlovchi xlor bilan esa temir(III) xloridni: $2 Fe + 3 Cl_{2} \overset{}{\to} 2 FeCl_{3}$ . Kislorodda yonib, temir kuyundisi Fe₃O₄ (FeO·Fe₂O₃) hosil qiladi: $3 Fe + 2 O_{2} \overset{}{\to} Fe_{3} O_{4}$ ; oltingugurt bilan FeS, qizdirilgan suv bug‘i bilan Fe₃O₄ va H₂ beradi: $3 Fe + 4 H_{2} O \overset{}{\to} Fe_{3} O_{4} + 4 H_{2}$ . Sovuq konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalar temirni passivlaydi. Temir o‘zidan keyingi metallarni tuzlaridan siqib chiqaradi: $Fe + CuSO_{4} \overset{}{\to} FeSO_{4} + Cu$ . Nam havoda zanglaydi — buning uchun ham kislorod, ham suv kerak: $4 Fe + 3 O_{2} + 6 H_{2} O \overset{}{\to} 4 Fe (OH)_{3}$ (zang — gidratlangan temir(III) oksid).

Temir gidroksidlari (15-lab. ishi)

Temir(II) tuzi eritmasiga ishqor qo‘shilsa Fe(OH)₂ cho‘kadi: $Fe^{2 +} + 2 OH^{-} \overset{}{\to} Fe (OH)_{2}$ . Toza Fe(OH)₂ oq, lekin havo kislorodi bilan darhol oksidlana boshlaydi: avval oq-yashil, keyin to‘q yashil-kulrang, oxirida qo‘ng‘ir Fe(OH)₃ ga aylanadi: $4 Fe (OH)_{2} + O_{2} + 2 H_{2} O \overset{}{\to} 4 Fe (OH)_{3}$ . Oksidlanishni sekinlatish uchun eritma ustiga moy qatlami quyiladi. Temir(III) tuzidan esa birdaniga qizil-qo‘ng‘ir Fe(OH)₃ cho‘kadi: $Fe^{3 +} + 3 OH^{-} \overset{}{\to} Fe (OH)_{3}$ . Ikkala gidroksid ham kislotada eriydi ( $Fe (OH)_{3} + 3 HCl \overset{}{\to} FeCl_{3} + 3 H_{2} O$ ); Fe(OH)₃ ishqorda deyarli erimaydi — amfoterligi juda kuchsiz. Qizdirilganda Fe₂O₃ ga parchalanadi: $2 Fe (OH)_{3} \overset{}{\to} Fe_{2} O_{3} + 3 H_{2} O$ . Fe²⁺ — qaytaruvchi (havoda va xlor bilan Fe³⁺ ga o‘tadi: $2 FeCl_{2} + Cl_{2} \overset{}{\to} 2 FeCl_{3}$ ), Fe³⁺ — oksidlovchi.

Fe²⁺ va Fe³⁺ ni aniqlash (16-lab. ishi)

Sifat reaksiyalari: Fe²⁺ + qizil qon tuzi K₃[Fe(CN)₆] → to‘q ko‘k cho‘kma (Turnbull ko‘ki): $Fe^{2 +} + K^{+} + [Fe (CN)_{6}]^{3 -} \overset{}{\to} KFe [Fe (CN)_{6}]$ . Fe³⁺ + sariq qon tuzi K₄[Fe(CN)₆] → to‘q ko‘k cho‘kma (Berlin zangorisi): $Fe^{3 +} + K^{+} + [Fe (CN)_{6}]^{4 -} \overset{}{\to} KFe [Fe (CN)_{6}]$ . Zamonaviy tadqiqotlarga ko‘ra bu ikki cho‘kma bir xil modda — KFe[Fe(CN)₆]. «Teskari» juftlar ko‘k cho‘kma bermaydi: Fe³⁺ + K₃[Fe(CN)₆] — qo‘ng‘ir-yashil eritma, Fe²⁺ + K₄[Fe(CN)₆] — oq cho‘kma (havoda asta ko‘karadi). Fe³⁺ + kaliy rodanid KSCN → qon-qizil eritma: $Fe^{3 +} + SCN^{-} \overset{}{⇌} [Fe (SCN)]^{2 +}$ ; Fe²⁺ bilan rang deyarli bo‘lmaydi (havoda oksidlangan Fe³⁺ izlari och pushti tus berishi mumkin). Ishqor bilan: Fe²⁺ — oq-yashil, Fe³⁺ — qizil-qo‘ng‘ir cho‘kma. Noma’lum eritmani kamida ikki reaktiv bilan sinash ishonchli.

Ishlatilishi va biologik roli (35-§)

Temir — eng ko‘p ishlatiladigan metall: po‘lat va cho‘yan qurilish, mashinasozlik, temir yo‘l va idish-tovoq (cho‘yan qozon) uchun; O‘zbekistonda po‘lat Bekoboddagi metallurgiya kombinatida ishlab chiqariladi. Birikmalari: temir kuporosi FeSO₄·7H₂O — o‘simliklarni himoyalash va o‘g‘it; FeCl₃ — suv tozalashda koagulyant; Fe₂O₃ — qizil pigment; Berlin zangorisi — ko‘k bo‘yoq. Biologik roli: qizil qon tanachalaridagi gemoglobin molekulasida to‘rtta gem guruhi bor, har birining markazidagi Fe²⁺ ioni bitta O₂ molekulasini bog‘lab, o‘pkadan to‘qimalarga tashiydi. Gemoglobin massasining ≈ 0,35 % i temir ( $4 \cdot 55,85 / 64 500$ ). Katta yoshli odamda bir necha gramm temir bor, shundan ≈ 2,5 g i gemoglobinda; har kuni ≈ 1 mg (ayollarda 1,5–2 mg) yo‘qotiladi va ovqat (go‘sht, jigar, dukkaklilar, ko‘katlar) bilan to‘ldiriladi — yetishmasa kamqonlik (anemiya) rivojlanadi.

Xavfsizlik va model

Xavfsizlik: ishqor va kislotalar bilan himoya ko‘zoynagida ishlang; ishqor ko‘zga tushsa — ko‘p suv bilan yuving. Qon tuzlari (geksatsianoferratlar) barqaror, lekin ularni kislota bilan qizdirmang — zaharli HCN ajralishi mumkin. Rodanidlar ham zaharli — tatib ko‘rmang. Model: cho‘kma miqdori stexiometriya bo‘yicha (oxirgi holat qo‘shilgan mollarga bog‘liq); Fe(OH)₂ ning havoda oksidlanishi soddalashtirilgan (1 s ≈ 1 min, moy qatlami ostida oksidlanmaydi deb olingan). FeSO₄ eritmasida 1 % Fe³⁺ bor deb olingan (havoda oksidlangan qismi). Ranglar Ber–Lambert qonuni bo‘yicha taxminiy. Gem molekulasi sxematik: atomlar kichraytirilgan, gemoglobinning oqsil qismi ko‘rsatilmagan; M(Hb) ≈ 64 500 g/mol.

Bilasizmi?

Turnbull ko‘ki va Berlin zangorisi uzoq vaqt turli moddalar deb hisoblangan; zamonaviy tadqiqotlar ikkalasi ham bir xil modda — temir(III) geksatsianoferrat(II) ekanini ko‘rsatdi. Berlin zangorisi XVIII asr boshida Berlinda tasodifan olingan va birinchi sintetik pigmentlardan biri bo‘lgan.
Katta yoshli odam organizmida bir necha gramm temir bor, shundan taxminan 2,5 g i gemoglobinda: har bir gemoglobin molekulasidagi to‘rtta temir ioni to‘rtta O₂ molekulasini tashiydi.

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.

Shu bo‘limdagi boshqa tajribalar

Metallar va qotishmalar — 9-sinf
Ishqoriy metallar va soda — 9-sinf
Alyuminiy va uning birikmalari — 9-sinf
Mis, kumush, oltin va rux — 9-sinf
Xrom va marganets: rangli ionlar — 9-sinf
s- va p-elementlar qonuniyatlari — 1-kurs
d- va f-elementlar: rang, redoks — 1-kurs
Kompleks birikmalar va ligandlar — 1-kurs
Kimyo zavodi: reaktor va sexlar — 4-kurs