Sắt (Fe): tính chất hóa học, tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng

I. Định nghĩa

- Sắt là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Fe và số hiệu nguyên tử bằng 26. Sắt là nguyên tố có nhiều trên Trái Đất, cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái Đất.

- Kí hiệu: Fe

- Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s² hoặc [Ar]3d⁶4s²

- Số hiệu nguyên tử: 26

- Khối lượng nguyên tử: 56 g/mol

- Vị trí trong bảng tuần hoàn

   + Ô: số 26

   + Nhóm: VIIIB

   + Chu kì: 4

- Đồng vị: sắt có nhiều đồng vị như ⁵⁵Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁸Fe, ⁵⁹Fe

- Độ âm điện: 1,83

II. Tính chất hóa học

- Sắt là kim loại có tính khử trung bình, tùy theo các chất oxi hóa mà sắt có thể bị oxi hóa lên mức +2 hay +3.

Fe → Fe²⁺ + 2e

Fe → Fe³⁺ + 3e

1. Tác dụng với phi kim

a. Tác dụng với lưu huỳnh

b. Tác dụng với oxi

c. Tác dụng với clo

2. Tác dụng với axit

a.Tác dụng với dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng

Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂

b. Với các axit HNO₃, H₂SO₄ đặc

Fe + 4HNO₃ l → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Chú ý: Với HNO₃ đặc, nguội; H₂SO₄ đặc, nguội: Fe bị thụ động hóa.

3. Tác dụng với dung dịch muối

- Fe đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối của chúng:

Fe+ CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Chú ý:

Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag

Ag⁺ _dư + Fe²⁺ → Fe³⁺ + Ag

III. Tính chất vật lí & nhận biết

1. Tính chất vật lí:

   - Sắt là kim loại màu trắng hơi xám, dẻo, dai, dễ rèn, nhiệt độ nóng chảy khá cao (1540^oC)

   - Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, có tính nhiễm từ.

2. Nhận biết

   - Sắt có tính nhiễm từ nên bị nam châm hút.

IV. Trạng thái tự nhiên

- Trong tự nhiên sắt tồn tại ở dạng hợp chất, trong các quặng sắt.

- Các quặng sắt:

   + Hematit: Hematit đỏ (Fe₂O₃ khan) và Hematit nâu ( Fe₂O₃.nH₂O).

   + Manhetit ( Fe₃O₄)

   + Xiđerit ( FeCO₃)

   + Pirit ( FeS₂)

- Sắt còn có trong hồng cầu của máu, giúp vận chuyển oxi tới các tế bào.

V. Điều chế

- Sắt được điều chế theo phương pháp nhiệt luyện.

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

VI. Ứng dụng

   - Phần lớn sắt được sử dụng để luyện thép, gang.

   - Ứng dụng trong nhiều vật dụng đời sống như oto, xe máy……

VII. Các hợp chất quan trọng của Fe

Hợp chất sắt (II)

1. Sắt (II) oxit (FeO)

2. Sắt (II) hiđroxit (Fe(OH)₂)

3. Muối sắt (II) (Fe²⁺: FeCl₂, Fe(NO₃)₂….)

Hợp chất sắt (III)

1. Sắt (III) oxit (Fe₂O₃)

2. Sắt (III) hiđroxit (Fe(OH)₃)

3. Muối sắt (III) Fe³⁺: FeCl₃, Fe(NO₃)₃….)