Fe là gỉ hóa

Rỉ sét (hay gỉ sét) là sắt bị oxy hóa. Rỉ sét được hình thành do sắt kết hợp với oxy khi có mặt nước hoặc không khí ẩm. Trên bề mặt sắt thép bị rỉ hình thành những lớp vảy rất dễ vỡ, thường có màu nâu, nâu đỏ hoặc đỏ. Lớp rỉ này không có tác dụng bảo vệ sắt ở phía trong. Nếu có đủ thời gian, oxy và nước, bất kỳ khối sắt nào cũng sẽ bị rỉ hoàn toàn và phân hủy.

Nội dung chính Show

Fe trong hóa học là gì?
Hóa trị của sắt là gì?
Fe hóa trị là bao nhiêu?
Fe dùng để làm gì?

Nguyên nhân rỉ sét

Khi sắt hay hợp kim của sắt (như thép…) tiếp xúc với oxy và độ ẩm trong một khoảng thời gian dài, tạo thành một hợp chất mới gọi là oxít sắt hay còn gọi là rỉ sắt. Chất xúc tác chính cho quá trình rỉ là nước. Cấu trúc sắt hoặc thép có vẻ chắc chắn, nhưng các phân tử nước có thể xâm nhập vào các lỗ nhỏ và vết nứt trong bất kỳ kim loại nào kể cả sắt, sự kết hợp của nguyên tử hidro có trong nước với các nguyên tố khác để hình thành axít, ăn mòn sắt, làm cho sắt bị phơi ra nhiều hơn. Nếu trong môi trường nước biển, sự ăn mòn có thể xảy ra nhanh hơn. Trong khi đó các nguyên tử oxy kết hợp với các nguyên tử sắt để hình thành oxít sắt hay rỉ sắt, chúng làm yếu sắt và làm cho cấu trúc của sắt trở nên giòn và xốp.

Phản ứng liên quan

Phản ứng oxi hoá sau đây cũng xảy ra khi có nước và rất quan trọng cho sự hình thành của rỉ sét:

Fe → Fe2+ + 2e-

4Fe2+ + O2 → 4Fe3+ + 2O2-

Ngoài ra, các phản ứng axit bazơ sau đây cũng ảnh hưởng đến quá trình hình thành rỉ:

Fe2+ + 2H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2H+

Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3H+

Theo sau đó là sự cân bằng mất nước:

Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O

Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O

2FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O

Từ các phương trình trên, ta thấy sắt kết hợp với oxy và nước (ở môi trường) bị biến thành các oxít sắt, làm hư kết cấu sắt ban đầu.

Cách chống rỉ sét

Sắt rất quan trọng trong đời sống và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhất là xây dựng. Do đó việc ngăn ngừa hoặc làm chậm đi quá trình rỉ sắt rất là quan trọng. Có một số phương pháp sau để phòng ngừa hoặc làm chậm quá quá trình rỉ sắt:

Sử dụng các hợp kim chống rỉ: thường là sắt pha crom oxít, tốc độ rỉ của hợp kim này chậm hơn bình thường. Tuy nhiên trong thiết kế sử dụng vật liệu này phải bao gồm các biện pháp bảo vệ để tránh phơi nhiễm hợp kim ra ngoài vì vật liệu vẫn tiếp tục rỉ từ từ.

Mạ: sắt thép được bảo vệ bởi lớp kim loại bằng cách mạ thường hoặc mạ điện. Kẽm thường được sử dụng vì nó rẻ tiền, dính chặt vào thép. Quá trình ăn mòn sẽ bắt đầu trên lớp kẽm trước thay vì lớp sắt thép được bảo vệ bên dưới, do đó việc mạ chỉ bảo vệ sắt thép trong một khoảng thời gian giới hạn. Nhôm và cadimi cũng được sử dụng trong việc mạ bảo vệ sắt thép.

Kiểm soát độ ẩm: rỉ sắt có thể tránh được bằng cách kiểm soát độ ẩm trong khí quyển. Việc này chỉ áp dụng trong việcvận chuyển các thiết bị bằng đường biển bằng các gói silica gel.

Sơn phủ: sắt thép có thể được bảo vệ bằng các chất phủ như sơn. Các chất phủ này thường được trộn với các chất ức chế rỉ sắt. Tuy nhiên vẫn có thể xảy ra sự rỉ sắt từ bên trong bê tông. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi khi cần bảo vệ sắt thép ở các công trình, tàu thép, ô tô hoặc các thiết bị khác.

Sử dụng chất tẩy và chống rỉ INOFOS

Với khả năng tẩy sạch các lớp gỉ sắt thép, đồng thời tạo ra một lớp polymer bảo vệ bề mặt kim loại chống ăn mòn.

INOFOS chống gỉ sắt và có độ bền cao, bảo vệ các vật liệu kim loại trong kỹ thuật chế tạo, xây dựng, trang trí nội thất .

Trong xây dựng, INOFOS dùng để tẩy sạch các lớp gỉ trên bề mặt sắt thép, giảm thời gian và chi phí tẩy rửa bề mặt sắt thép.

Vậy sắt Fe có tính chất hoá học và tính chất vật lý cụ thể như thế nào, cách điều chế sắt ra sao và sắt được ứng dụng vào lĩnh vực nào trong đời sống sản xuất, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Vị trí của Sắt trong bảng HTTH

- Cấu hình e nguyên tử của sắt: 1s22s22p63s23p63d64s2.

- Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB.

- Cấu hình e của các ion được tạo thành từ Fe:

Fe2+: 1s22s22p63s23p63d6

Fe3+: 1s22s22p63s23p63d5

II. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên của Sắt

1. Tính chất vật lý của Sắt

- Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện kém đồng và nhôm.

- Sắt có tính nhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao (8000C) sắt mất từ tính. t0nc = 15400C.

- Sắt là kim loại nặng, khối lượng riêng D = 7,86g/cm3.

2. Trạng thái tự nhiên của Sắt

- Là kim loại phổ biến sau nhôm, tồn tại chủ yếu ở các dạng:

+ Hợp chất: oxit, sunfua, silicat...

+ Quặng: hematit đỏ (Fe2O3 khan), hematit nâu (Fe2O3.nH2O), manhetit (Fe3O4), xiđerit (FeCO3) và pirit (FeS2).

III. Tính chất hoá học của Sắt

- Fe là chất khử trung bình. Trong các phản ứng, Fe có thể nhường 2 hoặc 3e (Fe có hoá trị II hoặc III):

Fe → Fe3+ + 3e

Fe → Fe2+ + 2e

1. Sắt tác dụng với các phi kim

- Sắt tác dụng với hầu hết các phi kim khi đun nóng:

a) Sắt tác dụng với halogen → muối sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II):

+ Phương trình phản ứng tổng quát:

2Fe + 3X2

2FeX3

- Fe tác dụng với Clo: Fe + Cl2

2Fe + 3Cl2

2FeCl3

b) Sắt tác dụng với Oxi O2 (Fe + O2)

3Fe + 2O2

Fe3O4

- Fe3O4 là oxit sắt từ, sắt có hoá trị II và hoá trị III

* Lưu ý: Thực tế khi giải các bài tập thường gặp trường hợp tạo ra hỗn hợp gồm Fe và các oxit sắt.

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

Fe + S

FeS

2. Tác dụng với nước

- Fe không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng mạnh với hơi nước:

3Fe + 4H2O

Fe3O4 + 4H2↑

Fe + H2O

FeO + H2↑

3. Sắt tác dụng với dung dịch axit

a) Sắt tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng → muối sắt (II) + H2↑

- Fe tác dụng với HCl: Fe + HCl

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

- Fe tác dụng với H2SO4 : Fe + H2SO4

Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2↑

b) Sắt tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3, H2SO4 đậm đặc)

- Fe thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → có thể dùng thùng Fe chuyên chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.

- Fe + HNO3 loãng → muối sắt (III) + NO↑ + H2O

Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O

- Fe + HNO3 đậm đặc → muối sắt (III) + NO2↑ + H2O

Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

- Fe + H2SO4 đậm đặc và nóng → muối sắt (III) + H2O + SO2↑

2Fe+ 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

* Lưu ý: Sản phẩm sinh ra trong phản ứng của Fe với HNO3 hoặc H2SO4 đậm đặc là muối sắt (III) nhưng nếu sau phản ứng có Fe dư hoặc có Cu thì tiếp tục xảy ra phản ứng:

2Fe3+ + Fe → 3Fe2+

Hoặc 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+

4. Sắt tác dụng với dung dịch muối

- Fe đẩy được những kim loại yếu hơn ra khỏi muối → muối sắt (II) + kim loại.

Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2

- Fe tham gia phản ứng với muối Fe3+ → muối sắt (II):

2FeCl3 + Fe → 3FeCl2

* Chú ý: Với muối Ag+, Fe có thể tham gia phản ứng để tạo thành muối Fe3+:

Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag↓

Fe(NO3)2 + AgNO3 dư → Fe(NO3)3 + Ag↓

IV. Điều chế và ứng dụng của sắt

1. Điều chế sắt bằng phương pháp nhiệt luyện

- Khử oxit sắt bằng các chất khử (Al, C, CO, H2) ở nhiệt độ cao, dùng để điều chế sắt trong công nghiệp

Fe3O4 + 4CO

3Fe + 4CO2

Fe2O3 + 3H2

2Fe + 3H2O

Fe2O3 + 2Al

2Fe + Al2O3

2. Điều chế sắt bằng phương pháp điện phân dung dịch

2FeSO4 + 2H2O -đpdd→ 2Fe + O2 + 2H2SO4

3. Ứng dụng của sắt

- Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất trên toàn thế giới. Sự kết hợp của giá thành thấp và các đặc tính tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho nó trở thành không thể thay thế được, đặc biệt trong các ứng dụng như sản xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, các bộ khung cho các công trình xây dựng. Thép là hợp kim nổi tiếng nhất của sắt, ngoài ra còn có một số hình thức tồn tại khác của sắt như:

Gang thô (gang lợn) chứa 4% – 5% cacbon và chứa một loạt các chất khác như lưu huỳnh, silic, phốt pho.
Gang đúc chứa 2% – 3.5% cacbon và một lượng nhỏ mangan.
Thép carbon chứa từ 0,5% đến 1,5% cacbon, với một lượng nhỏ mangan, lưu huỳnh, phốt pho và silic.
Sắt non chứa ít hơn 0,5% cacbon.
Các loại thép hợp kim chứa các lượng khác nhau của cacbon cũng như các kim loại khác, như crôm, vanađi, môlipđen, niken, vonfram, v.v.
Oxít sắt (III) được sử dụng để sản xuất các bộ lưu từ tính trong máy tính. Chúng thường được trộn lẫn với các hợp chất khác, và bảo tồn thuộc tính từ trong hỗn hợp này.

V. Bài tập về Sắt

* Bài 1 trang 141 SGK Hóa 12: Các kim loại nào sau đây đều phản ứng với dung dịch CuCl2?

A. Na, Mg, Ag.

B. Fe, Na, Mg.

C. Ba, Mg, Hg.

D. Na, Ba, Ag.

>> Giải bài 1 trang 141 SGK Hóa 12

* Bài 2 trang 141 SGK Hóa 12: Cấu hình electron nào sau đây là của Fe3+?

A. [Ar]3d6.

B. [Ar]3d5.

C. [Ar]3d4.

D. [Ar]3d3.

>> Giải bài 2 trang 141 SGK Hóa 12

* Bài 3 trang 141 SGK Hóa 12: Cho 3,52 gam một kim loại tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng, thu được 6,84 gam muối sunfat. Kim loại đó là

A. Mg. B. Zn.

C. Fe. D. Al.

>> Giải bài 3 trang 141 SGK Hóa 12

* Bài 4 trang 141 SGK Hóa 12: Ngâm một lá kim loại có khối lượng 50 gam trong dung dịch HCl. Sau khi thu được 336ml khí H2 (đktc) thì khối lượng lá kim loại giảm 1,68 %. Kim loại đó là :

A. Zn. B. Fe.

C. Al. D. Ni.

>> Giải bài 4 trang 141 SGK Hóa 12

* Bài 5 trang 141 SGK Hóa 12: Hỗn hợp A chứa Fe và kim loại M có hóa trị không đổi trong mọi hợp chất. Tỉ lệ số mol của M và Fe trong hỗn hợp là 1 : 3.

Cho 19,2 gam hỗn hợp A tan hết vào dung dịch HCl thu được 8,96 lít khí H2 Cho 19,2 gam hỗn hợp A tác dụng hết với Cl2 thì cần dùng 13,32 lít khí Cl2.

Xác định kim loại M và phần trăm khối lượng các kim loại trong hỗn hợp A. Các thể tích khí đo ở đktc.

Fe trong hóa học là gì?

Sắt hay thiết là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Fe (từ tiếng Latinh ferrum), số nguyên tử bằng 26, phân nhóm 2, chu kỳ 4. Sắt là nguyên tố có ít trên Trái Đất, cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái Đất.

Hóa trị của sắt là gì?

Sắt(II,III) oxide hay oxide sắt từ là một oxide của sắt, trong đó sắt thể hiện hóa trị (II,III) với công thức hóa học Fe₃O₄ hay có thể viết thành FeO·Fe₂O₃. Đây là thành phần chính của quặng magnetit.

Fe hóa trị là bao nhiêu?

Sắt (II) oxit được tạo nên từ nguyên tố sắt (Fe) có hóa trị III và oxi (O) có hóa trị II.

Fe dùng để làm gì?

Sắt (Fe) là khoáng chất chủ yếu tham gia vào quá trình hình thành hồng cầu, đồng thời giúp tăng khả năng tập trung của trí não. Sắt chứa nhiều trong gan, tim, thịt bò, các loại rau củ như bầu, đậu nành hay ngũ cốc, ...