Железо в неживой и живой природе

Abstract

Рассмотрены кристаллическое строение железа и его химические свойства, степени окисления и участие железа в окислительно-восстановительных процессах в неживой и живой природе. Железо, в зависимости от температуры и давления, может иметь пять кристаллических структур: α, β, γ, δ и ε. Приведены рисунки элементарных кристаллических ячеек. Выделены пустоты в кристаллических ячейках, в которых могут размещаться примесные атомы. Железо может иметь степени окисления от нулевой (чистое железо) до +8. Наиболее важными являются степени окисления 0, +2 и +3. Оксид железа +2 (FeO) окрашен в черный цвет, а оксид железа +3 (Fe2O3) окрашен в ярко-красный цвет. Железо является главным участником процесса переноса кислорода в сталеплавильных процессах. Процесс переноса состоит из приобретения железом кислорода за счёт его окисления до FeO (Fe+2) и Fe2O3 (Fe+3) и передачи кислорода в расплавленный металл [O]. Окислительно-восстановительные процессы и процессы переноса кислорода связаны с изменением степени окисления железа. Выражено сомнение о присоединении кислорода к гемоглобину в молекулярной форме и предложена запись реакций в крови с участием гемоглобина на основе окислительно-восстановительных реакций. Предложены реакции переноса кислорода кровью. В лёгких, при высоком парциальном давлении кислорода, часть Fe+2 гемоглобина отдаёт электроны и окисляется до Fe+3, что и приводит к изменению цвета крови: (Hb·4Fe+2) + O2 ↔ (Hb·4Fe+3·2O–2). В капиллярах Fe+3 присоединяет электроны, отдает кислород, который участвует в окислении, и восстанавливается до Fe+2: (Hb·4Fe+3·2O–2) + Cсреды = (Hb·4Fe+2) + CO2. В предложенной записи реакций нет места молекулярному кислороду. Окислительно-восстановительные реакции в лёгких и капиллярах протекают по предложенной электрохимической схеме с большой скоростью с участием и переносом электронов. The paper considers crystal structure and chemical properties of iron, its oxidation numbers and participation of iron in redox processes in animate and inanimate nature. Depending on temperature and pressure, iron can have five crystal structures: , , ,  and . Sketches of unit crystal cells are drawn. Interstices that may be occupied by impurity atoms are shown. Iron may have oxidation numbers from zero (pure iron) to +8. The most important are oxidation numbers of 0, +2 and +3. Iron oxide +2 (FeO) has black colour, while iron oxide +3 (Fe2O3) is bright red. Iron is the key participant in the process of oxygen transfer in steelmaking processes. The transfer processes consists of acquisition of oxygen by iron at the cost of its oxidation to FeO (Fe+2) and Fe2O3 (Fe+3), oxygen being transferred to the metal melt [O]. Redox processes and oxygen transfer processes are bound with the change of iron oxidation number. A doubt is expressed on oxygen attachment to hemoglobin in molecular form,, and a writing of reactions involving hemoglobin in the blood based on redox reactions is proposed. Reactions of oxygen transfer by the blood are proposed. In the lungs, where partial oxygen pressure is high, a part of Fe+2 of the hemoglobin gives electrons and oxidates to Fe+3, which results in the change of the blood colour: (Hb·4Fe+2) + O2 ↔ (Hb·4Fe+3·2O–2). In the capillars, Fe+3 attaches electrons, gives oxygen participating in oxidation, and reduces to Fe+2: (Hb·4Fe+3·2O–2) + Cсреды = (Hb·4Fe+2) + CO2. In this writing of reactions there is no place for molecular oxygen. In accordance with the present scheme, redox reactions in the lungs and capillars occur at a high rate with participation and transfer of electrons.