CHƯƠNG XI. SẮT VÀ MỘT SỐ NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM PHỤ KHÁC

Cấu hình electron:Lớp sắt ngoài cùng có 14 electron, đang xây dựng dở dang nên kém bền. Vì vậy Fe có thể nhường 2 electron lớp ngoài cùng và một số electron ở lớp sát ngoài cùng để có số oxi hoá +2, +3 và +6. Sắt là kim loại hoạt động trung bình, số oxi hoá thường gặp là +2 và +3.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG XI. SẮT VÀ MỘT SỐ NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM PHỤ KHÁC CHƯƠNG XI. SẮT VÀ MỘT SỐ NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM PHỤ KHÁCA. SẮTI. C ấu tạo nguyên tử Cấu hình electron: Lớp sắt ngoài cùng có 14 electron, đang xây dựng dở dang n ên kém b ền. Vì vậy Fecó thể nhường 2 electron lớp ngo ài cùng và một số electron ở lớp sát ngoài cùng để cósố oxi hoá +2, +3 và +6. Sắt là kim loại hoạt động trung bình, số oxi hoá thường gặp là +2 và +3.II. Tính chất vật lý  Sắt nguyên ch ất có ánh bạc, dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, nóng ch ảy ở 1539 oC.  Dưới 800oC sắt có tính nhiễm từ, bị nam châm hút và trở thành nam châm (tạmthời).III. Tính chất hoá học 1. Phản ứng với O2.  Ở nhiệt độ thường, trong không khí khô, tạo thành lớp oxit bề mặt (Fe3O4).  Trong không khí ẩm, sắt bị gỉ (do bị ăn mòn điện hoá).  Khi nóng đỏ, cháy với oxi: 2. Phản ứng với các phi kim. Khi bị đốt nóng, Fe phản ứng với hầu hết các phi kim, ví dụ: 3. Phản ứng với n ước: Ở nhiệt độ nóng đỏ, Fe phản ứng mạnh với hơi nước: 4. Phản ứng với axi thường: 5. Phản ứng với axit oxi hoá.  Fe b ị thụ động hoá bởi HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đ ặc, nguội.  Trong các trường hợp khác (H2SO4 đặc, nóng; HNO3 loãng), Fe dễ dàng phảnứng. 6. Với dd kiềm Fe không tác dụng với dd kiềm 7. Đẩy kim loại chủ yếu khỏi hợp chất.IV. Hợp chất. 1. Oxit. Có 3 loại: FeO, Fe2O3, Fe3O4 (FeO.Fe2O3).  Cả 3 đều là ch ất rắn, không tác dụng với H2O và không tan trong H2O  Với chất khử (như CO, H2 ở nhiệt độ cao) : Oxit chứa sắt có số oxi hoá cao bị khửthành oxit có số oxi hoá thấp rồi thành kim loại:  Với chất oxi hoá: Oxit chứa sắt có số oxi hoá thấp biến thành oxit có số oxi hoácao:  Cả 3 đều là oxit bazơ, hoà tan trong axit, không hoà tan trong kiềm. Nếu hoà tan trong axit oxi hoá thì tạo thành muối Fe3+: 2. Hiđroxit Fe(OH)2  có màu trắng. Fe(OH)3  có màu nâu.  Cả 2 hiđroxit n ày đều ít tan trong nước.  Khi nung nóng, bị mất nư ớc: Nếu nung trong khí quyển có oxi thì đều tạo thành Fe2O3, vì:  Fe(OH)2 d ễ bị oxi hoá (ngay trong không khí) thành Fe(OH)3:  Cả 2 hiđroxit đều là bazơ yếu, tan trong axit:  Fe(OH)3 không tan trong kiềm dư, nhưng tan một ít trong kiềm đặc vì có tính axitvà rất yếu. 3. Muối a) Các muối nitrat, halogenua, sunfat của Fe đều tan nhiều trong nước. b) Muối Fe2+ có tính khử mạnh. c) Muối Fe3+ có tính oxi hoá 4. Cách nh ận biết. a) Nhận biết hợp chất của Fe2+  Bằng phản ứng tạo kết tủa Fe(OH)2 màu trắng, rồi bị oxi hoá dần th ành Fe(OH)3m àu nâu.  Bằng phản ứng thể hiện tính khử của Fe2+. Ví dụ làm mất m àu KMnO4 (xem phảnứng 3b.) b) Nhận biết hợp chất của Fe3+ Bằng phản ứng tạo th ành kết tủa Fe(OH)3 màu nâu. 5. Hợp chất của Fe trong tự nhiên Trong tự nhiên, sắt tồn tại chủ yếu trong các khoáng chất sau : Oxit sắt từ (Fe3O4), hêmatit (Fe2O3), hêmatit nâu (Fe2O3 . H2O), xeđerit (FeCO3),p irit (FeS2)V . Hợp kim của Fe 1. Sắt non : là hợp kim của sắt có chứa dưới 0,01% cacbon. 2. Gang: là hợp kim của sắt chứa 2 - 6% cacbon, ngoài ra còn có một ít Mn, Si, P, S.Ngư ời ta phân biệt:  Gang xám: Chế tạo ở nhiệt độ cao, có chứa nhiều cacbon (3,5 - 6 %) và ít Si hơn.  Gang trắng: Rất cứng nhưng rất dòn, dùng để luyện sắt hoặc thép.  Gang đặc biệt: Có chứa nhiều Mn, Si, Cr, W. Dùng để trộn vào gang thường đểluyện thép quý. 3. Thép: là hợp kim của sắt có từ 0,01 - 2% cacbon và một số nguyên tố khác.Ngư ời ta phân biệt: a) Thép thường hay thép cacbon: có chứa ít C, Si, Mn và rất ít P, S. Độ cứng củathép phụ thuộc vào hàm lượng cacbon. b) Thép đặc biệt: có chứa những lượng đáng kể các nguyên tố khác như Mn, Si, Cr,Ni, W. Thép đ ặc biệt có những tính chất cơ học và vật lý rất quý. Ví du :  Thép Ni - Cr: Rất cứng, ít dòn. Dùng đ ể chế tạo vòng bi, vỏ xe bọc thép.  Thép W - Mo - Cr: Rất cứng ngay ở nhiệt độ cao. Dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọtkim loại.  Thép Si: Rất dẻo, đàn hồi tốt. Dùng chế lò xo, díp ôtô.  Thép Mn: Rất bền, chịu được va đập mạnh. Dùng để chế máy nghiền đá, thanhđường ray.V I. Luyện gang 1. Nguyên tắc Dùng CO để khử sắt oxit (nếu là quặng FeCO3 thì nung trước để biến thành sắto xit). 2. Các phản ứng trong lò cao:  Ở phía trên nồi lò:  Khí CO bốc lên gặp sắt oxit:  Đồng thời xảy ra tương tác giữa Fe và C tạo thành sắt cacbua Fe3C hoà tan tronggang. Một phần cacbon trong gang ở dạng than chì (graphit). Gang trắng chứa nhiều Fe3C, gang xám chứa nhiều than chì.V II. Luyện thép 1. Nguyên tắc Tách bớt khỏi gang một phần lớn C, Cr, Si, Mn và h ầu hết P, S. 2. Phản ứng xảy ra khi luyện thép.  O2 của không khí oxi hoá một phần Fe trong gang lỏng.  FeO oxi hoá các tạp chất như Si, Mn, C: SiO2 và MnO b ị loại cùng xỉ lò, CO cháy:  Lo ại P, S: Ca3(PO4)2, CaO và CaS được loại cùng với xỉ.  Khử FeO còn sót lại ...