Төмрийн хүний биед гүйцэтгэх үүргийг хэт үнэлэхэд хэцүү байдаг, учир нь энэ нь цусыг "бүтээхэд" хувь нэмэр оруулдаг, түүний агууламж гемоглобины болон миоглобины түвшинд нөлөөлдөг, төмөр нь ферментийн системийн үйл ажиллагааг хэвийн болгодог. Гэхдээ химийн хувьд энэ элемент юу вэ? Төмрийн валент гэж юу вэ? Үүнийг энэ нийтлэлд авч үзэх болно.
Бага түүх
Хүн төрөлхтөн энэ химийн элементийн талаар мэддэг байсан бөгөөд бүр МЭӨ 4-р зууны эхэн үед түүнээс бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг байжээ. Эдгээр нь Эртний Египет ба Шумерчуудын ард түмэн байв. Тэд анх археологийн малтлагын үеэр олдсон, химич нарын нарийн шинжилсэн төмөр, никелийн хайлшаар үнэт эдлэл, зэвсэг хийж эхэлжээ.
Хэсэг хугацааны дараа Ази руу нүүж ирсэн Аричуудын овог аймгууд хүдрээс хатуу төмөр гаргаж авах аргыг сурчээ. Тухайн үеийн хүмүүсийн хувьд бүтээгдэхүүн нь алтаар бүрхэгдсэн үнэ цэнэтэй байсан!
Төмрийн шинж чанар
Төмөр (Fe) нь дэлхийн царцдасын хэвлий дэх агууламжаараа дөрөвдүгээрт ордог. Энэ нь 4-р үеийн 7-р бүлэгт байр эзэлдэг бөгөөд 26-р тоотойМенделеевийн элементүүдийн химийн хүснэгт. Төмрийн валент нь хүснэгтэд байгаа байрлалаас шууд хамаардаг. Гэхдээ энэ талаар дараа дэлгэрэнгүй.
Энэ металл нь байгальд хүдэр хэлбэрээр хамгийн түгээмэл бөгөөд усанд ашигт малтмал болон төрөл бүрийн нэгдлүүдэд агуулагддаг.
Төмрийн хүдрийн хамгийн том нөөц нь Орос, Австрали, Украйн, Бразил, АНУ, Энэтхэг, Канад улсад байдаг.
Физик шинж чанар
Төмрийн валент байдалд шилжихээсээ өмнө түүний физик шинж чанарыг сайтар судлах шаардлагатай, өөрөөр хэлбэл үүнийг сайтар судалж үзэх хэрэгтэй.
Энэ металл нь мөнгөлөг өнгөтэй, нэлээд уян хатан боловч бусад элементүүдтэй (жишээлбэл, нүүрстөрөгчтэй) харилцан үйлчлэлцэх замаар хатуулгийг нэмэгдүүлэх чадвартай. Энэ нь мөн соронзон шинж чанартай.
Чийглэг орчинд төмөр зэвэрдэг, өөрөөр хэлбэл зэв. Хэдийгээр туйлын цэвэр металл чийгэнд илүү тэсвэртэй боловч хольц агуулсан бол тэдгээр нь зэврэлтийг өдөөдөг.
Төмөр нь хүчиллэг орчинтой сайн харилцан үйлчилдэг, тэр ч байтугай төмрийн хүчлийн давс үүсгэдэг (хүчтэй исэлдүүлэгч бодисоор хангагдсан байдаг).
Агаарт хурдан оксидын хальсаар хучигдсан бөгөөд харилцан үйлчлэлээс хамгаална.
Химийн шинж чанар
Мөн энэ элемент нь хэд хэдэн химийн шинж чанартай байдаг. Төмөр нь үелэх системийн бусад элементүүдийн нэгэн адил атомын цөмийн цэнэгтэй бөгөөд энэ нь серийн дугаар +26-тай тохирч байна. Мөн цөмийн эргэн тойронд 26 электрон эргэлддэг.
Ерөнхийдөө химийн элемент болох төмрийн шинж чанарыг авч үзвэл энэ нь идэвхжил багатай металл юм.
Сул исэлдүүлэгч бодисуудтай харьцаж төмөр нь хоёр валенттай (өөрөөр хэлбэл исэлдэлтийн төлөв нь +2) нэгдэл үүсгэдэг. Хүчтэй исэлдүүлэгч бодистой бол төмрийн исэлдэлтийн төлөв +3 хүрнэ (өөрөөр хэлбэл түүний валент нь 3-тай тэнцүү болно).
Метал биш химийн элементүүдтэй харьцахдаа Fe нь тэдгээртэй харьцуулахад ангижруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг бол исэлдэлтийн төлөв нь +2 ба +3-аас гадна бүр +4, +5, +6 болдог.. Ийм нэгдлүүд нь маш хүчтэй исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг.
Дээр дурдсанчлан агаарт байгаа төмөр нь исэл хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Мөн халах үед урвалын хурд нэмэгдэж, 2-р валенттай төмрийн исэл (температур нь 570 хэмээс бага) эсвэл 3-р валенттай оксид (температурын индекс 570 хэмээс дээш) үүсч болно.
Fe-ийн галогентэй харилцан үйлчлэлцэх нь давс үүсэхэд хүргэдэг. Фтор ба хлорын элементүүд нь +3 хүртэл исэлдүүлдэг. Бром нь +2 эсвэл +3 хүртэл (төмөртэй харьцахдаа химийн хувиргалт хийх нөхцлөөс хамаарна).
Иодтой харилцан үйлчилж элемент нь +2 болж исэлддэг.
Төмөр хүхрийг халаахад 2 валенттай төмрийн сульфид гарна.
Хэрэв та төмрийг хайлуулж, нүүрстөрөгч, фосфор, цахиур, бор, азоттой хослуулбал хайлш гэж нэрлэгддэг нэгдлүүд гарч ирнэ.
Төмөр бол металл,тиймээс энэ нь бас хүчилтэй харилцан үйлчилдэг (энэ талаар бас бага зэрэг дээр дурдсан). Жишээлбэл, хүхрийн болон азотын хүчил нь өндөр агууламжтай, бага температуртай орчинд төмрийн найрлагад нөлөөлдөггүй. Гэвч энэ нь дээшилмэгц урвал үүсч, үүний үр дүнд төмөр +3 болж исэлддэг.
Хүчлийн концентраци их байх тусам өндөр температур өгөх ёстой.
2 валентын төмрийг усанд халаахад бид түүний исэл ба устөрөгчийг авдаг.
Мөн Fe нь давсны усан уусмалаас идэвхи буурдаг металуудыг нүүлгэн шилжүүлэх чадвартай. Үүний зэрэгцээ +2 хүртэл исэлддэг.
Температур өсөхөд төмөр нь металыг исэлээс сэргээдэг.
Валент гэж юу вэ
Өмнөх хэсэгт валентийн тухай ойлголт, түүнчлэн исэлдэлтийн зэрэгтэй бага зэрэг тулгарсан. Төмрийн валентыг тооцох цаг болжээ.
Гэхдээ эхлээд энэ нь химийн элементүүдийн ямар шинж чанартай болохыг ойлгох хэрэгтэй.
Химийн бодисууд найрлагадаа бараг үргэлж тогтмол байдаг. Жишээлбэл, усны H2O-ийн томъёонд - 1 хүчилтөрөгчийн атом, 2 устөрөгчийн атом. Хоёр химийн элемент оролцдог бусад нэгдлүүдийн хувьд ч мөн адил бөгөөд тэдгээрийн нэг нь устөрөгч юм: химийн элементийн 1 атомд 1-4 устөрөгчийн атом нэмж болно. Гэхдээ эсрэгээрээ биш! Иймээс устөрөгч өөр бодисын зөвхөн 1 атомыг өөртөө хавсаргах нь тодорхой юм. Энэ үзэгдлийг валент гэж нэрлэдэг - химийн элементийн атомуудын тодорхой элементийг холбох чадвар.бусад элементийн атомын тоо.
Валентын утга ба график томьёо
Үелэх системд тогтмол валенттай элементүүд байдаг - эдгээр нь хүчилтөрөгч ба устөрөгч юм.
Мөн энэ нь өөрчлөгддөг химийн элементүүд байдаг. Жишээлбэл, төмөр нь ихэвчлэн 2 ба 3 валент, хүхэр 2, 4, 6, нүүрстөрөгч 2, 4 байдаг. Эдгээр нь хувьсах валенттай элементүүд юм.
Цаашилбал, валент гэж юу болохыг ойлгосноор нэгдлүүдийн график томьёог зөв бичиж болно. Энэ нь молекул дахь атомуудын холболтын дарааллыг харуулдаг.
Мөн нэгдэл дэх аль нэг элементийн валентийг мэдсэнээр нөгөө элементийн валентийг тодорхойлох боломжтой.
Төмрийн валенти
Тэмдэглэсэнчлэн төмөр нь хувьсах валенттай элементүүдийг хэлдэг. Мөн энэ нь зөвхөн 2-оос 3-ын хооронд хэлбэлзэхээс гадна 4, 5, бүр 6-д хүрч болно.
Мэдээж органик бус хими нь төмрийн валентийг илүү нарийвчлан судалдаг. Энэ механизмыг хамгийн энгийн бөөмсийн түвшинд товчхон авч үзье.
Төмөр нь d-элемент бөгөөд түүнд үелэх системийн 31 элемент нэмэгддэг (эдгээр нь 4-7 үе). Атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр d-элементүүдийн шинж чанар бага зэрэг өөрчлөгддөг. Эдгээр бодисын атомын радиус мөн аажмаар нэмэгддэг. Тэдгээр нь хувьсах валенттай бөгөөд энэ нь гадаад d-электроны өмнөх дэд түвшин бүрэн бус байгаагаас шалтгаална.
Учир нь төмрийн хувьд зөвхөн гадна давхаргад байрлах c-электронууд нь валент биш, мөн гаднах давхаргын хосгүй 3d-электронууд юм. Үүний үр дүнд химийн бодис дахь Fe-ийн валентнэгдлүүд нь 2, 3, 4, 5, 6-тай тэнцүү байж болно. Үндсэндээ энэ нь 2 ба 3-тай тэнцүү байдаг - эдгээр нь бусад бодисуудтай төмрийн илүү тогтвортой нэгдлүүд юм. Тогтворгүй нэгдлүүд нь 4, 5, 6 валенттай байдаг. Гэхдээ ийм нэгдлүүд бага түгээмэл байдаг.
Хоёр валент төмөр
2 валенттай төмөр устай харилцан үйлчлэхэд төмрийн исэл (2) үүснэ. Энэ холболт нь хар өнгөтэй байна. Давсны (бага концентрацитай) болон азотын (өндөр концентраци) хүчилтэй амархан урвалд ордог.
Хэрэв 2 валентын төмрийн ийм исэл нь устөрөгч (350 хэмийн температур) эсвэл нүүрстөрөгчтэй (кокс) 1000 градусын аль нэгтэй харилцан үйлчлэлцэж байвал түүнийг цэвэр байдалд оруулна.
2 валентын төмрийн төмрийн ислийг дараах аргаар гаргаж авна:
- төмрийн ислийг нүүрстөрөгчийн дутуу исэлтэй хослуулах замаар;
- цэвэр Fe-г халааж, хүчилтөрөгчийн даралт бага байх үед;
- төмрийн оксалатыг вакуум орчинд задлах үед;
- цэвэр төмөр нь ислүүдтэйгээ харилцан үйлчлэхэд температур 900-1000 хэм байна.
Байгалийн орчны хувьд төмрийн исэл нь хоёр валент бөгөөд вуеститийн эрдэс хэлбэрээр байдаг.
Уусмал дахь төмрийн валентийг тодорхойлох өөр нэг арга байдаг - энэ тохиолдолд түүний индекс 2. Улаан давс (калийн гексацианоферрат) болон шүлттэй урвалд орох шаардлагатай. Эхний тохиолдолд хар хөх өнгийн тунадас ажиглагдаж байна - төмрийн 2 валентын нарийн төвөгтэй давс. ондхоёр дахь нь хар саарал ногоон тунадас авах - төмрийн гидроксид нь мөн 2 валенттай байдаг бол 3 валентын төмрийн гидроксид нь уусмал дахь хар хүрэн өнгөтэй байдаг.
Гурвалсан төмөр
3 валентын төмрийн исэл нь нунтаг бүтэцтэй бөгөөд өнгө нь улаан хүрэн өнгөтэй. Мөн төмрийн исэл, төмрийн миниум, улаан пигмент, хүнсний будаг, матар гэсэн нэртэй.
Байгаль дээр энэ бодис нь эрдэс - гематит хэлбэрээр байдаг.
Тийм төмрийн исэл нь устай харилцан үйлчлэхээ больсон. Гэхдээ хүчил, шүлттэй нийлдэг.
Төмрийн исэл (3) нь барилгын ажилд хэрэглэгддэг материалыг будахад хэрэглэгддэг:
- тоосго;
- цемент;
- керамик бүтээгдэхүүн;
- бетон;
- хучилтын хавтан;
- шал (хулдаас).
Хүний биед агуулагдах төмөр
Өгүүллийн эхэнд дурдсанчлан төмөр бол хүний биеийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
Энэ элемент хангалтгүй үед дараах үр дагавар гарч болзошгүй:
- ядаргаа ихсэж, хүйтэнд мэдрэмтгий болох;
- хуурай арьс;
- тархины үйл ажиллагаа буурсан;
- хумсны хавтангийн бат бөх чанар муудах;
- толгой эргэх;
- хоол боловсруулах асуудал;
- саарал үс уналт.
Төмөр нь ихэвчлэн дэлүү, элэг, түүнчлэн бөөр, нойр булчирхайд хуримтлагддаг.
Хүний хоолны дэглэмд төмөр агуулсан хүнс байх ёстой:
- үхрийн элэг;
- Сагаган будаа;
- самар;
- пистачиос;
- лаазалсан ногоон вандуй;
- хатаасан шаазан мөөг;
- тахианы өндөг;
- бууцай;
- нохой;
- алим;
- лийр;
- тоор;
- манжин;
- далайн хоол.
Цусан дахь төмрийн дутагдал нь гемоглобин буурч, төмрийн дутагдлын цус багадалт зэрэг өвчин үүсгэдэг.
