Из кислородных соединений для Ж. наиболее характерны окислы двух и трехвалентного Ж.:

Оксид железа (III) Fe2O3

– порошок бурого цвета, не растворяется в воде. Оксид железа (III) получают:

А) разложением гидроксида железа (III):

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

Б) окислением пирита (FeS2):

4Fe+2S2-1 + 11O20 = 2Fe2+3O3 + 8S+4O2-2.

Fe+2 – 1e ® Fe+3

2S-1 – 10e ® 2S+4

O20 + 4e ® 2O-2 11e

Оксид железа (III) проявляет амфотерные свойства:

А) взаимодействует с твердыми щелочами NaOH и KOH и с карбонатами натрия и калия при высокой температуре:

Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O,

Fe2O3 + 2OH- = 2FeO2- + H2O,

Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2.

при высокой температуре раскаленное железо реагирует с водой:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2­

Тонкий слой Fe3O4 на поверхности Ж. обладает высокими защитными свойствами против окисления и по этому в ряде случаев создание этого поверхностного слоя (воронение) применяется для защиты от коррозии.

Оксид железа (II) FeO

– черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Оксид железа (II) получают восстановлением оксида железа(II,III) оксидом углерода (II):

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2­.

Оксид железа (II) – основной оксид, легко реагирует с кислотами, при этом образуются соли железа(II):

FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O, FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O.

При взаимодействии Ж. с галогенами или с галогеноводородами образуются галогениды Ж.Известны все галогениды 2- и 3-х валентного Ж., за исключением иодида Fe(III). Из них наибольшее практическое значение имеют железа хлориды.

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 Хлорид железа (III)

Непосредственное соединение Ж. с серой приводит к образованию моносульфида FeS2:

Fe + S = FeS Сульфид железа (II)

Железо как и его ближайшие аналоги – кобальт и никель, способно поглощать водород; поглощение водорода наблюдается при травлении кислотами и в процессе катодного выделения Ж. при электролизе.В последнем случае водород проникает в Ж. в виде протонов, чем и обьясняется его глубокая проникающая способность.Адсорбируясь на дефектах структуры – дислокациях, границах блоков мозаики и границах зерен, водород действует как сильное поверхностно-активное вещество и резко снижает прочность и эластичность Ж.(так наз. Водородная хрупкость). С повышением температуры этот эффект исчезает необратимо, по- видемому в связи с образованием молекулярного водорода.Водород, поглащенный Ж. в твердом состоянии, находится в Ж. в виде твердых растворов внедрения.При комнатной температуре растворимость водорода в a - Fe можно считать <0,005%. При нагревании степень поглощения Ж. водорода возрастает.Плавление железа вызывает скачкообразное изменение растворимости в нем водорода. В Табл.1 приводится растворимость водорода в Ж. в зависимости от температуры. Большая часть поглащенного водорода может быть удалена отжигом Ж. при 850-900 С°.

Вопрос образования гидридов Ж. и их точные стехеометрические составы (FeH, FeH2, FeH3, и FeH6) нельзя считать окончательно решенным. Имеющиеся в литературе данные позволяют привести нек-рые с-ва этих гидридов: FeH-гранулы серого цвета, устойчив до 150°;FeH2-темно-серое вещество, устойчиво под слоем эфира до 50°,при 53-55,6° переходит в FeH; FeH3-гранулы черного цвета, выше 58-60°переходит в FeH.

Железо взаимодействует с азотом; при малых концентрациях азот поглощается Ж. и дает твердые растворы, при больших концентрациях азота образуются нитриды Ж., отвечающие составам Fe4N,Fe2N.

4Fe+N2=2Fe2N

При повышении температуры растворимость азота в a-Fe резко повышается (от 0,02% при 300° до 0,1% при 590°), а растворимость в g-Fe наоборот понижается. Максимальная температура устойчивого состояния соединения Fe4N составляет 680°, а для Fe2N не установлена.

При взаимодействии Ж. с углеродом образуются твердые растворы внедрения в a-Fe и g-Fe, получившие названия соответственно феррит и аустенит. При больших концентрациях улерода образуются карбиды:

3Fe + C = Fe3C Карбид железа (цементит)

Неустойчив, имеет ромбическую структуру.

Согласно диаграмме состояния системы Fe-C, предельная растворимость С в a-Fe невелика(<=0.008%), по мере повышения температуры растворимость увеличивается и при 723° составляет 0,02%; его растворимость в g-Fe значительно выше и при 1147° составляет 2,06%.

С фосфором Ж. также активно взаимодействует; при низких концентрациях он дает с a-Fe и g-Fe ограниченные твердые растворы, при больших конценттрациях – соединения.Наиболее устойчивы фосфиды;