Question

O ferro é o 4º elemento mais abundante na crosta terrestre e tem importante papel em
diversos processos geoquímicos e biológicos. A importância do aço para o
desenvolvimento Industrial de um pais faz da extração de mineiro de ferro um insumo
estratégico responsável por parte do comércio mundial. O Brasil e um dos maiores
produtores de minério de ferro do mundo
Duarte. H. A Ferro - um elemento químico estratégico que permeia historia, economia e
sociedade. Química Nova, v. 42. n 10. São Paulo 2019
Fe
Ferro
Dado o símbolo
o
calcule
a) O número de nêutrons (n) desse elemento químico
b) Na natureza existe Ferro de diferentes massas, como: Fe (m - 541. Feim = 57gi e Fe
(m= 58g), mas com mesmo numero atômico (Z - 26). Para esses elementos químicos
damos qual nome?
c) O Ferro também pode formar varias substâncias que apresentam diferentes aplicações
no dia-a-dia. Uma das substancias que podem ser formadas e o Fe,o, oxido de ferro
encontrado na cor preta e utilizada no setor de pigmentos desde a Antiguidade A
respeito do conceito de atomicidade, diga qual a atomicidade dessa substancia
d) A substancia Fe,0, e uma substancia simples ou composta? Justifique
e) Em determinadas situações, os tomos podem apresentar cargas elétricas positivas ou
negativas, sendo nesses casos denominados tons No caso do Ferro Fel temos o
possidade de obter Fez ou Fez? Nestes casos, temos o exemplo de qual tipo de ion? Justifique.​

Answer 1

Resposta:

FERRO - UM ELEMENTO QUÍMICO ONIPRESENTE

Dentre os oito elementos químicos mais abundantes na crosta terrestre, o ferro figura em quarto lugar com cerca de 5% em massa. Os outros elementos são oxigênio (46,6%), silício (26,72%), alumínio (8,13%), cálcio (3,63%), sódio (2,83%), potássio (2,59%) e magnésio (2,09%). Esses elementos correspondem aproximadamente a 97,59% da massa da crosta terrestre. É possível, pois, inferir que a crosta terrestre é formada principalmente por compostos de oxigênio na forma de óxidos, hidróxidos e aluminosilicatos.

O ferro é um elemento ubíquo na crosta terrestre. Pode ser encontrado em grandes jazidas, na forma de minerais com teores extremamente variáveis mesmo como elemento traço. O ferro apresenta propriedades químicas e físicas que o faz importante em processos químicos e físicos, no ambiente mineral e nos sistemas biológicos.

O elemento ferro apresenta configuração eletrônica [Ar]4s2 3d6 e dois números de oxidação (NOx) mais comuns, 2+ e 3+, com as configurações eletrônicas [Ar] 3d6 e [Ar]3d5, respectivamente. O raio iônico varia entre 0,63-0,78 Å, conforme a simetria do campo cristalino. A presença de orbitais “d” parcialmente preenchidos permite uma variação grande da energia de estabilização do campo cristalino, em função do NOx, dos ligantes ao redor do centro metálico e do número de coordenação.

Para se compreender melhor a importância do ferro e da sua capacidade de modular vários processos químicos, biológicos e geoquímicos, é preciso analisar a sua reatividade em meio aquoso. A Tabela 1 mostra algumas das propriedades dos íons de ferro em meio aquoso. O Fe3+ é um ácido relativamente forte com pKas 2,2; 3,5; 6,3 e 9,6. Em meio aquoso e pH abaixo de 2,2; o Fe3+ é melhor modelado como a espécie hexaaqua de ferro (III), [Fe(H2O)6]3+. Aumentando-se o pH, o Fe3+ hidrolisa-se para formar espécies como Fe(OH)2+(aq), Fe(OH)22+(aq), Fe(OH)3(aq) e Fe(OH)4-(aq). Por outro lado, o íon Fe2+ é um ácido fraco com pKa em torno de 9,2. Além disso, a solubilidade do Fe2+ é 0,72 g / 100 mL (Kps = 4,87 x 10-17), enquanto o Fe3+ é insolúvel em água (Kps = 2,79 x 10-39). Não obstante a versatilidade da química do ferro em meio aquoso tanto no que se refere especiação química, quanto aos processos de dissolução ou de precipitação, é preciso comentar ainda sobre as suas propriedades eletroquímicas. O potencial eletroquímico padrão de redução do ferro é 0,77 V, ou seja, o Fe3+(aq) tende a ser reduzido a Fe2+(aq) nas condições padrão. A sua posição intermediária na tabela de potencial de redução indica que o equilíbrio eletroquímico pode ser facilmente deslocado em função das condições do meio, ou seja, em função do pH, da concentração e da presença de outros íons.

Tabela 1 Propriedades dos íons de ferro em meio aquoso  

Hidrólise do Fe3+(aq) pKa1

Fe3+(aq)+H2O=[Fe(OH)]2+(aq)+H+(aq) 2,2

[FeOH]2+(aq)+H2O=[Fe(OH)2]+(aq)+H+(aq) 3,5

[Fe(OH)2]+(aq)+H2O=[Fe(OH)3](aq)+H+(aq) 6,3

[Fe(OH)3](aq)+H2O=[Fe(OH)4]−(aq)+H+(aq) 9,6

Hidrólise do Fe2+(aq) pKa1

Fe2+(aq)+H2O=[Fe(OH)]+(aq)+H+(aq) 9,2

Solubilidade2  

Fe(OH)3(s)Kps=[Fe3+][OH]3=2,79x10−39 Insolúvel

Fe(OH)2(s)Kps=[Fe2+][OH]2=4,87x10−17 0,72g/100mL

Potencial padrão de redução do Ferro2 εº (V)

Fe3+(aq)+e−→Fe2+(aq) 0,771

1Ref. 2;

2Ref. 3.

O ferro, no ambiente aquoso e oxigenado - como é o caso da crosta terrestre - apresenta uma química rica, em que intrincados processos podem ocorrer e deslocar o equilíbrio químico, de forma a solubilizar e ressolubilizar materiais, promover reações e transportar elétrons por meio de reações de oxirredução. A Figura 2 apresenta o diagrama Eh x pH (diagrama de Pourbaix) para o ferro, em condição de metaestabilidade. As fases mais estáveis termodinamicamente, como hematita, α-Fe2O3, e magnetita, Fe3O4, foram retiradas do diagrama. Observa-se que o Fe2+ é predominante em ambiente anóxico e pH ácido a circum-neutro. Em pH mais alto, observa-se a formação de FeOH+ e Fe(OH)2(s). Em ambiente aerado e pH baixo, o Fe3+(aq) é predominante. Os oxi-hidróxidos de ferro amorfos ou cristalinos, nesse último caso como a goethita, α-FeOOH, ou hematita, são formados em pH mais alto e em ambientes aerados. A magnetita, constituída de formas de ferro di- e trivalente, é formada em condições de Eh intermediário. No processo de desidratação, a goethita se transforma em hematita. A água e a presença de oxigênio modulam a distribuição das várias espécies químicas de ferro e, consequentemente, o seu comportamento químico na natureza.4

termodinamicamente, como Fe2O3 e Fe3O4, foram retiradas do diagrama. [Fe] = 0,1 mol L-1. A região de estabilidade da água está limitada pelas linhas paralelas e tracejadas  

Nas condições fisicoquímicas encontradas na Terra, o ferro apresenta versatilidade, podendo interagir e formar compostos diferentes, participar