Grupo de ferro - Iron group
Na química e na física , o grupo do ferro se refere a elementos que estão de alguma forma relacionados ao ferro ; principalmente no período (linha) 4 da tabela periódica. O termo tem significados diferentes em contextos diferentes.
Em química, o termo é amplamente obsoleto, mas geralmente significa ferro , cobalto e níquel , também chamada de tríade do ferro ; ou, às vezes, outros elementos que se assemelham ao ferro em alguns aspectos químicos.
Em astrofísica e física nuclear , o termo ainda é bastante comum e normalmente significa aqueles três mais cromo e manganês - cinco elementos que são excepcionalmente abundantes, tanto na Terra quanto em outras partes do universo, em comparação com seus vizinhos na tabela periódica. O titânio e o vanádio também são produzidos nas supernovas do Tipo 1a .
Química Geral
Na química, "grupo do ferro" costumava se referir ao ferro e aos próximos dois elementos da tabela periódica , a saber, cobalto e níquel . Esses três compunham a "tríade de ferro". Eles são os elementos principais dos grupos 8, 9 e 10 da tabela periódica ; ou a linha superior do "grupo VIII" no sistema IUPAC antigo (pré-1990), ou do "grupo VIIIB" no sistema CAS . Esses três metais (e os três do grupo da platina , imediatamente abaixo deles) foram separados dos outros elementos porque têm semelhanças óbvias em sua química, mas não estão obviamente relacionados com nenhum dos outros grupos.
As semelhanças na química foram notadas como uma das tríades de Döbereiner e por Adolph Strecker em 1859. Na verdade, as "oitavas" de Newlands (1865) foram duramente criticadas por separar o ferro do cobalto e do níquel. Mendeleev enfatizou que grupos de "elementos quimicamente análogos" poderiam ter pesos atômicos semelhantes , bem como pesos atômicos que aumentam em incrementos iguais, tanto em seu artigo original de 1869 quanto em sua Palestra Faraday de 1889 .
Química Analítica
Nos métodos tradicionais de análise inorgânica qualitativa, o grupo do ferro consiste nos cátions que
- têm cloretos solúveis ; e
- não são precipitados como sulfetos por sulfeto de hidrogênio em condições ácidas ;
- são precipitados como hidróxidos em torno de pH 10 (ou menos) na presença de amônia .
Os principais cátions do grupo do ferro são o próprio ferro (Fe 2+ e Fe 3+ ), o alumínio (Al 3+ ) e o cromo (Cr 3+ ). Se o manganês estiver presente na amostra, uma pequena quantidade de dióxido de manganês hidratado é frequentemente precipitada com os hidróxidos do grupo do ferro. Os cátions menos comuns que são precipitados com o grupo do ferro incluem berílio , titânio , zircônio , vanádio , urânio , tório e cério .
Astrofísica
O grupo do ferro na astrofísica é o grupo de elementos do cromo ao níquel , que são substancialmente mais abundantes no universo do que aqueles que vêm depois deles - ou imediatamente antes deles - em ordem de número atômico . O estudo da abundância de elementos do grupo de ferro em relação a outros elementos em estrelas e supernovas permite o refinamento de modelos de evolução estelar .
A explicação para esta abundância relativa pode ser encontrada no processo de nucleossíntese em certas estrelas, especificamente aquelas com cerca de 8-11 massas solares . No final de suas vidas, uma vez que outros combustíveis tenham se esgotado, essas estrelas podem entrar em uma breve fase de " queima de silício ". Isso envolve a adição sequencial de núcleos de hélio4
2Ele
(um " processo alfa ") para os elementos mais pesados presentes na estrela, a partir de28
14Si
:
28
14Si
+ 4
2Ele
→ 32
16S
32
16S
+ 4
2Ele
→ 36
18Ar
36
18Ar
+ 4
2Ele
→ 40
20Ca
40
20Ca
+ 4
2Ele
→ 44
22Ti
44
22Ti
+ 4
2Ele
→ 48
24Cr
48
24Cr
+ 4
2Ele
→ 52
26Fe
52
26Fe
+ 4
2Ele
→ 56
28Ni
Todas essas reações nucleares são exotérmicas : a energia liberada compensa parcialmente a contração gravitacional da estrela. No entanto, a série termina em56
28Ni
, como a próxima reação da série
56
28Ni
+ 4
2Ele
→ 60
30Zn
é endotérmico. Sem nenhuma outra fonte de energia para se sustentar, o núcleo da estrela colapsa sobre si mesmo, enquanto as regiões externas são explodidas em uma supernova Tipo II .
O níquel-56 é instável em relação ao decaimento beta , e o produto estável final da queima do silício é56
26Fe
.
| Massa de nuclídeo | Defeito de massa | Energia de ligação por núcleo |
|
|---|---|---|---|
| 62 28Ni |
61,9283451 (6) u | 0,5700031 (6) u | 8,563872 (10) MeV |
| 58 26Fe |
57,9332756 (8) u | 0,5331899 (8) u | 8,563158 (12) MeV |
| 56 26Fe |
55,9349375 (7) u | 0,5141981 (7) u | 8,553080 (12) MeV |
Frequentemente é afirmado incorretamente que o ferro-56 é excepcionalmente comum porque é o mais estável de todos os nuclídeos. Isso não é bem verdade:62
28Ni
e 58
26Fe
têm energias de ligação ligeiramente mais altas por núcleo - isto é, são ligeiramente mais estáveis como nuclídeos - como pode ser visto na tabela à direita. No entanto, não existem rotas nucleossintéticas rápidas para esses nuclídeos.
Na verdade, existem vários nuclídeos estáveis de elementos do cromo ao níquel no topo da curva de estabilidade, o que explica sua abundância relativa no universo. Os nuclídeos que não estão na via direta do processo alfa são formados pelo processo s , a captura de nêutrons lentos dentro da estrela.
Veja também
- Elementos do grupo de ferro ionizados individualmente
- S-processo
- Processo de queima de silício
- Abundância dos elementos químicos