Železov (III) oksid: sestava in molska masa

OPREDELITEV

Železo- šestindvajseti element periodnega sistema. Oznaka - Fe iz latinskega "ferrum". Nahaja se v četrtem obdobju, skupina VIIIB. Nanaša se na kovine. Jedrski naboj je 26.

Železo je za aluminijem najpogostejša kovina na svetu. globus: je 4 % (mas.) zemeljska skorja. Železo najdemo v obliki različnih spojin: oksidov, sulfidov, silikatov. IN svobodna državaŽelezo najdemo samo v meteoritih.

Najpomembnejše železove rude so magnetna železova ruda Fe 3 O 4 , rdeča železova ruda Fe 2 O 3 , rjava železova ruda 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O in železova ruda FeCO 3 .

Železo je srebrnkasta (slika 1) nodularna kovina. Dobro je primeren za kovanje, valjanje in druge vrste mehanske obdelave. Mehanske lastnosti železa so močno odvisne od njegove čistosti – od vsebnosti tudi zelo majhnih količin drugih elementov v njem.

riž. 1. Železo. Videz.

Atomska in molekulska masa železa

Relativna molekulska masa snovi(M r) je število, ki kaže, kolikokrat je masa dane molekule večja od 1/12 mase ogljikovega atoma in relativna atomska masa elementa(A r) - kolikokrat je povprečna masa atomov kemičnega elementa večja od 1/12 mase ogljikovega atoma.

Ker v prostem stanju železo obstaja v obliki monoatomskih molekul Fe, vrednosti njegovih atomskih in molekulskih mas sovpadajo. Enaka sta 55,847.

Alotropija in alotropske modifikacije železa

Železo tvori dve kristalni modifikaciji: α-železo in γ-železo. Prvi od njih ima telesno centrirano kubično mrežo, drugi ima obrazno centrirano kubično mrežo. α-Železo je termodinamično stabilno v dveh temperaturnih območjih: pod 912 o C in od 1394 o C do tališča. Tališče železa je 1539 ± 5 o C. Med 912 o C in od 1394 o C je γ-železo stabilno.

Temperaturna območja stabilnosti α- in γ-železa so določena z naravo spremembe Gibbsove energije obeh modifikacij s temperaturnimi spremembami. Pri temperaturah pod 912 o C in nad 1394 o C je Gibbsova energija α-železa manjša od Gibbsove energije γ-železa, v območju 912 - 1394 o C pa večja.

Izotopi železa

Znano je, da se železo v naravi nahaja v obliki štirih stabilnih izotopov 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe in 57 Fe. Njihova masna števila so 54, 56, 57 oziroma 58. Jedro atoma železovega izotopa 54 Fe vsebuje šestindvajset protonov in osemindvajset nevtronov, preostali izotopi pa se od njega razlikujejo le po številu nevtronov.

Obstajajo umetni izotopi železa z masnimi števili od 45 do 72, pa tudi 6 izomernih stanj jeder. Najdlje živi med zgornjimi izotopi je 60 Fe z razpolovno dobo 2,6 milijona let.

Ioni železa

Elektronska formula, ki prikazuje orbitalno porazdelitev elektronov železa, je naslednja:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

Zaradi kemijske interakcije železo odda svoje valenčne elektrone, tj. je njihov donor in se spremeni v pozitivno nabit ion:

Fe 0 -2e → Fe 2+ ;

Fe 0 -3e → Fe 3+.

Molekula in atom železa

V prostem stanju obstaja železo v obliki enoatomskih molekul Fe. Tukaj je nekaj lastnosti, ki označujejo atom in molekulo železa:

Železove zlitine

Do 19. stoletja so bile železove zlitine znane predvsem po zlitinah z ogljikom, imenovanih jeklo in lito železo. Kasneje pa so nastale nove zlitine na osnovi železa, ki vsebujejo krom, nikelj in druge elemente. Trenutno se železove zlitine delijo na ogljikova jekla, litine, legirana jekla in jekla s posebnimi lastnostmi.

V tehnologiji se železove zlitine običajno imenujejo železne kovine, njihova proizvodnja pa črna metalurgija.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

telovadba

Elementna sestava snovi je naslednja: masni delež elementa železa je 0,7241 (ali 72,41%), masni delež kisika je 0,2759 (ali 27,59%). Izpelji kemijsko formulo.

rešitev

Masni delež elementa X v molekuli sestave NX izračunamo po naslednji formuli:

ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100 %.

Označimo število atomov železa v molekuli z "x", število atomov kisika z "y".

Poiščimo ustreznega sorodnika atomske mase elementov železa in kisika (vrednosti relativne atomske mase vzete iz periodnega sistema D.I. Mendelejeva, zaokrožene na cela števila).

Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16.

Odstotno vsebnost elementov razdelimo na pripadajoče relativne atomske mase. Tako bomo našli razmerje med številom atomov v molekuli spojine:

x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O);

x:y = 72,41/56: 27,59/16;

x:y = 1,29:1,84.

Najmanjše število vzamemo kot ena (tj. vsa števila delimo z najmanjše število 1,29):

1,29/1,29: 1,84/1,29;

Zato je najpreprostejša formula za kombinacijo železa in kisika Fe 2 O 3.

Odgovori

Fe2O3

Pretvornik dolžine in razdalje Pretvornik mase Pretvornik prostorninskih mer razsutih izdelkov in prehrambenih izdelkov Pretvornik površine Pretvornik prostornine in merskih enot v kulinaričnih receptih Pretvornik temperature Pretvornik tlaka, mehanske napetosti, Youngovega modula Pretvornik energije in dela Pretvornik moči Pretvornik sile Pretvornik časa Pretvornik linearne hitrosti Pretvornik ploskega kota Pretvornik toplotne učinkovitosti in izkoristka goriva Pretvornik števil v različnih številskih sistemih Pretvornik merskih enot količine informacij Menjalni tečaji Dimenzije ženska oblačila in obutev Velikosti moških oblačil in obutve Pretvornik kotne hitrosti in vrtilne hitrosti Pretvornik pospeška Pretvornik kotnega pospeška Pretvornik gostote Pretvornik specifične prostornine Pretvornik vztrajnostnega momenta Pretvornik momenta sile Pretvornik navora Pretvornik Specifična toplota Zgorevanje (po masi) Pretvornik gostote energije in specifične toplote zgorevanja goriva (po prostornini) Pretvornik temperaturne razlike Pretvornik koeficienta toplotnega raztezanja Pretvornik toplotnega upora Pretvornik specifične toplotne prevodnosti Pretvornik specifično toplotno kapaciteto Izpostavljenost energiji in pretvornik moči toplotno sevanje Pretvornik gostote toplotnega toka Pretvornik koeficienta toplotnega prehoda Pretvornik volumskega pretoka Pretvornik masnega pretoka Pretvornik molskega pretoka Pretvornik masnega pretoka Pretvornik molske koncentracije Pretvornik masne koncentracije v raztopini Pretvornik dinamične (absolutne) viskoznosti Pretvornik kinematične viskoznosti Pretvornik površinske napetosti Pretvornik paroprepustnosti Paroprepustnost in pretvornik hitrosti prenosa pare Pretvornik ravni zvoka Pretvornik občutljivosti mikrofona Pretvornik ravni zvočnega tlaka (SPL) Pretvornik ravni zvočnega tlaka z izbirnim referenčnim tlakom Pretvornik svetlosti Pretvornik svetlobne jakosti Pretvornik osvetlitve Pretvornik ločljivosti računalniške grafike Pretvornik frekvence in valovne dolžine Optična moč v dioptrijah in goriščni razdalji Optična moč v dioptrijah in povečava leče (×) Pretvornik električnega naboja Pretvornik linearne gostote naboja Pretvornik površinska gostota Obseg naboja Pretvornik pretvornika gostote naboja električni tok Linearni pretvornik gostote toka Pretvornik površinske gostote toka Pretvornik napetosti električno polje Pretvornik elektrostatičnega potenciala in napetosti Pretvornik električnega upora Pretvornik električne upornosti Pretvornik električna prevodnost Pretvornik električne prevodnosti Električna kapacitivnost Pretvornik induktivnosti Ameriški pretvornik merila žice Ravni v dBm (dBm ali dBm), dBV (dBV), vatih in drugih enotah Pretvornik magnetomorne sile Pretvornik napetosti magnetno polje Pretvornik magnetnega pretoka Pretvornik magnetne indukcije Sevanje. Pretvornik hitrosti absorbirane doze ionizirajoče sevanje radioaktivnost. Pretvornik radioaktivnega razpada Sevanje. Pretvornik doze izpostavljenosti Sevanje. Pretvornik absorbirane doze Pretvornik decimalne predpone Prenos podatkov Pretvornik tipografije in slik Pretvornik enot prostornine lesa Izračun molske mase Periodni sistem kemični elementi D. I. Mendelejeva

Kemijska formula

Molska masa Mn 2 O 7, manganov (VII) oksid 221.871898 g/mol

54,938049 2+15,9994 7

Masni deleži elementov v spojini

Uporaba kalkulatorja molske mase

Kemijske formule morajo biti vnesene z upoštevanjem velikih in malih črk
Indeksi se vnesejo kot običajna števila
Točka naprej srednja črta(znak za množenje), ki se uporablja na primer v formulah kristalnih hidratov, se nadomesti z navadno piko.
Primer: namesto CuSO₄·5H₂O v pretvorniku se za lažji vnos črkuje črkovanje CuSO4.5H2O.

Kalkulator molske mase

Krt

Vse snovi so sestavljene iz atomov in molekul. V kemiji je pomembno natančno izmeriti maso snovi, ki reagirajo in pri tem nastanejo. Po definiciji je mol količina snovi, ki vsebuje enako število strukturnih elementov (atomov, molekul, ionov, elektronov in drugih delcev ali njihovih skupin), kot je atomov v 12 gramih izotopa ogljika z relativno atomsko masa 12. To število imenujemo konstanta ali Avogadrovo število in je enako 6,02214129(27)×10²³ mol⁻¹.

Avogadrovo število N A = 6,02214129(27)×10²³ mol⁻¹

Z drugimi besedami, mol je količina snovi, ki je po masi enaka vsoti atomskih mas atomov in molekul snovi, pomnoženih z Avogadrovim številom. Enota za količino snovi, mol, je ena od sedmih osnovnih enot SI in jo simbolizira mol. Ker sta ime enote in njen simbol enaka, je treba opozoriti, da simbol ni zavrnjen, za razliko od imena enote, ki ga je mogoče zavrniti v skladu z običajnimi pravili ruskega jezika. Po definiciji je en mol čistega ogljika-12 enak natanko 12 g.

Molska masa

Molska masa - fizična lastnina snovi, opredeljeno kot razmerje med maso te snovi in količino snovi v molih. Z drugimi besedami, to je masa enega mola snovi. Enota SI za molsko maso je kilogram/mol (kg/mol). Vendar so kemiki navajeni uporabljati bolj priročno enoto g/mol.

molska masa = g/mol

Molska masa elementov in spojin

Spojine so snovi, sestavljene iz različnih atomov, ki so med seboj kemično povezani. Kemične spojine so na primer naslednje snovi, ki jih najdemo v kuhinji vsake gospodinje:

sol (natrijev klorid) NaCl
sladkor (saharoza) C₁₂H₂₂O₁₁
kis (raztopina ocetna kislina) CH3COOH

Molska masa kemičnega elementa v gramih na mol je številčno enaka masi atomov elementa, izraženi v atomskih masnih enotah (ali daltonih). Molska masa spojin je enaka vsoti molskih mas elementov, ki sestavljajo spojino, ob upoštevanju števila atomov v spojini. Na primer, molska masa vode (H₂O) je približno 2 × 2 + 16 = 18 g/mol.

Molekulska masa

Molekulska masa (staro ime molekulska masa) je masa molekule, izračunana kot vsota mas vsakega atoma, ki sestavlja molekulo, pomnožena s številom atomov v tej molekuli. Molekulska teža je brez dimenzij fizikalna količina, številčno enaka molski masi. To pomeni, da se molekulska masa razlikuje od molske mase po dimenziji. Čeprav je molekulska masa brezrazsežna, ima še vedno vrednost, imenovano atomska masna enota (amu) ali dalton (Da), ki je približno enaka masi enega protona ali nevtrona. Enota za atomsko maso je tudi številčno enaka 1 g/mol.

Izračun molske mase

Molska masa se izračuna na naslednji način:

določiti atomske mase elementov po periodnem sistemu;

Objavite vprašanje v TCTerms

Izračuni z uporabo kemijskih formul

Zahtevane veščine

1. Izračun relativne molekulske mase snovi (Mr)

Vaja: Izračunajte relativno molekulsko maso molekule žveplove kisline (H2SO4)

Zaporedje	Izvajanje dejanj
1. Zapišite molekulsko formulo žveplove kisline.
2. Zapišite formulo za določitev relativne molekulske mase snovi	Mr (in-va) = Ar (el.1) n1 + Ar (el.2) n2 + Ar (el.3) n3
	Mr(H2SO4) = Ar(H) 2 + Ar(S) 1 + Ar(O) 4 = 1 2 + 32 + 16∙4=98
4. Zapiši odgovor.	Odgovor: Mr (H2SO4) = 98.

2. Izračun masnih razmerij elementov v kompleksni snovi

Vaja: Poiščite masna razmerja elementov v žveplovem oksidu (IV ) SO2.

3. Izračun masnih deležev elementov v kompleksni snovi

Vaja: Določite masne deleže elementov v železovem(III) oksidu Fe2O3.

Zaporedje	Izvajanje dejanj
1. Napišite formulo za izračun masnih deležev elementov v kompleksni snovi	w(element) = Ar(element)∙n:Mr(elementi)
2. Določite relativno molekulsko maso železovega(III) oksida	Mr (Fe2O3) = 56∙2+16∙3 = 160
3. Izračunajte masne deleže železa in kisika tako, da nadomestite vrednosti atomskih mas elementov, njihovih indeksov in relativne molekulske mase snovi	w(Fe) = 56∙2:160 = 0,7 (70%) w(O) = 16∙3:160= 0,3 (30%)

Dodatne veščine

4. Določitev najpreprostejše formule snovi z masnimi deleži elementov in relativno molekulsko maso snovi

Vaja: Določite formulo snovi, ki vsebuje 40 % žvepla in 60 % kisika. Relativna molekulska masa snovi je 80.

5. Iskanje najenostavnejše formule spojine na podlagi masnih deležev elementov

telovadba : Kakšna je najpreprostejša formula snovi, v kateri so masni deleži žvepla, železa in kisika 24, 28 in 48 %.

Zaporedje	Izvajanje dejanj
1. Zapišemo formulo za določanje indeksov elementov po masnih deležih	n1: n2: n3 = w(el.1)/Ar(el.1): w(el.2)/Ar(el.2): w(el.3)/Ar(el.3)
2. V formulo nadomestite vrednost masnih deležev in relativne atomske mase žvepla, železa in kisika	n(S): n(Fe): n(O) = 24/32: 28/56: 48/16 =
3. Dobljene indekse elementov pretvorimo v cela števila z množenjem s "4"	n(S): n(Fe): n(O) = 3:2:12
	S3Fe2O12 ali Fe2(SO4)3

6. Izpeljava najpreprostejše formule za spojino na podlagi razmerja mas elementov v kompleksni snovi

telovadba : Magnezij se z dušikom poveže v magnezijev nitrid v masnem razmerju 18:7. Izpeljite formulo spojine .

Zaporedje	Izvajanje dejanj
1. Zapišemo formulo za določanje indeksov elementov na osnovi masnih razmerij	n1: n2 = m(el.1)/Аr(el.1): m(el.2)/Аr(el.2)
2. V formulo nadomestite vrednost masnih razmerij in relativnih atomskih mas magnezija in dušika	n(Mg): n(N) = 18/24: 7/14 = 0,75:0,5
3. Dobljene indekse elementov pretvorimo v cela števila z množenjem s "4"	n(Mg): n(N) = (0,75:0,5) 4 = 3:2
4. Zapišite najpreprostejšo formulo snovi

7. Izpeljava formule spojine na podlagi produktov zgorevanja

Vaja: Pri zgorevanju ogljikovodika, ki tehta 8,316 g, je nastalo 26,4 g CO2. Gostota snovi pri normalnih pogojih je 1,875 g/ml. Poiščite njegovo molekulsko formulo.

Zaporedje	Izvajanje dejanj
1. Poiščite molsko maso ogljikovodika glede na njegovo gostoto	M = 1,875 g/ml 22,4 l/mol = 42 g/mol
2. Določite masni delež ogljika v ogljikovem monoksidu in njegovo maso	w(C) = 12 g/mol/44 g/mol = 0,27 m(С) = m(CO2) · w(C) = 26,4 g 0,27 = 7,128 g
	m(H) = 8,316 g-7,128 g = 1,188 g
4. Določimo najpreprostejšo formulo snovi	n(C):n(H) = 7,128 g/12 g/mol: 1,188 g/1 g/mol = 0,594: 1,188 = 1:2, to je najenostavnejša formula snovi CH2
5. Določite molsko maso najpreprostejše snovi in jo primerjajte z molsko maso ogljikovodika, izračunano na podlagi njegove gostote	M(CH2) = 14 g/mol x = 42g/mol: 14g/mol =3
6. Indekse elementov v najpreprostejši formuli snovi potrojimo, saj je njena molska masa 3-krat manjša od izračunane molske mase ogljikovodika	Molekulska formula ogljikovodika:

Naloge za samokontrolo.

1. Izračunajte masna razmerja in masne deleže elementov s pomočjo kemijskih formul :

a) žveplov oksid SO2

b) etan C2H6

c) bakrov sulfat CuSO4

Vzorčna izvedba, glejte odstavka 2 in 3

2. Določite empirično formulo spojine aluminija z ogljikom, v kateri je masni delež aluminija 75 %.

Vzorčna izvedba, glej odstavek 5

3. Določite formulo snovi, ki jo sestavlja 70,9 % kalija in 29,1 % kisika Relativna molekulska masa snovi je 110.

Vzorčna izvedba, glej odstavek 4

4. Določite najpreprostejšo formulo oksida, pri čemer veste, da je v 3,2 g oksida 2,24 g železa.

Vzorčna izvedba, glejte odstavek 6

Domača naloga:

Izračunati relativne molekulske mase snovi;

Masna razmerja elementov v kompleksni snovi;

Masni deleži elementov v kompleksni snovi.

2. Naloge 2, 4 str.31, 5,9 str. 32

Pretvornik dolžine in razdalje Pretvornik mase Pretvornik prostorninskih mer razsutih izdelkov in prehrambenih izdelkov Pretvornik površine Pretvornik prostornine in merskih enot v kulinaričnih receptih Pretvornik temperature Pretvornik tlaka, mehanske napetosti, Youngovega modula Pretvornik energije in dela Pretvornik moči Pretvornik sile Pretvornik časa Pretvornik linearne hitrosti Pretvornik ploskega kota Pretvornik toplotne učinkovitosti in izkoristka goriva Pretvornik števil v različnih številskih sistemih Pretvornik merskih enot količine informacij Tečaji Valute Velikosti ženskih oblačil in čevljev Velikosti moških oblačil in čevljev Pretvornik kotne hitrosti in frekvence vrtenja Pretvornik pospeška Pretvornik kotnega pospeška Pretvornik gostote Pretvornik specifične prostornine Pretvornik vztrajnostnega momenta Pretvornik momenta sile Pretvornik navora Pretvornik specifične toplote zgorevanja (po masi) Pretvornik gostote energije in specifične toplote zgorevanja (po prostornini) Pretvornik temperaturne razlike Pretvornik koeficienta toplotnega raztezanja Pretvornik toplotnega upora Pretvornik toplotne prevodnosti Pretvornik specifične toplotne kapacitete Pretvornik izpostavljenosti energiji in moči toplotnega sevanja Pretvornik gostote toplotnega toka Pretvornik koeficienta toplotnega prehoda Pretvornik volumskega pretoka Pretvornik masnega pretoka Pretvornik molskega pretoka Pretvornik gostote masnega pretoka Pretvornik molske koncentracije Pretvornik masne koncentracije v raztopini Dinamični (absolutni) pretvornik viskoznosti Pretvornik kinematične viskoznosti Pretvornik površinske napetosti Pretvornik paroprepustnosti Pretvornik paroprepustnosti in hitrosti prenosa pare Pretvornik ravni zvoka Pretvornik občutljivosti mikrofona Pretvornik ravni zvočnega tlaka (SPL) Pretvornik ravni zvočnega tlaka z izbirnim referenčnim tlakom Pretvornik svetilnosti Pretvornik svetilnosti Pretvornik osvetlitve Pretvornik računalniške grafike Pretvornik ločljivosti Pretvornik frekvence in valovne dolžine Moč dioptrije in goriščna razdalja Moč dioptrije in povečava leče (×) Pretvornik električnega naboja Pretvornik linearne gostote naboja Pretvornik površinske gostote naboja Pretvornik prostorninske gostote naboja Pretvornik električnega toka Pretvornik linearne gostote toka Pretvornik površinske gostote toka Pretvornik električne poljske jakosti Elektrostatični potencial in pretvornik napetosti Pretvornik električnega upora Pretvornik električne upornosti Pretvornik električne prevodnosti Pretvornik električne prevodnosti Električna kapacitivnost Pretvornik induktivnosti Ameriški pretvornik širine žice Ravni v dBm (dBm ali dBm), dBV (dBV), vatih itd. enote Pretvornik magnetomotorne sile Pretvornik magnetne poljske jakosti Pretvornik magnetnega pretoka Pretvornik magnetne indukcije Sevanje. Pretvornik hitrosti absorbirane doze ionizirajočega sevanja Radioaktivnost. Pretvornik radioaktivnega razpada Sevanje. Pretvornik doze izpostavljenosti Sevanje. Pretvornik absorbirane doze Pretvornik decimalne predpone Prenos podatkov Pretvornik enot za tipografijo in obdelavo slik Pretvornik enot prostornine lesa Izračun molske mase Periodni sistem kemičnih elementov D. I. Mendelejeva