Τι χρώμα είναι το σίδηρο. III

Τα πρώτα προϊόντα από σίδηρο και τα κράματά του βρέθηκαν κατά τις ανασκαφές και χρονολογούνται περίπου στην 4η χιλιετία π.Χ. Δηλαδή, ακόμη και οι αρχαίοι Αιγύπτιοι και Σουμέριοι χρησιμοποιούσαν κοιτάσματα μετεωριτών αυτής της ουσίας για την κατασκευή κοσμημάτων και ειδών οικιακής χρήσης, καθώς και όπλων.

Σήμερα, διάφορα είδη ενώσεων σιδήρου, καθώς και το καθαρό μέταλλο, είναι οι πιο κοινές και χρησιμοποιούμενες ουσίες. Δεν είναι περίεργο που ο 20ός αιώνας θεωρούνταν σίδηρος. Εξάλλου, πριν από την έλευση και την ευρεία χρήση του πλαστικού και των σχετικών υλικών, ήταν αυτή η ένωση που είχε καθοριστική σημασία για τον άνθρωπο. Τι είναι αυτό το στοιχείο και ποιες ουσίες σχηματίζει, θα εξετάσουμε σε αυτό το άρθρο.

Χημικό στοιχείο σίδηρος

Εάν λάβουμε υπόψη τη δομή του ατόμου, τότε πρώτα απ 'όλα θα πρέπει να υποδείξουμε τη θέση του στο περιοδικό σύστημα.

1. Τακτικός αριθμός - 26.
2. Η περίοδος είναι η τέταρτη μεγάλη.
3. Η όγδοη ομάδα, η δευτερεύουσα υποομάδα.
4. Το ατομικό βάρος είναι 55.847.
5. Η δομή του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων συμβολίζεται με τον τύπο 3d 6 4s 2 .
6. - Φε.
7. Το όνομα είναι σίδηρος, η ανάγνωση στον τύπο είναι "ferrum".
8. Στη φύση, υπάρχουν τέσσερα σταθερά ισότοπα του εν λόγω στοιχείου με αριθμούς μάζας 54, 56, 57, 58.

Το χημικό στοιχείο σίδηρος έχει επίσης περίπου 20 διαφορετικά ισότοπα που δεν είναι σταθερά. Οι πιθανές καταστάσεις οξείδωσης που μπορεί να εμφανίσει ένα δεδομένο άτομο είναι:

Σημαντικό δεν είναι μόνο το ίδιο το στοιχείο, αλλά και οι διάφορες ενώσεις και τα κράματά του.

Φυσικές ιδιότητες

Ως απλή ουσία, ο σίδηρος έχει έντονη μεταλλικότητα. Είναι δηλαδή ένα ασημί-λευκό μέταλλο με γκρι απόχρωση, που έχει υψηλό βαθμό ολκιμότητας και ολκιμότητας και υψηλό σημείο τήξης και βρασμού. Αν εξετάσουμε λεπτομερέστερα τα χαρακτηριστικά, τότε:

• Σημείο τήξης - 1539 0 С;
• βρασμός - 2862 0 С;
• δραστηριότητα - μέσος όρος.
• ανθεκτικότητα - υψηλή?
• παρουσιάζει έντονες μαγνητικές ιδιότητες.

Ανάλογα με τις συνθήκες και τις διαφορετικές θερμοκρασίες, υπάρχουν αρκετές τροποποιήσεις που σχηματίζει ο σίδηρος. Οι φυσικές τους ιδιότητες διαφέρουν από το γεγονός ότι τα κρυσταλλικά πλέγματα διαφέρουν.

Όλες οι τροποποιήσεις έχουν διαφορετικούς τύπους δομής κρυσταλλικών δικτυωμάτων και επίσης διαφέρουν ως προς τις μαγνητικές ιδιότητες.

Χημικές ιδιότητες

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η απλή ουσία σίδηρος παρουσιάζει μέτρια χημική δράση. Ωστόσο, σε μια λεπτή διασπορά κατάσταση, είναι ικανό να αυτοαναφλέγεται στον αέρα και το ίδιο το μέταλλο καίγεται σε καθαρό οξυγόνο.

Η ικανότητα διάβρωσης είναι υψηλή, επομένως τα κράματα αυτής της ουσίας επικαλύπτονται με ενώσεις κραμάτων. Ο σίδηρος μπορεί να αλληλεπιδράσει με:

• οξέα;
• οξυγόνο (συμπεριλαμβανομένου του αέρα).
• γκρί;
• αλογόνα;
• όταν θερμαίνεται - με άζωτο, φώσφορο, άνθρακα και πυρίτιο.
• με άλατα λιγότερο ενεργών μετάλλων, μειώνοντάς τα σε απλές ουσίες.
• με αιχμηρούς υδρατμούς?
• με άλατα σιδήρου σε κατάσταση οξείδωσης +3.

Είναι προφανές ότι, παρουσιάζοντας τέτοια δραστηριότητα, το μέταλλο είναι σε θέση να σχηματίσει διάφορες ενώσεις, ποικίλες και πολικές σε ιδιότητες. Και έτσι συμβαίνει. Ο σίδηρος και οι ενώσεις του είναι εξαιρετικά διαφορετικές και χρησιμοποιούνται σε διάφορους κλάδους της επιστήμης, της τεχνολογίας και της βιομηχανικής ανθρώπινης δραστηριότητας.

Κατανομή στη φύση

Οι φυσικές ενώσεις σιδήρου είναι αρκετά κοινές, γιατί είναι το δεύτερο πιο κοινό στοιχείο στον πλανήτη μας μετά το αλουμίνιο. Ταυτόχρονα, στην καθαρή του μορφή, το μέταλλο είναι εξαιρετικά σπάνιο, ως μέρος των μετεωριτών, γεγονός που υποδηλώνει τις μεγάλες του συσσωρεύσεις στο διάστημα. Η κύρια μάζα περιέχεται στη σύνθεση μεταλλευμάτων, πετρωμάτων και ορυκτών.

Αν μιλάμε για το ποσοστό του εν λόγω στοιχείου στη φύση, τότε μπορούν να δοθούν τα ακόλουθα στοιχεία.

1. Οι πυρήνες των επίγειων πλανητών - 90%.
2. Στον φλοιό της γης - 5%.
3. Στον μανδύα της Γης - 12%.
4. Στον πυρήνα της γης - 86%.
5. Σε νερό ποταμού - 2 mg/l.
6. Στη θάλασσα και τον ωκεανό - 0,02 mg / l.

Οι πιο κοινές ενώσεις σιδήρου σχηματίζουν τα ακόλουθα μέταλλα:

• μαγνητίτης?
• λιμονίτης ή καφέ σιδηρομετάλλευμα.
• βιβιανίτης;
• πυρροτίτης;
• σιδηροπυρίτης;
• σιδηρίτης λίθος;
• μαρκασίτης;
• lellingite?
• mispikel?
• milanterite και άλλοι.

Αυτή είναι ακόμα μια μακρά λίστα, γιατί υπάρχουν πραγματικά πολλά από αυτά. Επιπλέον, είναι ευρέως διαδεδομένα διάφορα κράματα που δημιουργούνται από τον άνθρωπο. Αυτές είναι επίσης τέτοιες ενώσεις σιδήρου, χωρίς τις οποίες είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τη σύγχρονη ζωή των ανθρώπων. Αυτά περιλαμβάνουν δύο βασικούς τύπους:

• Χυτοσίδηρος?
• γίνομαι.

Ο σίδηρος είναι επίσης μια πολύτιμη προσθήκη σε πολλά κράματα νικελίου.

Ενώσεις σιδήρου(II).

Αυτά περιλαμβάνουν εκείνα στα οποία η κατάσταση οξείδωσης του στοιχείου σχηματισμού είναι +2. Είναι αρκετά πολυάριθμα, γιατί περιλαμβάνουν:

• οξείδιο;
• υδροξείδιο;
• δυαδικές ενώσεις;
• σύνθετα άλατα?
• σύνθετες ενώσεις.

Οι τύποι των χημικών ενώσεων στις οποίες ο σίδηρος εμφανίζει τον υποδεικνυόμενο βαθμό οξείδωσης είναι ξεχωριστοί για κάθε κατηγορία. Εξετάστε τα πιο σημαντικά και κοινά από αυτά.

1. Οξείδιο σιδήρου (II).Μαύρη σκόνη, αδιάλυτη στο νερό. Η φύση της σύνδεσης είναι βασική. Είναι σε θέση να οξειδώνεται γρήγορα, ωστόσο, μπορεί επίσης να αναχθεί εύκολα σε μια απλή ουσία. Διαλύεται σε οξέα για να σχηματίσει τα αντίστοιχα άλατα. Φόρμουλα - FeO.
2. Υδροξείδιο σιδήρου (II).Είναι ένα λευκό άμορφο ίζημα. Σχηματίζεται από την αντίδραση αλάτων με βάσεις (αλκάλια). Παρουσιάζει ασθενείς βασικές ιδιότητες, είναι σε θέση να οξειδώνεται γρήγορα στον αέρα σε ενώσεις σιδήρου +3. Τύπος - Fe (OH) 2.
3. Τα άλατα ενός στοιχείου στην καθορισμένη κατάσταση οξείδωσης.Κατά κανόνα, έχουν ανοιχτό πράσινο χρώμα του διαλύματος, οξειδώνονται καλά ακόμα και στον αέρα, αποκτώντας και μετατρέπονται σε άλατα σιδήρου 3. Διαλύονται στο νερό. Παραδείγματα ενώσεων: FeCL 2 , FeSO 4 , Fe(NO 3) 2 .

   

   Πολλές ενώσεις έχουν πρακτική σημασία μεταξύ των καθορισμένων ουσιών. Πρώτον, (II). Αυτός είναι ο κύριος προμηθευτής ιόντων στο ανθρώπινο σώμα με αναιμία. Όταν μια τέτοια πάθηση διαγνωστεί σε έναν ασθενή, του συνταγογραφούνται σύνθετα σκευάσματα, τα οποία βασίζονται στην εν λόγω ένωση. Έτσι αναπληρώνεται η έλλειψη σιδήρου στον οργανισμό.

   Δεύτερον, δηλαδή ο θειικός σίδηρος (II), μαζί με τον χαλκό, χρησιμοποιείται για την καταστροφή των γεωργικών παρασίτων στις καλλιέργειες. Η μέθοδος έχει αποδείξει την αποτελεσματικότητά της για περισσότερα από δώδεκα χρόνια, επομένως εκτιμάται πολύ από τους κηπουρούς και τους κηπουρούς.

   Αλάτι Mora

   Αυτή είναι μια ένωση που είναι μια κρυσταλλική ένυδρη ένωση σιδήρου και θειικού αμμωνίου. Ο τύπος του είναι γραμμένος ως FeSO 4 * (NH 4) 2 SO 4 * 6H 2 O. Μία από τις ενώσεις σιδήρου (II), που έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην πράξη. Οι κύριοι τομείς ανθρώπινης χρήσης είναι οι εξής.

   1. Φαρμακευτική.
   2. Επιστημονική έρευνα και εργαστηριακές ογκομετρικές αναλύσεις (για προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε χρώμιο, υπερμαγγανικό κάλιο, βανάδιο).
   3. Φάρμακο - ως πρόσθετο σε τρόφιμα με έλλειψη σιδήρου στο σώμα του ασθενούς.
   4. Για εμποτισμό ξύλινων προϊόντων, καθώς το αλάτι Mora προστατεύει από τις διεργασίες σήψης.

   Υπάρχουν και άλλοι τομείς στους οποίους βρίσκει εφαρμογή αυτή η ουσία. Πήρε το όνομά του προς τιμήν του Γερμανού χημικού που ανακάλυψε πρώτος τις εκδηλωμένες ιδιότητες.

   Ουσίες με κατάσταση οξείδωσης του σιδήρου (III)

   Οι ιδιότητες των ενώσεων σιδήρου, στις οποίες εμφανίζει κατάσταση οξείδωσης +3, είναι κάπως διαφορετικές από αυτές που συζητήθηκαν παραπάνω. Έτσι, η φύση του αντίστοιχου οξειδίου και υδροξειδίου δεν είναι πλέον βασική, αλλά έντονο αμφοτερική. Δίνουμε μια περιγραφή των κύριων ουσιών.

   
   

   Μεταξύ των παραδειγμάτων που δίδονται, από πρακτική άποψη, είναι σημαντικό ένα κρυσταλλικό ένυδρο άλας όπως το FeCL 3 * 6H 2 O, ή ο εξαένυδρος χλωριούχος σίδηρος (III). Χρησιμοποιείται στην ιατρική για να σταματήσει την αιμορραγία και να αναπληρώσει τα ιόντα σιδήρου στο σώμα με αναιμία.

   Ο πενταένυδρος θειικός σίδηρος (III) χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό του πόσιμου νερού, καθώς συμπεριφέρεται ως πηκτικό.

   Ενώσεις σιδήρου(VI).

   Οι τύποι των χημικών ενώσεων του σιδήρου, όπου εμφανίζει ειδική κατάσταση οξείδωσης +6, μπορούν να γραφούν ως εξής:

   • K 2 FeO 4 ;
   • Na 2 FeO 4 ;
   • MgFeO 4 και άλλα.

   Όλα έχουν κοινή ονομασία - ferrates - και έχουν παρόμοιες ιδιότητες (ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες). Είναι επίσης σε θέση να απολυμάνουν και να έχουν βακτηριοκτόνο δράση. Αυτό τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία του πόσιμου νερού σε βιομηχανική κλίμακα.

   Σύνθετες ενώσεις

   Οι ειδικές ουσίες είναι πολύ σημαντικές στην αναλυτική χημεία και όχι μόνο. Αυτά που σχηματίζονται σε υδατικά διαλύματα αλάτων. Αυτές είναι σύνθετες ενώσεις του σιδήρου. Τα πιο δημοφιλή και καλά μελετημένα από αυτά είναι τα εξής.

   1. Εξακυανοφερρικό κάλιο (II) K 4 .Ένα άλλο όνομα για την ένωση είναι κίτρινο άλας αίματος. Χρησιμοποιείται για τον ποιοτικό προσδιορισμό του ιόντος σιδήρου Fe 3+ σε διάλυμα. Ως αποτέλεσμα της έκθεσης, το διάλυμα αποκτά ένα όμορφο φωτεινό μπλε χρώμα, καθώς σχηματίζεται ένα άλλο σύμπλεγμα - το μπλε της Πρωσίας KFe 3+. Από την αρχαιότητα χρησιμοποιήθηκε ως
   2. Εξακυανοφερρικό κάλιο (III) K 3 .Ένα άλλο όνομα είναι κόκκινο αλάτι αίματος. Χρησιμοποιείται ως ποιοτικό αντιδραστήριο για τον προσδιορισμό των ιόντων σιδήρου Fe 2+. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα μπλε ίζημα, το οποίο ονομάζεται μπλε Turnbull. Χρησιμοποιείται επίσης ως βαφή για υφάσματα.

   

   Σίδηρος σε οργανική ύλη

   Ο σίδηρος και οι ενώσεις του, όπως έχουμε ήδη δει, έχουν μεγάλη πρακτική σημασία στην οικονομική ζωή του ανθρώπου. Ωστόσο, εκτός από αυτό, ο βιολογικός του ρόλος στον οργανισμό δεν είναι λιγότερο μεγάλος, αντίθετα.

   Υπάρχει μια πολύ σημαντική πρωτεΐνη, η οποία περιλαμβάνει αυτό το στοιχείο. Αυτή είναι η αιμοσφαιρίνη. Χάρη σε αυτόν μεταφέρεται οξυγόνο και πραγματοποιείται ομοιόμορφη και έγκαιρη ανταλλαγή αερίων. Επομένως, ο ρόλος του σιδήρου στη ζωτική διαδικασία - την αναπνοή - είναι απλά τεράστιος.

   

   Συνολικά, το ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 4 γραμμάρια σιδήρου, τα οποία πρέπει να αναπληρώνονται συνεχώς μέσω της τροφής που καταναλώνεται.

Σίδερο(Λατινικό ferrum), fe, χημικό στοιχείο της ομάδας viii του περιοδικού συστήματος του Mendeleev. ατομικός αριθμός 26, ατομική μάζα 55,847; γυαλιστερό ασημί λευκό μέταλλο. Το στοιχείο στη φύση αποτελείται από τέσσερα σταθερά ισότοπα: 54 fe (5,84%), 56 fe (91,68%), 57 fe (2,17%) και 58 fe (0,31%).

Ιστορική αναφορά. Ο σίδηρος ήταν γνωστός στους προϊστορικούς χρόνους, αλλά βρήκε ευρεία εφαρμογή πολύ αργότερα, καθώς είναι εξαιρετικά σπάνιος στη φύση σε ελεύθερη κατάσταση και η παραγωγή του από μεταλλεύματα κατέστη δυνατή μόνο σε ένα ορισμένο επίπεδο τεχνολογικής ανάπτυξης. Πιθανώς, για πρώτη φορά, ένα άτομο εξοικειώθηκε με τον μετεωρικό σίδηρο, όπως αποδεικνύεται από τα ονόματά του στις γλώσσες των αρχαίων λαών: το αρχαίο αιγυπτιακό "beni-pet" σημαίνει "ουράνιο σίδερο". το αρχαίο ελληνικό sideros συνδέεται με το λατινικό sidus (γενικό sideris) - ένα αστέρι, ένα ουράνιο σώμα. Σε χεττιτικά κείμενα του 14ου αι. προ ΧΡΙΣΤΟΥ μι. Ως μέταλλο που έπεσε από τον ουρανό αναφέρεται ο Ζ. Στις ρομανικές γλώσσες έχει διατηρηθεί η ρίζα του ονόματος που έδωσαν οι Ρωμαίοι (για παράδειγμα, γαλλικό fer, ιταλικό ferro).

Η μέθοδος λήψης σιδήρου από μεταλλεύματα επινοήθηκε στο δυτικό τμήμα της Ασίας τη 2η χιλιετία π.Χ. μι.; Μετά από αυτό, η χρήση του Zh. εξαπλώθηκε στη Βαβυλώνα, την Αίγυπτο και την Ελλάδα. για αλλαγή Η εποχή του Χαλκούήρθε εποχή του σιδήρου.Ο Όμηρος (στο 23ο κάντο της Ιλιάδας) αναφέρει ότι ο Αχιλλέας βράβευσε τον νικητή ενός αγώνα ρίψης δίσκου με δίσκο σιδερένιας κραυγής. Στην Ευρώπη και την Αρχαία Ρωσία για πολλούς αιώνες, ο Ζ. έλαβε διαδικασία τυριού.Το σιδηρομετάλλευμα μειώθηκε με κάρβουνο σε έναν κλίβανο χτισμένο σε λάκκο. αέρας αντλήθηκε στον κλίβανο με φυσούνα, το προϊόν αναγωγής - το kritsu διαχωρίστηκε από τη σκωρία με χτυπήματα σφυριού και σφυρηλατήθηκαν διάφορα προϊόντα από αυτό. Καθώς βελτιώθηκαν οι μέθοδοι εμφύσησης και αυξανόταν το ύψος της εστίας, η θερμοκρασία της διαδικασίας αυξήθηκε και μέρος του σιδήρου ανθρακώθηκε, δηλ. αποδείχθηκε χυτοσίδηρος; αυτό το σχετικά εύθραυστο προϊόν θεωρήθηκε απόβλητο. Εξ ου και το όνομα pig iron, pig iron - αγγλικό pig iron. Αργότερα, παρατηρήθηκε ότι όταν δεν φορτώνεται σιδηρομετάλλευμα, αλλά χυτοσίδηρος στην εστία, λαμβάνεται επίσης άνθιση σιδήρου με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και μια τέτοια διαδικασία δύο σταδίων αποδείχθηκε πιο κερδοφόρα από την ακατέργαστη εμφύσηση. Τον 12ο-13ο αι. η μέθοδος της κραυγής ήταν ήδη ευρέως διαδεδομένη. Τον 14ο αιώνα Ο χυτοσίδηρος άρχισε να τήκεται όχι μόνο ως ημικατεργασμένο προϊόν για περαιτέρω επεξεργασία, αλλά και ως υλικό για τη χύτευση διαφόρων προϊόντων. Την ίδια εποχή χρονολογείται και η ανακατασκευή της εστίας σε φρεάτιο κλίβανο («δόμνιτσα») και στη συνέχεια σε υψικάμινο. Στα μέσα του 18ου αιώνα στην Ευρώπη, η διαδικασία χωνευτηρίου για την απόκτηση γίνομαι, που ήταν γνωστό στην επικράτεια της Συρίας στην πρώιμη περίοδο του Μεσαίωνα, αλλά αργότερα αποδείχτηκε ξεχασμένο. Με αυτή τη μέθοδο, ο χάλυβας ελήφθη με την τήξη μεταλλικών μιγμάτων σε μικρά δοχεία (χωνευτήρια) από μια εξαιρετικά πυρίμαχη μάζα. Στο τελευταίο τέταρτο του 18ου αιώνα Η διαδικασία λακκούβωσης της ανακατανομής του χυτοσιδήρου σε σίδηρο άρχισε να αναπτύσσεται στην εστία ενός φλογερού κλιβάνου αντήχησης. Η βιομηχανική επανάσταση του 18ου και των αρχών του 19ου αιώνα, η εφεύρεση της ατμομηχανής και η κατασκευή σιδηροδρόμων, μεγάλων γεφυρών και ο στόλος ατμού δημιούργησαν τεράστια ανάγκη για σίδηρο και τα κράματά του. Ωστόσο, όλες οι υπάρχουσες μέθοδοι παραγωγής σιδήρου δεν μπορούσαν να καλύψουν τις ανάγκες της αγοράς. Η μαζική παραγωγή χάλυβα ξεκίνησε μόλις στα μέσα του 19ου αιώνα, όταν αναπτύχθηκαν οι διαδικασίες Bessemer, Thomas και ανοιχτής εστίας. Τον 20ο αιώνα η διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικού χάλυβα προέκυψε και έγινε ευρέως διαδεδομένη, δίνοντας χάλυβα υψηλής ποιότητας.

κατανομή στη φύση. Όσον αφορά την περιεκτικότητα στη λιθόσφαιρα (4,65% κατά βάρος), το αλουμίνιο κατέχει τη δεύτερη θέση μεταξύ των μετάλλων (το αλουμίνιο βρίσκεται στην πρώτη θέση). Μεταναστεύει δυναμικά στον φλοιό της γης, σχηματίζοντας περίπου 300 ορυκτά (οξείδια, σουλφίδια, πυριτικά, ανθρακικά, τιτανικά, φωσφορικά κ.λπ.). Ο Zh. συμμετέχει ενεργά σε μαγματικές, υδροθερμικές και υπεργονιδιακές διεργασίες, οι οποίες σχετίζονται με το σχηματισμό διαφόρων τύπων κοιτασμάτων του. Ζ. - μέταλλο του βάθους της γης, συσσωρεύεται στα πρώτα στάδια της κρυστάλλωσης του μάγματος, σε υπερβασικά (9,85%) και βασικά (8,56%) πετρώματα (στους γρανίτες είναι μόνο 2,7%). Στη βιόσφαιρα, ο σίδηρος συσσωρεύεται σε πολλά θαλάσσια και ηπειρωτικά ιζήματα, σχηματίζοντας ιζηματογενή μεταλλεύματα.

Σημαντικό ρόλο στη γεωχημεία του σιδήρου παίζουν οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής - η μετάβαση του σιδήρου 2 σθένους σε τρισθενή σίδηρο και αντίστροφα. Στη βιόσφαιρα, παρουσία οργανικών ουσιών, το fe 3+ μειώνεται σε fe 2+ και μεταναστεύει εύκολα και όταν συναντά ατμοσφαιρικό οξυγόνο, το fe 2+ οξειδώνεται, σχηματίζοντας συσσωρεύσεις υδροξειδίων του σιδήρου 3. Ευρέως διαδεδομένες ενώσεις Ο τρισθενής σίδηρος έχει χρώματα κόκκινο, κίτρινο, καφέ. Αυτό καθορίζει το χρώμα πολλών ιζηματογενών πετρωμάτων και το όνομά τους - "ερυθρόχρωμος σχηματισμός" (κόκκινοι και καφέ άργιλοι και άργιλοι, κίτρινες άμμοι κ.λπ.).

ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ. Η αξία του Zh. στη σύγχρονη τεχνολογία καθορίζεται όχι μόνο από την ευρεία κατανομή του στη φύση, αλλά και από έναν συνδυασμό πολύτιμων ιδιοτήτων. Είναι πλαστικό, σφυρηλατείται εύκολα τόσο σε ψυχρή όσο και σε θερμαινόμενη κατάσταση, μπορεί να τυλιχτεί, να σφραγιστεί και να τραβηχτεί. Η ικανότητα διάλυσης άνθρακα και άλλων στοιχείων χρησιμεύει ως βάση για την απόκτηση διαφόρων κραμάτων σιδήρου.

Το Zh. μπορεί να υπάρχει με τη μορφή δύο κρυσταλλικών δικτυωμάτων: a - και g - κυβικό με κέντρο το σώμα (bcc) και κυβικό με επίκεντρο πρόσωπο (fcc). Κάτω από τους 910 °C, το a - fe είναι σταθερό με ένα πλέγμα bcc (a = 2,86645 å στους 20 °C). Μεταξύ 910°C και 1400°C, η g-τροποποίηση με το πλέγμα fcc είναι σταθερή (a = 3,64 å). Πάνω από τους 1400°C, σχηματίζεται και πάλι το πλέγμα bcc d-fe (a = 2,94 å), το οποίο είναι σταθερό μέχρι το σημείο τήξης (1539°C). α - σιδηρομαγνητικό έως 769°C (σημείο Curie). Η τροποποίηση g -fe και d -fe είναι παραμαγνητικές.

Πολυμορφικοί μετασχηματισμοί σιδήρου και χάλυβα κατά τη θέρμανση και την ψύξη ανακαλύφθηκαν το 1868 από τον D.K. Τσερνόφ. Ο άνθρακας σχηματίζεται με το J. στερεά διαλύματαενδιάμεσα, στα οποία άτομα C με μικρή ατομική ακτίνα (0,77 å) βρίσκονται στα διάκενα του μεταλλικού κρυσταλλικού πλέγματος, το οποίο αποτελείται από μεγαλύτερα άτομα (ατομική ακτίνα fe 1,26 å). Ένα στερεό διάλυμα άνθρακα σε g -fe ονομάζεται. ωστενίτης, και σε (a -fe- φερρίτης. Κορεσμένο στερεό διάλυμα άνθρακα σε g - Το fe περιέχει 2,0% C κατά μάζα στους 1130°C. Το a-fe διαλύει μόνο 0,02-0,04% C στους 723°C και λιγότερο από 0,01% σε θερμοκρασία δωματίου. Επομένως, όταν βαφή μέταλλουσχηματίζεται ωστενίτης μαρτενσίτης -υπερκορεσμένο στερεό διάλυμα άνθρακα σε a - fe, πολύ σκληρό και εύθραυστο. συνδυασμός σκλήρυνσης με διακοπές(με θέρμανση σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες για τη μείωση των εσωτερικών τάσεων) σας επιτρέπει να δώσετε στο χάλυβα τον απαιτούμενο συνδυασμό σκληρότητας και ολκιμότητας.

Οι φυσικές ιδιότητες του ψευδαργύρου εξαρτώνται από την καθαρότητά του. Κατά κανόνα, τα βιομηχανικά υλικά σιδήρου συνοδεύονται από ακαθαρσίες άνθρακα, αζώτου, οξυγόνου, υδρογόνου, θείου και φωσφόρου. Ακόμη και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, αυτές οι ακαθαρσίες αλλάζουν πολύ τις ιδιότητες του μετάλλου. Άρα, το θείο προκαλεί τα λεγόμενα. κόκκινη ευθραυστότητα, φώσφορος (ακόμη και 10 -20% P) - ψυχρή ευθραυστότητα; ο άνθρακας και το άζωτο μειώνονται πλαστική ύληκαι το υδρογόνο αυξάνεται εύθραυστοΖ. (λεγόμενη ευθραυστότητα υδρογόνου). Μείωση της περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες σε 10 -7 - Το 10 -9% οδηγεί σε σημαντικές αλλαγές στις ιδιότητες του μετάλλου, ιδίως σε αύξηση της ολκιμότητας.

Οι ακόλουθες είναι οι φυσικές ιδιότητες του ψευδαργύρου, που σχετίζονται κυρίως με ένα μέταλλο με συνολική περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες μικρότερη από 0,01% κατά βάρος:

Ατομική ακτίνα 1,26 å

Ιονικές ακτίνες fe 2+ ο,80 å, fe 3+ ο,67 å

Πυκνότητα (20°C) 7.874 g/cm 3

t pl 1539°C

t kipπερίπου 3200 o C

Συντελεστής θερμοκρασίας γραμμικής διαστολής (20°C) 11,7 10 -6

Θερμική αγωγιμότητα (25°C) 74.04 Τρ/(μ Κ)

Η θερμοχωρητικότητα ενός υγρού εξαρτάται από τη δομή του και ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία με πολύπλοκο τρόπο. μέση ειδική θερμοχωρητικότητα (0-1000 o γ) 640,57 j/(κιλό·ΠΡΟΣ ΤΗΝ) .

Ηλεκτρική αντίσταση (20°C)

9,7 10 -8 ωμ μ

Συντελεστής θερμοκρασίας ηλεκτρικής αντίστασης

(0-100°C) 6,51 10-3

Συντελεστής Young 190-210 10 3 Mn/m 2

(19-21 10 3 kgf/mm 2)

Συντελεστής θερμοκρασίας του συντελεστή Young

Συντελεστής διάτμησης 84,0 10 3 MN/m 2

Βραχυπρόθεσμη αντοχή εφελκυσμού

170-210 MN/m 2

Σχετική επιμήκυνση 45-55%

Σκληρότητα Brinell 350-450 MN/m 2

Αντοχή διαρροής 100 MN/m 2

Αντοχή κρούσης 300 MN/m 2

Η διαμόρφωση του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων του ατόμου fe 3 ρε 6 4s 2 . Το Zh. παρουσιάζει μεταβλητό σθένος (οι πιο σταθερές ενώσεις είναι το 2- και το 3-σθενές Zh.). Με το οξυγόνο, ο σίδηρος σχηματίζει οξείδιο feo, οξείδιο fe 2 o 3 και οξείδιο fe 3 o 4 (ένωση feo με fe 2 o 3, που έχει τη δομή σπινελών) . Σε υγρό αέρα σε συνηθισμένες θερμοκρασίες, ο σίδηρος καλύπτεται με χαλαρή σκουριά (fe 2 o 3 n h2o). Λόγω του πορώδους της, η σκουριά δεν εμποδίζει την πρόσβαση οξυγόνου και υγρασίας στο μέταλλο και επομένως δεν το προστατεύει από περαιτέρω οξείδωση. Ως αποτέλεσμα διάφορων τύπων διάβρωσης, εκατομμύρια τόνοι σιδήρου χάνονται κάθε χρόνο.Όταν ο σίδηρος θερμαίνεται σε ξηρό αέρα πάνω από 200°C, καλύπτεται με ένα λεπτό φιλμ οξειδίου, το οποίο προστατεύει το μέταλλο από τη διάβρωση σε συνηθισμένες θερμοκρασίες. αυτή είναι η βάση της τεχνικής μεθόδου προστασίας του J. - λουλάκι.Όταν θερμαίνεται σε υδρατμούς, ο σίδηρος οξειδώνεται για να σχηματίσει fe 3 o 4 (κάτω από 570°C) ή feo (πάνω από 570°C) και απελευθερώνει υδρογόνο.

Το υδροξείδιο fe (oh) 2 σχηματίζεται ως λευκό ίζημα από τη δράση καυστικών αλκαλίων ή αμμωνίας σε υδατικά διαλύματα αλάτων fe 2+ σε ατμόσφαιρα υδρογόνου ή αζώτου. Κατά την επαφή με τον αέρα, το fe (oh) 2 πρώτα γίνεται πράσινο, μετά μαυρίζει και τελικά γρήγορα μετατρέπεται σε κόκκινο-καφέ υδροξείδιο fe (oh) 3 . Το οξείδιο Feo παρουσιάζει βασικές ιδιότητες. Οξείδιο fe 2 o 3 αμφοτερικό και έχει ασθενώς όξινη λειτουργία. αντιδρώντας με περισσότερα βασικά οξείδια (για παράδειγμα, με mgo), σχηματίζει φερρίτες - ενώσεις του τύπου fe 2 o 3 n meo, που έχουν σιδηρομαγνητικές ιδιότητες και χρησιμοποιούνται ευρέως στα ραδιοηλεκτρονικά. Οι όξινες ιδιότητες εκφράζονται επίσης στον 6σθενή σίδηρο, ο οποίος υπάρχει με τη μορφή φερρατικών, για παράδειγμα k 2 feo 4 , άλατα οξέος σιδήρου που δεν έχουν απομονωθεί σε ελεύθερη κατάσταση.

Το Zh. αντιδρά εύκολα με αλογόνα και υδραλογονίδια, δίνοντας άλατα, για παράδειγμα χλωρίδια fecl 2 και fecl 3. Όταν ο σίδηρος θερμαίνεται με θείο, σχηματίζονται σουλφίδια fes και fes 2. Καρβίδια Zh. - fe 3 c ( τσιμεντίτης) και fe 2 c (e-καρβίδιο) - ίζημα από στερεά διαλύματα άνθρακα σε υγρό κατά την ψύξη. Το fe 3 c απελευθερώνεται επίσης από διαλύματα άνθρακα σε υγρό σίδηρο σε υψηλές συγκεντρώσεις άνθρακα.Το άζωτο, όπως και ο άνθρακας, δίνει ενδιάμεσα στερεά διαλύματα με σίδηρο. Από αυτά ξεχωρίζουν τα νιτρίδια fe 4 n και fe 2 n. Με το υδρογόνο, το υδρογόνο δίνει μόνο ασταθή υδρίδια, η σύνθεση των οποίων δεν έχει εξακριβωθεί με ακρίβεια. Όταν θερμαίνεται, ο σίδηρος αντιδρά έντονα με το πυρίτιο και τον φώσφορο, σχηματίζοντας πυριτικά (για παράδειγμα, fe 3 si) και φωσφίδια (για παράδειγμα, fe 3 p).

Οι ενώσεις Zh. με πολλά στοιχεία (Ο, s, κ.λπ.), οι οποίες σχηματίζουν μια κρυσταλλική δομή, έχουν μεταβλητή σύνθεση (για παράδειγμα, η περιεκτικότητα σε θείο στο μονοσουλφίδιο μπορεί να κυμαίνεται από 50 έως 53,3 σε %). Αυτό οφείλεται σε ελαττώματα στην κρυσταλλική δομή. Για παράδειγμα, στο οξείδιο του σιδήρου, μερικά από τα ιόντα fe 2+ στις θέσεις του πλέγματος αντικαθίστανται από ιόντα fe 3+. Για να διατηρηθεί η ηλεκτρική ουδετερότητα, ορισμένες θέσεις πλέγματος που ανήκουν σε ιόντα fe 2+ παραμένουν κενές και η φάση (wustite) υπό κανονικές συνθήκες έχει τον τύπο fe 0,947 o.

Ιδιαίτερα, η αλληλεπίδραση του Ζ νιτρικό οξύ.Συμπυκνωμένο hno 3 (πυκνότητα 1,45 g/cm 3) Παθητικοποιεί τον σίδηρο λόγω της εμφάνισης προστατευτικής μεμβράνης οξειδίου στην επιφάνειά του. πιο αραιό hno 3 διαλύει το σίδηρο με το σχηματισμό ιόντων fe 2+ ή fe 3+, ανακτώντας σε mh 3 ή n 2 o και n 2 .

Τα διαλύματα αλάτων του δισθενούς σιδήρου είναι ασταθή στον αέρα - το fe 2+ οξειδώνεται σταδιακά σε fe 3+. Υδατικά διαλύματα αλάτων Ζ. λόγω υδρόλυσηέχουν μια όξινη αντίδραση. Η προσθήκη θειοκυανικών ιόντων scn - σε διαλύματα αλάτων fe 3+ δίνει ένα λαμπερό κόκκινο χρώμα λόγω της εμφάνισης του fe (scn) 3, το οποίο καθιστά δυνατή την αποκάλυψη της παρουσίας 1 μέρους fe 3+ σε περίπου 10 6 μέρη από νερό. Η Ζ. χαρακτηρίζεται από μόρφωση σύνθετες ενώσεις.

Παραλαβή και αίτηση. Ο καθαρός σίδηρος λαμβάνεται σε σχετικά μικρές ποσότητες με ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων των αλάτων του ή με αναγωγή των οξειδίων του με υδρογόνο. Αναπτύσσεται μέθοδος για την άμεση παραγωγή σιδήρου από μεταλλεύματα με ηλεκτρόλυση τήγματος. Η παραγωγή επαρκώς καθαρού σιδήρου αυξάνεται σταδιακά μέσω της άμεσης αναγωγής του από συμπυκνώματα μεταλλεύματος με υδρογόνο, φυσικό αέριο ή άνθρακα σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες.

Zh. - το πιο σημαντικό μέταλλο της σύγχρονης τεχνολογίας. Ο σίδηρος πρακτικά δεν χρησιμοποιείται ποτέ στην καθαρή του μορφή λόγω της χαμηλής αντοχής του, αν και στην καθημερινή ζωή τα προϊόντα χάλυβα ή χυτοσίδηρου ονομάζονται συχνά «σίδερο». Ο κύριος όγκος του σιδήρου χρησιμοποιείται με τη μορφή κραμάτων που είναι πολύ διαφορετικά σε σύνθεση και ιδιότητες. Τα κράματα σιδήρου αντιπροσωπεύουν περίπου το 95% όλων των μεταλλικών προϊόντων. Κράματα πλούσια σε άνθρακα (πάνω από 2% κατά βάρος) - χυτοσίδηρος, τήκονται σε υψικάμινους από εμπλουτισμένα μεταλλεύματα σιδήρου. Χάλυβας διαφόρων ποιοτήτων (περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 2% κατά βάρος) τήκεται από χυτοσίδηρο σε ανοιχτές εστίες και ηλεκτρικούς φούρνους και μετατροπείς οξειδώνοντας (καίγοντας) την περίσσεια άνθρακα, αφαιρώντας επιβλαβείς ακαθαρσίες (κυρίως s, P, O) και προσθέτοντας στοιχεία κράματος. Χάλυβες υψηλής κραματοποίησης (με υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο, χρώμιο, βολφράμιο και άλλα στοιχεία) τήκονται σε ηλεκτρικό τόξο και επαγωγικούς κλιβάνους. Για την παραγωγή χάλυβων και κραμάτων σιδήρου χρησιμοποιούνται νέες διεργασίες όπως η επανατήξη υπό κενό, η επανατήξη με ηλεκτροσκωρία, η τήξη με δέσμη ηλεκτρονίων κ.λπ., για την παραγωγή χάλυβα και κραμάτων σιδήρου. αυτοματισμός μετάλλων και διεργασιών.

Με βάση το σίδηρο δημιουργούνται υλικά που αντέχουν τις επιπτώσεις υψηλών και χαμηλών θερμοκρασιών, κενού και υψηλών πιέσεων, επιθετικών μέσων, υψηλών εναλλασσόμενων τάσεων, πυρηνικής ακτινοβολίας κ.λπ. Η παραγωγή σιδήρου και των κραμάτων του αυξάνεται συνεχώς. Το 1971, 89,3 εκατομμύρια τόνοι λιώθηκαν στην ΕΣΣΔ. Τχυτοσίδηρος και 121 εκ. Τγίνομαι.

L. A. Shvartsman, L. V. Vanyukova.

Ο σίδηρος ως καλλιτεχνικό υλικό έχει χρησιμοποιηθεί από την αρχαιότητα στην Αίγυπτο (ένα κεφαλοστάσιο από τον τάφο του Τουταγχαμών κοντά στη Θήβα, μέσα 14ου αιώνα π.Χ., Μουσείο Ashmolean, Οξφόρδη), Μεσοποταμία (στιλέτα που βρέθηκαν κοντά στο Carchemish, 500 π.Χ., Βρετανικό Μουσείο, Λονδίνο) , Ινδία (σιδερένια στήλη στο Δελχί, 415). Από τον Μεσαίωνα, πολυάριθμα αντικείμενα υψηλής τέχνης από Zh. έχουν διατηρηθεί σε ευρωπαϊκές χώρες (Αγγλία, Γαλλία, Ιταλία, Ρωσία κ.λπ.) - σφυρήλατα φράχτες, μεντεσέδες πόρτας, βραχίονες τοίχου, ανεμοδείκτες, εξαρτήματα στήθους και φωτιστικά . Τα σφυρήλατα προϊόντα από κλαδιά και τα προϊόντα από διάτρητη λαμαρίνα (συχνά με επένδυση μαρμαρυγίας) διακρίνονται από επίπεδες μορφές, μια σαφή γραμμική γραφική σιλουέτα και είναι αποτελεσματικά ορατά σε φόντο ανοιχτόχρωμου αέρα. Τον 20ο αιώνα Το Zh. χρησιμοποιείται για την κατασκευή δικτυωμάτων, περιφράξεων, εσωτερικών χωρισμάτων διάτρητων, κηροπήγια και μνημείων.

T. L.

Σίδηρος στο σώμα. Το Zh. υπάρχει στους οργανισμούς όλων των ζώων και στα φυτά (κατά μέσο όρο περίπου 0,02%). είναι απαραίτητο κυρίως για την ανταλλαγή οξυγόνου και τις οξειδωτικές διεργασίες. Υπάρχουν οργανισμοί (οι λεγόμενοι συγκεντρωτές) που μπορούν να το συσσωρεύσουν σε μεγάλες ποσότητες (για παράδειγμα, βακτήρια σιδήρου -έως 17-20% W.). Σχεδόν όλος ο σίδηρος σε ζωικούς και φυτικούς οργανισμούς σχετίζεται με πρωτεΐνες. Η έλλειψη Ζ. προκαλεί επιβράδυνση της ανάπτυξης και το φαινόμενο χλώρωση των φυτών,συνδέονται με την κατώτερη εκπαίδευση χλωροφύλλη.Η περίσσεια σιδήρου έχει επίσης επιβλαβή επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών, προκαλώντας, για παράδειγμα, στειρότητα των ανθέων του ρυζιού και χλωρίωση. Σε αλκαλικά εδάφη, σχηματίζονται ενώσεις σιδήρου που δεν είναι προσβάσιμες στις ρίζες των φυτών και τα φυτά δεν τον λαμβάνουν σε επαρκείς ποσότητες. σε όξινα εδάφη, ο σίδηρος περνά σε διαλυτές ενώσεις σε περίσσεια. Με ανεπάρκεια ή περίσσεια αφομοιώσιμων ενώσεων στα εδάφη, μπορούν να παρατηρηθούν φυτικές ασθένειες σε μεγάλες εκτάσεις.

Ο Ζ. εισέρχεται στο σώμα των ζώων και των ανθρώπων με τροφή (το συκώτι, το κρέας, τα αυγά, τα όσπρια, το ψωμί, τα δημητριακά, το σπανάκι και τα παντζάρια είναι τα πιο πλούσια σε αυτό). Κανονικά, ένα άτομο λαμβάνει με δίαιτα 60-110 mgΖ., που ξεπερνά σημαντικά τις ημερήσιες ανάγκες του. Η απορρόφηση του σιδήρου που λαμβάνεται με την τροφή γίνεται στο πάνω μέρος του λεπτού εντέρου, από όπου εισέρχεται στο αίμα σε μορφή δεσμευμένη με πρωτεΐνη και μεταφέρεται με αίμα σε διάφορα όργανα και ιστούς, όπου εναποτίθεται με τη μορφή σιδήρου - α. σύμπλεγμα πρωτεϊνών - φερριτίνη. Η κύρια αποθήκη σιδήρου στο σώμα είναι το συκώτι και ο σπλήνας. Λόγω της G. ferritin, λαμβάνει χώρα η σύνθεση όλων των ενώσεων που περιέχουν σίδηρο του σώματος: μια αναπνευστική χρωστική συντίθεται στο μυελό των οστών αιμοσφαιρίνη,στους μύες μυοσφαιρίνη,σε διάφορους ιστούς κυτοχρώματακαι άλλα ένζυμα που περιέχουν σίδηρο. Το Zh. απεκκρίνεται από το σώμα κυρίως μέσω του τοιχώματος του παχέος εντέρου (στον άνθρωπο, περίπου 6-10 mgημερησίως) και σε μικρό βαθμό από τα νεφρά. Η ανάγκη του σώματος για λίπος αλλάζει με την ηλικία και τη φυσική κατάσταση. Για 1 κιλό βάρους, τα παιδιά χρειάζονται - 0,6, οι ενήλικες - 0,1 και οι έγκυες γυναίκες - 0,3 mgΦ. ανά ημέρα. Στα ζώα, η ανάγκη για λίπος είναι περίπου (ανά 1 κιλόξηρή ουσία του σιτηρεσίου): για αγελάδες γαλακτοπαραγωγής - τουλάχιστον 50 mg,για νεαρά ζώα - 30-50 mg,για χοιρίδια - έως 200 mg,για έγκυους χοίρους - 60 mg.

V. V. Kovalsky.

Στην ιατρική, τα φάρμακα Zh. (ανασυσταθέν Zh., γαλακτικό Zh., γλυκεροφωσφορικό Zh., θειικό 2-σθενές Zh., δισκία Blo, διάλυμα μηλικού οξέος, φεραμίδιο, αιμοδιεγερίνη κ.λπ.) χρησιμοποιούνται στη θεραπεία ασθενειών που συνοδεύονται από έλλειψη Zh. στον οργανισμό (σιδηροανεπάρκεια αναιμίας), καθώς και γενικό τονωτικό (μετά από μολυσματικές ασθένειες κ.λπ.). Τα ισότοπα Zh. (52 fe, 55 fe και 59 fe) χρησιμοποιούνται ως δείκτες στη βιοϊατρική έρευνα και στη διάγνωση ασθενειών του αίματος (αναιμία, λευχαιμία, πολυκυτταραιμία κ.λπ.).

Λιτ.:Γενική μεταλλουργία, Μόσχα, 1967; Nekrasov B.V., Fundamentals of General Chemistry, τόμος 3, Μ., 1970; Remi G., Μάθημα ανόργανης χημείας, μτφρ. από Γερμανικά, τόμος 2, Μ., 1966; Σύντομη χημική εγκυκλοπαίδεια, τ. 2, Μ., 1963; Levinson N. R., [Προϊόντα από μη σιδηρούχα και σιδηρούχα μέταλλα], στο βιβλίο: Russian decorative art, τ. 1-3, M., 1962-65; Vernadsky V.I., Βιογεωχημικά δοκίμια. 1922-1932, M. - L., 1940; Granik S., Ο μεταβολισμός του σιδήρου σε ζώα και φυτά, στη συλλογή: Ιχνοστοιχεία, μτφρ. from English, Μ., 1962; Dixon Μ., Webb F., enzymes, trans. from English, Μ., 1966; neogi π., σίδηρος στην αρχαία Ινδία, Καλκούτα, 1914; φίλος j. σημ., σιδερένιο στην αρχαιότητα, λ., 1926; ειλικρινής ε. β., παλιά γαλλική σιδηρουργία, καμπ. (μαζ.), 1950; lister r., διακοσμητικό σφυρήλατο σίδηρο στη Μεγάλη Βρετανία, l., 1960.

κατεβάστε την περίληψη

ΟΡΙΣΜΟΣ

Σίδεροείναι το εικοστό έκτο στοιχείο του Περιοδικού Πίνακα. Ονομασία - Fe από το λατινικό "ferrum". Βρίσκεται στην τέταρτη περίοδο, VIIB ομάδα. Αναφέρεται σε μέταλλα. Το πυρηνικό φορτίο είναι 26.

Ο σίδηρος είναι το πιο κοινό μέταλλο στον κόσμο μετά το αλουμίνιο: αποτελεί το 4% (μάζα) του φλοιού της γης. Ο σίδηρος εμφανίζεται με τη μορφή διαφόρων ενώσεων: οξείδια, σουλφίδια, πυριτικά άλατα. Ο σίδηρος βρίσκεται σε ελεύθερη κατάσταση μόνο στους μετεωρίτες.

Τα πιο σημαντικά μεταλλεύματα σιδήρου περιλαμβάνουν το μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα Fe 3 O 4 , το κόκκινο σιδηρομετάλλευμα Fe 2 O 3 , το καφέ σιδηρομετάλλευμα 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O και το σιδηρομετάλλευμα FeCO 3 .

Ο σίδηρος είναι ένα ασημί (Εικ. 1) όλκιμο μέταλλο. Προσφέρεται καλά για σφυρηλάτηση, έλαση και άλλους τύπους κατεργασίας. Οι μηχανικές ιδιότητες του σιδήρου εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την καθαρότητά του - από την περιεκτικότητα ακόμη και σε πολύ μικρές ποσότητες άλλων στοιχείων σε αυτόν.

Ρύζι. 1. Σίδερο. Εμφάνιση.

Ατομικό και μοριακό βάρος σιδήρου

Σχετικό μοριακό βάρος μιας ουσίας(M r) είναι ένας αριθμός που δείχνει πόσες φορές η μάζα ενός δεδομένου μορίου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα, και σχετική ατομική μάζα ενός στοιχείου(A r) - πόσες φορές η μέση μάζα των ατόμων ενός χημικού στοιχείου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα.

Δεδομένου ότι στην ελεύθερη κατάσταση ο σίδηρος υπάρχει με τη μορφή μονοατομικών μορίων Fe, οι τιμές της ατομικής και μοριακής του μάζας είναι ίδιες. Είναι ίσα με 55.847.

Αλλοτροπία και αλλοτροπικές τροποποιήσεις του σιδήρου

Ο σίδηρος σχηματίζει δύο κρυσταλλικές τροποποιήσεις: α-σίδηρος και γ-σίδηρος. Το πρώτο από αυτά έχει ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα, το δεύτερο - ένα κυβικό με επίκεντρο το πρόσωπο. Ο α-σίδηρος είναι θερμοδυναμικά σταθερός σε δύο θερμοκρασίες: κάτω από 912 o C και από 1394 o C έως το σημείο τήξης. Το σημείο τήξης του σιδήρου είναι 1539 ± 5 o C. Μεταξύ 912 o C και 1394 o C, ο γ-σίδηρος είναι σταθερός.

Οι θερμοκρασιακές κλίμακες σταθερότητας του α- και του γ-σιδήρου οφείλονται στη φύση της μεταβολής της ενέργειας Gibbs και των δύο τροποποιήσεων με μια αλλαγή στη θερμοκρασία. Σε θερμοκρασίες κάτω από 912 o C και πάνω από 1394 o C, η ενέργεια Gibbs του α-σιδήρου είναι μικρότερη από την ενέργεια Gibbs του γ-σιδήρου και στην περιοχή 912 - 1394 o C - μεγαλύτερη.

Ισότοπα σιδήρου

Είναι γνωστό ότι ο σίδηρος μπορεί να εμφανιστεί στη φύση με τη μορφή τεσσάρων σταθερών ισοτόπων 54Fe, 56Fe, 57Fe και 57Fe. Οι μάζες τους είναι 54, 56, 57 και 58, αντίστοιχα. Ο πυρήνας ενός ατόμου του ισοτόπου σιδήρου 54 Fe περιέχει είκοσι έξι πρωτόνια και είκοσι οκτώ νετρόνια, και τα υπόλοιπα ισότοπα διαφέρουν από αυτόν μόνο στον αριθμό των νετρονίων.

Υπάρχουν τεχνητά ισότοπα σιδήρου με αριθμούς μάζας από 45 έως 72, καθώς και 6 ισομερείς καταστάσεις πυρήνων. Το πιο μακρόβιο από τα παραπάνω ισότοπα είναι το 60 Fe με χρόνο ημιζωής 2,6 εκατομμύρια χρόνια.

ιόντα σιδήρου

Ο ηλεκτρονικός τύπος που δείχνει την κατανομή των ηλεκτρονίων σιδήρου στις τροχιές έχει ως εξής:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

Ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης, ο σίδηρος εγκαταλείπει τα ηλεκτρόνια του σθένους, δηλ. είναι ο δότης τους και μετατρέπεται σε θετικά φορτισμένο ιόν:

Fe 0 -2e → Fe 2+;

Fe 0 -3e → Fe 3+.

Μόριο και άτομο σιδήρου

Στην ελεύθερη κατάσταση, ο σίδηρος υπάρχει με τη μορφή μονατομικών μορίων Fe. Ακολουθούν ορισμένες ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το άτομο και το μόριο του σιδήρου:

κράματα σιδήρου

Μέχρι τον 19ο αιώνα, τα κράματα σιδήρου ήταν κυρίως γνωστά για τα κράματά τους με άνθρακα, τα οποία έλαβαν τις ονομασίες χάλυβας και χυτοσίδηρου. Ωστόσο, στο μέλλον δημιουργήθηκαν νέα κράματα με βάση το σίδηρο που περιέχουν χρώμιο, νικέλιο και άλλα στοιχεία. Προς το παρόν, τα κράματα σιδήρου χωρίζονται σε ανθρακοχάλυβες, χυτοσίδηρους, κράματα χάλυβες και χάλυβες με ειδικές ιδιότητες.

Στην τεχνολογία, τα κράματα σιδήρου ονομάζονται συνήθως σιδηρούχα μέταλλα και η παραγωγή τους ονομάζεται σιδηρούχα μεταλλουργία.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση	Η στοιχειακή σύνθεση της ουσίας έχει ως εξής: το κλάσμα μάζας του στοιχείου σιδήρου είναι 0,7241 (ή 72,41%), το κλάσμα μάζας του οξυγόνου είναι 0,2759 (ή 27,59%). Εξάγετε τον χημικό τύπο.
Λύση	Το κλάσμα μάζας του στοιχείου Χ στο μόριο της σύνθεσης ΗΧ υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Ας συμβολίσουμε τον αριθμό των ατόμων σιδήρου στο μόριο ως "x", τον αριθμό των ατόμων οξυγόνου ως "y". Ας βρούμε τις αντίστοιχες σχετικές ατομικές μάζες των στοιχείων του σιδήρου και του οξυγόνου (οι τιμές των σχετικών ατομικών μαζών που λαμβάνονται από τον Περιοδικό Πίνακα του D.I. Mendeleev θα στρογγυλοποιηθούν σε ακέραιους αριθμούς). Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16. Διαιρούμε το ποσοστό των στοιχείων με τις αντίστοιχες σχετικές ατομικές μάζες. Έτσι, θα βρούμε τη σχέση μεταξύ του αριθμού των ατόμων στο μόριο της ένωσης: x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O); x:y = 72,41/56: 27,59/16; x:y = 1,29: 1,84. Ας πάρουμε τον μικρότερο αριθμό ως ένα (δηλαδή διαιρούμε όλους τους αριθμούς με τον μικρότερο αριθμό 1,29): 1,29/1,29: 1,84/1,29; Επομένως, ο απλούστερος τύπος για το συνδυασμό σιδήρου με οξυγόνο είναι το Fe 2 O 3.
Απάντηση	Fe2O3

Γνωρίζετε ότι ο σίδηρος προστατεύει τον πλανήτη από «διαστημικές επιθέσεις»; Λόγω των τεράστιων συσσωρεύσεων αυτού του στοιχείου, σχηματίζεται το μαγνητικό πεδίο της Γης. Σαν ασπίδα, το χωράφι την προστατεύει από τους αστεροειδείς...

Ο σίδηρος παίζει ρόλο όχι μόνο σε τέτοια παγκόσμια πράγματα, αλλά και στην καθημερινή μας ζωή: ο χάλυβας και τα περισσότερα κράματα δημιουργούνται με βάση αυτό το στοιχείο. Έτσι, τα πάντα, από μαχαιροπίρουνα μέχρι αυτοκίνητα και μικροηλεκτρονικά δεν θα μπορούσαν να λειτουργήσουν χωρίς σίδερο.

Τέλος, η ζωή μας θα ήταν αδύνατη χωρίς αυτό, αφού αυτό το ορυκτό αποτελεί μέρος της αιμοσφαιρίνης, το περιεχόμενο των ερυθρών αιμοσφαιρίων, χάρη στην οποία οι ιστοί μπορούν να χρησιμοποιούν οξυγόνο. Υπάρχουν πολλές ακόμη χρήσιμες ιδιότητες που κρύβονται σε αυτό το υπέροχο στοιχείο. Διαβάστε περισσότερα για το ποιες είναι οι λειτουργίες του σιδήρου για την υγεία μας σε αυτό το άρθρο.

Περιεκτικότητα σε σίδηρο στα τρόφιμα (ανά 100 g):

Ήπαρ 10-20 mg
Μαγιά 18 mg
Φύκια 16 mg
Φακές 12 mg
Φαγόπυρο 8,2 mg
Κρόκος 7,2 mg
Κουνέλι 4,4 mg
Μαύρο χαβιάρι 2,5 mg

Τι είναι ο σίδηρος;

Αυτό είναι μέταλλο. Στη σύνθεση των οργάνων και των ιστών, ο σίδηρος βρίσκεται σε ποσότητα περίπου 3-5 γραμμαρίων. Αυτό δεν είναι πολύ, αλλά μια τόσο μικρή δόση είναι αρκετά αρκετή για τον οργανισμό προκειμένου να συνεχίσει με επιτυχία την ύπαρξή του. Τα τέσσερα πέμπτα του συνόλου του σιδήρου βρίσκεται στην αιμοσφαιρίνη, το υπόλοιπο διαχέεται σε όλο το σώμα και κατανέμεται στο συκώτι, στους μύες, στα οστά κ.λπ. Κάποιο μέρος του εσωτερικού σιδήρου είναι μέρος των ενζύμων.

Με την πάροδο του χρόνου, υπάρχει μια φυσική απώλεια του ορυκτού, και ως εκ τούτου ένα άτομο χρειάζεται μια συνεχή παροχή ορισμένων δόσεων σιδήρου. Χάνεται στα ούρα και τα υγρά του ιδρώτα και στις γυναίκες, η κατανάλωση σιδήρου σχετίζεται επίσης με μηνιαίες απώλειες κατά την έμμηνο ρύση.

Τροφές πλούσιες σε σίδηρο

Το στοιχείο είναι τόσο κοινό στη φύση που ο σίδηρος υπάρχει στα περισσότερα τρόφιμα. Οι καλύτερες πηγές είναι τα ζώα - το κρέας και το συκώτι. Σε αυτά ο σίδηρος είναι στην πιο εύπεπτη μορφή. Είναι συνήθως λιγότερο σε φυτικές τροφές από ό,τι στις ζωικές τροφές, αλλά είναι επίσης μια σημαντική πηγή του ορυκτού. Υπάρχει στα εσπεριδοειδή, στα ρόδια, στα παντζάρια, στο φαγόπυρο, στα όσπρια, στους ξηρούς καρπούς, στην κολοκύθα, στα μήλα, στα λάχανα της θάλασσας, στους λωτούς.

ημερήσια απαίτηση σιδήρου

Κατά κανόνα, οι άνδρες χρειάζονται περισσότερες βιταμίνες και μέταλλα από τις γυναίκες, αλλά σε αυτή την περίπτωση δεν συμβαίνει αυτό: οι γυναίκες χρειάζονται υψηλότερες δόσεις σιδήρου. Χρειάζονται 18 mg του ορυκτού, ενώ οι άνδρες χρειάζονται περίπου 10 mg. Για τα παιδιά, ο κανόνας δεν ορίζεται επακριβώς, σύμφωνα με διάφορες πηγές, μπορεί να είναι από 4 έως 15 mg.

Αυξημένη ανάγκη για σίδηρο

Η αυξημένη ανάγκη για σίδηρο είναι εγγενής στις ακόλουθες ομάδες ανθρώπων:

Γυναίκες κατά την περίοδο μετά την έμμηνο ρύση. Η απώλεια αίματος, αν και μικρή, απαιτεί αντιστάθμιση της περιεκτικότητας σε αιμοσφαιρίνη στο αίμα.
. Έγκυος και θηλάζουσα. Κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, πραγματοποιείται σημαντική κατανάλωση σιδήρου για την οικοδόμηση του σώματος του εμβρύου και οι θηλάζουσες μητέρες ξοδεύουν το σίδηρο τους για τη διατροφή του παιδιού (διεισδύει στο μητρικό γάλα). Κυριολεκτικά κάθε δεύτερη έγκυος έχει σημάδια έλλειψης σιδήρου, γεγονός που υποδηλώνει σημαντική αύξηση της ανάγκης για αυτό το στοιχείο στις μέλλουσες μητέρες.
. Μετά από τραυματισμούς, απώλεια αίματος, μεγάλες χειρουργικές επεμβάσεις.

Ο σίδηρος είναι πολύτιμο στοιχείο. Από αυτή την άποψη, το σώμα έχει μάθει να το χρησιμοποιεί επανειλημμένα. Με τη φυσική καταστροφή των παλαιών ερυθρών αιμοσφαιρίων, ειδικές πρωτεΐνες-φορείς δεσμεύουν τον απελευθερωμένο σίδηρο και τον μεταφέρουν στα αιμοποιητικά όργανα, όπου χρησιμοποιείται ξανά.

Ωστόσο, η απώλεια του ορυκτού εξακολουθεί να είναι αρκετά μεγάλη, έτσι ώστε στην καθημερινή ζωή, πολλοί άνθρωποι χρειάζονται επιπλέον χρήση σιδήρου. Εάν έχετε αυξημένη ανάγκη για αυτό το στοιχείο, θα πρέπει να αρχίσετε να παίρνετε συμπληρώματα διατροφής που περιέχουν αυτό το στοιχείο.

Απορρόφηση σιδήρου από τα τρόφιμα

Ακόμη και υπό ιδανικές συνθήκες, δεν απορροφάται περισσότερο από το 10% του εισερχόμενου σιδήρου από τα τρόφιμα. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που μειώνουν περαιτέρω αυτόν τον αριθμό. Ταυτόχρονα, υπάρχουν ορισμένοι παράγοντες που αυξάνουν την απορρόφηση του ορυκτού. Τι καθορίζει τον βαθμό απορρόφησης του σιδήρου;

1. Πηγή. Στα ζωικά προϊόντα, ο σίδηρος βρίσκεται σε δισθενή μορφή που απορροφάται εύκολα. Στα φυτά είναι τρισθενής. Για να το αφομοιώσει και να το «βάλει σε κίνηση», το σώμα πρέπει να ξοδέψει ενέργεια για να επαναφέρει το ορυκτό σε δισθενή μορφή. Γι' αυτό το μεγαλύτερο μέρος του σιδήρου που συνοδεύει το φαγόπυρο ή το χυμό ροδιού δεν ωφελεί τον οργανισμό.
2. Πεπτική υγεία. Με χαμηλή οξύτητα του γαστρικού υγρού, γαστρίτιδα και εντερίτιδα, η απορρόφηση του σιδήρου μειώνεται σημαντικά. Με ένα υγιές πεπτικό σύστημα, είναι βέλτιστο.
3. Σύνθεση τροφής.

4. Ο σίδηρος απορροφάται καλύτερα παρουσία βιταμίνης C, οργανικών οξέων φυτικών και φρούτων, των αμινοξέων λυσίνη και ιστιδίνη και ορισμένων υδατανθράκων όπως η φρουκτόζη και η σορβιτόλη. Έτσι, το κρέας και το συκώτι πρέπει πάντα να συνδυάζονται με μια φρέσκια σαλάτα λαχανικών.

5. Ο σίδηρος απορροφάται χειρότερα με την παρουσία τανινών, διαιτητικών ινών («συλλέγουν» μόρια σιδήρου πάνω τους και τα απομακρύνουν από τον οργανισμό), φυτίνης, οξαλικού οξέος. Αυτό σημαίνει ότι αν θέλετε να πάρετε περισσότερο σίδηρο, καλό είναι να αποφεύγετε να τρώτε πολύ συχνά τροφές όπως όσπρια, οξαλίδα, σπανάκι και πίτουρο. Το ασβέστιο είναι ένας αρκετά ισχυρός ανταγωνιστής του σιδήρου· τα προϊόντα που τον περιέχουν (κυρίως γαλακτοκομικά) αναστέλλουν την απορρόφησή του.

Ο βιολογικός ρόλος του σιδήρου

Οι λειτουργίες του σιδήρου είναι:

Είναι απαραίτητο στοιχείο για την αιμοποίηση, πρώτη ύλη για το σχηματισμό της αναπνευστικής χρωστικής αιμοσφαιρίνης και το σχηματισμό ερυθρών αιμοσφαιρίων.
. Σημαντικό για τη σύνθεση των θυρεοειδικών ορμονών
. Ενισχύει το ανοσοποιητικό σύστημα, αυξάνει την άμυνα του οργανισμού
. Βελτιώνει τη λειτουργία ορισμένων βιταμινών, όπως η βιταμίνη Β6, Β12, Β9
. Βελτιώνει τις επιδράσεις μιας σειράς ιχνοστοιχείων όπως το κοβάλτιο, το μαγγάνιο, ο χαλκός
. Είναι μέρος των ενζύμων που εξασφαλίζουν την εξουδετέρωση των επιβλαβών ουσιών στον οργανισμό
. Παρέχει τη δυνατότητα αναπνοής των ιστών, και αυτό δίνει όχι μόνο ένα βελτιωτικό της υγείας, αλλά και ένα καλλυντικό αποτέλεσμα. Με κανονική πρόσληψη σιδήρου στο ανθρώπινο σώμα, η κατάσταση του δέρματος, των μαλλιών, των νυχιών παραμένει καλή
. Προστατεύει από υπερκόπωση, χρόνια κόπωση
. Έχει μεγάλη σημασία στη λειτουργία του νευρικού συστήματος.

Σημάδια έλλειψης σιδήρου

Η έλλειψη ενός ορυκτού και η ανάγκη για τακτική χρήση σιδήρου είναι ένα εξαιρετικά συχνό φαινόμενο. Το πρώτο και κύριο σημάδι έλλειψης στοιχείων στο σώμα είναι η αναιμία.

Η μείωση του αριθμού των ερυθρών αιμοσφαιρίων και της αιμοσφαιρίνης στο αίμα οδηγεί σε τέτοια συμπτώματα: αδυναμία, ταχεία εμφάνιση κόπωσης, αστάθεια στη σωματική άσκηση, δυσκοιλιότητα ή διάρροια, διαταραχές όρεξης και γεύσης, μούδιασμα και κρύο στα άκρα, ωχρότητα και ξηρότητα. δέρμα, φθορά των νυχιών, τριχόπτωση, εξασθενημένη ανοσία κ.λπ. Συχνά, είναι αυτά τα σημάδια που μας επιτρέπουν να μαντέψουμε για έλλειψη σιδήρου στο σώμα. Ένα άτομο πηγαίνει στον γιατρό, εξετάζεται και διαπιστώνεται αναιμία.

Σημάδια περίσσειας σιδήρου

Ακόμη και όταν τρώτε τροφές που περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις σιδήρου, δεν υπάρχει περίσσεια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σώμα "φιλτράρει" ανεξάρτητα τις περίσσιες μεταλλικές ενώσεις και παίρνει ακριβώς όσο σίδηρο χρειάζεται.

Είναι πολύ πιο δύσκολο γι 'αυτόν να αντισταθεί στις εξαιρετικά υψηλές δόσεις σιδήρου που συνοδεύουν τα φάρμακα. Εάν χρησιμοποιείτε προϊόντα σιδήρου και συμπληρώματα διατροφής πολύ εντατικά, μπορεί να εμφανιστεί δηλητηρίαση. Κάνει αισθητό με εμετό, πονοκέφαλο, διαταραχές κοπράνων και άλλα συμπτώματα.

Η περίσσεια σιδήρου παρατηρείται επίσης σε μια σπάνια πάθηση που ονομάζεται αιμοχρωμάτωση. Με αυτή την ασθένεια, το σώμα πραγματοποιεί μια παθολογική συσσώρευση σιδήρου, η οποία εκδηλώνεται με σοβαρές διαταραχές του ήπατος και άλλων οργάνων.

Παράγοντες που επηρεάζουν την περιεκτικότητα των τροφίμων σε σίδηρο

Εάν τα τρόφιμα μαγειρεύονται για μεγάλο χρονικό διάστημα, η περιεκτικότητα σε αυτά σε εύπεπτο σίδηρο μειώνεται, καθώς περνά σε μια μορφή που είναι απρόσιτη για απορρόφηση. Έτσι, εάν αγοράζετε κρέας ή συκώτι, επιλέξτε προϊόντα υψηλής ποιότητας που δεν θα είναι πολύ σκληρά και δεν θα αργήσουν να βράσουν ή να τηγανιστούν.

ΟΡΙΣΜΟΣ

Σίδερο- στοιχείο της όγδοης ομάδας της τέταρτης περιόδου του Περιοδικού συστήματος χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev.

Και ο αδύναμος αριθμός είναι 26. Το σύμβολο είναι Fe (λατ. «ferrum»). Ένα από τα πιο κοινά μέταλλα στον φλοιό της γης (δεύτερη θέση μετά το αλουμίνιο).

Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου

Ο σίδηρος είναι ένα γκρι μέταλλο. Στην καθαρή του μορφή, είναι αρκετά μαλακό, εύπλαστο και όλκιμο. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση της εξωτερικής στάθμης ενέργειας είναι 3d 6 4s 2 . Στις ενώσεις του, ο σίδηρος εμφανίζει τις καταστάσεις οξείδωσης «+2» και «+3». Το σημείο τήξης του σιδήρου είναι 1539 C. Ο σίδηρος σχηματίζει δύο κρυσταλλικές τροποποιήσεις: α- και γ-σίδηρος. Το πρώτο από αυτά έχει ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα, το δεύτερο έχει ένα κυβικό με επίκεντρο το πρόσωπο. Ο α-σίδηρος είναι θερμοδυναμικά σταθερός σε δύο κλίμακες θερμοκρασίας: κάτω από 912 και από 1394 C έως το σημείο τήξης. Μεταξύ 912 και 1394 C, ο γ-σίδηρος είναι σταθερός.

Οι μηχανικές ιδιότητες του σιδήρου εξαρτώνται από την καθαρότητά του - την περιεκτικότητα σε αυτόν ακόμη και σε πολύ μικρές ποσότητες άλλων στοιχείων. Ο συμπαγής σίδηρος έχει την ικανότητα να διαλύει πολλά στοιχεία στον εαυτό του.

Χημικές ιδιότητες του σιδήρου

Στον υγρό αέρα, ο σίδηρος σκουριάζει γρήγορα, δηλ. καλυμμένο με καφέ επίστρωση ενυδατωμένου οξειδίου του σιδήρου, το οποίο, λόγω της ευθρυπτότητάς του, δεν προστατεύει τον σίδηρο από περαιτέρω οξείδωση. Στο νερό, ο σίδηρος διαβρώνεται έντονα. με άφθονη πρόσβαση σε οξυγόνο, σχηματίζονται ένυδρες μορφές οξειδίου του σιδήρου (III):

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

Με έλλειψη οξυγόνου ή με δύσκολη πρόσβαση, σχηματίζεται ένα μικτό οξείδιο (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Ο σίδηρος διαλύεται σε υδροχλωρικό οξύ οποιασδήποτε συγκέντρωσης:

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

Ομοίως, η διάλυση συμβαίνει σε αραιό θειικό οξύ:

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

Σε πυκνά διαλύματα θειικού οξέος, ο σίδηρος οξειδώνεται σε σίδηρο (III):

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

Ωστόσο, στο θειικό οξύ, η συγκέντρωση του οποίου είναι κοντά στο 100%, ο σίδηρος γίνεται παθητικός και πρακτικά δεν υπάρχει αλληλεπίδραση. Σε αραιά και μετρίως συμπυκνωμένα διαλύματα νιτρικού οξέος, ο σίδηρος διαλύεται:

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

Σε υψηλές συγκεντρώσεις νιτρικού οξέος, η διάλυση επιβραδύνεται και ο σίδηρος γίνεται παθητικός.

Όπως και άλλα μέταλλα, ο σίδηρος αντιδρά με απλές ουσίες. Οι αντιδράσεις της αλληλεπίδρασης του σιδήρου με τα αλογόνα (ανεξάρτητα από το είδος του αλογόνου) προχωρούν όταν θερμανθούν. Η αλληλεπίδραση του σιδήρου με το βρώμιο προχωρά σε αυξημένη τάση ατμών του τελευταίου:

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

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

Η αλληλεπίδραση του σιδήρου με το θείο (σκόνη), το άζωτο και το φώσφορο εμφανίζεται επίσης όταν θερμαίνεται:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Ο σίδηρος είναι ικανός να αντιδρά με αμέταλλα όπως ο άνθρακας και το πυρίτιο:

3Fe + C = Fe 3 C;

Μεταξύ των αντιδράσεων της αλληλεπίδρασης του σιδήρου με σύνθετες ουσίες, οι ακόλουθες αντιδράσεις παίζουν ιδιαίτερο ρόλο - ο σίδηρος είναι σε θέση να μειώσει τα μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά δραστηριότητας στα δεξιά του, από διαλύματα αλάτων (1), σε μείωση του σιδήρου (III ) ενώσεις (2):

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

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

Ο σίδηρος, σε αυξημένη πίεση, αντιδρά με ένα οξείδιο που δεν σχηματίζει άλατα - CO για να σχηματίσει ουσίες σύνθετης σύνθεσης - καρβονύλια - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 και Fe 3 (CO) 12.

Ο σίδηρος, απουσία ακαθαρσιών, είναι σταθερός στο νερό και σε αραιά αλκαλικά διαλύματα.

Λήψη σιδήρου

Ο κύριος τρόπος λήψης σιδήρου είναι από σιδηρομετάλλευμα (αιματίτης, μαγνητίτης) ή ηλεκτρόλυση διαλυμάτων των αλάτων του (στην περίπτωση αυτή λαμβάνεται «καθαρός» σίδηρος, δηλαδή σίδηρος χωρίς ακαθαρσίες).

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση

Ζυγαριά σιδήρου Fe 3 O 4 βάρους 10 g κατεργάστηκε αρχικά με 150 ml διαλύματος υδροχλωρικού οξέος (πυκνότητα 1,1 g/ml) με κλάσμα μάζας υδροχλωρίου 20%, και στη συνέχεια προστέθηκε περίσσεια σιδήρου στο προκύπτον διάλυμα. Προσδιορίστε τη σύνθεση του διαλύματος (σε % κατά βάρος).

Λύση

Γράφουμε τις εξισώσεις αντίδρασης σύμφωνα με την συνθήκη του προβλήματος: 8HCl + Fe 3 O 4 \u003d FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2). Γνωρίζοντας την πυκνότητα και τον όγκο ενός διαλύματος υδροχλωρικού οξέος, μπορείτε να βρείτε τη μάζα του: m sol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl); m sol (HCl) \u003d 150 × 1,1 \u003d 165 g. Υπολογίστε τη μάζα του υδροχλωρίου: m(HCl)=msol(HCl)×ω(HCl)/100%; m(HCl) = 165 x 20%/100% = 33 g. Η μοριακή μάζα (μάζα ενός mol) υδροχλωρικού οξέος, υπολογισμένη με βάση τον πίνακα χημικών στοιχείων του Δ.Ι. Mendeleev - 36,5 g / mol. Βρείτε την ποσότητα της ουσίας υδροχλωρίου: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v (HCl) \u003d 33 / 36,5 \u003d 0,904 mol. Μοριακή μάζα (μάζα ενός mole) κλίμακας, υπολογισμένη με χρήση του πίνακα χημικών στοιχείων του D.I. Mendeleev - 232 g/mol. Βρείτε την ποσότητα της ουσίας κλίμακας: v (Fe 3 O 4) \u003d 10/232 \u003d 0,043 mol. Σύμφωνα με την εξίσωση 1, v(HCl): v(Fe 3 O 4) \u003d 1: 8, επομένως, v (HCl) \u003d 8 v (Fe 3 O 4) \u003d 0,344 mol. Τότε, η ποσότητα της ουσίας υδροχλωρίου που υπολογίζεται σύμφωνα με την εξίσωση (0,344 mol) θα είναι μικρότερη από αυτή που υποδεικνύεται στην κατάσταση του προβλήματος (0,904 mol). Επομένως, το υδροχλωρικό οξύ είναι σε περίσσεια και θα προχωρήσει μια άλλη αντίδραση: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3). Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα της ουσίας χλωριούχου σιδήρου που σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της πρώτης αντίδρασης (οι δείκτες υποδηλώνουν μια συγκεκριμένη αντίδραση): 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. Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα του υδροχλωρίου που δεν αντέδρασε στην αντίδραση 1 και την ποσότητα της ουσίας χλωριούχου σιδήρου (II) που σχηματίστηκε κατά την αντίδραση 3: v rem (HCl) \u003d v (HCl) - v 1 (HCl) \u003d 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) \u003d 0,28 mol. Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα της ουσίας FeCl 2 που σχηματίστηκε κατά την αντίδραση 2, τη συνολική ποσότητα της ουσίας FeCl 2 και τη μάζα της: v2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 mol; v 2 (FeCl 2): ​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v2 (FeCl2) = 3/2× v2 (FeCl3) = 0,129 mol; v άθροισμα (FeCl 2) \u003d v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) \u003d 0,043 + 0,129 + 0,28 \u003d 0,452 mol; m (FeCl 2) \u003d v άθροισμα (FeCl 2) × M (FeCl 2) \u003d 0,452 × 127 \u003d 57,404 g. Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα της ουσίας και τη μάζα του σιδήρου που εισήλθε στις αντιδράσεις 2 και 3: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) \u003d 1/2 × v 2 (FeCl 3) \u003d 0,043 mol; v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0,28 mol; v άθροισμα (Fe) \u003d v 2 (Fe) + v 3 (Fe) \u003d 0,043 + 0,28 \u003d 0,323 mol; m(Fe) = v άθροισμα (Fe) ×M(Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 g. Ας υπολογίσουμε την ποσότητα της ουσίας και τη μάζα του υδρογόνου που απελευθερώνεται στην αντίδραση 3: v (H 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) \u003d 0,28 mol; m (H 2) \u003d v (H 2) × M (H 2) \u003d 0,28 × 2 \u003d 0,56 g. Προσδιορίζουμε τη μάζα του προκύπτοντος διαλύματος m' sol και το κλάσμα μάζας του FeCl 2 σε αυτό: m’ sol \u003d m sol (HCl) + m (Fe 3 O 4) + m (Fe) - m (H 2);