§3. SẮT

I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO

1. Vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn

Sắt là nguyên tố kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4, số hiệu nguyên tử là 26.

2. Cấu tạo của sắt

a) Cấu hình electron: , phân lớp electron d chưa bão hoà có 4e độc thân. Khi tạo ra các ion sắt, nguyên tử sắt nhường electron ở phân lớp 4s trước phân lớp 3d.

• Nguyên tử Fe nhường 2e ở phân lớp 4s tạo ra ion , có cấu hình electron:

• Nguyên tử Fe nhường 2e ở phân lớp 4s và 1e ở phân lớp 3d tạo ra ion , có cấu hình electron: .

• Fe có hai trạng thái oxi hoá phổ biến là +2 và +3. Ngoài ra còn có số oxi hoá +6 ( kali ferat).

b) Cấu tạo đơn chất

Tùy thuộc vào nhiệt độ, kim loại Fe có thể tồn tại ở các mạng tinh thể lập phương tâm khối hoặc lập phương tâm diện

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Sắt là kim loại có màu trắng hơi xám, tương đối nặng , dẻo, dễ rèn, nóng chảy ở 1540°C, dẫn điện và dẫn nhiệt kém đồng và nhôm, có tính nhiễm từ.

III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

Sắt có tính khử trung bình và Fe có thể bị oxi hoá thành hoặc .

1. Tác dụng với phi kim

• Với các phi kim là những chất oxi hoá mạnh như clo, oxi... Fe bị oxi hoá thành .

Ví dụ:

• Sắt tác dụng với hầu hết các phi kim khi đun nóng, đối với phi kim yếu hơn như lưu huỳnh, ... tạo thành hợp chất trong đó sắt có số oxi hoá +2.

2. Tác dụng với axit

• Fe cũng như Cr, Al không tác dụng với và đặc, nguội.

• Fe khử dễ dàng ion trong dung dịch axit HCl, loãng.

• Fe tác dụng với axit có tính oxi hoá mạnh.

- Với đậm đặc, nóng và :

Do tác dụng khử của nên có thể tạo :

- Với dung dịch loãng:

3. Tác dụng với dung dịch muối

Fe khử được những ion kim loại đứng sau nó trong dãy điện hoá.

Nếu dư

4. Tác dụng với nước

• Ở nhiệt độ cao, sắt khử được hơi nước.

• Trong không khí ẩm, sắt dễ bị gỉ theo phản ứng:

IV. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

• Trong tự nhiên, sắt ở trạng thái tự do trong các mảnh thiên thạch. Những hợp chất tồn tại dưới dạng quặng sắt: Quặng hematit đỏ chứa khan, quặng hematit nâu chứa , quặng manhetit chứa là quặng giàu sắt nhất. Ngoài ra còn có quặng xiđerit chứa , quặng pirit sắt chứa . Quặng sắt có giá trị để sản xuất gang là manhetit và hematit.

• Hợp chất của sắt còn có trong hồng cầu của máu, làm nhiệm vụ chuyển tải oxi đến các tế bào cơ thể để duy trì sự sống của người và động vật.