FIERUL

GENERALITĂȚI

Fier

Protoni (p+) – 26

Neutroni (n0) - 30

Electroni (e-) - 26

K – 2L – 8M – 14 N - 2

ATOMII DE FIER

Nucleu

Înveliș electronic

Numărul atomic Z = 26Numărul de masă A = 56Simbolul chimic: Fe

Mol de atomi: 56g C conțin NA = 6,023 * 1023 atomi

Perioada: 4 Grupa a VIII-a

B

Numărul perioadei se stabilește pornind de la numărul de straturi ocupate cu electroni.

Fierul este poziționat în grupa secundară VIII B, deoarece completează cu electroni penultimul strat (M)

Prezintă în mod uzual valența II (FeCl2, FeSO4) sau III (Fe2O3, FeCl3, Fe(OH)3)

Valențe: II, III

STRUCTURA ATOMULUI

POZIȚIA ÎN SISTEMUL PERIODIC.VALENȚA

FIERUL

Fierul prezintă patru izotopi naturali. În ordinea abundenței relative, aceștia sunt:

56Fe, 54Fe, 57Fe și 58Fe. De asemenea, se cunosc alți 10 izotopi sintetici ai fierului.

STARE NATURALĂ

ÎN STARE LIBERĂ

RĂSPÂNDIREA FIERULUI ÎN TOATE STRATURILE PÂMÂNTULUI

RĂSPÂNDIREA FIERULUI ÎN SCOARȚĂ

Deși e doar al patrulea ca răspândire în scoarța terestră, cu un procent de 4,3%, totuși fierul este cel mai răspândit în toate

straturile Pământului, procentul fiind de 35%. Oare de ce?

Meteoriți

FIERUL

Bucată de fier cu

puritatea 99,7%

ÎN COMPUȘISe găsește în minereuri, cei mai importanți fiind: hematitul - Fe2O3

magnetitul - Fe3O4

pirita – FeS2

calcopirita CuFeS2

siderit – FeCO3

limonit – Fe2O3 . H2O

Hemoglobina – compus care se găsește în globulele roșii ale sângelui, cu rol în transportul gazelor respiratorii – este un compus din care fierul este nelipsit.

OBȚINERE FIERUL

FURNAL DE FONTĂ

În stare pură, fierul nu prezintă interes industrial datorită proprietății sale de a se sparge ușor (casant).

Se folosesc pe scară largă aliajele sale cu carbonul: fonta și oțelul.

Aceste aliaje se obțin în cuptoare înalte, numite furnale.

Fonta prezintă un procent de 2,1 – 5%C. Se obține din reducerea oxizilor de fier cu monoxid de carbon, utilizându-se ca materii prime minereuri de fier, cocs, fondanți și aer.

Oțelul prezintă un procent de C cuprins între 0,04 și 1,9%. Se obține prin reducerea carbonului din fontă, utilizându-se ca materii prime fonta, fierul vechi, varul și aerul.

Pentru obținerea de oțeluri cu calități superioare, la fabricarea acestora se adaugă metale diferite, pentru a îmbunătăți proprietățile aliajelor rezultate.

PROPRIETĂȚI FIZICE FIERULÎn stare pură, fierul prezintă următoarele proprietăți fizice:• Culoarea cenușie, luciu metalic caracteristic;• Prezintă duritate mică (4 pe scara Mohs);• Densitate mare (7,8g/cm3);• Temperatură de topire ridicată (1538oC);• Bun conductor termic și electric;• Maleabil (se trage în foi);• Ductil (se trage în fire);• Casant (se sparge ușor);• Prezintă proprietăți magnetice. Maleabilitate

DuctilitateLinii de câmp ale unui magnet, puse în evidență

cu ajutorul piliturii de fier

PROPRIETĂȚI CHIMICE FIERULPune puțin nisip într-un vas cilindric, peste care toarnă 3 – 5mL apă oxigenată. Ai obținut astfel o sursă de oxigen.Încălzește lingură de ars ce conține pilitură de fier și introdu-o apoi în cilindru. Ce observi?

Pilitura de fier se aprind în oxigen și arde cu scântei galbene. Se obține oxid de fier.

3Fe + 2O2→2Fe3O4

REACȚIA CU OXIGENUL REACȚIA CU SULFULPune pe masa de lucru un amestec format din 5,6g pilitură de fier şi 3,2g pulbere de sulf. Apoi introdu în amestec o baghetă încălzită la flacăra unei spirtiere. Ce observi?Are loc o reacţie cu degajare de căldură şi lumină. Substanţa nou obţinută se numeşte sulfură de fier(FeS).

Fe + S→ FeS

REACȚIA CU SULFATUL DE CUPRU

Cuiul s-a acoperit cu un strat roşiatic de cupru (Cu).Soluţia de CuSO4 s-a deschis la culoare. Dacă vom ţine cuiul în continuare, soluţia se va colora în verde, datorită formării celuilalt produs de reacţie – sulfatul de fier (FeSO4).

Fe + CuSO4→FeSO4 + Cu↓

REACȚIA CU ACIZIIÎn cinci eprubete ce conțin pilitură de fier, adaugă, în ordine: acid clorhidric (HCl) diluat, acid sulfuric (H2SO4)diluat, acid sulfuric concentrat, acid nitric (HNO3) diluat și acid nitric concentrat. Ce observi?. Apropie un chibrit aprins de eprubetele în care ai observat începerea unei reacții.

În eprubetele 1, 2 și 4 au loc reacții cu degajare de hidrogen, pus în evidență de mica pocnitură observată la apropierea chibrituluiÎn eprubetele 3 și 5 reacțiile nu au loc, deoarece acizii concentrați nu atacă fierul (fenomenul de pasivare).

Fe + 2HCl→FeCl2 + H2 ↑ Fe + H2SO4→FeSO4 + H2↑ Fe + 2HNO3→Fe(NO3)2 +

H2↑

Introdu un cui de fier într-o eprubetă ce conţine soluţie de sulfat de cupru (CuSO4). Scoate-l apoi după câteva minute.Ce ai observat la suprafaţa cuiului? Dar cu soluţia?

UTILIZĂRI FIERUL

Bijuterii

Șuruburi și piulițe

OȚELUL

Calorifere

Vase

Caroserii

Calorifere

Rotoare

Construcții feroviare

Tuburi Sârmă

FONTA

Construcții

Capace canalFitinguri

MotoareGrătar

e

StâlpiSobe

UTILIZĂRI BAZATE PE PROPRIETĂŢILE MAGNETICE ALE FIERULUI

Transformatoare

Motoare electrice

Magneţi, electromagneţi

Generatoare

electrice

Cunoscut şi utilizat încă de acum patru milenii, fierul, a rămas până în ziua de astăzi cel mai utilizat metal, cu un total de 95% din producţia mondială anuală de metale ca masă.

APLICAȚII FIERUL1. Completează cu cuvintele potrivite:

După aluminiu, fierul este cel mai _______________ metal din scoarța terestră și ocupă locul

___________ între elementele chimice.

În stare liberă, fierul se găsește în _________________ .

În scoarța terestră se găsește sub formă de compuși în următoarele minereuri: _____________

(Fe2O3), __________________ (Fe3O4), __________________(FeS2), _______________ (FeCO3),

__________________ (Fe2O3 . H2O)

răspândit

patrumeteoriți

hematitmagnetit

piritasiderit

limonit

2. RebusF U R NO Ţ E LN RL I AMA ET CA E ING EMA TM IEH

A L

T

12

34

5

1 – Cuptor înalt pentru obţinerea fontei2 – Aliaj al fierului cu 0,04 – 1,5%CProprietatea metalelor de a fi trase în foi4 – proprietăţi ale pe baza cărora, pilitura de fier se poate separa dintr-un amestec pe care aceasta îl formează cu sulful5 – Minereu de fier cu formula Fe2O3

Combinatul siderurgic Arcelor Mittal Galați

1. Nu se găsește în natură izotopul:

2. Procentul de fier din Fe2O3 este:

3. Fierul se găsește alături de cupru în:

4. La reacția a 0,5 moli Fe cu HCl, se degajă:

5. 0,1 moli Fe reacționează cu:

6. Care din următoarele proprietăți ale Fe sunt utilizate

la fabricarea transformatoarelor?

7. Cantitatea de fontă cu 4%C obținută din 994kg siderit este:

Răspunde celor şapte întrebări şi descoperă un monument ciudat…

c) 60Fea) 54FeCORECT

!b) 56Fe

GREŞIT!

b)52,33%a)

70,00%c)

72,41%

a) Calcopirita b) Pirita

c) Siderit

a)2gH2c)reacția

nu are loc b)1gH2

a) 98gH2SO4

10%

b) reacția nu are loc

c) 9,8g H2SO4 10%

a) ductilitatea

b) proprietățile magnetice

c) maleabilitate

a

a) 560kg

b) 500gc)

500kg

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

GREŞIT!

CORECT!

CORECT!

CORECT!

CORECT!

CORECT!

CORECT!

DESCOPERĂ…

R

FIERUL

EIF

C O L D EANAO

NID

D E L IH

Înaltă de șase metri și grea de șase tone are o vechime de peste 1500 de ani. Cu toate acestea, ea nu a fost atacată de rugină, datorită compoziției sale chimice: 99,72%Fe și 0,28%C, fără nici o altă impuritate.

BIBLIOGRAFIE:1. Constantinescu, R., Râpă, M. ”Chimie – manual pentru clasa a VIII-a”, Editura Sigma, București, 20002. Gheorghiu, C., Panait, C., ”Chimie – manual pentru clasa a VIII-a”, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1995

La realizarea materialului s-au folosit imagini de pe site-urile: www.sciencephoto.com, www.wikipedia.org, www.photo-dictionary.com, www.arcabrasives.com, www.laminorul-sm.ro, www.nowatech.ro, www.cozmircom-sa.ro, www.metalebm.ro, www.turistik.ro, www.railnet.ro, www.ziare.com Imaginile animate sunt preluate de pe site-ul: www.visualart.ro , www.wikipedia.org Realizat de prof. Florin ViuȘcoala Gimnazială ”Ion Lovinescu” RădășeniOctombrie 2012

VĂ MULȚUMESC!