Železo

Železo, Fe, nejrozšířenější přechodný kov a druhý nejrozšířenější kov na Zemi. Jeho slitiny (ocel, litiny, …) mají obrovské průmyslové využití.

Vlastnosti železa
Atomové číslo 26 Počet stabilních izotopů 4
Atomová hmotnost 55,845 Elektronová konfigurace [Ar] 3d6 4s2
Teplota tání [°C] 1538 Teplota varu [°C] 2861
Elektronegativita 1,83 Hustota [g.cm-3] 7,86

V přírodě se vyskytuje železo pouze ve vázaném stavu, nejčastěji ve formě oxidů, ze kterých se musí získávat. Příprava železa probíhá nejčastějí redukcí koksem. Pokud potřebujeme připravit ultračisté železo, využívá se tepelný rozklad těkavého komplexu [Fe(CO)5].[4] Takto připravené železo se označuje jako karbonylové železo.

Karbonylové železo a karbonyly železa

Železo s velmi vysokou čistotou (< 97,5 %), připravuje se rozkladem pentakarbonylu železa, je to šedý prášek, skládající se z kulových částic. Nečistotami je nejčastěji uhlík, kyslík a dusík. Využívá se pro přípravu jader vysokofrekvenčních cívek a také pro materiály absorbující radarové záření, ty využívá armáda např. pro stealth technologie. Poprvé bylo připraveno roku 1925 firmou BASF.

Pentakarbonyl železa se připravuje působením oxidu uhelnatého na práškové železo při tlaku 20 MPa a teplotě 150-250 °C. Je to žlutá, těkavá kapalina, je toxický. Molekula má trigonálně bipyramidální strukturu (D3h) a vykazuje tzv. Berryho rotaci. Všechny úhly Fe-C-O jsou rovny 180°.

Struktura pentakarbonylu železa

Struktura pentakarbonylu železa

Fotodisociací pentakarbonylu železa vzniká dvoujaderný komplex Fe2CO9. V této sloučenině jsou tři karbonylové ligandy můstkové a zbylých šest terminálních. Tato sloučenina tvoří oranžové krystaly.

Zahříváním pentakarbonylu železa vzniká malé množství tmavě zelených krystalů Fe3CO12. Dva z karbonylových ligandů tvoří můstky mezi dvěma atomy železa, zbylých deset ligandů je terminálních. Klastr obsahuje dvě vazby Fe-Fe, celková symetrie je C2v.

Ferrocen

Struktura ferrocenu
Důležitou sloučeninou železa je ferrocen, organokovová sloučenina sendvičového typu, skládá se z železnatého iontu, který je obklopen dvěma cyklopentadienylovými kruhy – Fe(C5H5)2. Poprvé byl připraven roku 1951, reakcí chloridu železnatého s cyklopentadienyl magnesiumbromidem ((C5H5)MgBr). Každý z cyklopentadienylových kruhů nese jeden záporný náboj, čímž získávají kruhy šest π elektronů a stávají se aromatickými. Všech šest elektronů z každého kruhu je zapojeno do vazby s železem, společně se šesti valenčními elektrony železnatého kationtu, získává komplex stabilní 18-elektronovou konfiguraci.

Ferrocen je rozpstný ve většině běžných organických rozpouštědlech, ale nerozpustný ve vodě. Je stabilní na vzduchu.

V roce 2016 se povedlo připravit první cyklické oligomery ferrocenu, kde byly jednotky vázané kovalentní vazbou uhlík-uhlík mezi cyklopentadienylovými kruhy.

NMR

Železo má jeden NMR aktivní izotop s nízkým zastoupením. Díky spinu 1/2 poskytuje úzké signály, škála chemických posunů je velmi široká (cca 2500 ppm). Železité soli jsou paramagnetické, proto je nelze měřit. Pro NMR jsou zajímavé soli železa v oxidačním stupni 0 a +2. Standardem je pentakarbonyl železa.

57Fe
Spin 1/2
Zastoupení v přírodě [%] 2,119
Citlivost vzhledem k 1H 7,24×10-7
Citlivost vzhledem k 13C 4,25×10-3
Rozsah chemických posunů -100 – 2500 ppm
Rezonanční frekvence v poli 1 T 1,3816
Jaderný magnetický moment +0.0906230

Chemické posuny

Feroceny 2500-1500
FeCp2 1550
Karbonyly 1400 – -100
Fe(CO)5 0

 

Odkazy

  1. Železo na české wikipedii
  2. Železo na anglické wikipedii
  3. Iron NMR
  4. Preparation of iron powder by the thermal decomposition of iron pentacarbonyl

Navigace

H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

One thought on “Železo

  1. Pingback: Cyklický oligomer ferrocenu | Blog a web o chemii, elektronice a programování

Leave a Reply