Jern (II) - Iron(II)

Jern (II) oxid (jernoxid), FeO.
Jern (II) chloridtetrahydrat, FeCl
2 · 4H 2 O .

I kemi , jern (II) refererer til elementet jern i dets to oxidationstrin . I ioniske forbindelser (salte) kan et sådant atom forekomme som en separat kation (positiv ion) betegnet med Fe2 + .

Adjektivet jernholdigt eller præfikset ferro - bruges ofte til at specificere sådanne forbindelser - som i "jernchlorid" til jern (II) chlorid , FeCl
2 . Adjektivet "ferric" anvendes i stedet for jern (III) salte, der indeholder kationen eller Fe 3+ . Ordet jern er afledt af det latinske ord ferrum for jern.

Jern (II) -atomer kan også forekomme som koordinationskomplekser , såsom polymerjern (II) oxalatdihydrat , [Fe
2 O
4 ) (H
2 O)
2 ] n eller [Fe 2+ ] [C
2 O 2-
4 ] [H
2 O]
2 n ; og organometalliske forbindelser , såsom det neutrale molekyle ferrocen , Fe (C
2 H
5 )
2 eller [Fe 2+ ] [C
5 H -
5 ]
2 .

Jern findes næsten altid i oxidationstilstandene 0 (som i metallet), +2 eller +3. Salte af faste jern (II) er relativt stabile i luft, men i nærværelse af luft og vand har de en tendens til at oxideres til jern (III) salte, der inkluderer hydroxid ( HO - ) eller oxid ( O 2 - ) anioner.

Jern (II) og liv

Alle kendte livsformer kræver jern. Mange proteiner i levende væsener indeholder bundet jernioner; disse er en vigtig underklasse af metalloproteinerne . Eksempler inkluderer hæmoglobin , ferredoxin og cytokromer .

Disse proteiner udfører deres vitale funktioner takket være den relativt lette skift af jernatomet mellem +2 og +3-tilstandene. Hæmoglobin bærer for eksempel ilt i blodet ved at binde et molekyle O
2 til jernatomet og danner oxyhemoglobin . I processen, jern (II) kerne af hæmoglobin mister en elektron at blive jern (III), medens oxygenmolekyle drejes ind i superoxid anion O -
2 .

Utilstrækkelig jern i den menneskelige diæt forårsager anæmi . Dyr og mennesker kan få det nødvendige jern fra fødevarer, der indeholder det i assimilerbar form, såsom kød. Andre organismer skal få deres jern fra miljøet. Imidlertid har jern en tendens til at danne stærkt uopløselige jern (III) oxider / hydroxider i aerobt iltet miljø, især i kalkholdige jordarter . Planter (undtagen græs ) løser dette problem ved at tilskynde væksten omkring deres rødder af visse bakterier, der reducerer jern (III) til opløseligt jern (II). (Bakterier og græsser udskiller i stedet forbindelser kaldet sideroforer, der danner opløselige komplekser med jern (III).)

Af samme grund er jern meget sjældent i havvand og er ofte den begrænsende faktor for væksten af ​​de mikroskopiske planter ( fytoplankton ), der er grundlaget for det marine fødevarevæv. Denne kendsgerning blev dramatisk demonstreret ved et eksperiment, hvor et stort område af havoverfladen blev sprøjtet med opløselige jern (II) salte, specifikt jern (II) sulfat . Efter flere dage blomstrede planteplanktonet i det behandlede område i en sådan grad, at effekten var synlig fra det ydre rum. Denne befrugtningsproces er blevet foreslået som et middel til at afbøde kuldioxidindholdet i atmosfæren.

Pourbaix-diagram over vandigt jern

Jern (II) i opløsning

Mange jern (II) salte er opløselige i vand, såsom jern (II) chlorid FeCl
2 og jern (II) sulfat FeSO
4 . I modsætning til deres jern (III) kolleger opløses disse salte i rent vand uden signifikant hydrolyse og uden at påvirke pH

Når metallisk jern (oxidationstilstand 0) placeres i en opløsning af saltsyre, dannes der jern (II) chlorid med frigivelse af hydrogengas ved reaktionen

Fe 0
+ 2 H + → Fe 2+ + H
2

Jernmetal er mere elektropositivt end kobber og vil derfor fortrænge det fra dets salte:

Fe 0
+ Cu 2+ → Fe 2+ + Cu 0

Når jernmetal udsættes for luft og vand, bliver det normalt til rust , en blanding af oxider og oxid-hydroxider. Imidlertid danner metallet i nogle miljøer et blandet jern (II) og jern (III) salt med hydroxid og andre anioner, kaldet grøn rust .

Komplekser

Jern (II) er ad 6- center, hvilket betyder at atomet har seks "valens" -elektroner i 3d-orbitalskallen. 3D-, 4s- og 4p-valensorbitalerne kan derfor højst acceptere 12 elektroner fra en lang række ligander til dannelse af koordinationskomplekser og organometalliske forbindelser. Eksempler indbefatter ferrocen og ferrocyanidionen .

Referencer

  1. ^ Berg, Jeremy Mark; Lippard, Stephen J. (1994). Principper for bioinorganisk kemi . Sausalito, Californien: University Science Books. ISBN   0-935702-73-3 .
  2. ^ Johanna V. Weiss, David Emerson, Stephanie M. Backer og J. Patrick Megonigal (2003): "Optælling af Fe (II) -oxiderende og Fe (III) -reducerende bakterier i rodzonen af ​​vådområder: Implikationer for en rhizosfærisk jerncyklus ". Biogeokemi , bind 64, udgave 1, side 77–96. doi : 10.1023 / A: 102495302
  3. ^ H. Marschner og V. Römheld (1994): "Strategier for planter til erhvervelse af jern". Plante og jord , bind 165, nummer 2, side 261–274. doi : 10.1007 / BF00008069
  4. ^ Takanori Kobayashi og Naoko K. Nishizawa (2012): "Jernoptagelse, translokation og regulering i højere planter". Årlig gennemgang af plantebiologi , bind 63, side 131-152. doi : 10.1146 / annurev-arplant-042811-105522
  5. ^ Boyd PW, Watson AJ, Law CS, et al. (Oktober 2000). "En mesoskala fytoplankton blomstrer i det polære sydlige Ocean stimuleret af jernbefrugtning". Natur . 407 (6805): 695-702. Bibcode : 2000Natur.407..695B . doi : 10.1038 / 35037500 . PMID   11048709 .
  6. ^ Earnshaw, A .; Greenwood, NN (1997). Elementernes kemi (2. udgave). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN   0-7506-3365-4 .


Stub-ikon

Denne kemi- relaterede artikel er en stub . Du kan hjælpe Wikipedia ved at udvide den .