Jern (Fe) – grunnstoff nummer 26

Jern (Fe) er et overgangsmetall med atomnummer 26. De vanligste ionene er Fe²⁺ og Fe³⁺, og jern er et nøkkelstoff for å forstå oksidasjonstall, redoks og korrosjon.

Fakta om jern

• Symbol: Fe
• Atomnummer: 26
• Atommasse: 55,845 u
• Gruppe: 8
• Periode: 4
• Blokk: d-blokk
• Kategori: overgangsmetall
• Tilstand ved romtemperatur: Fast stoff
• Smeltepunkt: 1537,9 °C
• Kokepunkt: 2860,9 °C
• Elektronkonfigurasjon: [Ar] 3d6 4s2
• Elektronegativitet: 1,83

Egenskaper

Jern er overgangsmetall med atomnummer 26 og atommasse 55,845 u. Ved romtemperatur er jern fast stoff. Elektronkonfigurasjonen [Ar] 3d6 4s2 plasserer grunnstoffet i d-blokken og gruppe 8.

Elektronkonfigurasjon

Elektronkonfigurasjonen til et nøytralt jernatom er [Ar] 3d⁶ 4s². Når jern danner ioner, fjernes 4s-elektronene før 3d-elektronene: Fe²⁺ kan skrives [Ar] 3d⁶, mens Fe³⁺ kan skrives [Ar] 3d⁵.

Valenselektroner og ioner

For overgangsmetaller er valenselektroner mer sammensatt enn for hovedgruppene. Både 4s- og 3d-elektroner kan delta i kjemien, noe som bidrar til flere oksidasjonstall.

Fe²⁺ og Fe³⁺ er de viktigste jernionene i grunnleggende kjemi. Overgangen mellom dem er sentral i redoksreaksjoner.

Oksidasjonstall

• +2 – jern(II), Fe²⁺
• +3 – jern(III), Fe³⁺

Reaksjoner og modeller

• Fe → Fe²⁺ + 2 e⁻ – Dette er oksidasjonshalvreaksjonen for jern. Den er et viktig første trinn når du beskriver korrosjon elektrokjemisk.
• O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻ → 4 OH⁻ – I luftet, nøytralt vann kan oksygen reduseres ved en annen del av jernoverflaten. Sammen med jernets oksidasjon driver dette korrosjonen.
• Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu – Jern er mindre edelt enn kobber. Derfor oksideres Fe, mens Cu²⁺ reduseres til kobbermetall.

Viktige forbindelser

• FeO – jern(II)oksid
• Fe₂O₃ – jern(III)oksid
• Fe₃O₄ – magnetitt
• FeSO₄ – jern(II)sulfat

Hva brukes jern til?

• Stål i bygg og transport
• Hemoglobin i blodet
• Magneter

Jern i Kjemi 1

Jern viser tydelig hvorfor overgangsmetaller kan ha flere oksidasjonstall. Rust er ikke ett enkelt stoff, men en blanding av oksider og hydrerte jernforbindelser. I Kjemi 1 er det viktigste å kunne følge elektronoverføringen og skille Fe²⁺ fra Fe³⁺.

Jern i Kjemi 2

I Kjemi 2 kobles jern til elektrokjemi, spenningsrekka, korrosjonsceller og korrosjonsbeskyttelse. Du bør kunne skrive halvreaksjoner og forklare hvorfor salt og fuktighet kan øke korrosjonshastigheten.

Oppgaver

1. Hvor mange elektroner har et Fe³⁺-ion sammenlignet med et nøytralt Fe-atom?
   Løsningsidé: Jern har atomnummer 26. Fe³⁺ har avgitt tre elektroner og har derfor 23 elektroner.
2. I reaksjonen Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu: hvilket stoff oksideres, og hvilket reduseres?
   Løsningsidé: Følg oksidasjonstallene: Fe går fra 0 til +2, mens Cu går fra +2 til 0.
3. Hvorfor er likningen 4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃ bare en forenkling av rustdannelse?
   Løsningsidé: Vanlig rust dannes elektrokjemisk i nærvær av vann og består av flere oksider/hydroksider og hydrerte forbindelser, ikke bare rent Fe₂O₃.

Visste du at …

Jordas kjerne består i hovedsak av jern – og gir planeten magnetfeltet sitt.