Dobijanje i primena gvožđa. Hemijska i fizička svojstva željeza

Bražnikova Alla Mikhailovna,

GBOU srednja škola №332

Nevski okrug Sankt Peterburga

Ovaj priručnik razmatra pitanja na temu "Hemija željeza". Pored tradicionalnih teorijskih pitanja, razmatraju se i pitanja koja prevazilaze osnovni nivo. Sadrži pitanja za samokontrolu, koja omogućavaju studentima da provjere nivo asimilacije relevantnog nastavnog materijala u pripremi za ispit.

POGLAVLJE 1. GVOŽĐE JE JEDNOSTAVNA SUPSTANCA.

Struktura atoma gvožđa .

Gvožđe je d-element, koji se nalazi u sporednoj podgrupi grupe VIII periodnog sistema. Najčešći metal u prirodi poslije aluminijum. Sastoji se od mnogih minerala: smeđe željezne rude (hematit) Fe 2 O 3, magnetne željezne rude (magnetit) Fe 3 O 4, pirita FeS 2.

Elektronska struktura : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

Valence : II, III, (IV).

Stanja oksidacije: 0, +2, +3, +6 (samo u feratima K 2 FeO 4).

fizička svojstva.

Gvožđe je sjajan, srebrno-bijeli metal, t.p. - 1539 0 C.

Potvrda.

Čisto željezo se može dobiti redukcijom oksida vodonikom pri zagrijavanju, kao i elektrolizom otopina njegovih soli. Domenski proces - dobijanje željeza u obliku legura sa ugljikom (lijevano željezo i čelik):

1) 3Fe 2 O 3 + CO → 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe 3 O 4 + CO → 3FeO + CO 2

3) FeO + CO → Fe + CO 2

Hemijska svojstva.

I. Interakcija sa jednostavnim supstancama - nemetalima

1) Sa hlorom i sumporom (kada se zagreva). Sa jačim oksidantom, hlor oksidira željezo u Fe 3+, sa slabijim - sumpor - u Fe 2+:

2Fe 2 + 3Cl → 2FeCl 3

2) Sa ugljem, silicijumom i fosforom (na visokoj temperaturi).

3) U suhom zraku oksidira se kisikom, stvarajući kamenac - mješavinu željeznih (II) i (III) oksida:

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3)

II. Interakcija sa složenim supstancama.

1) Korozija (rđanje) gvožđa se odvija u vlažnom vazduhu:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

Na visokoj temperaturi (700 - 900 0 C) u nedostatku kisika, željezo reagira s vodenom parom, istiskujući iz nje vodik:

3Fe+ 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2

2) Zamjenjuje vodonik iz razrijeđene hlorovodonične i sumporne kiseline:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 (razb.) \u003d FeSO 4 + H 2

Visokokoncentrirane sumporne i dušične kiseline ne reagiraju sa željezom na uobičajenim temperaturama zbog njegove pasivacije.

S razrijeđenom dušičnom kiselinom željezo se oksidira u Fe 3+, a produkti redukcije HNO 3 ovise o njegovoj koncentraciji i temperaturi:

8Fe + 30HNO 3 (veoma dobro razgrađuje) → 8Fe(NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

Fe + 4HNO 3 (dif.) → Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

Fe + 6HNO 3 (konc.) → (temperatura) Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

3) Reakcija sa rastvorima soli metala desno od gvožđa u elektrohemijskom nizu napona metala:

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

POGLAVLJE2. JEDINJENJA GVOŽĐA(II).

Gvozdeni oksid (II) .

FeO oksid je crni prah, nerastvorljiv u vodi.

Potvrda.

Oporavak iz željeznog oksida (III) na 500 0 C djelovanjem ugljičnog monoksida (II):

Fe 2 O 3 + CO → 2FeO + CO 2

Hemijska svojstva.

Glavni oksid, odgovara Fe (OH) 2 hidroksidu: otapa se u kiselinama, formirajući soli željeza (II):

FeO+ 2HCl → FeCl 2 + H 2 O

Gvožđe hidroksid (II).

Gvožđe hidroksid Fe(OH) 2 je baza nerastvorljiva u vodi.

Potvrda.

Djelovanje alkalija na soli željeza () bez pristupa zraka:

FeSO 4 + NaOH → Fe(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

Hemijska svojstva.

Hidroksid Fe(OH) 2 pokazuje osnovna svojstva, dobro se rastvara u mineralnim kiselinama, formirajući soli.

Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 → FeSO 4 + 2H 2 O

Kada se zagrije, raspada se:

Fe(OH) 2 → (temperatura) FeO+ H 2 O

redoks svojstva.

Jedinjenja gvožđa (II) pokazuju dovoljno jaka redukciona svojstva, stabilna su samo u inertnoj atmosferi; na vazduhu (polako) ili u vodenom rastvoru pod dejstvom oksidacionih sredstava (brzo) prelaze u jedinjenja gvožđa (III):

4 Fe(OH) 2 (talog) + O 2 + 2H 2 O→ 4 Fe(OH) 3 ↓

2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 → 5 Fe 2 (SO 4) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O

Jedinjenja željeza (II) također mogu djelovati kao oksidanti:

FeO+ CO→ (temperatura) Fe+ CO

POGLAVLJE 3. JEDINJENJA GVOŽĐA (III).

Gvozdeni oksid (III)

Fe 2 O 3 oksid je najstabilnije prirodno jedinjenje gvožđa koje sadrži kiseonik. To je amfoterni oksid, nerastvorljiv u vodi. Nastaje tokom pečenja pirita FeS 2 (vidi 20.4 "Dobijanje SO 2".

Hemijska svojstva.

1) Rastvarajući se u kiselinama, stvara soli gvožđa (III):

Fe 2 O 3 + 6HCl → 2FeCl 3 + 3H 2 O

2) Kada se stapa sa kalijum karbonatom, formira kalijum ferit:

Fe 2 O 3 + K 2 CO 3 → (temperatura) 2KFeO 2 + CO 2

3) Pod dejstvom redukcionih agenasa, deluje kao oksidaciono sredstvo:

Fe 2 O 3 + 3H 2 → (temperatura) 2Fe + 3H 2 O

Gvožđe hidroksid (III)

Gvožđe hidroksid Fe (OH) 3 je crveno-smeđa supstanca, nerastvorljiva u vodi.

Potvrda.

Fe 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Fe(OH) 3 ↓ + 3Na 2 SO 4

Hemijska svojstva.

Fe (OH) 3 hidroksid je slabija baza od gvožđe (II) hidroksida, ima slabo izraženu amfoternost.

1) Rastvorljivo u slabim kiselinama:

2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

2) Kada se prokuva u 50% rastvoru NaOH, formira se

Fe(OH) 3 + 3NaOH → Na 3

soli gvožđa (III).

Podložno jakoj hidrolizi u vodenom rastvoru:

Fe 3+ + H 2 O ↔ Fe (OH) 2+ + H +

Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O ↔ Fe (OH) SO 4 + H 2 SO 4

Pod dejstvom jakih redukcionih sredstava u vodenom rastvoru ispoljavaju se oksidirajuća svojstva, pretvarajući se u soli gvožđa (II):

2FeCl 3 + 2KI → 2FeCl 2 + I 2 + 2KCl

Fe 2 (SO 4) 3 + Fe → 3 Fe

POGLAVLJE4. KVALITATIVNE REAKCIJE.

Kvalitativne reakcije na Fe 2+ i Fe 3+ jone.

Reagens za Fe 2+ jon je kalijum heksacijanoferat (III) (crvena krvna so), koji sa sobom daje intenzivno plavi talog mešane soli - kalijum-gvožđe (II) heksacijanoferat (III) ili turnbull blue:

FeCl 2 + K 3 → KFe 2+ ↓ + 2KCl

Reagens za Fe 3+ ion je tiocijanatni ion (tiocijanatni ion) CNS - pri interakciji sa solima željeza (III) nastaje krvavocrvena supstanca - željezo (III) tiocijanat:

FeCl 3 + 3KCNS → Fe(CNS) 3 + 3KCl

3) Fe 3+ joni se takođe mogu detektovati pomoću kalijum heksacijanoferata (II) (žuta krvna so). U tom slučaju nastaje u vodi nerastvorljiva supstanca intenzivne plave boje - kalij-gvožđe (III) heksacijanoferat (II) ili pruska plava:

FeCl 3 + K 4 → KFe 3+ ↓ + 3KCl

POGLAVLJE 5. MEDICINSKI I BIOLOŠKI ZNAČAJ GVOŽĐA.

Uloga gvožđa u organizmu.

Iron učestvuje u stvaranju hemoglobina u krvi, u sintezi hormona štitnjače, u zaštiti organizma od bakterija. Neophodan je za stvaranje imunoloških zaštitnih ćelija, potreban je za "rad" vitamina B.

Iron dio je više od 70 različitih enzima, uključujući i respiratorne, koji osiguravaju procese disanja u stanicama i tkivima, te sudjeluju u neutralizaciji stranih tvari koje ulaze u ljudski organizam.

Hematopoeza. Hemoglobin.

Izmjena plinova u plućima i tkivima.

Anemija zbog nedostatka gvožđa.

Nedostatak gvožđa u organizmu dovodi do bolesti kao što su anemija, anemija.

Anemija deficijencije gvožđa (IDA) je hematološki sindrom koji karakteriše poremećena sinteza hemoglobina zbog nedostatka gvožđa, a manifestuje se anemijom i sideropenijom. Glavni uzroci IDA su gubitak krvi i nedostatak hrane i pića bogate hemom.

Bolesnika mogu uznemiravati umor, otežano disanje i lupanje srca, posebno nakon fizičkog napora, često - vrtoglavica i glavobolja, zujanje u ušima, moguća je čak i nesvjestica. Osoba postaje razdražljiva, poremećen je san, smanjuje se koncentracija pažnje. Budući da je dotok krvi u kožu smanjen, može se razviti povećana osjetljivost na hladnoću. Postoje i simptomi iz gastrointestinalnog trakta - oštro smanjenje apetita, dispeptični poremećaji (mučnina, promjene u prirodi i učestalosti stolice).

Gvožđe je sastavni deo vitalnih bioloških kompleksa, kao što su hemoglobin (transport kiseonika i ugljen-dioksida), mioglobin (skladištenje kiseonika u mišićima), citokromi (enzimi). Tijelo odrasle osobe sadrži 4-5 g željeza.

SPISAK KORIŠĆENE LITERATURE:

K.N. Zelenin, V.P. Sergutin, O.V. Malt "Ispit iz hemije položili smo savršeno." Elbl-SPb doo, 2001.
K.A. Makarov "Medicinska hemija". Izdavačka kuća St. Petersburg State Medical University of St. Petersburg, 1996.
N.L. Glinka Opšta hemija. Lenjingradska "Hemija", 1985.
V.N. Doronkin, A.G. Berezhnaya, T.V. Sazhnev, V.A. Fevraleva "Hemija. Tematski testovi za pripremu ispita. Izdavačka kuća "Legion", Rostov na Donu, 2012.

IRON (Ferrum, Fe) - element grupe VIII periodnog sistema D. I. Mendeljejeva; dio je respiratornih pigmenata, uključujući hemoglobin, uključen je u proces vezivanja i transporta kisika u tkiva u tijelu životinja i ljudi; stimulira funkciju hematopoetskih organa; Koristi se kao lijek za anemična i neka druga patološka stanja. Radioaktivni izotop 59 Fe koristi se kao radioaktivni tragač u klin, laboratorijskim istraživanjima. Redni broj 26, u. težina 55.847.

U prirodi su pronađena četiri stabilna izotopa gvožđa, sa masenim brojevima 54 (5,84%), 56 (91,68%), 57 (2,17%) i 58 (0,31%).

Gvožđe se nalazi svuda, kako na Zemlji, posebno u njenom jezgru, tako i u meteoritima. Zemljina kora sadrži 4,2 težinskih postotaka, odnosno 1,5 atomskih postotaka gvožđa.Sadržaj gvožđa u kamenitim meteoritima je u proseku 23%, a ponekad dostiže i 90% (takvi meteoriti se nazivaju gvozdeni meteoriti). U obliku složenih organskih jedinjenja željezo je dio biljnih i životinjskih organizama.

Zh. je dio mnogih minerala, a to su oksidi željeza (crvena željezna ruda - Fe 2 O 3, magnetna željezna ruda - FeO-Fe 2 O 3, smeđa željezna ruda - 2Fe 2 O 3 -3H 2 O), ili karbonati (siderit - FeCO 3), ili jedinjenja sumpora (gvozdeni pirit, magnetni pirit), ili, konačno, silikati (npr. olivin, itd.). Zh. se nalazi u podzemnim vodama i vodama raznih rezervoara. Zh. se nalazi u morskoj vodi u koncentraciji od 5 10 -6%.

U tehnici cinka se koristi u obliku legura sa drugim elementima koji značajno mijenjaju njegova svojstva. Legure gvožđa sa ugljenikom su od najveće važnosti.

Fizičko-hemijska svojstva željeza i njegovih spojeva

Pure Zh. - briljantno bijeli savitljivi metal sa sivkastom nijansom; t° pl 1539 ± 5°, t° ključanje cca. 3200°; otkucaji težina 7,874; ima, u poređenju sa drugim čistim metalima, najveća feromagnetna svojstva, odnosno sposobnost da pod uticajem spoljašnjeg magnetnog polja stekne svojstva magneta.

Poznate su dvije kristalne modifikacije željeza: alfa i gama željezo. Prva, alfa modifikacija, stabilna je ispod 911° i iznad 1392°, druga, gama modifikacija, u temperaturnom rasponu od 911° do 1392°. Na temperaturama iznad 769°, alfa gvožđe je nemagnetno, a ispod 769° je magnetno. Nemagnetno alfa gvožđe se ponekad naziva beta gvožđe, a visokotemperaturno alfa gvožđe se ponekad naziva i delta gvožđe. Zh. lako stupa u interakciju s razrijeđenim kiselinama (na primjer, sa klorovodičnom, sumpornom, octenom) uz oslobađanje vodika i stvaranje odgovarajućih željeznih soli Zh., tj. Fe (II) soli. Zh.-ova interakcija sa visoko razblaženom azotnom kiselinom odvija se bez izdvajanja vodonika sa formiranjem soli željeznog nitrata Zh. - Fe (NO 3) 2 i soli dušika amonijuma - NH 4 NO 3. U interakciji Zh. sa konts. dušična kiselina stvara oksidnu sol Zh., odnosno sol Fe (III), - Fe (NO 3) 3, a istovremeno se oslobađaju dušikovi oksidi.

Na suhom zraku, željezo je prekriveno tankim (debljine 3 nm) oksidnim filmom (Fe 2 O 3), ali ne rđa. Na visokim temperaturama, u prisustvu vazduha, gvožđe oksidira, formirajući gvozdeni kamenac - mešavinu oksida (FeO) i oksida (Fe 2 O 3) Zh. U prisustvu vlage i vazduha, gvožđe korodira; oksidira sa stvaranjem rđe, rub je mješavina hidratiziranih željeznih oksida.Da bi se željezo zaštitilo od rđe, prekriveno je tankim slojem drugih metala (cink, nikal, hrom, itd.) ili uljanim bojama i lakovi ili se postiže stvaranje željeza na površini.tanki film dušikovog oksida – Fe 3 O 4 (plavljenje čelika).

Zh. pripada elementima s promjenjivom valentnošću, te stoga njegovi spojevi mogu sudjelovati u redoks reakcijama. Poznata su jedinjenja dvo-, tri- i heksavalentnog gvožđa.

Najstabilnija su jedinjenja dvo- i trovalentnog gvožđa. Jedinjenja kiseonika Zh. - oksid (FeO) i oksid (Fe 2 O 3) - imaju osnovna svojstva i formiraju soli sa to-tami. Hidrati ovih oksida Fe(OH) 2 , Fe(OH) 3 su nerastvorljivi u vodi. Soli gvožđa, odnosno dvovalentne, tečne (FeCl 2, FeSO 4 itd.), koje se nazivaju Fe (II) soli ili ferosoli, bezbojne su u bezvodnom stanju, a u prisustvu kristalizacione vode ili u rastvorenom stanju imaju plavkasto zelene boje;, disociraju stvaranjem Fe 2+ jona. Kristalni hidrat dvostrukog amonijum sulfata i dvovalentnog J. (NH 4) 2 SO 4 -FeSO 4 -6H 2 O naziva se Mohrova sol. Osetljiva reakcija na soli Fe (II) je stvaranje precipitata turbul plavog - Fe 3 2 sa rastvorom K 3 Fe (CN) 6.

Soli oksida, tj. trovalentnog željeza ili Fe (III), nazvane Fe (III) soli ili ferisoli, obojene su žuto-smeđom ili crveno-smeđom bojom, na primjer, željezni hlorid, koji je komercijalno dostupan u obliku žutog higroskopnog FeCl kristalni hidrat 3 -6H 2 O. Dvostruke sulfatne soli Fe (III), koje se nazivaju gvozdena stipsa, na primer, gvožđe-amonijum stipsa (NH 4) 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 24H 2 O. U rastvoru Fe soli (III) disociraju stvaranjem Fe 3+ jona. Osetljive reakcije na Fe (III) soli su: 1) formiranje taloga pruskog plavog Fe 4 3 sa rastvorom K 4 Fe (CN) 6 i 2) formiranje crvenog rodanskog gvožđa Fe (CNS) 3 sa dodatak tiocijanatnih soli (NH 4 CNS ili KCN).

Jedinjenja heksavalentnog gvožđa su soli gvožđa to-you (ferati K2FeO4, BaFeO4). Odgovarajući ovim solima gvožđa za - to (H2FeO4) i njegov anhidrid su nestabilni i u slobodnom stanju se ne primaju. Ferati su jaki oksidanti, nestabilni su i lako se razgrađuju oslobađanjem kisika.

Postoji veliki broj složenih jedinjenja tečnosti.Na primer, kada se kalijum cijanid dodaje solima željezne tečnosti, kalijum cijanid prvo formira talog cijanidne tečnosti.Fe (CN)2, koji zatim, sa viškom KCN, ponovo se otapa i formira K 4 Fe (CN) 6 [heksacijano- (II) kalij-ferat, kalij-fericijanid ili kalij-fericijanid]. Drugi primjer je K 3 Fe (CN) 6 [kalijev heksacijano-(III) ferat, kalijum fericijanid ili kalijum ferocijanid], itd. Ferocijanid daje ion Fe (CN) 4 - u rastvoru, a fericinid daje Fe (CN) 6 3- . Zh., sadržan u ovim anionima, ne daje kvalitativne reakcije na ione gvožđa Fe 3+ i Fe 2+. Ž. lako formira kompleksna jedinjenja sa mnogim organskim kiselinama, kao i sa azotnim bazama. Formiranje obojenih kompleksnih jedinjenja gvožđa sa a, alfa1-dipiridilom ili sa o-fenantrolinom leži u osnovi veoma osetljivih metoda za detekciju i kvantifikovanje malih količina gvožđa.Supstance kao što je hem (vidi Hemoglobin) biogenog porekla su takođe kompleksna jedinjenja gvožđa.

Sa ugljičnim monoksidom, željezo daje hlapljiva jedinjenja - karbonile. Karbonil Ž. Fe (CO) 5 se naziva pentakarbonil Ž. i koristi se za dobijanje najčistijeg, bez ikakvih nečistoća Ž. za potrebe dobijanja hemikalije. katalizatore, kao i za neke električne svrhe.

Gvožđe u ljudskom telu

Tijelo odrasle osobe sadrži u prosjeku 4-5 g Fe, od čega cca. 70% je u sastavu hemoglobina, (vidi), 5-10% - u sastavu mioglobina (vidi), 20-25% u obliku rezerve Zh. i ne više od 0,1% - u krvnoj plazmi. Nek-roj količina Zh. je dio različitih organskih spojeva intracelularno. UREDU. 1% Zh. također je dio brojnih respiratornih enzima (vidi Respiratorni pigmenti, Respiratorni enzimi, Biološka oksidacija), koji kataliziraju procese disanja u stanicama i tkivima.

Zh., pronađen u krvnoj plazmi, je transportni oblik Zh., rez je povezan s proteinskim transferinom koji predstavlja beta-globuline i, moguće, alfa-globuline i albumine. Teoretski, 1,25 mikrograma masti može se povezati sa 1 mg proteina, odnosno ukupno, cca. 3 mg Zh. Međutim, u stvari, transferin je zasićen Zh. samo za 20-50% (u prosjeku jedna trećina). Dodatna količina Zh., rez u određenim uvjetima može kontaktirati transferin, definira nezasićenu sposobnost vezivanja željeza (NZhSS) krvi; ukupna količina Zh., rez se može povezati transferinom, definira opću sposobnost vezivanja željeza (OZHSS) krvi. U krvnom serumu sadržaj Zh. određuje se prema Valkvistu (V. Vahlquist) u modifikaciji Hagberga (V. Hagberg) i E. A. Efimove. Metoda se zasniva na činjenici da se kompleksi gvožđe-protein u krvnoj plazmi u kiseloj sredini disociraju oslobađanjem F. Proteini se precipitiraju, a u filtratu bez proteina Fe (III) se pretvara u Fe (II), koji formira obojeni rastvorljivi kompleks sa o-fenantrolinom, intenzitet boje je proporcionalan količini Zh. u rastvoru. Za određivanje se uzima 0,3 ml nehemoliziranog krvnog seruma, proračun se vrši prema kalibracionoj krivulji.

Sposobnost vezivanja gvožđa krvnog seruma određuje A. Schade u modifikaciji Rath (C. Rath) i Finch (C. Finch). Metoda se zasniva na činjenici da interakcija beta-globulina i dvovalentnog gvožđa stvara narandžasto-crveni kompleks. Stoga, kada se ferosoli (obično Mohrove soli) dodaju u krvni serum, intenzitet ove boje se povećava, rubovi se oštro stabiliziraju na tački zasićenja proteina. Prema količini Zh., potrebnoj za zasićenje proteina, sudi NZhSS. Ova vrijednost, zbrojena sa količinom tečnosti u krvnom serumu, odražava OZHSS.

Održavanje Zh. u krvnoj plazmi podložno je dnevnim fluktuacijama, smanjuje se do druge polovine dana. Koncentracija Zh. u krvnoj plazmi također ovisi o dobi: kod novorođenčadi je jednaka 175 mcg, kod djece u dobi od 1 godine - 73 mcg%; tada se koncentracija Zh. ponovo povećava na 110-115 μg% i ne mijenja se značajno do 13. godine. Kod odraslih postoje razlike u koncentraciji Zh. u krvnom serumu u zavisnosti od pola: sadržaj Zh. kod muškaraca je 120 mcg%, a kod žena - 80 mcg%. U punoj krvi ova razlika je manje izražena. OZHSS normalnog krvnog seruma je 290-380 mcg%. U urinu osobe dnevno se izluči 60-100 mcg F.

Taloženje gvožđa u tkivima

Zh., koji se taloži u tkivima tijela, može biti egzogenog i endogenog porijekla. Egzogena sideroza je uočena u nekim profesijama kao profesionalna opasnost, posebno kod rudara koji rade na razvoju crvene željezne rude i kod elektrozavarivača. U tim slučajevima, Fe (III) oksidi (Fe 2 O 3) se talože u plućima, ponekad uz formiranje siderotičnih čvorova dijagnosticiranih radiografijom. Histološki, noduli su nakupina prašine koja sadrži željezo u lumenu alveola, u deskvamiranim alveolarnim stanicama, u interalveolarnim septama, u adventiciji bronha sa razvojem oko vezivnog tkiva. Kod električnih zavarivača količina tečnosti koja se taloži u plućima je obično mala; njegove čestice su pretežno manje od 1 mikrona; kod rudara se uočavaju masivne naslage., količina to-rogo u oba pluća može dostići 45 g i čini 39,6% težine pepela preostalog nakon sagorevanja pluća. Čista sideroza pluća, na primjer, kod elektrozavarivača, nije praćena pneumosklerozom i invalidnošću; rudari, međutim, obično imaju siderosilikozu s razvojem pneumoskleroze (vidi).

Egzogena sideroza očne jabučice se opaža kada se u oko unesu fragmenti željeza, strugotine itd.; istovremeno metalna tečnost prelazi u bikarbonat, zatim u hidrat tečnog oksida i deponuje se u procesima cilijarnog tela, epitelu prednje očne komore, kapsuli sočiva, episkleralnom tkivu, retini i optičkom nervu , gdje se može otkriti pomoću odgovarajuće mikrokem. reakcije. Egzogena lokalna sideroza može se uočiti oko fragmenata gvožđa koji su pali u tkiva tokom kućne i borbene traume (fragmenti granata, granata, itd.).

Izvor endogene sideroze u velikoj većini slučajeva je hemoglobin sa njegovom ekstra- i intravaskularnom destrukcijom. Jedan od krajnjih proizvoda razgradnje hemoglobina je pigment hemosiderin koji sadrži željezo, a koji se taloži u organima i tkivima. Hemosiderin je 1834. otkrio I. Müller, ali je termin "hemosiderin" predložio A. Neumann tek kasnije, 1888. Hemosiderin nastaje cijepanjem hema. To je polimer feritina (vidi) [Granik (S. Granick)]. Hemosiderin je agregat Fe(III) hidroksida više ili manje čvrsto vezan za proteine, mukopolisaharide i ćelijske lipide. Formiranje hemosiderina događa se u stanicama i mezenhimalne i epitelne prirode. Ove ćelije

V. V. Serov i V. S. Paukov predložili su da ih nazovemo sideroblastima. Granule hemosiderina se sintetiziraju u siderosomima sideroblasta. Mikroskopski, hemosiderin ima izgled zrnaca od žućkaste do zlatno smeđe, lociranih uglavnom unutar ćelija, ali ponekad i vanćelijsko. Hemosiderin granule sadrže do 35% Zh.; hemosiderin nikada ne stvara kristalne oblike.

Zbog činjenice da je izvor hemosiderina u većini slučajeva hemoglobin, fokalne naslage potonjeg mogu se uočiti bilo gdje u ljudskom tijelu gdje je došlo do krvarenja (vidi Hemosideroza). Kod hemosideroze, SH-feritin (aktivni sulfhidrilni oblik), koji ima vazoparalitička svojstva, otkriva se na mjestima taloženja hemosiderina. Posebno velike naslage hemosiderina, koje nastaju zbog feritina zbog kršenja staničnog metabolizma Zh., primjećuju se kod hemohromatoze (vidi); dok u jetri količina deponovane masti često prelazi 20-30 g. Naslage masti kod hemohromatoze, osim u jetri, zapažaju se i u pankreasu, bubrezima, miokardu, organima retikuloendotelnog sistema, ponekad i mukoznim žlezdama. dušnik, u štitnoj žlijezdi, mišićima i epitelu jezika itd.

Osim naslaga hemosiderina, ponekad dolazi do impregnacije (feruginizacije) elastičnog okvira pluća, elastičnih membrana plućnih žila sa smeđim induracijom ili moždanih žila u obodu krvarenja (vidi Smeđe zbijanje pluća ). Dolazi i do ferruginizacije pojedinih mišićnih vlakana u maternici, nervnih ćelija u mozgu kod određenih psihičkih oboljenja (idiotizam, rana i senilna demencija, Pikova atrofija, neke hiperkineze). Ove formacije su impregnirane koloidnim željezom, a ferruginizacija se može otkriti samo uz pomoć posebnih reakcija.

Za detekciju jonizovanog gvožđa u tkivima najčešće se koriste reakcija formiranja turbul plave boje prema Tiermann-Schmelzeru za detekciju Fe (II) i reakcija stvaranja pruskog plavog [Perlsova metoda korišćenjem Fe (III)].

Reakcija za nastanak turbul blue se odvija na sljedeći način: pripremljene sekcije se stavljaju na 1-24 sata u 10% rastvor amonijum sulfida da se sav fluid pretvori u dvovalentnu sumpornu tečnost, a zatim se preseci dobro ispiru u destilovanoj vodi. prebačen na 10-20 minuta. u sveže pripremljenoj mešavini jednakih delova 20% rastvora kalijum-fericijanida i 1% rastvora hlorovodonične kiseline. Ž. je ofarbana u jarko plavu boju; jezgra se mogu završiti karminom. Za prijenos dijelova koristite samo staklene igle.

Prema metodi Perlsa, rezovi se stavljaju na nekoliko minuta u svježe pripremljenu smjesu od 1 sat 2% vodenog rastvora kalij-fericijanida i 1,5 sata 1% rastvora hlorovodonične kiseline; zatim se rezovi ispiru vodom, a zrna se boje karminom. J. je obojen plavom bojom. SH-feritin se otkriva pomoću kadmijum sulfata (N. D. Klochkov).

Bibliografija: Biohemijske metode istraživanja u klinici, ur. A. A. Pokrovsky, str. 440, M., 1969; U e r b o l ostrvu i p. A. i At t e sh e u A. B. Gvožđe u životinjskom organizmu, Alma-Ata, 1967, bibliogr.; Glinka N. L. Opća hemija, str. 682, L., 1973; Kassirsky I. A. i Alekseev G. A. Klinička hematologija, str. 168, M., 1970, bibliogr.; Levin V.I. Proizvodnja radioaktivnih izotopa, str. 149, M., 1972; Mashkovsky M. D. Lijekovi, dio 2, str. 94, Moskva, 1977; Normalna hematopoeza i njena regulacija, ur. N. A. Fedorova, str. 244, M., 1976; Petrov V. N. i Shcherba M. M. Identifikacija, prevalencija i geografija nedostatka gvožđa, Klin, medicina, t. 20, 1972, bibliogr.; P Ya-bov S. I. i Shostka G. D. Molekularno genetski aspekti eritropoeze, L., 1973, bibliogr.; Sh erb i M. M. Stanja nedostatka gvožđa, L., 197 5; Klinische Hamatologie, hrsg. v. H. Begemann, S. 295, Stuttgart, 1970; Farmakološke osnove terapije, ur. od L. S. Goodman a. A. Gilman, L., 1975.

G. E. Vladimirov; G. A. Aleksejev (gem.), V. V. Bochkarev (rad.), A. M. Vikhert (zastoj. an.), V. V. Churyukanov (farm.).

DEFINICIJA

Iron- element osme grupe četvrtog perioda Periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva.

I mršavi broj je 26. Simbol je Fe (lat. “ferrum”). Jedan od najčešćih metala u zemljinoj kori (drugo mjesto nakon aluminija).

Fizička svojstva gvožđa

Gvožđe je sivi metal. U svom čistom obliku, prilično je mekan, savitljiv i duktilan. Elektronska konfiguracija vanjskog energetskog nivoa je 3d 6 4s 2 . U svojim spojevima, željezo pokazuje oksidaciona stanja "+2" i "+3". Tačka topljenja gvožđa je 1539C. Gvožđe formira dve kristalne modifikacije: α- i γ-gvožđe. Prvi od njih ima kubičnu rešetku usmjerenu na tijelo, a drugi ima kubičnu rešetku usmjerenu na lice. α-Gvožđe je termodinamički stabilno u dva temperaturna opsega: ispod 912 i od 1394C do tačke topljenja. Između 912 i 1394C, γ-gvožđe je stabilno.

Mehanička svojstva željeza zavise od njegove čistoće - sadržaja u njemu čak i vrlo malih količina drugih elemenata. Čvrsto gvožđe ima sposobnost da rastvori mnoge elemente u sebi.

Hemijska svojstva gvožđa

Na vlažnom vazduhu gvožđe brzo rđa, tj. prekriven smeđim premazom od hidratiziranog željeznog oksida, koji zbog svoje krhkosti ne štiti željezo od daljnje oksidacije. U vodi, željezo intenzivno korodira; uz obilan pristup kisika, formiraju se hidratizirani oblici željeznog oksida (III):

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.

Sa nedostatkom kiseonika ili sa otežanim pristupom, formira se mešani oksid (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Gvožđe se otapa u hlorovodoničnoj kiselini bilo koje koncentracije:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2.

Slično, otapanje se događa u razrijeđenoj sumpornoj kiselini:

Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.

U koncentriranim otopinama sumporne kiseline, željezo se oksidira u željezo (III):

2Fe + 6H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Međutim, u sumpornoj kiselini, čija je koncentracija blizu 100%, željezo postaje pasivno i praktički nema interakcije. U razrijeđenim i umjereno koncentriranim otopinama dušične kiseline, željezo se otapa:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Pri visokim koncentracijama dušične kiseline, otapanje se usporava i željezo postaje pasivno.

Kao i drugi metali, gvožđe reaguje sa jednostavnim supstancama. Reakcije interakcije željeza s halogenima (bez obzira na vrstu halogena) se odvijaju pri zagrijavanju. Interakcija željeza s bromom odvija se pri povećanom tlaku pare potonjeg:

2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.

Interakcija željeza sa sumporom (prah), dušikom i fosforom također se javlja kada se zagrije:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Gvožđe može da reaguje sa nemetalima kao što su ugljenik i silicijum:

3Fe + C = Fe 3 C;

Među reakcijama interakcije gvožđa sa složenim supstancama posebnu ulogu imaju sledeće reakcije – gvožđe je u stanju da redukuje metale koji se nalaze u nizu aktivnosti desno od njega, od rastvora soli (1), da redukuje gvožđe (III ) spojevi (2):

Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).

Gvožđe, pri povišenom pritisku, reaguje sa oksidom koji ne stvara soli – CO da bi se formirale supstance složenog sastava – karbonili – Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 i Fe 3 (CO) 12.

Gvožđe je, u odsustvu nečistoća, stabilno u vodi i u razblaženim alkalnim rastvorima.

Dobivanje gvožđa

Glavni način dobivanja željeza je iz željezne rude (hematit, magnetit) ili elektrolizom otopina njegovih soli (u ovom slučaju se dobiva „čisto“ željezo, tj. željezo bez nečistoća).

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježbajte

Željezna vaga Fe 3 O 4 mase 10 g prvo je tretirana sa 150 ml otopine hlorovodonične kiseline (gustina 1,1 g/ml) sa masenim udjelom hlorovodonika 20%, a zatim je u dobivenu otopinu dodan višak željeza. Odredite sastav otopine (u težinskim %).

Rješenje

Reakcione jednadžbe zapisujemo prema uslovu zadatka:

8HCl + Fe 3 O 4 \u003d FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1);

2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2).

Znajući gustinu i volumen otopine klorovodične kiseline, možete pronaći njegovu masu:

m sol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl);

m sol (HCl) \u003d 150 × 1,1 \u003d 165 g.

Izračunajte masu hlorovodonika:

m(HCl)=msol(HCl)×ω(HCl)/100%;

m(HCl) = 165 x 20%/100% = 33 g.

Molarna masa (masa od jednog mola) hlorovodonične kiseline, izračunata pomoću tabele hemijskih elemenata D.I. Mendeljejev - 36,5 g / mol. Odredite količinu klorovodika:

v(HCl) = m(HCl)/M(HCl);

v (HCl) = 33 / 36,5 \u003d 0,904 mol.

Molarna masa (masa jednog mola) skale, izračunata pomoću tabele hemijskih elemenata D.I. Mendeljejev - 232 g/mol. Nađite količinu tvari kamenca:

v (Fe 3 O 4) = 10/232 = 0,043 mol.

Prema jednačini 1, v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1: 8, dakle, v (HCl) = 8 v (Fe 3 O 4) = 0,344 mol. Tada će količina supstancije hlorovodonika izračunata prema jednačini (0,344 mol) biti manja od one naznačene u uslovu zadatka (0,904 mol). Dakle, hlorovodonična kiselina je u višku i nastaviće se druga reakcija:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3).

Odredimo količinu tvari željeznog klorida nastala kao rezultat prve reakcije (indeksi označavaju određenu reakciju):

v 1 (FeCl 2): v (Fe 2 O 3) = 1:1 = 0,043 mol;

v 1 (FeCl 3): v (Fe 2 O 3) = 2:1;

v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0,086 mol.

Odredimo količinu hlorovodonika koja nije reagovala u reakciji 1 i količinu supstance gvožđe (II) hlorida nastala tokom reakcije 3:

v rem (HCl) = v (HCl) - v 1 (HCl) = 0,904 - 0,344 \u003d 0,56 mol;

v 3 (FeCl 2): v rem (HCl) = 1:2;

v 3 (FeCl 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol.

Odredimo količinu FeCl 2 supstance koja nastaje tokom reakcije 2, ukupnu količinu FeCl 2 supstance i njenu masu:

v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 mol;

v 2 (FeCl 2): v 2 (FeCl 3) = 3:2;

v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0,129 mol;

v zbroj (FeCl 2) \u003d v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0,043 + 0,129 + 0,28 = 0,452 mol;

m (FeCl 2) \u003d v zbroj (FeCl 2) × M (FeCl 2) = 0,452 × 127 = 57,404 g.

Odredimo količinu tvari i masu željeza koja je ušla u reakcije 2 i 3:

v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2;

v 2 (Fe) \u003d 1/2 × v 2 (FeCl 3) = 0,043 mol;

v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2;

v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0,28 mol;

v zbroj (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0,043 + 0,28 = 0,323 mol;

m(Fe) = v zbroj (Fe) ×M(Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 g.

Izračunajmo količinu tvari i masu vodika koji se oslobađa u reakciji 3:

v (H 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol;

m (H 2) \u003d v (H 2) × M (H 2) = 0,28 × 2 = 0,56 g.

Određujemo masu rezultirajuće otopine m 'sol i maseni udio FeCl 2 u njoj:

m’ sol \u003d m sol (HCl) + m (Fe 3 O 4) + m (Fe) - m (H 2);

GVOŽĐE, Fe (a. gvožđe; n. Eisen; f. fer; i. hierro), je hemijski element grupe VIII periodnog sistema elemenata, atomski broj 26, atomska masa 55.847. Prirodni se sastoji od 4 stabilna izotopa: 54 Fe (5,84%), 56 Fe (91,68%), 57 Fe (2,17%) i 58 Fe (0,31%). Dobijeni su radioaktivni izotopi 52 Fe, 53 Fe, 55 Fe, 59 Fe, 60 Fe. Gvožđe je poznato još od praistorije. Po prvi put se osoba vjerovatno upoznala sa meteorskim gvožđem, jer. Drevni egipatski naziv za gvožđe "beni-pet" znači nebesko gvožđe. U hetitskim tekstovima spominje se gvožđe kao metal koji je pao s neba.

gvožđa u prirodi

Gvožđe je jedini element koji stvara kamen sa promenljivom valentnošću. Odnos oksidnog gvožđa i fero gvožđa stalno raste sa povećanjem silicijumske kiselosti taline. Još veći rast se dešava u alkalnim sistemima, gde mineral koji sadrži gvožđe - , (Na,Fe)Si 2 O 6 , postaje stenotvoran. U metamorfnom procesu, željezo, očigledno, ima malu pokretljivost. Sadržaj gvožđa u savremenim okeanskim sedimentima je blizak sadržaju u drevnim glinovitim stenama i glinovitim stenama. Pogledajte glavne genetske tipove depozita i šeme obogaćivanja u članku.

Dobivanje gvožđa

Čisto željezo se dobiva redukcijom iz oksida (piroforno željezo), elektrolizom vodenih otopina njegovih soli (elektrolitičko željezo), razgradnjom željeznog pentakarbonila Fe (CO) 5 pri zagrijavanju na t 250°C. Gvožđe visoke čistoće (99,99%) dobija se zonskim topljenjem. Komercijalno čisto željezo (oko 0,16% nečistoća ugljika, sumpora, itd.) topi se oksidacijom komponenti livenog gvožđa u proizvodnji čelika na otvorenom i u pretvaračima kiseonika. Zavareno željezo ili željezo od opeke dobiva se oksidacijom nečistoća niskougljičnog čelika željezom ili redukcijom ruda čvrstim ugljikom. Najveći dio željeza se topi u obliku čelika (do 2% ugljika) ili lijevanog željeza (preko 2% ugljika).

Upotreba gvožđa

Legure željeza i ugljika su osnova za dizajn materijala koji se koriste u svim industrijama. Tehničko gvožđe - materijal za jezgra elektromagneta i sidra električnih mašina, baterijske ploče. Gvozdeni prah se koristi u velikim količinama u zavarivanju. Oksidi željeza - mineralne boje; feromagnetni Fe 3 O 4 , g-Fe se koriste za proizvodnju magnetnih materijala. Sulfat FeSO 4 .7H 2 O koristi se u tekstilnoj industriji, u proizvodnji pruskog plavetnila, mastila; FeSO4 je koagulant za. Gvožđe se takođe koristi u štamparstvu, medicini (kao sredstvo protiv anemije); umjetni radioaktivni izotopi željeza - indikatori u proučavanju kemijsko-tehnoloških i bioloških procesa.

Kako je materijal postao poznat od 3-4 hiljade pne. e. U početku je meteoritsko željezo palo u vidno polje čovjeka, tako da je u to vrijeme bilo cijenjeno više od zlata. Tada su Hetiti savladali razvoj sedimentnih naslaga, a Rimljani su naučili topiti željezo.

Od tada se upotreba metala samo proširila. I tako ćemo danas govoriti o upotrebi željeza i njegovih spojeva u ljudskom životu: u svakodnevnom životu, nacionalnoj ekonomiji, industriji i upotrebi metala u drugim oblastima.

Dakle, hajde da saznamo zašto je gvožđe dobilo najveću upotrebu u metalurgiji.

Pod željezom često ne podrazumijevaju tvar kao takvu, već niskougljični električni čelik - to je naziv metalne legure prema GOST-u. Zaista čisto željezo nije lako nabaviti, a koristi se isključivo za proizvodnju magnetnih materijala.

Gvožđe je feromagnetno, odnosno postaje magnetizovano u prisustvu magnetnog polja. Međutim, ovo svojstvo u velikoj mjeri ovisi o nečistoćama i strukturi metala. apsolutno čisto željezo je 100-200 puta veće od istih pokazatelja tehničkog čelika. Isto se može reći i za veličinu zrna: što je zrno veće, to su bolja magnetna svojstva supstance. Mašinska obrada je takođe važna, iako njen uticaj nije toliko impresivan. Samo takvo gvožđe se koristi za dobijanje svih magnetnih materijala za elektrotehniku i magnetne pogone.

U svim ostalim oblastima narodne privrede čelik i liveno gvožđe nalaze svoju upotrebu, tako da se, govoreći o upotrebi gvožđa, govori o upotrebi čelika.

Video u nastavku će reći o metodama korištenja legura željeza:

Veze

Svi metali koji se koriste u proizvodnji dijele se na obojene i željezne. Crna - to su legure željeza, posebno čelik i lijevano željezo, ostatak - srebro, obojeni su. U skladu s tim, oni koji su uključeni u topljenje željeza i čelika nazivaju se crna metalurgija, a svi ostali se nazivaju obojenim. Crna metalurgija čini 95% svih metalurških procesa. Gvozdene legure se dijele na ovaj način:

čelika- legura gvožđa sa ugljenikom i drugim sastojcima, čiji maseni udeo ne prelazi 2,14%. Ugljik daje čeliku duktilnost i tvrdoću. Sastav takođe može uključivati mangan, fosfor, sumpor i tako dalje;
liveno gvožde- legura sa ugljenikom, gde je dozvoljen veći sadržaj elementa - do 4,3%. Štoviše, lijevano željezo se razlikuju po svojim svojstvima ovisno o obliku u kojem legura sadrži ugljik: ako je supstanca reagirala sa željezom, dobiva se bijeli lijevano željezo, ako je uključeno u obliku grafita - sivo;
ferit- gvožđe sa minimalnim primesama ugljenika i drugih elemenata - 0,04%. Zapravo, ovo je hemijski čisto gvožđe;
perlit- nije legura, već mehanička mješavina željeznog karbida i ferita. Njegova svojstva se značajno razlikuju od osobina metala;
austenit- rastvor ugljenika u gvožđu sa udelom prvog do 0,8%. Austenit je duktilan i nema magnetna svojstva.

U nastavku pročitajte o metodama korištenja željeza u obliku čelika.

Postani

Naravno, najčešće se koriste čelik i liveno željezo, a njihova upotreba ovisi o udjelu ugljika u sastavu. Na osnovu toga razlikuju se ugljični i legirani čelici. U prvom slučaju nečistoće su trajne, odnosno ulaze u leguru zbog posebnosti procesa topljenja. Dopirani aditivi se uvode posebno da daju posebna svojstva materijalu. Kao legirajući elementi koriste se vanadij, hrom i tako dalje.

Ugljični čelici se dijele u 3 grupe:

niske količine ugljenika- udio elementa je manji od 0,25%, najsavitljiviji i najduktilniji;
srednji ugljenik- sa udjelom ugljika do 0,6%;
visok ugljik– sadržaj elementa prelazi 0,6%.

Legirani čelici takođe čine 3 grupe:

niskolegirani– maseni udio svih komponenti je 2,5%:
srednje legirana– ovdje ukupan sadržaj može dostići 10%;
visoko legirana– udio legirajućih elemenata prelazi 10%.

Legirani čelici su obično materijal za alate i komponente strojeva, jer dodavanje dodatnih sastojaka povećava čvrstoću legure, daje joj otpornost na toplinu ili otpornost na koroziju. Ugljični materijali se uglavnom koriste za konstrukcije okvira, proizvodnju vodovoda i tako dalje.

Svi čelici se mogu podijeliti prema namjeni:

izgradnja- uglavnom visoko ili srednje ugljični čelici. Legure se koriste za sve građevinske radove: od izrade metalnih okvira do izrade predmeta za domaćinstvo i krovnih limova;
strukturalni- niskougljični čelici sa udjelom elemenata do 0,75%. Materijal je za sve grane mašinstva - od bicikala do brodskih plovila;
instrumental- niskougljična, ali se razlikuje od strukturne i po vrlo niskom sadržaju mangana - ne više od 0,4%. Ovo je osnova mjernog, štancanog, reznog alata;
specijalni čelici- dijele se na 2 podvrste: sa posebnim fizičkim kvalitetima - električni čelik sa određenim magnetnim svojstvima, i sa posebnim kemijskim - otporan na toplinu, nehrđajući i tako dalje.

Upotreba legiranih čelika određena je njihovim kvalitetima.

Tako se nerđajući čelik koristi u građevinarstvu i mašinstvu, gde je potrebna veća otpornost na koroziju od uobičajene.
Legure otporne na toplinu "rade" na visokim temperaturama - turbine, grejni vodovi. Otporan na toplinu - ne oksidiraju na visokim temperaturama, što je važno za mnoge radne jedinice u toplinskoj tehnici.

Druga podjela legura je po kvalitetu. Ovaj parametar određuje sadržaj fosfora i sumpora - štetnih nečistoća koje smanjuju čvrstoću legure. Postoje 4 vrste:

običan kvalitetan čelik sadrži do 0,06% sumpora i 0,07% fosfora. To su uobičajeni građevinski materijali koji se koriste u proizvodnji cijevi, kanala, uglova, profila i drugih metalnih proizvoda;
kvaliteta- dozvoljava sadržaj sumpora do 0,035% i isti udio fosfora. Takođe se koristi u proizvodnji valjanih metalnih proizvoda, kućišta, mašinskih delova i nekih vrsta alatnog čelika;
visoka kvaliteta– udio sumpora i fosfora ne prelazi 0,025%, respektivno. Ova kategorija uključuje alatne i konstrukcijske čelike koji se koriste u uslovima visokog opterećenja;
posebno visokog kvaliteta– sadržaj sumpora manji od 0,015%, sadržaj fosfora manji od 0,025%. Ovaj materijal karakterizira maksimalna otpornost na habanje. Neki se razredi ističu u posebnoj kategoriji i prema tome su označeni, na primjer, čelik s kugličnim ležajevima ili brzorezni čelik - nezamjenjiv element visokokvalitetnog reznog alata.

Video ispod će reći o upotrebi lijevanog željeza i čelika:

Liveno gvožde

Upotreba lijevanog željeza nije mnogo manja, jer su njegove mehaničke kvalitete prilično uporedive s mnogim vrstama čelika. U skladu sa kategorijom lijevanog željeza, primjena se također razlikuje:

sivog liva- ugljenik u gvožđu je u obliku grafitnih ploča. Ima dobra svojstva livenja i nisko skupljanje. Ali njegova najistaknutija kvaliteta je otpornost na promjenjiva opterećenja. Sivi liv se koristi u proizvodnji mašina za valjanje, ležajeva, ležajeva, zamašnjaka, klipnih prstenova, delova traktorskih i automobilskih motora, kućišta i tako dalje;
belo liveno gvožđe- ugljenik je vezan za gvožđe. Gotovo u potpunosti se koristi za čelik;
duktilno gvožđe- ugljenik je u obliku sfernih inkluzija. Ovaj oblik pruža visoku otpornost na vlačna opterećenja i opterećenja na savijanje. Liveno gvožđe se koristi za izradu delova turbina, radilica traktora i automobila, zupčanika, kalupa i tako dalje.

Lijevano željezo se također može legirati za proizvodnju legure s različitim svojstvima.

Lijevano željezo otporno na habanje koristi se za proizvodnju dijelova pumpi, kočnica, diskova kvačila.
Otporan na toplinu koristi se u izgradnji visokih peći, ložišta, termičkih peći.
Otporan na toplinu koristi se u izgradnji plinskih peći, u proizvodnji kompresorske opreme, dizel motora.

Upotreba u građevinarstvu

Čelik i liveno gvožđe kombinuju snagu, izdržljivost i pristupačnost na jedinstven način. Stoga ga nije moguće zamijeniti bilo kojim drugim konstrukcijskim materijalom. U građevinarstvu, valjani metalni proizvodi su osnovni uz beton i ciglu.

kapitalna izgradnja

Metalu se može dati bilo koji oblik: od najjednostavnijeg - šipke, do bizarno složenog - kovanog željeza. U građevinarstvu nalaze primjenu za sve opcije.

Pored činjenice da je čelik sam po sebi izdržljiv, posebno nakon posebne obrade, još jedna karakteristika se aktivno koristi u ovoj oblasti. Činjenica je da profilni metalni proizvodi ni na koji način nisu inferiorni u snazi od čvrstog dijela iste veličine i oblika. A to značajno smanjuje potrošnju materijala građevinskih elemenata, smanjuje njihovu cijenu, smanjuje težinu itd. U građevinarstvu je ova kombinacija izuzetno važna.

Korišteni valjani metalni proizvodi podijeljeni su u 3 glavne grupe.

Oblikovani - kanali, I-grede, ugaoni i pravilni profili, kao i perforirani. Ovo također uključuje poseban profil koji se koristi, na primjer, u rudarskim radovima. Oblikovani metal se koristi u konstrukciji svih vrsta okvira za bilo koju konstrukciju - od zgrada do mostova i brana. Također se koristi, ako je potrebno, za jačanje strukture.
Visokokvalitetni - okovi, grede, cijevi, krugovi i drugo. Ovi elementi se koriste gotovo češće nego oblikovani i vrlo su raznoliki:
- armatura - čelične šipke različitih promjera, glatke i sa rebrima. Armatura je dizajnirana da poveća čvrstoću zgrade, a pokazatelj je ne samo otpornost na stacionarno opterećenje, već i povećanje čvrstoće pod vlačnim i savijanjem. Armatura se koristi u izgradnji temelja, plafona, ojačanja zidova, kao i pri učvršćivanju drugih konstruktivnih jedinica - stepenica, na primjer;
- cijevi - koriste se i okrugle i profilne. Pravokutne kvadratne cijevi su poželjnije, jer je njihovo zavarivanje i pričvršćivanje lakše nego u slučaju okruglih, a otpornost na opterećenje je ista;
- greda je varijanta čvrstog livenog proizvoda kada je potrebna čvrstoća pod najvećim opterećenjima.

Valjani limovi - toplo i hladno valjani limovi sa i bez premaza. Ovo su krovni limovi i tako dalje. Decking se koristi ne samo za krovove, već i za izgradnju raznih ograda, jer materijal kombinira relativnu lakoću s visokom čvrstoćom i otpornošću na ekstremne temperature.

Nehrđajući čelici za lim se rijetko koriste, jer je cijena legure veća.

Završni radovi

Često se baziraju na metalnim proizvodima - cijevima, profilima i limovima.

Cijevi neobičnih oblika aktivno se koriste u modernim interijerima. Koriste se za izradu blokova za spavanje, plafona i pregrada u prostoriji, ograda, kako stepenica tako i ulica, a koriste se i u proizvodnji namještaja. Ovdje su cijevi, naravno, odabrane s prekrasnim premazom - hromom, iako postoje i obojeni proizvodi.
Profil - niše i ukrasne izbočine, stupovi i stropovi, dekoracija zidova i kamina i tako dalje i tako dalje. Sve što je obloženo i obloženo suhozidom, filmom, lajsnom, pločama - apsolutno sve ima okvir od metalnog profila. U proizvodnji namještaja - ormara, na primjer, koristi se i specijalizirani profil. Čelik je mnogo jači i izdržljiviji od čelika.
Metal može djelovati ne samo kao okvir, već i kao završni materijal. Rešetkasti, kasetni, panelni plafoni su izuzetno raznovrsni, zanimljivi i izdržljivi. I letvice i paneli se mogu napraviti od, ali ako je potrebno trajno i čvrsto rješenje - na primjer, za završnu obradu stropa željezničke stanice, gdje je potrebna otpornost na vibracije, koristi se naravno čelik.
Vrata - više ne spadaju u završne radove, već djeluju kao element zaštitnog sistema. Ulazna vrata od čelika dovoljne debljine su najpopularniji i najpouzdaniji način za sprječavanje provala u kuću. Isto se može reći i za garažna vrata, na primjer, ili dvorišne kapije.
Stubišne konstrukcije - metalne stepenice su vrlo raznolike: od prigrađenog ili sklopivog potkrovlja, do kapitalne konstrukcije na 2. katu. Ova opcija je izdržljiva i pouzdana, a može biti vrlo lijepa. Moderne modularne stepenice kombiniraju se sa staklom, prozirnom plastikom ili čak drvetom, a ograde od kovanog željeza mogu ukrasiti kameno stepenište.

Komunikacije

Unatoč činjenici da čelični cjevovod aktivno zamjenjuje plastične i metal-plastične cjevovode, još uvijek je izuzetno daleko od potpunog popuštanja pozicija. Razlog je jednostavan: malo je toga što se može uporediti sa čvrstoćom i izdržljivošću čelika.

Vodovod i kanalizacija - ako se plastični proizvodi mogu spojiti na opsluživanje privatne kuće ili stana, onda se to ne može reći za autoput, pa čak i cjevovod koji služi stambenoj zgradi. Dozvoljene su samo željezne cijevi i one su u skladu sa čvrsto utvrđenim standardima.
Plinovod - nema opcija, koristi se samo čelik.
Sistemi grijanja - u zgradi sistem može uključivati plastične cijevi. Gradske i regionalne magistrale, a da ne govorimo o cjevovodu koji direktno opslužuje kotlarnicu, mogu biti samo željezni. Početna temperatura zagrijane vode je mnogo viša od one koju plastične cijevi mogu izdržati, a da ne spominjemo pritisak.
Baterije i radijatori se u pravilu koriste i željezo ili liveno gvožđe - liveno gvožđe ima veći toplotni kapacitet i otpornost na vodeni udar. Bez obzira kojim se modernim opcijama grijalice zamijenile, čelik je i dalje prisutan u konstrukciji. Električni radijatori - konvektor, ulje, uvijek su izrađeni od čelika, jer potonji, koji ima visoku toplinsku provodljivost, trenutno odaje toplinu u zrak.
Kablovi - ožičenje u kući najčešće je skriveno u plastičnim kutijama. Međutim, energetski kabeli velikog poprečnog presjeka zaštićeni su metalnim cijevima.
Dimnjaci - čelične cijevi su najjednostavnija, najpristupačnija i najlakša opcija. Za njihovu proizvodnju koristi se specijalni čelik otporan na toplinu, koji je otporan na koroziju.

Oprema i potrepštine za domaćinstvo

Svi uređaji instalirani u kući su izrađeni od čelika.

Kotlovi za grijanje - bez obzira na koje gorivo uređaji rade, njihova tijela su uvijek izrađena od čelika. Peći na čvrsto gorivo imaju dijelove od livenog gvožđa.
Kuhinjska oprema - štednjaci, pećnice, mikrovalne pećnice, parne pećnice i tako dalje imaju čelična tijela i dijelove. U kuhinji je čelik također tražen završni materijal: radne ploče, na primjer, završna obrada pregače. Čelik je vrlo dekorativni materijal i samo djeluje jednostavno.
Mašine za pranje, sušilice i posuđe također ne mogu bez glačala.
Čelični vodovod se rijetko koristi zbog visoke toplinske provodljivosti, ali kade i umivaonici od lijevanog željeza se još uvijek ugrađuju. Materijal bolje zadržava toplinu i vrlo je izdržljiv.
Posuđe i pribor za jelo, podmetači i vaze, držači i okovi, električna oprema i sitni pribor - na prste se mogu nabrojati mjesta gdje se ne koristi željezo.
Kovano gvožđe – ukrasni predmeti ove vrste pravo su umjetničko djelo, posebno kada je u pitanju toplo kovanje, u kojem se svaki proizvod, svaki detalj izrađuje ručno i samo jednom. Kovane rešetke, ograde, kamini, ograde krase palate i moderne paviljone, i, naravno, stambene stanove.

Gvožđe je glavni konstruktivni materijal. U građevinarstvu, čelik i liveno gvožđe su osnovni materijali uz građevinski kamen. Primjena i raznolikost legura ne opisuju se.

Još više korisnih informacija o upotrebi gvožđa nalazi se u ovom videu: