Kjemiske egenskaper til jernforbindelser 2 og 3. III

Rent jern oppnås ved forskjellige metoder. Av størst betydning er metoden for termisk dekomponering av jernpentakarbonyl (se § 193) og elektrolyse av vandige løsninger av dets salter.

I fuktig luft ruster jern raskt, det vil si at det blir dekket med et brunt belegg av hydrert jernoksid, som på grunn av sin sprøhet ikke beskytter jern mot ytterligere oksidasjon. I vann korroderer jern intensivt; med rikelig tilgang på oksygen dannes hydratiserte former av jern(III)oksid:

Med mangel på oksygen eller med vanskelig tilgang, dannes et blandet oksid Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3):

Jern oppløses i saltsyre i hvilken som helst konsentrasjon:

På samme måte skjer oppløsning i fortynnet svovelsyre:

I konsentrerte løsninger av svovelsyre oksideres jern til jern(III):

Men i svovelsyre, hvis konsentrasjon er nær 100%, blir jern passivt og praktisk talt ingen interaksjon oppstår.

I fortynnede og moderat konsentrerte løsninger av salpetersyre oppløses jern:

Ved høye konsentrasjoner av HNO 3 bremses oppløsningen og jern blir passivt.

Jern er karakterisert ved to serier av forbindelser: jern(II)-forbindelser og jern(III)-forbindelser. Førstnevnte tilsvarer jernoksid (II), eller jernoksid, FeO, sistnevnte til jernoksid (III), eller jernoksid, Fe 2 O 3.

I tillegg er det kjent salter av jernsyre H 2 FeO 4, hvor oksidasjonsgraden av jern er +6.

Jern(II)forbindelser.

Jern(II)-salter dannes ved å løse opp jern i fortynnede syrer, bortsett fra salpetersyre. Den viktigste av dem er jern(II)sulfat, eller jern(II)sulfat, FeSO 4 7H 2 O, som danner lysegrønne krystaller som er svært løselige i vann. I luft forvitrer jernsulfat gradvis og oksiderer samtidig fra overflaten, og blir til et gulbrunt basisk jern (III) salt.

Jern(II)sulfat oppnås ved å løse opp stålrester i 20-30% svovelsyre:

Jern(II)sulfat brukes til å bekjempe planteskadegjørere, i produksjon av blekk og mineralmaling, og i farging av tekstiler.

Når jernsulfat varmes opp, frigjøres vann og en hvit masse av vannfritt salt FeSO 4 oppnås. Ved temperaturer over 480°C brytes det vannfrie saltet ned med frigjøring av svoveldioksid og trioksid; sistnevnte i fuktig luft danner tunge hvite damper av svovelsyre:

Når en jern(II)saltløsning reagerer med alkali, utfelles et hvitt bunnfall av jern(II)hydroksid Fe(OH) 2, som i luft, på grunn av oksidasjon, raskt får en grønnaktig og deretter brun farge, og blir til jern ( III) hydroksid

Vannfritt jern(II)oksid FeO kan oppnås som et svart lett oksidert pulver ved reduksjon av jern(III)oksid med karbon(II)oksid ved 500°C:

Alkalimetallkarbonater utfelles fra løsninger av jern(II)-salter hvitt jern(II)karbonat FeCO 3 . Under påvirkning av vann som inneholder CO 2, går jernkarbonat, som kalsiumkarbonat, delvis over i det mer løselige syresaltet Fe(HCO 3) 2 . I form av dette saltet finnes jern i naturlig jernholdig vann.

Jern (II) salter kan lett omdannes til jern (III) salter ved påvirkning av forskjellige oksidasjonsmidler - salpetersyre, kaliumpermanganat, klor, for eksempel:

På grunn av evnen til lett å oksidere, brukes ofte jern(II)-salter som reduksjonsmiddel.

Jern(III)-forbindelser.

Jern (III) klorid FeCl 3 er en mørkebrun krystall med en grønnaktig fargetone. Dette stoffet er svært hygroskopisk; absorberer fuktighet fra luften, blir det til krystallinske hydrater som inneholder varierende mengder vann og sprer seg i luften. I denne tilstanden har jern (III) klorid en brun-oransje farge. I en fortynnet løsning hydrolyseres FeCl 3 til basiske salter. I damper har jern(III)klorid en struktur som ligner den til aluminiumklorid (s. 615) og tilsvarer formelen Fe 2 Cl 6 ; merkbar dissosiasjon av Fe 2 Cl 6 til FeCl 3-molekyler begynner ved temperaturer rundt 500°C.

Jern(III)klorid brukes som koagulant i vannrensing, som katalysator ved syntese av organiske stoffer, i tekstilindustrien.

Jernsulfat (III) Fe 2 (SO 4) 3 - svært hygroskopiske, hvite krystaller som sprer seg i luft. Danner Fe 2 (SO 4) 3 9H 2 O krystallinsk hydrat (gule krystaller). I vandige løsninger er jern(III)sulfat sterkt hydrolysert. Med sulfater av alkalimetaller og ammonium danner det dobbeltsalter - alun, for eksempel jernammoniumalun (NH 4) Fe (SO 4) 2 12H 2 O - lyse lilla krystaller som er svært løselige i vann. Ved kalsinering over 500°C brytes jern(III)sulfat ned i samsvar med ligningen:

Jernsulfat (III) brukes, som FeCl 3 , som koagulant ved vannrensing, samt til etsing av metaller. En løsning av Fe 2 (SO 4) 3 er i stand til å løse opp Cu 2 S og CuS med dannelse av kobber (II) sulfat; dette brukes i hydrometallurgisk produksjon av kobber.

Under påvirkning av alkalier på løsninger av jern(III)-salter, utfelles rødbrunt jernhydroksid (III) Fe (OH) 3, som er uløselig i et overskudd av alkali.

Jern(III)hydroksid er en svakere base enn jern(II)hydroksid, dette kommer til uttrykk ved at jern(III)salter er sterkt hydrolysert, og med svake syrer (for eksempel karbonsyre, hydrogensulfid) Fe (OH) 3 danner ikke salter. Fargen på løsninger av jern (III) salter forklares også av hydrolyse: til tross for at Fe 3+ er nesten fargeløs, er løsninger som inneholder det gulbrune, noe som forklares av tilstedeværelsen av jernhydroksoioner eller Fe (OH) ) 3 molekyler, som dannes på grunn av hydrolyse:

Ved oppvarming blir fargen mørkere, og når syrer tilsettes, blir den lysere på grunn av undertrykkelse av hydrolyse.

Ved kalsinering går jern(III)hydroksid, som mister vann, over i jernoksid (III), eller jernoksid, Fe 2 O 3. Jernoksid (III) forekommer i naturen i form av rød jernmalm og brukes som brun maling - jernminium, eller mumie.

En karakteristisk reaksjon som skiller jern (III) salter fra jern (II) salter er virkningen av kaliumtiocyanat KSCN eller ammoniumtiocyanat NH 4 SCN på jernsalter. Kaliumtiocyanatløsning inneholder fargeløse SCN-ioner, som kombineres med Fe(III)-ioner for å danne blodrøde, svakt dissosierte jern(III)tiocyanat Fe(SCN) 3 . Når jern(II)ioner interagerer med tiocyanater, forblir løsningen fargeløs.

Cyaniske forbindelser av jern. Når løselige cyanider, som kaliumcyanid, utsettes for løsninger av jern(II)-salter, oppnås et hvitt bunnfall av jern(II)cyanid:

I overskudd av kaliumcyanid oppløses bunnfallet på grunn av dannelsen av et kompleks salt K 4 av kaliumheksacyanoferrat (II)

Kaliumheksacyanoferrat(II) K 4 ·3H 2 O krystalliserer som store lysegule prismer. Dette saltet kalles også gult blodsalt. Når saltet er oppløst i vann, dissosieres det til kaliumioner og ekstremt stabile 4-kompleksioner. I praksis inneholder ikke en slik løsning Fe 2+ -ioner i det hele tatt og gir ikke reaksjoner som er karakteristiske for jern(II).

Kaliumheksacyanoferrat (II) fungerer som et følsomt reagens for jern (III) ioner, siden 4- ioner, som interagerer med Fe 3+ ioner, danner et vannuløselig salt av jern (III) heksacyanoferrat (II) Fe 4 3 av en karakteristikk blå farge; Dette saltet kalles prøyssisk blått:

Preussisk blått brukes som maling.

Under påvirkning av klor eller brom på en løsning av gult blodsalt oksideres dets anion og blir til 3-

K 3-saltet som tilsvarer dette anionet kalles kaliumheksacyanoferrat(III), eller rødt blodsalt. Det danner røde vannfrie krystaller.

Hvis du virker med kaliumheksacyanoferrat (III) på en løsning av et jern (II) salt, får du et bunnfall av heksacyanoferrat (III), jern (II) (turnbull blue), utad veldig lik prøyssisk blått, men med en annen komposisjon:

Med salter av jern (III) danner K 3 en grønnbrun løsning.

I de fleste andre komplekse forbindelser, som i de betraktede cyanoferratene, er koordinasjonstallet for jern(II) og jern(III) seks.

Ferritter. Når jern(III)oksid smeltes sammen med natrium- eller kaliumkarbonater, dannes ferritter - salter av jern(III)syre HFeO 2 som ikke oppnås i fri tilstand, for eksempel natriumferritt NaFeO 2:

Når legeringen er oppløst i vann får man en rødfiolett løsning, hvorfra det vannuløselige bariumferrat BaFeO 4 kan utfelles ved påvirkning av bariumklorid.

Alle ferrater er veldig sterke oksidasjonsmidler (sterkere enn permanganater). Jernsyre H 2 FeO 4 tilsvarende ferrater og dets anhydrid FeO 3 er ikke oppnådd i fri tilstand.

jernkarbonyler. Jern danner flyktige forbindelser med karbonmonoksid kalt jernkarbonyler. Jernpentakarbonyl Fe(CO) 5 er en blekgul væske, kokende ved 105°C, uløselig i vann, men løselig i mange organiske løsemidler. Fe(CO)5 oppnås ved å føre CO over jernpulver ved 150-200°C og et trykk på 10 MPa. Urenhetene i jern reagerer ikke med CO, noe som resulterer i et veldig rent produkt. Ved oppvarming i vakuum brytes jernpentakarbonyl ned til jern og CO; dette brukes til å produsere jernpulver med høy renhet, karbonyljern (se § 193).

Naturen til de kjemiske bindingene i Fe(CO) 5-molekylet er diskutert på side 430.

<<< Назад

Videresend >>>

Jern er det åttende elementet i den fjerde perioden i det periodiske systemet. Tallet i tabellen (også kalt atom) er 26, som tilsvarer antall protoner i kjernen og elektroner i elektronskallet. Den er betegnet med de to første bokstavene i dens latinske ekvivalent - Fe (lat. Ferrum - leses som "ferrum"). Jern er det nest vanligste grunnstoffet i jordskorpen, prosentandelen er 4,65 % (det vanligste er aluminium, Al). I sin opprinnelige form er dette metallet ganske sjeldent, oftere utvinnes det fra blandet malm med nikkel.

I kontakt med

Hva er arten av denne forbindelsen? Jern som atom består av et metallkrystallgitter, som sikrer hardheten til forbindelser som inneholder dette elementet og molekylær stabilitet. Det er i forbindelse med dette at dette metallet er en typisk fast kropp, i motsetning til for eksempel kvikksølv.

Jern som et enkelt stoff- sølvfarget metall med egenskaper som er typiske for denne gruppen av elementer: formbarhet, metallisk glans og duktilitet. I tillegg har jern høy reaktivitet. Sistnevnte egenskap er bevist av det faktum at jern korroderer veldig raskt i nærvær av høy temperatur og passende fuktighet. I rent oksygen brenner dette metallet godt, og hvis det knuses til veldig små partikler, vil de ikke bare brenne, men selvantenne.

Ofte kaller vi jern ikke et rent metall, men dets legeringer som inneholder karbon ©, for eksempel stål (<2,14% C) и чугун (>2,14 % C). Også av stor industriell betydning er legeringer, som legeringsmetaller (nikkel, mangan, krom og andre) tilsettes, på grunn av hvilke stålet blir rustfritt, dvs. legert. Dermed blir det, basert på dette, klart hvilken omfattende industriell anvendelse dette metallet har.

Karakteristisk Fe

Kjemiske egenskaper til jern

La oss se nærmere på funksjonene til dette elementet.

Egenskaper til et enkelt stoff

• Oksidasjon i luft ved høy luftfuktighet (korrosiv prosess):

4Fe + 3O2 + 6H2O \u003d 4Fe (OH) 3 - jern (III) hydroksyd (hydroksid)

• Forbrenning av en jerntråd i oksygen med dannelse av et blandet oksid (den inneholder et element med både en oksidasjonstilstand på +2 og en oksidasjonstilstand på +3):

3Fe+2O2 = Fe3O4 (jernbelegg). Reaksjonen er mulig ved oppvarming til 160 ⁰C.

• Interaksjon med vann ved høy temperatur (600−700 ⁰C):

3Fe+4H2O = Fe3O4+4H2

• Reaksjoner med ikke-metaller:

a) Reaksjon med halogener (Viktig! Med denne interaksjonen får den oksidasjonstilstanden til grunnstoffet +3)

2Fe + 3Cl2 \u003d 2FeCl3 - jern(III)klorid

b) Reaksjon med svovel (Viktig! I denne interaksjonen har grunnstoffet en oksidasjonstilstand på +2)

Jern (III) sulfid - Fe2S3 kan oppnås under en annen reaksjon:

Fe2O3+ 3H2S=Fe2S3+3H2O

c) Dannelse av svovelkis

Fe + 2S \u003d FeS2 - pyritt. Vær oppmerksom på graden av oksidasjon av elementene som utgjør denne forbindelsen: Fe (+2), S (-1).

• Interaksjon med metallsalter i den elektrokjemiske serien av metallaktivitet til høyre for Fe:

Fe + CuCl2 \u003d FeCl2 + Cu - jern(II)klorid

• Interaksjon med fortynnede syrer (for eksempel saltsyre og svovelsyre):

Fe+HBr = FeBr2+H2

Fe+HCl = FeCl2+ H2

Merk at disse reaksjonene produserer jern med en oksidasjonstilstand på +2.

• I ufortynnede syrer, som er de sterkeste oksidasjonsmidlene, er reaksjonen bare mulig ved oppvarming; i kalde syrer passiveres metallet:

Fe + H2SO4 (konsentrert) = Fe2 (SO4) 3 + 3SO2 + 6H2O

Fe+6HNO3 = Fe(NO3)3+3NO2+3H2O

• De amfotere egenskapene til jern manifesteres bare når de samhandler med konsentrerte alkalier:

Fe + 2KOH + 2H2O \u003d K2 + H2 - kaliumtetrahydroksyferrat (II) utfelles.

Jernfremstillingsprosess i en masovn

• Steking og påfølgende dekomponering av sulfid- og karbonatmalm (isolering av metalloksider):

FeS2 -> Fe2O3 (O2, 850 ⁰C, -SO2). Denne reaksjonen er også det første trinnet i den industrielle syntesen av svovelsyre.

FeCO3 -> Fe2O3 (O2, 550−600 ⁰C, -CO2).

• Brennende koks (i overskudd):

С (koks) + O2 (luft) —> CO2 (600−700 ⁰C)

CO2+С (koks) —> 2CO (750−1000 ⁰C)

• Gjenvinning av malm som inneholder oksid med karbonmonoksid:

Fe2O3 —> Fe3O4 (CO, -CO2)

Fe3O4 —> FeO (CO, -CO2)

FeO —> Fe(CO, -CO2)

• Karburering av jern (opptil 6,7%) og smelting av støpejern (t⁰smelting - 1145 ⁰C)

Fe (fast) + C (koks) -> støpejern. Reaksjonstemperaturen er 900−1200 ⁰C.

I støpejern er sementitt (Fe2C) og grafitt alltid til stede i form av korn.

Karakterisering av forbindelser som inneholder Fe

Vi vil studere funksjonene til hver tilkobling separat.

Fe3O4

Blandet eller dobbelt jernoksid, som inneholder et grunnstoff med en oksidasjonstilstand på både +2 og +3. Også Fe3O4 kalles jernoksid. Denne forbindelsen er motstandsdyktig mot høye temperaturer. Reagerer ikke med vann, vanndamp. Nedbrytes av mineralsyrer. Kan reduseres med hydrogen eller jern ved høy temperatur. Som du kan forstå fra informasjonen ovenfor, er det et mellomprodukt i reaksjonskjeden til industriell produksjon av jern.

Direkte jernoksid brukes i produksjon av mineralbasert maling, farget sement og keramiske produkter. Fe3O4 er det som oppnås ved å sverte og blåne stål. Et blandet oksid oppnås ved å brenne jern i luft (reaksjonen er gitt ovenfor). En malm som inneholder oksider er magnetitt.

Fe2O3

Jern(III)oksid, trivielt navn - hematitt, rødbrun forbindelse. Motstandsdyktig mot høye temperaturer. I sin rene form dannes det ikke under oksidasjon av jern med atmosfærisk oksygen. Reagerer ikke med vann, danner hydrater som feller ut. Reagerer dårlig med fortynnede alkalier og syrer. Det kan legeres med oksider av andre metaller, og danner spineller - doble oksider.

Rød jernmalm brukes som råstoff i industriell produksjon av råjern etter masovnsmetoden. Det akselererer også reaksjonen, det vil si at det er en katalysator i ammoniakkindustrien. Det brukes i samme områder som jernoksid. I tillegg ble den brukt som en bærer av lyd og bilder på magnetbånd.

FeOH2

Jern(II)hydroksid, en forbindelse som har både sure og basiske egenskaper, sistnevnte dominerer, det vil si at den er amfoter. Et hvitt stoff som raskt oksiderer i luft, "blir brunt" til jern(III)hydroksid. Dekomponerer når den utsettes for temperatur. Det reagerer med både svake løsninger av syrer og alkalier. Vi vil ikke løses opp i vann. I reaksjonen fungerer det som et reduksjonsmiddel. Det er et mellomprodukt i korrosjonsreaksjonen.

Påvisning av Fe2+ og Fe3+ ioner ("kvalitative" reaksjoner)

Gjenkjennelse av Fe2+ og Fe3+ ioner i vandige løsninger utføres ved bruk av komplekse komplekse forbindelser - henholdsvis K3, rødt blodsalt og K4, gult blodsalt. I begge reaksjonene dannes et bunnfall av mettet blå farge med samme kvantitative sammensetning, men en annen posisjon av jern med en valens på +2 og +3. Dette bunnfallet blir også ofte referert til som prøyssisk blått eller Turnbull blått.

Reaksjon skrevet i ionisk form

Fe2++K++3-  K+1Fe+2

Fe3++K++4-  K+1Fe+3

Et godt reagens for å påvise Fe3+ er tiocyanation (NCS-)

Fe3++ NCS-  3- - disse forbindelsene har en knallrød ("blodig") farge.

Dette reagenset, for eksempel kaliumtiocyanat (formel - KNCS), lar deg bestemme selv en ubetydelig konsentrasjon av jern i løsninger. Så han er i stand til å finne ut om rørene er rustne når han undersøker springvann.

Detaljer Kategori: Visninger: 9555

JERN, Fe, kjemisk grunnstoff, atomvekt 55,84, serienummer 26; lokalisert i VIII-gruppen i det periodiske systemet i samme rad med kobolt og nikkel, smeltepunkt - 1529 ° C, kokepunkt - 2450 ° C; i fast tilstand har en blålig-sølv farge. I fri form finnes jern bare i meteoritter, som imidlertid inneholder tilsetninger av Ni, P, C og andre grunnstoffer. I naturen er jernforbindelser vidt spredt over hele (jord, mineraler, dyrehemoglobin, planteklorofyll), Ch. arr. i form av oksider, hydrater av oksider og svovelforbindelser, samt jernkarbonat, som de fleste jernmalmer er sammensatt av.

Kjemisk rent jern oppnås ved å varme opp oksalisk jern, og ved 440 ° C oppnås først et ugjennomsiktig pulver av jernoksid, som har evnen til å antennes i luft (det såkalte pyrofore jernet); ved påfølgende reduksjon av dette oksydet, får det resulterende pulveret en grå farge og mister sine pyrofore egenskaper, og blir til metallisk jern. Under reduksjonen av jernoksyd ved 700°C utfelles jern i form av små krystaller, som deretter smeltes sammen i vakuum. En annen måte å oppnå kjemisk rent jern på er elektrolyse av en løsning av jernsalter, slik som FeSO 4 eller FeCl 3 blandet med MgSO 4, CaCl 2 eller NH 4 Cl (ved temperaturer over 100°C). Men samtidig okkluderer jern en betydelig mengde elektrolytisk hydrogen, som et resultat av at det får hardhet. Ved kalsinering til 700 ° C frigjøres hydrogen, og jern blir mykt og kuttes med en kniv, som bly (hardhet på Mohs-skalaen er 4,5). Svært rent jern kan oppnås aluminotermisk fra rent jernoksid. (se Aluminotermi). Velformede jernkrystaller er sjeldne. Noen ganger dannes oktaedriske krystaller i hulrommene til store støpejernsbiter. En karakteristisk egenskap til jern er dets mykning, formbarhet og duktilitet ved en temperatur som er mye lavere enn smeltepunktet. Når sterk salpetersyre (som ikke inneholder lavere nitrogenoksider) virker på jern, blir jern dekket med et belegg av oksider og blir uløselig i salpetersyre.

Jernforbindelser

Lett å kombinere med oksygen, danner jern flere oksider: FeO - jernoksid, Fe 2 O 3 - jernoksid, FeO 3 - jernsyreanhydrid og FeO 4 - anhydrid av jernsyre. I tillegg danner jern også et oksid av den blandede typen Fe 3 O 4 - jernoksid, den såkalte. jernvekt. I tørr luft oksiderer imidlertid ikke jern; rust er et vandig jernoksid dannet med deltagelse av luftfuktighet og CO 2 . Jernholdig oksid FeO tilsvarer hydrat Fe (OH) 2 og en rekke salter av toverdig jern, i stand til å oksideres til salter av jernoksid, Fe 2 O 3, hvor jern manifesterer seg som et treverdig grunnstoff; i luft blir jernoksidhydrat, som har sterke reduserende egenskaper, lett oksidert og blir til jernoksidhydrat. Jernholdig oksidhydrat er lett løselig i vann, og denne løsningen har en tydelig alkalisk reaksjon, noe som indikerer den grunnleggende karakteren til jernholdig jern. Jernoksid finnes i naturen (se. Jern minium), mens kunstig m. oppnådd i form av et rødt pulver ved å kalsinere jernpulver og ved å brenne svovelkis for å oppnå svoveldioksid. Vannfritt jernoksid, Fe 2 O 3, m. oppnådd i to modifikasjoner, og overgangen fra en av dem til en annen skjer ved oppvarming og er ledsaget av en betydelig frigjøring av varme (selvoppvarming). Ved sterk kalsinering frigjør Fe 2 O 3 oksygen og går over i magnetisk oksid, Fe 3 O 4. Under påvirkning av alkalier på løsninger av jern(III)-jernsalter utfelles et bunnfall av hydrat Fe 4 O 9 H 6 (2Fe 2 O 3 3H 2 O); når det kokes med vann, dannes Fe 2 O 3 · H 2 O-hydrat som er vanskelig å løse opp i syrer. Jern danner forbindelser med forskjellige metalloider: med C, P, S, med halogenider, så vel som med metaller, for eksempel med Mn, Cr, W, Cu, etc.

Jernsalter deles inn i jernholdig - jernholdig jern (ferrosalt) og oksid - jernholdig jern (ferri-salt).

jernholdige salter . jernklorid, FeCl 2 , oppnådd ved innvirkning av tørt klor på jern, i form av fargeløse blader; når jern oppløses i HCl, oppnås jernklorid i form av FeCl 2 4H 2 O-hydrat og brukes i form av vandige eller alkoholiske løsninger i medisin. Jernjodid, FeJ 2 , fås fra jern og jod under vann i form av grønne blader og brukes i medisin (Sirupus ferri jodati); med ytterligere virkning av jod dannes FeJ 3 (Liquor ferri sesquijodati).

jernholdig sulfat, jernholdig sulfat, FeSO 4 7H 2 O (grønne krystaller) dannes i naturen som et resultat av oksidasjon av pyritt og svovelkis; dette saltet dannes også som et biprodukt ved produksjon av alun; når forvitret eller oppvarmet til 300 ° C, blir det til et hvitt vannfritt salt - FeSO 4; danner også hydrater med 5, 4, 3, 2 og 1 vannpartikler; lett løselig i kaldt vann (i varmt vann opptil 300%); løsningen er sur på grunn av hydrolyse; oksiderer i luft, spesielt lett i nærvær av et annet oksiderende stoff, for eksempel oksalsyresalter, som FeSO 4 involverer i en koblet oksidasjonsreaksjon, misfarger KMnO 4; prosessen fortsetter i henhold til følgende ligning:

2KMnO 4 + 10FeSO 4 + 8H 2 SO 4 \u003d 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5Fe 2 (SO 4) 2 + 8H 2 O.

Til dette formål brukes imidlertid det mer permanente dobbeltsaltet av Mohr (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O. -brun farge på (FeNO) SO 4-komplekset, samt for produksjon av blekk (med garvesyrer), som beis for farging, for binding av illeluktende gasser (H 2 S, NH 3) i latriner, etc.

Jernjernsalter brukes i fotografering på grunn av deres evne til å redusere sølvforbindelser i et latent bilde påtrykt en fotografisk plate.

jernkarbonat, FeCO 3 , forekommer naturlig som sideritt eller jernspar; oppnådd ved utfelling av vandige løsninger av jernjernsalter med karbonater, mister jernkarbonat lett CO 2 og oksideres i luft til Fe 2 O 3.

Jern bikarbonat, H 2 Fe (CO 3) 2, løselig i vann og forekommer naturlig i jernholdige kilder, hvorfra det, oksiderende, frigjøres på jordoverflaten i form av jernoksidhydrat, Fe (OH) 3, og blir til brun jernmalm.

Fosfatjern Fe3(PO4)28H20, hvitt bunnfall; forekommer i naturen litt farget, på grunn av oksidasjon av jern, i en blå farge, i form av vivianitt.

Jernoksidsalter . Jernklorid, FeCl 3 (Fe 2 Cl 6), oppnås ved påvirkning av overskudd av klor på jern i form av sekskantede røde plater; jernklorid oppløses i luft; krystalliserer fra vann i form av FeCl 3 6H 2 O (gule krystaller); løsningene er sure; under dialyse hydrolyseres det gradvis nesten til slutten med dannelse av en kolloidal løsning av Fe (OH) 3 hydrat. FeCl 3 løses opp i alkohol og i en blanding av alkohol og eter, ved oppvarming spaltes FeCl 3 6H 2 O til Hcl og Fe 2 O 3; brukes som bandasje og som hemostatisk middel (Liquor ferri sesquichlorati).

Sulfatoksid jern, Fe 2 (SO 4) 3, gulaktig i vannfri tilstand, sterkt hydrolysert i løsning; når løsningen varmes opp, utfelles basiske salter; jernholdig alun, MFe(SO 4) 2 12H 2 O, M - enverdig alkalimetall; ammoniumalun krystalliserer best av alt, NH 4 Fe (SO 4) 2 12H 2 O.

Oksydet FeO 3 er et anhydrid av jernsyre, samt hydratet til dette oksydet H 2 FeO 4 - jernsyre- i fri stat ikke m. oppnådd med tanke på deres ekstreme skjørhet; men i alkaliske løsninger kan det være salter av jernsyre, ferrater (for eksempel K 2 FeO 4), som dannes ved oppvarming av jernpulver med nitrat eller KClO 3. Også kjent tungtløselig bariumsalt av jernsyre BaFeO 4 ; dermed er jernsyre i noen henseender veldig lik svovelsyre og kromsyre. I 1926 beskrev Kiev-kjemikeren Goralevich forbindelser av åtteverdig jernoksid - supraferro anhydrid FeO 4 oppnådd ved å smelte sammen Fe 2 O 3 med saltpeter eller Bertoletsalt i form av kaliumsalt av jernsyre K 2 FeO 5; FeO 4 er et gassformet stoff som ikke danner jernsyre H 2 FeO 5 med vann, som imidlertid kan. isolert i fri tilstand ved dekomponering av salt K 2 FeO 5 med syrer. Bariumsaltet BaFeO 5 7H 2 O, samt kalsium- og strontiumsaltene, ble oppnådd av Goralevich i form av ikke-nedbrytende hvite krystaller som frigjør vann bare ved 250-300 ° C og blir grønne samtidig.

Jern gir forbindelser: med nitrogen - nitrøse jern(nitrid) Fe 2 N når jernpulver varmes opp i en stråle av NH 3, med karbon - Fe 3 C-karbid når jern er mettet med kull i en elektrisk ovn. I tillegg har en rekke forbindelser av jern med karbonmonoksid blitt studert - jernkarbonyler, for eksempel pentakarbonyl Fe(CO) 5 - svakt farget væske med ca. 102,9 ° C (ved 749 mm, egenvekt 1,4937), deretter et oransje faststoff Fe 2 (CO) 9, uløselig i eter og kloroform, med egenvekt 2,085 .

Av stor betydning er jerncyanidforbindelser. I tillegg til enkle cyanider Fe (CN) 2 og Fe (CN) 3, danner jern en rekke komplekse forbindelser med cyanidsalter, som salter av jernsyre H 4 Fe (CN) 6, og salter av jernsyre H 3 Fe (CN) 6, for eksempel rødt blodsalt, som igjen går inn i metabolske nedbrytningsreaksjoner med salter av jern- og oksidjern, og danner blåfargede forbindelser - prøyssisk blå og turnbullblå. Når en CN-gruppe erstattes med monovalente grupper (NO, NO 2, NH 3, SO 3, CO) i saltene av jernholdig syre H 4 Fe (CN) 6, dannes det prusso-salter, for eksempel natriumnitroprussid (nitroferro cyanidnatrium ) Na 2 2H 2 O, oppnådd ved påvirkning av rykende HNO 3 på K 4 Fe (CN) 6, etterfulgt av nøytralisering med soda, i form av rubinrøde krystaller, separert ved krystallisering fra saltpeteren som ble dannet samtidig; den tilsvarende nitroferri-cyansyre H 2 krystalliserer også som mørkerøde krystaller. Natriumnitroprussid brukes som et følsomt reagens for hydrogensulfid og metallsulfider, som gir en blodrød farge, for så å bli blå. Under påvirkning av kobbersulfat på natriumnitroprussid dannes et blekgrønt bunnfall, uløselig i vann og alkohol, som brukes til å teste eteriske oljer.

Analytisk påvises jern av virkningen på dets salter, i en alkalisk løsning, av det gule blodsaltet. Salter av jernholdig jern danner et blått bunnfall av prøyssisk blått. Salter av jernholdig jern danner et blått bunnfall av turnbull blue når de utsettes for rødt blodsalt. Med ammoniumtiocyanat NH 4 CNS danner jern(III)jernsalter vannløselige, blodrøde fargede rhodanjern Fe(CNS) 3 ; med tannin danner jernoksidsalter blekk. Kobbersaltene av jern-cyansyre utmerker seg også ved intens farging, som brukes (uvakrommetoden) i fargefotografering. Av jernforbindelsene som brukes i medisinen, i tillegg til de nevnte jernhalogenidene, er følgende viktige: metallisk jern (F. hydrogenio reductum), jerncitrat (F. Citricum - 20% Fe), eplejernekstrakt (Extractum ferri pomatum) , jernalbuminat ( Liquor ferri albuminatum ), ferratin er en proteinforbindelse med 6 % jern; ferratose - en løsning av ferratin, karniferrin - en forbindelse av jern med nuklein (30% Fe); ferratogen fra gjærnuklein (1% Fe), hematogen - 70% løsning av hemoglobin i glyserol, hemol - hemoglobin redusert med sinkstøv.

Fysiske egenskaper av jern

De numeriske dataene som er tilgjengelige i litteraturen som karakteriserer de ulike fysiske egenskapene til jern, svinger på grunn av vanskeligheten med å få jern i en kjemisk ren tilstand. Derfor er de mest pålitelige dataene oppnådd for elektrolytisk jern, der det totale innholdet av urenheter (C, Si, Mn, S, P) ikke overstiger 0,01-0,03%. Dataene nedenfor refererer i de fleste tilfeller til slik maskinvare. For den er smeltepunktet 1528°C ± 3°C (Ruer og Klesper, 1914), og kokepunktet er ≈ 2450°C. I fast tilstand eksisterer jern i fire forskjellige modifikasjoner - α, β, γ og δ, for hvilke følgende temperaturgrenser er ganske nøyaktig etablert:

Overgangen av jern fra en modifikasjon til en annen oppdages på kjøle- og varmekurvene ved kritiske punkter, for hvilke følgende betegnelser er akseptert:

Disse kritiske punktene er vist i fig. 1 med skjematiske varme- og kjølekurver. Eksistensen av δ-, γ- og α-Fe-modifikasjoner anses for tiden som udiskutabel, mens den uavhengige eksistensen av β-Fe er omstridt på grunn av den utilstrekkelig skarpe forskjellen mellom dens egenskaper og egenskapene til α-Fe. Alle modifikasjoner av jern krystalliserer i form av en terning, og α, β og δ har et romlig gitter av en sentrert kube, og γ-Fe - en terning med sentrerte flater. De mest distinkte krystallografiske egenskapene til jernmodifikasjoner er hentet fra røntgenspektre, som vist i fig. 2 (Westgreen, 1929). Det følger av de presenterte røntgendiffraksjonsmønstrene at for α-, β- og δ-Fe er linjene i røntgenspekteret de samme; de tilsvarer gitteret til en sentrert kube med parameterne 2.87, 2.90 og 2.93 Ȧ, og for γ-Fe tilsvarer spekteret gitteret til en kube med sentrerte flater og parameterne 3.63-3.68 A.

Egenvekten til jern varierer fra 7.855 til 7.864 (Cross and Gill, 1927). Ved oppvarming avtar egenvekten til jern på grunn av termisk ekspansjon, for hvilken koeffisientene øker med temperaturen, som vist i tabell. 1 (Driesen, 1914).

Nedgangen i ekspansjonskoeffisientene i området 20–800 °C, 20–900 °C, 700–800 °C og 800–900 °C forklares av anomalier i ekspansjonen ved å passere gjennom de kritiske punktene A C2 og En C3. Denne overgangen er ledsaget av sammentrekning, spesielt uttalt ved punktet A C3 som vist ved sammentreknings- og ekspansjonskurvene i fig. 3. Smeltingen av jern er ledsaget av dens ekspansjon med 4,4 % (Gonda og Enda, 1926). Varmekapasiteten til jern er ganske betydelig sammenlignet med andre metaller og er uttrykt for forskjellige temperaturområder fra 0,11 til 0,20 Cal, som vist i tabell. 2 (Obergoffer og Grosse, 1927) og kurven konstruert fra dem (fig. 4).

I de gitte dataene er transformasjonene A 2 , A 3 , A 4 og smeltingen av jern funnet så tydelig at termiske effekter lett kan beregnes for dem: A 3 ... + 6.765 Cal, A 4 ... + 2.531 Cal , jernsmelting ... - 64,38 Cal (ifølge S. Umino, 1926, - 69,20 Cal).

Jern er preget av omtrent 6-7 ganger lavere varmeledningsevne enn sølv, og 2 ganger lavere enn aluminium; nemlig den termiske ledningsevnen til jern er ved 0°C - 0,2070, ved 100°C - 0,1567, ved 200°C - 0,1357 og ved 275°C - 0,1120 Cal/cm·s·°С. De mest karakteristiske egenskapene til jern er magnetiske, uttrykt ved en rekke magnetiske konstanter oppnådd under en fullstendig syklus med jernmagnetisering. Disse konstantene for elektrolytisk jern er uttrykt med følgende verdier i gauss (Gumlich, 1909 og 1918):

Når man passerer gjennom punkt A c2, forsvinner nesten de ferromagnetiske egenskapene til jern og kan bli. oppdaget kun med svært presise magnetiske målinger. I praksis anses β-, γ- og δ-modifikasjoner som ikke-magnetiske. Den elektriske ledningsevnen for jern ved 20°C er R -1 mo m/mm 2 (der R er den elektriske motstanden til jern, lik 0,099 Ω mm 2 /m). Temperaturkoeffisienten for elektrisk motstand a0-100 ° x10 5 varierer fra 560 til 660, hvor

Kaldbearbeiding (rulling, smiing, broaching, stempling) har en veldig merkbar effekt på jernets fysiske egenskaper. Så deres prosentvise endring under kaldvalsing uttrykkes av følgende tall (Gerens, 1911): tvangsspenning + 323 %, magnetisk hysterese + 222 %, elektrisk motstand + 2 %, egenvekt - 1 %, magnetisk permeabilitet - 65 %. Sistnevnte omstendighet gjør forståelig de betydelige svingningene i fysiske egenskaper som observeres av forskjellige forskere: påvirkning av urenheter er ofte ledsaget av påvirkning av kald mekanisk behandling.

Svært lite er kjent om de mekaniske egenskapene til rent jern. Elektrolytisk jern smeltet sammen i et tomrom funnet: strekkstyrke 25 kg / mm 2, forlengelse - 60%, tverrsnittskompresjon - 85%, Brinell-hardhet - fra 60 til 70.

Strukturen til jern avhenger av innholdet av urenheter i det (selv i små mengder) og forbehandlingen av materialet. Mikrostrukturen til jern består, som andre rene metaller, av mer eller mindre store korn (krystallitter), som her kalles ferritt.

Størrelsene og skarpheten til konturene deres avhenger av kap. arr. på jernavkjølingshastigheten: jo lavere sistnevnte, jo mer utviklet er kornene og jo skarpere konturer. Fra overflaten er kornene oftest ulikt farget på grunn av ulik krystallografi, deres orientering og ulik etsevirkning av reagenser i forskjellige retninger i krystallen. Det er ikke uvanlig at korn blir forlenget i én retning som følge av mekanisk bearbeiding. Hvis bearbeidingen foregikk ved lave temperaturer, vises skjærlinjer (Neumann-linjer) på overflaten av kornene som et resultat av at individuelle deler av krystallittene glir langs spaltningsplanene deres. Disse linjene er et av tegnene på herding og de endringene i egenskapene som ble nevnt ovenfor.

Jern i metallurgi

Begrepet jern i moderne metallurgi er kun tilordnet smijern, dvs. et lavkarbonprodukt oppnådd i en deigaktig tilstand ved en temperatur som ikke er tilstrekkelig til å smelte jern, men så høy at dets individuelle partikler er godt sveiset til hverandre, og gir etter smi et homogent, mykt produkt, aksepterer ikke herding. Jern (i den angitte betydningen av ordet) oppnås: 1) direkte fra malmen i en pastalignende tilstand ved en osteblåseprosess; 2) på samme måte, men ved lavere temperatur, utilstrekkelig for sveising av jernpartikler; 3) omfordeling av støpejern ved blomstringsprosessen; 4) omfordeling av støpejern ved puddling.

1) Osteblåseprosess i dag. tid brukes bare av ukulturerte folk og i slike områder der (på grunn av mangelen på praktiske kommunikasjonsmidler) amerikansk eller europeisk jern, oppnådd ved moderne metoder, ikke kan trenge inn. Prosessen utføres i åpne råovner og ovner. Råvarene til den er jernmalm (vanligvis brun jernmalm) og trekull. Kull helles inn i ildstedet i den halvdelen der sprengningen tilføres, mens malmen ligger i en haug, fra motsatt side. Karbonmonoksid dannet i et tykt lag av brennende kull passerer gjennom hele tykkelsen av malmen og reduserer jern, med høy temperatur. Utvinning av malm utføres gradvis - fra overflaten av individuelle stykker til kjernen. Fra toppen av haugen akselererer den når malmen beveger seg inn i et område med høyere temperatur; i dette tilfellet går jernoksid først inn i magnetisk oksid, deretter til oksid, og til slutt vises metallisk jern på overflaten av malmbitene. Samtidig kombineres jordiske urenheter i malmen (råsteinen) med jernoksid som ennå ikke er redusert og danner et lavtsmeltende jernholdig slagg, som smelter gjennom sprekkene i metallskallet, som så å si dannes , et skall i hvert malmstykke. Disse skjellene blir varmet opp til en hvitglødende varme, sveiset til hverandre og danner en svampaktig jernmasse i bunnen av ildstedet - en kritsu, penetrert av slagg. For å skille fra sistnevnte, kuttes kritsa som er tatt ut av ildstedet i flere deler, som hver er smidd, sveiset, etter avkjøling i samme ildsted i strimler eller direkte i produkter (husholdningsartikler, våpen). I India utføres ysteprosessen fortsatt i ysteovner, som bare skiller seg fra ovner i en litt høyere høyde - omtrent 1,5 m. Ovnenes vegger er laget av leirmasse (ikke murstein) og tjener kun en smelting. Eksplosjonen mates inn i ovnen gjennom den ene røren med belg drevet av føtter eller hender. En viss mengde trekull («tomgangshode») lastes inn i en tom ovn, og deretter vekselvis, i separate lag, malm og kull, med mengden av den første gradvis økende inntil den når et visst forhold til kull; vekten av hele malmen som er fylt, bestemmes av ønsket vekt på oppblomstringen, som generelt sett er ubetydelig. Gjenopprettingsprosessen er den samme som i smia; jern er heller ikke fullstendig restaurert, og den resulterende oppblomstringen inneholder mye jernholdig slagg. Kritsu utvinnes ved å bryte ovnen og kuttes i biter, 2-3 kg i vekt. Hver av dem varmes opp i en smie og behandles under en hammer; resultatet er et utmerket mykt jern, som blant annet er materialet for fremstilling av indisk stål "woots" (damaskstål). Sammensetningen er som følger (i%):

Det ubetydelige innholdet av elementer - jernurenheter - eller deres fullstendige fravær forklares av malmens renhet, den ufullstendige reduksjonen av jern og den lave temperaturen i ovnen. Forbruket av trekull på grunn av den lille størrelsen på ovner og ovner og frekvensen av deres handling er svært høy. I Finland, Sverige og Ural ble jern smeltet i Husgavel ostemasovn, hvor det var mulig å kontrollere prosessen med reduksjon og metning av jern med karbon; kullforbruk i det - opptil 1,1 per enhet jern, hvis produksjon nådde 90% av innholdet i malmen.

2) I fremtiden er det nødvendig å forvente utvikling av jernproduksjon direkte fra malm, ikke ved å bruke en råblåseprosess, men ved å redusere jern ved en temperatur som er utilstrekkelig for dannelse av slagg og til og med for sintring av avfallsmalm (1000 °C). Fordelene med en slik prosess er muligheten for å bruke lavverdig brensel, eliminering av fluks og varmeforbruket for slaggsmelting.

3) Produksjonen av smijern ved omfordeling av støpejern ved blomstringsprosessen utføres i de blomstrende ovnene til Ch. arr. i Sverige (vi har - i Ural). For omfordeling smeltes spesielt støpejern, det såkalte. Lancashire, gir minst avfall. Den inneholder: 0,3-0,45 % Si, 0,5-0,6 % Mn, 0,02 P,<0,01% S. Такой чугун в изломе кажется белым или половинчатым. Горючим в кричных горнах может служить только древесный уголь.

Prosessen følges. arr.: ildstedet, befriet fra ropet, men med det modne slagget fra slutten av prosessen igjen på bunnbordet, er fylt med kull, kap. arr. furu, hvorpå støpejern oppvarmet av forbrenningsprodukter legges i mengden 165-175 kg (for 3/8 m 2 av ildstedets tverrsnitt er det 100 kg støpejernsbur). Ved å vri ventilen i luftkanalen ledes sprengningen gjennom rørene som er plassert i ildstedets undertaksrom, og varmes her opp til en temperatur på 150-200 °C, og akselererer dermed. smeltende jern. Det smeltende råjernet støttes hele tiden (ved hjelp av brekkjern) på kullet over rørene. Under slikt arbeid blir hele massen av støpejern utsatt for den oksidative virkningen av atmosfærisk oksygen og karbondioksid, som passerer gjennom forbrenningssonen i form av dråper. Deres store overflate bidrar til rask oksidasjon av jern og dets urenheter - silisium, mangan og karbon. Avhengig av innholdet av disse urenhetene mister støpejern dem i større eller mindre grad før det samler seg i bunnen av ildstedet. Siden støpejern med lavt silisiuminnhold og lavt manganinnhold omarbeides i den svenske smia, mister det, når det passerer tuyere-horisonten, alt Si og Mn (oksydene som danner hovedslaggen med jernholdig oksid) og en betydelig del av karbon. Støpejernssmelting varer 20-25 minutter. På slutten av denne prosessen settes kaldblåsing inn i ovnen. Metallet som har lagt seg til bunnen av ildstedet begynner å reagere med de modne slaggene som ligger der, som inneholder et stort overskudd (sammenlignet med mengden silika) av jernoksider - Fe 3 O 4 og FeO, som oksiderer karbon med frigjøring av karbonmonoksid, som koker hele metallet. Når metallet tykner (fra tap av karbon) og "setter seg ned som en vare", løftes sistnevnte med brekkjern over rørene, varmblåsing startes igjen og "varen" smeltes.

Under den sekundære smeltingen oksideres metallet av oksygenet fra både sprengningen og slaggen som smeltes ut av den. På bunnen av smia, etter den første stigningen, faller metall, mykt nok til å samle kritsu fra noen av de mest modne delene av den. Men før, når du brukte silisiumkvaliteter av støpejern, var det nødvendig å ty til en andre og til og med tredje økning i varer, noe som selvfølgelig reduserte produktiviteten til ovnen, økte drivstofforbruket og jernavfall. Resultatene av arbeidet ble påvirket av avstanden til lansene fra bunnplaten (dybden på ildstedet) og hellingen på lansene: jo brattere stiften er satt og jo mindre dybden på ildstedet, desto større effekt. av den oksiderende atmosfæren på metallet. Den mer slake hellingen av lansene, samt den større dybden av ildstedet, reduserer den direkte virkningen av eksplosjonsoksygenet, og gir dermed en større rolle til virkningen av slagget på jernurenhetene; oksidasjon av dem er langsommere, men uten jerndamp. Under gitte forhold bestemmes den mest fordelaktige plasseringen av lansene i forhold til bunnplaten av erfaring; i en moderne svensk smie er øyet til lansen satt i en avstand på 220 mm fra bunnplaten, og helningen til tuyeres varierer innenfor nære grenser - fra 11 til 12°.

Sprekken som oppnås i bunnen av ildstedet inneholder, i motsetning til råslaget, svært lite mekanisk medført slagg; når det gjelder de kjemiske urenhetene til jern, så kan Si, Mn og C være. er fullstendig fjernet (det ubetydelige innholdet av Si og Mn angitt av analysene er en del av den mekaniske urenheten - slagg), og svovel oksideres bare delvis ved sprengning under smelting. Samtidig oksideres også fosfor, og etterlater i slaggen i form av fosfor-jernsalt, men sistnevnte reduseres da med karbon, og det endelige metallet kan inneholde enda relativt sett mer fosfor (fra jerndamp) enn det opprinnelige støpejern. Derfor tas det, for å få førsteklasses metall til eksport i Sverige, utelukkende rent råjern i forhold til P inn i omfordelingen. Den ferdige kritsa tatt ut av smia kuttes i tre deler (hver 50-55 kg) og presses under en hammer, noe som gir utseendet til et parallellepiped.

Varigheten av omfordelingsprosessen i den svenske blomstringen er fra 65 til 80 minutter; fra 2,5 til 3,5 tonn komprimerte stykker "for brann" oppnås per dag, med et forbruk av trekull på bare 0,32-0,40 per enhet ferdig materiale og produksjonen fra 89 til 93,5% av støpejernet spesifisert i omfordelingen. Senest er det gjort vellykkede eksperimenter i Sverige med omdanning av flytende jern hentet fra masovner, og med å akselerere kokeprosessen ved å røre metallet med en mekanisk rive; mens avfallet gikk ned til 7%, og kullforbruket - til 0,25.

Følgende data (i%) gir konseptet med den kjemiske sammensetningen av svensk og søruraljern:

Av alle typer jern som oppnås ved industrielle metoder, er svensk blomstring nærmest kjemisk ren og brukes i stedet for sistnevnte i laboratoriepraksis og forskningsarbeid. Det skiller seg fra råjern i sin ensartethet, og fra det mykeste metallet med åpen ild (støpejern) i fravær av mangan; den er preget av den høyeste grad av sveisbarhet, duktilitet og formbarhet. Svensk blomstrende jern viser ubetydelig strekkfasthet på bare ca. 30 kg/mm ​​2 , med en forlengelse på 40 % og en reduksjon i tverrsnitt på 75 %. For tiden har den årlige produksjonen av blomstrende jern i Sverige falt til 50 000 tonn, siden etter krigen 1914-18. omfanget av industrielle bruksområder for dette jernet har blitt kraftig redusert. Den største mengden av det brukes til fremstilling (i England, hovedarr. og i Tyskland) av de høyeste kvalitetene av verktøy og spesialstål; i selve Sverige brukes den til å lage spesialtråd ("blomst"), hesteskospiker, godt smidd i kald tilstand, kjettinger og strimmelemner for sveisede rør. For de to siste formålene er egenskapene til blomstrende jern spesielt viktige: pålitelig sveisbarhet, og for rør dessuten den høyeste motstanden mot rust.

4) Utviklingen av jernproduksjon ved blomstringsprosessen innebar ødeleggelse av skoger; etter at de sistnevnte ble tatt under beskyttelse av en lov i forskjellige land, som begrenset deres hogst til en årlig økning, ble Sverige, og deretter Russland - skogkledde land med overflod av malm av høy kvalitet - hovedleverandørene av jern på det internasjonale markedet i hele landet. 18. århundre. I 1784 oppfant engelskmannen Cort puddling - prosessen med omfordeling av støpejern på ildstedet til en brennende ovn, i ovnen som kull ble brent. Etter Corts død introduserte Rogers og Gall betydelige forbedringer i utformingen av puddlingovnen, noe som bidro til den raske spredningen av sølepytt i alle industriland og fullstendig endret arten og omfanget av deres jernproduksjon i løpet av første halvdel av 1800-tallet. Ved denne prosessen oppnådde de massen av metall som var nødvendig for bygging av jernskip, jernbaner, lokomotiver, dampkjeler og biler.

Drivstoffet for puddling er bituminøst kull med lang flamme, men der det ikke er tilgjengelig, måtte vi ty til brunkull, og her i Ural - til ved. Furuved gir lengre flamme enn steinkull; det varmer godt, men fuktighetsinnholdet i veden bør ikke overstige 12 %. Deretter ble Siemens regenererende ovn brukt til puddling i Ural. Til slutt, i USA og i vårt land (i Volga- og Kama-bassengene) drev puddlingovner på olje sprayet direkte inn i ovnens arbeidsrom.

For hastighet på omfordeling og reduksjon av drivstofforbruk, er det ønskelig å ha kaldt puddling støpejern; ved smelting på koks oppnås imidlertid mye svovel i produktet (0,2 og til og med 0,3%), og med høyt innhold av fosfor i malmen, fosfor. For vanlige kommersielle jernkvaliteter ble slikt råjern med lavt silisiuminnhold (mindre enn 1%), kalt råjern, tidligere smeltet i store mengder. Kullstøpejern, som ble omarbeidet i Ural og i det sentrale Russland, inneholdt ikke svovel og ga et produkt som også ble brukt til fremstilling av takjern. For tiden brukes puddling for å produsere metall av høy kvalitet etter spesielle spesifikasjoner, og derfor leveres ikke vanlig råjern til puddlingovner, men høykvalitets, for eksempel mangan eller "hematitt" (fosforfattig), eller, omvendt høyfosfor for produksjon av nøttejern. Nedenfor er innholdet (i %) av hovedelementene i noen kvaliteter av støpejern som brukes til puddling:

Puddlingovnen, ved slutten av forrige operasjon, har vanligvis en normal mengde slagg på bunnen for å jobbe med neste ladning. Ved bearbeiding av sterkt silisiumstøpejern blir det mye slagg igjen i ovnen, og det må senkes; tvert imot, hvitt støpejern blir liggende "tørt" under ovnen, og arbeidet må startes ved å kaste inn den nødvendige mengden slagg, som tas fra under hammeren ("moden", den mest rike på magnetisk oksid) . En jernladning kastes på slagget, oppvarmet i et støpejern (250-300 kg i vanlige og 500-600 kg i doble ovner); deretter kastes en ny porsjon drivstoff inn i ovnen, risten rengjøres og fullt trekk installeres i ovnen. Innen 25-35 min. støpejern smelter, gjennomgår b. eller m. en betydelig endring i sammensetningen. Hardt støpejern oksideres av flammens oksygen, og jern, mangan og silisium gir et dobbeltsilikat som strømmer ned på ildstedet i ovnen; smeltende støpejern eksponerer flere og flere lag med fast støpejern, som også oksiderer og smelter. På slutten av smelteperioden dannes to flytende lag på ildstedet - støpejern og slagg, på kontaktflaten som karbon oksideres, om enn i svak grad, av magnetisk jernoksid, som vist ved bobler av karbonmonoksid slippes ut av badekaret. Avhengig av innholdet av silisium og mangan i støpejern, forblir en ulik mengde av dem i det smeltede metallet: i trekull med lavt silisiuminnhold eller hvitt støpejern - kokssmelting - silisium brenner i de fleste tilfeller helt ut under smelting; noen ganger forblir en viss mengde av det i metallet (0,3-0,25%), så vel som mangan. Fosfor oksideres også på dette tidspunktet, og blir til et fosforholdig jernsalt. Fra en reduksjon i vekten av metallet under utbrenningen av disse urenhetene, kan prosentandelen av karbon til og med øke, selv om noe av det utvilsomt brennes av oksygenet i flammen og slaggen som dekker de første delene av det smeltede metallet.

For å akselerere utbrenningen av de gjenværende mengdene silisium, mangan og karbon, tyr man til puddling, det vil si å blande støpejern med slagg ved hjelp av en kølle med en rettvinklet ende. Hvis metallet er flytende (grått støpejern, svært karbonholdig), når ikke blandingen målet, og badet gjøres først tykt ved å kaste kald moden slagg inn i det, eller ved å redusere skyvekraften, settes ufullstendig forbrenning i ovn, ledsaget av en veldig røykfylt flamme (languishing). Etter noen minutter, hvor kontinuerlig omrøring utføres, vises rikelige bobler av brennende karbonmonoksid på overflaten av badet - et produkt av oksidasjon av støpejernskarbon med oksygen av magnetisk oksid oppløst i det viktigste jernholdige slagget. Etter hvert som prosessen skrider frem, intensiveres oksidasjonen av C og blir til en voldsom "koking" av hele metallmassen, som er ledsaget av svellingen og en så betydelig volumøkning at en del av slaggen renner over gjennom terskelen til metallet. arbeidshull. Når C brenner ut, stiger metallets smeltepunkt, og for at kokingen skal fortsette, økes temperaturen i ovnen kontinuerlig. Koking fullført ved lav temperatur gir et råprodukt, dvs. en svampaktig masse av jern med høyt karbon, som ikke er i stand til å sveise; modne varer "sett deg ned" i en varm ovn. Prosessen med oksidasjon av jernurenheter i en pyttovn begynner med oksygenet til slagget, som er en legering av jernmonosilika (Fe 2 SiO 4) med magnetisk oksid og jernoksid av variabel sammensetning. I engelske ovner uttrykkes sammensetningen av blandingen av oksider med formelen 5Fe 3 O 4 5 FeO; ved slutten av kokingen uttrykkes forholdet mellom oksider i det utarmete slagget med formelen Fe 3 O 4 5FeO, det vil si at 80 % av hele det magnetiske oksidet til slagget deltar i oksidasjonsprosessen. Oksidasjonsreaksjoner m. b. representeres av følgende termokjemiske ligninger:

Som man kan se fra disse ligningene, er oksidasjonen av Si, P og Mn ledsaget av frigjøring av varme og varmer derfor opp badet, mens oksidasjonen av C under reduksjonen av Fe 3 O 4 til FeO absorberer varme og derfor krever høy temperatur. Dette forklarer rekkefølgen for fjerning av jernurenheter og det faktum at karbonutbrenning slutter raskere i en varm ovn. Fe 3 O 4 reduseres ikke til metall, fordi dette krever en høyere temperatur enn den der "koking" oppstår.

De krympede "varene", for å bli godt sveiset jern, må fortsatt dampes: varene blir stående i flere minutter i ovnen og fra tid til annen snus de med brekkjern, og de nedre delene plasseres på topp; under den kombinerte virkningen av oksygenet til flammen og slaggen, som impregnerer hele massen av jern, fortsetter karbon på dette tidspunktet å brenne ut. Så snart en viss mengde godt sveiset metall er oppnådd, begynner skrik å rulle ut av det, og unngår overdreven oksidasjon. Totalt rulles fra 5 til 10 kritz når varene modnes (ikke mer enn 50 kg hver); Knekkene holdes (dampes) ved terskelen i området med høyeste temperatur og mates under hammeren for kompresjon, som oppnår separering av slagg, og gir dem formen av et stykke (seksjon fra 10x10 til 15x15) cm), praktisk for å rulle i ruller. Til stedet for utstedte rop, beveger de følgende seg fremover ved å gå fremover, til den siste. Varigheten av prosessen i produksjonen av metall av høyeste kvalitet (fibrøst jern) fra modent (høykarbon) trekullstøpejern i Ural var som følger: 1) planting av støpejern - 5 minutter, 2) smelting - 35 minutter, 3) sylting - 25 minutter, 4) puddling (blanding) - 20 min., 5) damping av varene - 20 min., 6) rifling og damping av kjeksene - 40 minutter, 7) utgivelse av kjeks (10-11 stykker) - 20 minutter; totalt - 165 min. Ved arbeid på hvitt støpejern, på vanlig kommersielt jern, ble prosessens varighet redusert (i Vest-Europa) til 100 og til og med 75 minutter.

Når det gjelder resultatene av arbeidet, varierte de i forskjellige metallurgiske regioner avhengig av type drivstoff, kvaliteten på støpejern og kvaliteten på produsert jern. Uralovnene, som arbeidet på ved, ga et utbytte av brukbart jern per 1 m 3 ved fra 0,25 til 0,3 tonn; oljeforbruk per enhet jern er 0,33, kull i europeiske ovner er fra 0,75 til 1,1. Den daglige produksjonen av våre store ovner (600 kg støpejern) ved arbeid med tørket ved var 4-5 tonn; produksjonen av materiale egnet for produksjon av takjern var 95-93 % av mengden støpejern som ble levert til prosessen. I Europa er den daglige produktiviteten til vanlige ovner (bur 250-300 kg) omtrent 3,5 tonn med et tap på 9%, og for jern av høy kvalitet - 2,5 tonn med et tap på 11%.

Når det gjelder kjemisk sammensetning og fysiske egenskaper, er sølejern et mye dårligere produkt enn blomstrende jern på den ene siden og støpejern på den andre. De vanlige jernkvalitetene som tidligere ble produsert i Vest-Europa inneholdt mye svovel og fosfor, siden de ble produsert av urene koksjern, og begge disse skadelige urenhetene går bare delvis over i slagg; mengden slagg i puddlingjern er 3-6%, i metall av høy kvalitet overstiger den ikke 2%. Tilstedeværelsen av slagg reduserer i stor grad resultatene av mekaniske tester av puddlingjern. Nedenfor er noen data i % som karakteriserer sølepytt - vanlig vesteuropeisk og god Ural:

En verdifull egenskap, for hvilken produksjonen av puddlingjern nå støttes, er dens utmerkede sveisbarhet, som noen ganger er av spesiell betydning fra et sikkerhetssynspunkt. Jernbanespesifikasjoner Samfunn krever produksjon av puddlingjernkoblingsenheter, stenger for overføringsbrytere og bolter. På grunn av sin bedre motstand mot korrosiv virkning av vann, brukes puddling jern også til produksjon av vannrør. Det brukes også til å lage nøtter (fosfor grovt metall) og høykvalitets fibrøst jern for nagler og kjeder.

Strukturen til smijern, oppdaget under et mikroskop selv ved lav forstørrelse, er preget av tilstedeværelsen av svarte og lette komponenter i det fotografiske bildet; førstnevnte tilhører slagget, og sistnevnte til jernkornene eller fibrene som oppnås ved å trekke metallet.

Handel med jern

Metallurgiske anlegg produserer jern av to hovedtyper for industriens behov: 1) ark og 2) høy kvalitet.

Platejern er for tiden rullet opp til 3 m bred; med en tykkelse på 1-3 mm kaller vi det finrullet; fra 3 mm og over (vanligvis opptil 40 mm) - kjele, tank, skip, avhengig av formålet, som tilsvarer materialets sammensetning og mekaniske egenskaper. Det mykeste er kjelejern; den inneholder vanligvis 0,10-0,12% C, 0,4-0,5% Mn, P og S - hver ikke mer enn 0,05%; dens midlertidige motstand mot brudd er ikke b. mer enn 41 kg / mm 2 (men ikke mindre enn 34 kg / mm 2), forlengelse ved brudd - ca 28%. Reservoarjern er gjort mer solid og holdbart; den inneholder 0,12-0,15% C; 0,5-0,7 % Mn og ikke mer enn 0,06 % av både P og S; rivestyrke 41-49 kg/mm ​​2, forlengelse 25-28%. Lengden på platene av kjele og reservoarjern er satt etter ordre i henhold til dimensjonene til produktet naglet fra arkene (unngå unødvendige sømmer og avskjær), men vanligvis overstiger den ikke 8 m, da den er begrenset for tynne plater av deres raske avkjøling under valseprosessen, og for tykke ark - av vekten av barren .

Platejern mindre enn 1 mm tykt kalles blikkplater; den brukes til å lage blikkplater og som takmateriale. For sistnevnte formål, i USSR, rulles ark med dimensjoner på 1422x711 mm, veier 4-5 kg, med en tykkelse på 0,5-0,625 mm. Takjern produseres av fabrikker i pakker som veier 82 kg. I utlandet er svart tinn klassifisert i handelen i henhold til spesielle kalibertall - fra 20 til 30 (normal tykkelse på tysk tinn er fra 0,875 til 0,22 mm, og engelsk - fra 1,0 til 0,31 mm). Tinn er laget av det mykeste støpejernet, som inneholder 0,08-0,10 % C, 0,3-0,35 % Mn, hvis det er laget av trekullstøpejern (vi har det), og 0,4-0,5 % Mn, hvis utgangsmaterialet er koksgris jern; rivemotstand - fra 31 til 34 kg / mm 2, forlengelse - 28-30%. En rekke platejern er bølgeblikk. Det deles etter bølgenes natur i jern med lave og høye bølger; i den første varierer forholdet mellom bølgebredde og dybde fra 3 til 4, i den andre 1-2. Bølgejern er laget med en tykkelse på 0,75-2,0 mm og en platebredde på 0,72-0,81 m (med lave bølger) og 0,4-0,6 m (med høye bølger). Bølgejern brukes til tak, vegger av lette strukturer, persienner, og med høye bølger, i tillegg brukes det til konstruksjon av tak uten sperrer.

Seksjonsjern er delt inn i to klasser i henhold til tverrsnittsformen: vanlig seksjonsjern og formet.

Den første klassen inkluderer rundt jern (med en diameter på mindre enn 10 mm kalt wire), firkantet, flatt eller stripe. Sistnevnte er på sin side delt inn i: selve stripen - fra 10 til 200 mm bred og mer enn 5 mm tykk; bøyle - samme bredde, men med en tykkelse på 5 til 1 mm, angitt med kalibernummeret (fra 3. til 19. normal tysk og fra 6. til 20. nye engelske kaliber); dekk - fra 38 til 51 mm bredt og opptil 22 mm tykt; universal - fra 200 til 1000 mm bred og minst 6 mm tykk (rullet i spesialruller - universal). Både dekk- og bøylejern produseres av fabrikker i skråninger, rullet wire - i spoler; andre kvaliteter - i form av rette (rettede) strimler, vanligvis ikke mer enn 8 m lange (normal - fra 4,5 til 6 m), men etter spesialbestilling for betongkonstruksjoner kuttes strimler opp til 18 mm lange, og noen ganger mer .

Hovedtypene av formet jern: kantet (likesidet og ulikt), boksformet (kanal), tee, I-bjelke (bjelke), søyle (firkantet) og zetjern; det er også noen andre mindre vanlige typer formet jern. I henhold til vårt vanlige metriske sortiment er dimensjonene til formet jern angitt med profilnummeret (# - tallet, se bredden på hyllen eller maksimal høyde på profilen). Angular unequal og tee-jern har et dobbelt tall; for eksempel betyr nr. 16/8 hjørne med hyller på 16 og 8 cm eller tee med en hylle på 16 cm og en tee høyde på 8 cm - dobbel tee.

Sammensetningen av vanlig sveisbart seksjonsjern: 0,12% C, 0,4% Mn, mindre enn 0,05% P og S - hver; rivemotstanden er 34-40 kg/mm ​​2 ; men rundjern for nagler er laget av et mykere materiale med sammensetning: mindre enn 0,10 % C, 0,25-0,35 % Mn, ca. 0,03 % P og S hver. Strekkfasthet 32-35 kg/mm ​​2 og forlengelse 28-32%. Formet ikke sveisbart, men naglet jern ("byggstål") inneholder: 0,15 - 0,20% C, 0,5% Mn, opptil 0,06% P og S - hver; rivemotstanden er 40-50 kg/mm2, forlengelsen er 25-20%. For produksjon av nøtter lages jern (Thomas), som inneholder ca. 0,1 % C, men fra 0,3 til 0,5 % P (jo større nøtter, jo mer P). I utlandet, for å møte behovene til spesielle valseverk, sirkuleres et halvfabrikat i handelen - en firkantet billett, vanligvis 50 x 50 mm i tverrsnitt.

Jern er et velkjent kjemisk grunnstoff. Det tilhører metallene med gjennomsnittlig reaktivitet. Vi vil vurdere egenskapene og bruken av jern i denne artikkelen.

Utbredelse i naturen

Det er et ganske stort antall mineraler som inkluderer ferrum. Først av alt er det magnetitt. Det er syttito prosent jern. Dens kjemiske formel er Fe 3 O 4 . Dette mineralet kalles også magnetisk jernmalm. Den har en lys grå farge, noen ganger med mørk grå, opp til svart, med en metallisk glans. Dens største forekomst blant CIS-landene ligger i Ural.

Det neste mineralet med høyt jerninnhold er hematitt - det består av sytti prosent av dette elementet. Dens kjemiske formel er Fe 2 O 3 . Det kalles også rød jernmalm. Den har en farge fra rødbrun til rødgrå. Den største forekomsten på territoriet til CIS-landene ligger i Krivoy Rog.

Det tredje mineralet når det gjelder ferruminnhold er limonitt. Her er jern seksti prosent av den totale massen. Det er et krystallinsk hydrat, det vil si at vannmolekyler er vevd inn i dets krystallgitter, dens kjemiske formel er Fe 2 O 3 .H 2 O. Som navnet tilsier, har dette mineralet en gul-brunaktig farge, noen ganger brun. Det er en av hovedkomponentene i naturlig oker og brukes som pigment. Det kalles også brun jernstein. De største forekomstene er Krim, Ural.

I sideritt, den såkalte jernmalmen, førtiåtte prosent av ferrum. Dens kjemiske formel er FeCO 3 . Strukturen er heterogen og består av krystaller av forskjellige farger koblet sammen: grå, blekgrønn, grå-gul, brun-gul, etc.

Det siste naturlig forekommende mineralet med høyt ferruminnhold er pyritt. Den har følgende kjemiske formel FeS 2 . Jern i den er førtiseks prosent av den totale massen. På grunn av svovelatomene har dette mineralet en gylden gul farge.

Mange av mineralene som vurderes brukes til å oppnå rent jern. I tillegg brukes hematitt til fremstilling av smykker fra naturstein. Pyritt inneslutninger kan finnes i lapis lazuli smykker. I tillegg finnes jern i naturen i sammensetningen av levende organismer - det er en av de viktigste komponentene i cellen. Dette sporelementet må tilføres menneskekroppen i tilstrekkelige mengder. De helbredende egenskapene til jern skyldes i stor grad det faktum at dette kjemiske elementet er grunnlaget for hemoglobin. Derfor har bruk av ferrum en god effekt på blodets tilstand, og derfor hele organismen som helhet.

Jern: fysiske og kjemiske egenskaper

La oss ta en titt på disse to hoveddelene i rekkefølge. jern er dets utseende, tetthet, smeltepunkt osv. Det vil si alle de særegne egenskapene til et stoff som er assosiert med fysikk. De kjemiske egenskapene til jern er dets evne til å reagere med andre forbindelser. La oss starte med det første.

Fysiske egenskaper av jern

I sin rene form under normale forhold er det et fast stoff. Den har en sølvgrå farge og en uttalt metallisk glans. De mekaniske egenskapene til jern inkluderer et hardhetsnivå på She lik fire (middels). Jern har god elektrisk og termisk ledningsevne. Den siste funksjonen kan føles ved å berøre en jerngjenstand i et kaldt rom. Siden dette materialet leder varme raskt, tar det mye av det ut av huden din på kort tid, og det er derfor du føler deg kald.

Ved å berøre for eksempel et tre, kan det bemerkes at dets varmeledningsevne er mye lavere. De fysiske egenskapene til jern er dets smelte- og kokepunkt. Den første er 1539 grader Celsius, den andre er 2860 grader Celsius. Det kan konkluderes med at de karakteristiske egenskapene til jern er god duktilitet og smelteevne. Men det er ikke alt.

De fysiske egenskapene til jern inkluderer også dets ferromagnetisme. Hva det er? Jern, hvis magnetiske egenskaper vi kan observere i praktiske eksempler hver dag, er det eneste metallet som har et så unikt kjennetegn. Dette skyldes det faktum at dette materialet er i stand til å magnetiseres under påvirkning av et magnetfelt. Og etter avslutningen av virkningen av sistnevnte, forblir jern, hvis magnetiske egenskaper nettopp er dannet, en magnet i lang tid. Dette fenomenet kan forklares med det faktum at i strukturen til dette metallet er det mange frie elektroner som er i stand til å bevege seg.

Når det gjelder kjemi

Dette elementet tilhører metallene med middels aktivitet. Men de kjemiske egenskapene til jern er typiske for alle andre metaller (unntatt de som er til høyre for hydrogen i den elektrokjemiske serien). Det er i stand til å reagere med mange klasser av stoffer.

La oss starte enkelt

Ferrum interagerer med oksygen, nitrogen, halogener (jod, brom, klor, fluor), fosfor, karbon. Det første du bør vurdere er reaksjoner med oksygen. Når ferrum brennes, dannes dets oksider. Avhengig av reaksjonsbetingelsene og proporsjonene mellom de to deltakerne, kan de varieres. Som et eksempel på slike interaksjoner kan følgende reaksjonsligninger gis: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4. Og egenskapene til jernoksid (både fysisk og kjemisk) kan varieres, avhengig av variasjonen. Disse reaksjonene finner sted ved høye temperaturer.

Den neste er interaksjonen med nitrogen. Det kan også bare oppstå under oppvarming. Hvis vi tar seks mol jern og en mol nitrogen, får vi to mol jernnitrid. Reaksjonsligningen vil se slik ut: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.

Ved interaksjon med fosfor dannes et fosfid. For å utføre reaksjonen er følgende komponenter nødvendige: for tre mol ferrum - en mol fosfor, som et resultat dannes en mol fosfid. Ligningen kan skrives som følger: 3Fe + P = Fe 3 P.

I tillegg, blant reaksjoner med enkle stoffer, kan interaksjon med svovel også skilles. I dette tilfellet kan sulfid oppnås. Prinsippet hvorved prosessen med dannelse av dette stoffet skjer, ligner de som er beskrevet ovenfor. Det oppstår nemlig en addisjonsreaksjon. Alle kjemiske interaksjoner av denne typen krever spesielle forhold, hovedsakelig høye temperaturer, sjeldnere katalysatorer.

Også vanlig i kjemisk industri er reaksjoner mellom jern og halogener. Disse er klorering, bromering, jodering, fluorering. Som det fremgår av navnene på selve reaksjonene, er dette prosessen med å tilsette klor / brom / jod / fluor-atomer til ferrum-atomer for å danne henholdsvis klorid / bromid / jodid / fluor. Disse stoffene er mye brukt i ulike bransjer. I tillegg er ferrum i stand til å kombinere med silisium ved høye temperaturer. På grunn av det faktum at de kjemiske egenskapene til jern er forskjellige, brukes det ofte i kjemisk industri.

Ferrum og komplekse stoffer

Fra enkle stoffer, la oss gå videre til de hvis molekyler består av to eller flere forskjellige kjemiske elementer. Det første å nevne er reaksjonen av ferrum med vann. Her er hovedegenskapene til jern. Når vann varmes opp, dannes det sammen med jern (det kalles det fordi det, når det samhandler med det samme vannet, danner et hydroksid, med andre ord en base). Så hvis du tar en mol av begge komponentene, dannes stoffer som ferrumdioksid og hydrogen i form av en gass med en skarp lukt - også i molare proporsjoner på en til en. Ligningen for denne typen reaksjon kan skrives som følger: Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2. Avhengig av proporsjonene som disse to komponentene er blandet i, kan jerndi- eller trioksid oppnås. Begge disse stoffene er svært vanlige i kjemisk industri og brukes også i mange andre industrier.

Med syrer og salter

Siden ferrum er plassert til venstre for hydrogen i den elektrokjemiske serien av metallaktivitet, er det i stand til å fortrenge dette elementet fra forbindelser. Et eksempel på dette er substitusjonsreaksjonen som kan observeres når jern tilsettes til en syre. For eksempel, hvis du blander jern og sulfatsyre (aka svovelsyre) av middels konsentrasjon i samme molare proporsjoner, vil resultatet være jernsulfat (II) og hydrogen i samme molare proporsjoner. Ligningen for en slik reaksjon vil se slik ut: Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.

Ved interaksjon med salter manifesteres de reduserende egenskapene til jern. Det vil si at ved hjelp av det kan et mindre aktivt metall isoleres fra salt. For eksempel, hvis du tar en mol og samme mengde ferrum, kan du få jernsulfat (II) og rent kobber i samme molare proporsjoner.

Betydning for kroppen

Et av de vanligste kjemiske grunnstoffene i jordskorpen er jern. vi allerede har vurdert, nå vil vi nærme oss det fra et biologisk synspunkt. Ferrum utfører svært viktige funksjoner både på cellenivå og på nivå med hele organismen. Først av alt er jern grunnlaget for et slikt protein som hemoglobin. Det er nødvendig for transport av oksygen gjennom blodet fra lungene til alle vev, organer, til hver celle i kroppen, først og fremst til nevronene i hjernen. Derfor kan de gunstige egenskapene til jern ikke overvurderes.

I tillegg til at det påvirker bloddannelsen, er ferrum også viktig for full funksjon av skjoldbruskkjertelen (dette krever ikke bare jod, som noen tror). Jern deltar også i intracellulær metabolisme, regulerer immunitet. Ferrum finnes også i spesielt store mengder i leverceller, da det bidrar til å nøytralisere skadelige stoffer. Det er også en av hovedkomponentene i mange typer enzymer i kroppen vår. Det daglige kostholdet til en person bør inneholde fra ti til tjue milligram av dette sporstoffet.

Mat rik på jern

Det er mange. De er av både plante- og animalsk opprinnelse. De første er frokostblandinger, belgfrukter, frokostblandinger (spesielt bokhvete), epler, sopp (hvit), tørket frukt, nyper, pærer, fersken, avokado, gresskar, mandler, dadler, tomater, brokkoli, kål, blåbær, bjørnebær, selleri, etc. Den andre - lever, kjøtt. Bruken av mat med mye jern er spesielt viktig under graviditet, da kroppen til det utviklende fosteret krever en stor mengde av dette sporelementet for riktig vekst og utvikling.

Tegn på jernmangel i kroppen

Symptomer på for lite ferrum som kommer inn i kroppen er tretthet, konstant frysing av hender og føtter, depresjon, skjørt hår og negler, nedsatt intellektuell aktivitet, fordøyelsessykdommer, lav ytelse og skjoldbruskkjertelforstyrrelser. Hvis du merker mer enn ett av disse symptomene, kan det være lurt å øke mengden jernrik mat i kostholdet ditt eller kjøpe vitaminer eller kosttilskudd som inneholder ferrum. Sørg også for å konsultere en lege hvis noen av disse symptomene du føler deg for akutt.

Bruken av ferrum i industrien

Brukene og egenskapene til jern er nært beslektet. På grunn av sin ferromagnetisme, brukes den til å lage magneter - både svakere for husholdningsformål (souvenir kjøleskapsmagneter, etc.), og sterkere - for industrielle formål. På grunn av det faktum at det aktuelle metallet har høy styrke og hardhet, har det blitt brukt siden antikken til fremstilling av våpen, rustninger og andre militære og husholdningsverktøy. Forresten, selv i det gamle Egypt var meteorittjern kjent, hvis egenskaper er overlegne de av vanlig metall. Også et slikt spesielt jern ble brukt i det gamle Roma. De laget elitevåpen av det. Bare en veldig rik og edel person kunne ha et skjold eller sverd laget av meteorittmetall.

Generelt er metallet som vi vurderer i denne artikkelen det mest allsidige blant alle stoffene i denne gruppen. Først av alt lages stål og støpejern av det, som brukes til å produsere alle slags produkter som er nødvendige både i industrien og i hverdagen.

Støpejern er en legering av jern og karbon, der den andre er tilstede fra 1,7 til 4,5 prosent. Hvis den andre er mindre enn 1,7 prosent, kalles denne typen legering stål. Hvis omtrent 0,02 prosent karbon er tilstede i sammensetningen, er dette allerede vanlig teknisk jern. Tilstedeværelsen av karbon i legeringen er nødvendig for å gi den større styrke, termisk stabilitet og rustmotstand.

I tillegg kan stål inneholde mange andre kjemiske elementer som urenheter. Dette er mangan, fosfor og silisium. Også krom, nikkel, molybden, wolfram og mange andre kjemiske elementer kan tilsettes denne typen legeringer for å gi den visse kvaliteter. Ståltyper hvor det er mye silisium (omtrent fire prosent) brukes som transformatorstål. De som inneholder mye mangan (opptil tolv til fjorten prosent) finner sin bruk i produksjon av deler til jernbaner, møller, knusere og andre verktøy, hvor deler er utsatt for rask slitasje.

Molybden introduseres i sammensetningen av legeringen for å gjøre den mer termisk stabil - slike stål brukes som verktøystål. I tillegg, for å få kjente og ofte brukte rustfrie stål i hverdagen i form av kniver og andre husholdningsverktøy, er det nødvendig å tilsette krom, nikkel og titan til legeringen. Og for å få støtbestandig, høyfast, duktilt stål, er det nok å tilsette vanadium til det. Når det introduseres i sammensetningen av niob, er det mulig å oppnå høy motstand mot korrosjon og effekten av kjemisk aggressive stoffer.

Mineralet magnetitt, som ble nevnt i begynnelsen av artikkelen, er nødvendig for produksjon av harddisker, minnekort og andre enheter av denne typen. På grunn av sine magnetiske egenskaper kan jern finnes i konstruksjonen av transformatorer, motorer, elektroniske produkter osv. I tillegg kan ferrum tilsettes andre metallegeringer for å gi dem større styrke og mekanisk stabilitet. Sulfatet til dette elementet brukes i hagebruk for skadedyrbekjempelse (sammen med kobbersulfat).

De er uunnværlige i vannrensing. I tillegg brukes magnetittpulver i sort/hvitt-skrivere. Hovedbruken av pyritt er å få svovelsyre fra den. Denne prosessen skjer i laboratoriet i tre trinn. I det første trinnet brennes ferrumkis for å produsere jernoksid og svoveldioksid. På det andre trinnet skjer omdannelsen av svoveldioksid til trioksid med deltakelse av oksygen. Og på det siste stadiet føres det resulterende stoffet gjennom i nærvær av katalysatorer, og oppnår derved svovelsyre.

Får jern

Dette metallet utvinnes hovedsakelig fra de to hovedmineralene: magnetitt og hematitt. Dette gjøres ved å redusere jern fra dets forbindelser med karbon i form av koks. Dette gjøres i masovner, hvor temperaturen når to tusen grader Celsius. I tillegg er det en måte å redusere ferrum med hydrogen. Dette krever ikke masovn. For å implementere denne metoden tas spesiell leire, blandet med knust malm og behandlet med hydrogen i en sjaktovn.

Konklusjon

Egenskapene og bruken av jern er varierte. Dette er kanskje det viktigste metallet i livene våre. Etter å ha blitt kjent for menneskeheten, tok han plassen til bronse, som på den tiden var hovedmaterialet for produksjon av alle verktøy, så vel som våpen. Stål og støpejern er på mange måter overlegen legeringen av kobber og tinn når det gjelder deres fysiske egenskaper, motstand mot mekanisk påkjenning.

I tillegg er jern mer vanlig på planeten vår enn mange andre metaller. den i jordskorpen er nesten fem prosent. Det er det fjerde mest tallrike kjemiske elementet i naturen. Dette kjemiske elementet er også veldig viktig for normal funksjon av organismen til dyr og planter, først og fremst fordi hemoglobin er bygget på grunnlaget. Jern er et essensielt sporelement, hvis bruk er viktig for å opprettholde helse og normal funksjon av organer. I tillegg til ovennevnte er det det eneste metallet som har unike magnetiske egenskaper. Uten ferrum er det umulig å forestille seg livet vårt.

JERN(lat. Ferrum), Fe, et kjemisk grunnstoff i gruppe VIII i det periodiske system, atomnummer 26, atommasse 55.847. Opprinnelsen til både de latinske og russiske navnene på elementet er ikke entydig fastslått. Naturlig jern er en blanding av fire nuklider med massetall 54 (innholdet i den naturlige blandingen er 5,82 % i masse), 56 (91,66 %), 57 (2,19 %) og 58 (0,33 %). Konfigurasjonen av de to ytre elektronlagene er 3s 2 p 6 d 6 4s 2. Danner vanligvis forbindelser i oksidasjonstilstander +3 (valens III) og +2 (valens II). Det er også kjente forbindelser med jernatomer i oksidasjonstilstandene +4, +6 og noen andre.

I det periodiske systemet til Mendeleev er jern inkludert i gruppe VIIIB. I den fjerde perioden, som også jern tilhører, omfatter denne gruppen, i tillegg til jern, også kobolt (Co) og nikkel (Ni). Disse tre elementene danner en triade og har lignende egenskaper.

Radien til det nøytrale jernatomet er 0,126 nm, radiusen til Fe 2+-ionet er 0,080 nm, og radiusen til Fe 3+-ionet er 0,067 nm. Energiene for suksessiv ionisering av jernatomet er 7.893, 16.18, 30.65, 57, 79 eV. Elektronaffinitet 0,58 eV. På Pauling-skalaen er elektronegativiteten til jern omtrent 1,8.

Høyrent jern er et skinnende, sølvgrå, duktilt metall som egner seg godt til ulike bearbeidingsmetoder.

Fysiske og kjemiske egenskaper: ved temperaturer fra romtemperatur til 917°C, samt i temperaturområdet 1394-1535°C, er det -Fe med et kubisk kroppssentrert gitter, ved romtemperatur gitterparameteren en= 0,286645 nm. Ved temperaturer på 917-1394°C, stabil -Fe med et kubisk ansiktssentrert gitter T ( en= 0,36468 nm). Ved temperaturer fra romtemperatur til 769°C (det såkalte Curie-punktet) har jern sterke magnetiske egenskaper (det sies å være ferromagnetisk), ved høyere temperaturer oppfører jern seg som en paramagnet. Noen ganger regnes paramagnetisk -Fe med et kubisk kroppssentrert gitter, stabilt ved temperaturer fra 769 til 917 ° C, som en modifikasjon av jern, og -Fe, stabilt ved høye temperaturer (1394-1535 ° C), kalles tradisjonelt - Fe (ideer om eksistensen av fire modifikasjoner av jern oppsto på et tidspunkt da røntgendiffraksjonsanalyse ennå ikke eksisterte og det var ingen objektiv informasjon om den indre strukturen til jern). Smeltepunkt 1535°C, kokepunkt 2750°C, tetthet 7,87 g/cm3. Standardpotensialet til paret Fe 2+ /Fe 0 0,447V, paret Fe 3+ /Fe 2+ + 0,771V.

Når det lagres i luft ved temperaturer opp til 200°C, dekkes jern gradvis med en tett oksidfilm, som forhindrer ytterligere oksidasjon av metallet. I fuktig luft er jern dekket med et løst lag av rust, som ikke hindrer tilgang av oksygen og fuktighet til metallet og dets ødeleggelse. Rust har ikke en konstant kjemisk sammensetning; omtrent dens kjemiske formel kan skrives som Fe 2 O 3 xH 2 O.

Jern reagerer med oksygen (O) når det varmes opp. Når jern forbrennes i luft, dannes Fe 2 O 3 oksid, ved forbrenning i rent oksygen dannes Fe 3 O 4 oksid. Når oksygen eller luft føres gjennom smeltet jern, dannes FeO-oksid. Når svovelpulver (S) og jern varmes opp, dannes sulfid, hvis omtrentlige formel kan skrives som FeS.

Jern reagerer med halogener ved oppvarming. Siden FeF 3 er ikke-flyktig, er jern motstandsdyktig mot fluor (F) opp til en temperatur på 200-300°C. Når jern kloreres (ved en temperatur på ca. 200°C), dannes flyktig FeCl 3. Hvis interaksjonen mellom jern og brom (Br) fortsetter ved romtemperatur eller med oppvarming og forhøyet bromdamptrykk, dannes FeBr 3. Ved oppvarming spalter FeCl 3 og spesielt FeBr 3 halogenet og blir til jern(II)halogenider. Når jern og jod (I) interagerer, dannes Fe 3 I 8-jodid.

Ved oppvarming reagerer jern med nitrogen (N), og danner jernnitrid Fe 3 N, med fosfor (P), og danner fosfidene FeP, Fe 2 P og Fe 3 P, med karbon (C), og danner Fe 3 C-karbid, med silisium (Si), som danner flere silicider, for eksempel FeSi.

Ved forhøyet trykk reagerer metallisk jern med karbonmonoksid CO, og væske, under normale forhold, dannes lett flyktig jernpentakarbonyl Fe (CO) 5. Jernkarbonyler med sammensetningene Fe2(CO)9 og Fe3(CO)12 er også kjent. Jernkarbonyler tjener som utgangsmaterialer i syntesen av organiske jernforbindelser, inkludert ferrocensammensetning.

Rent metallisk jern er stabilt i vann og i fortynnede alkaliløsninger. I konsentrert svovelsyre og salpetersyre oppløses ikke jern, siden en sterk oksidfilm passiviserer overflaten.

Med saltsyre og fortynnede (ca. 20 %) svovelsyrer, reagerer jern og danner jern (II) salter:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

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

Når jern interagerer med omtrent 70 % svovelsyre, fortsetter reaksjonen med dannelse av jern (III) sulfat:

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

Jernoksid (II) FeO har grunnleggende egenskaper, det tilsvarer basen Fe (OH) 2. Jernoksid (III) Fe 2 O 3 er svakt amfotert, det tilsvarer en enda svakere enn Fe (OH) 2 base Fe (OH) 3, som reagerer med syrer:

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

Jernhydroksid (III) Fe(OH)3 viser svakt amfotere egenskaper; det er i stand til å reagere bare med konsentrerte alkaliløsninger:

Fe (OH) 3 + KOH \u003d K

De resulterende jern(III)-hydroksokompleksene er stabile i sterkt alkaliske løsninger. Når løsninger fortynnes med vann, blir de ødelagt, og jern(III) Fe(OH) 3-hydroksid utfelles.

Jern (III) forbindelser i løsninger reduseres med metallisk jern:

Fe + 2FeCl 3 \u003d 3FeCl 2

Ved lagring av vandige løsninger av jern (II) salter, observeres oksidasjon av jern (II) til jern (III):

4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Fe (OH) Cl 2

Av jern(II)saltene i vandige løsninger er Mohrs salt stabilt - dobbel ammoniumsulfat og jern (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

Jern (III) er i stand til å danne doble sulfater med enkeltladede alun-type kationer, for eksempel KFe (SO 4) 2 jern-kalium alun, (NH 4) Fe (SO 4) 2 jern-ammonium alun, etc.

Under påvirkning av gassformig klor (Cl) eller ozon på alkaliske løsninger av jern (III) forbindelser, dannes jern (VI) ferrater, for eksempel kaliumferrat (VI) (K): K 2 FeO 4. Det er rapporter om produksjon av jern (VIII) forbindelser under påvirkning av sterke oksidasjonsmidler.

For å påvise jern(III)-forbindelser i løsning, brukes en kvalitativ reaksjon av Fe 3+ ioner med tiocyanationer CNS. Når Fe 3+ -ioner interagerer med CNS-anioner, dannes knallrødt jerntiocyanat Fe(CNS) 3. Et annet reagens for Fe 3+ -ioner er kaliumheksacyanoferrat (II) (K): K 4 (tidligere ble dette stoffet kalt gult blodsalt). Når Fe 3+ og 4 ioner interagerer, utfelles et knallblått bunnfall.

En løsning av kaliumheksacyanoferrat (III) (K) K 3, tidligere kalt rødt blodsalt, kan tjene som reagens for Fe 2+ -ioner i løsning. Under interaksjonen av Fe 3+ og 3 ioner utfelles et knallblått bunnfall med samme sammensetning som i tilfellet med vekselvirkningen av Fe 3+ og 4 ioner.

Legeringer av jern med karbon: jern brukes hovedsakelig i legeringer, først og fremst i legeringer med karbon (C) ulike støpejern og stål. I støpejern er karboninnholdet høyere enn 2,14% av massen (vanligvis på nivået 3,5-4%), i stål er karboninnholdet lavere (vanligvis på nivået 0,8-1%).

Støpejern oppnås i masovner. Masovnen er en gigantisk (opptil 30-40 m høy) avkortet kjegle, hul innvendig. Veggene i masovnen er foret med ildfast murstein fra innsiden, tykkelsen på murverket er flere meter. Ovenfra, anriket (frigjort fra gråstein) jernmalm, koksreduksjonsmiddel (spesielle kvaliteter av stenkull utsatt for koks oppvarmet til en temperatur på ca. 1000 ° C uten luft), samt smeltematerialer (kalkstein og andre) som bidrar til separasjon fra smeltede metallurenheter slagg. Nedenfra mates masovnen inn i masovnen (rent oksygen (O) eller luft beriket med oksygen (O)). Når materialene som er lastet inn i masovnen synker, stiger temperaturen til 1200-1300°C. Som et resultat av reduksjonsreaksjoner som hovedsakelig forekommer med deltagelse av koks C og CO:

Fe 2 O 3 + 3C \u003d 2Fe + 3CO;

Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2

det dannes metallisk jern som er mettet med karbon (C) og renner ned.

Denne smelten frigjøres med jevne mellomrom fra masovnen gjennom et spesielt hullbur og smelten får stivne i spesielle former. Støpejern er hvitt, det såkalte råjernet (det brukes til å produsere stål) og grått, eller støpejern. Hvitt støpejern er en fast løsning av karbon (C) i jern. Grafittmikrokrystaller kan skilles i mikrostrukturen til grått støpejern. På grunn av tilstedeværelsen av grafitt, etterlater grått støpejern et merke på hvitt papir.

Støpejern er sprøtt, det stikker ved støt, så fjærer, fjærer og alle produkter som må fungere i bøying kan ikke lages av det.

Massivt støpejern er lettere enn smeltet støpejern, slik at når det størkner, trekker det seg ikke sammen (som vanlig ved størkning av metaller og legeringer), men utvider seg. Denne funksjonen lar deg lage forskjellige støpegods fra støpejern, inkludert å bruke det som materiale for kunstnerisk støping.

Hvis innholdet av karbon (C) i støpejern reduseres til 1,0-1,5 %, dannes stål. Stål er karbon (det er ingen andre komponenter i slike stål bortsett fra Fe og C) og legert (slike stål inneholder tilsetningsstoffer av krom (Cr), nikkel (Ni), molybden (Mo), kobolt (Co) og andre metaller som forbedrer mekanisk og andre stålegenskaper).

Stål oppnås ved å bearbeide råjern og skrapmetall i en oksygenomformer, i en lysbue eller åpen ovn. Ved slik behandling reduseres karbon (C) innholdet i legeringen til det nødvendige nivået, som de sier, overflødig karbon (C) brenner ut.

De fysiske egenskapene til stål skiller seg betydelig fra egenskapene til støpejern: stål er elastisk, det kan smides, rulles. Siden stål, i motsetning til støpejern, trekker seg sammen under størkning, blir de resulterende stålstøpene utsatt for kompresjon i valseverk. Etter rulling forsvinner hulrom og skjell i volumet av metallet, som dukket opp under størkningen av smeltene.

Stålproduksjon i Russland har lange, dype tradisjoner, og stålene som er oppnådd av våre metallurger er av høy kvalitet.

Historie om å skaffe jern: jern har spilt og spiller en eksepsjonell rolle i menneskehetens materielle historie. Det første metalliske jernet som falt i hendene på mennesket var sannsynligvis av meteorisk opprinnelse. Jernmalm er utbredt og finnes ofte selv på jordoverflaten, men innfødt jern på overflaten er ekstremt sjelden. Sannsynligvis, for noen tusen år siden, la en person merke til at etter å ha brent en ild, i noen tilfeller, observeres dannelsen av jern fra de malmbitene som ved et uhell havnet i en brann. Ved brenning av bål skjer reduksjonen av jern fra malmen på grunn av malmens reaksjon både direkte med kull og med karbonmonoksid (II) CO dannet under forbrenning. Muligheten for å få tak i jern fra malm lettet i stor grad oppdagelsen av at når malm varmes opp med kull, dannes det et metall som deretter kan foredles ytterligere under smiing. Utvinning av jern fra malm ved hjelp av ostefremstillingsprosessen ble oppfunnet i Vest-Asia i det 2. årtusen f.Kr. Perioden fra 9 7 århundre f.Kr., da mange stammer i Europa og Asia utviklet jernmetallurgi, ble kalt jernalderen, som erstattet bronsealderen. Forbedring av blåsemetodene (naturlig trekk ble erstattet av pelsverk) og en økning i høyden på ildstedet (lavskaftede ovner dukket opp) førte til produksjon av råjern, som begynte å bli mye smeltet i Vest-Europa fra 14. århundre. Det resulterende støpejernet ble omdannet til stål. Fra midten av 1700-tallet begynte man å bruke kull-koks i stedet for trekull i masovnsprosessen. Deretter ble metodene for å oppnå jern fra malm betydelig forbedret, og for tiden brukes spesielle enheter for dette - masovner, oksygenomformere og lysbueovner.

Å finne i naturen: jern er vidt distribuert i jordskorpen - det utgjør omtrent 4,1 % av massen til jordskorpen (4. plass blant alle grunnstoffer, 2. blant metaller). Et stort antall malmer og mineraler som inneholder jern er kjent. Av størst praktisk betydning er rød jernmalm (hematittmalm, Fe 2 O 3; inneholder opptil 70 % Fe), magnetisk jernmalm (magnetittmalm, Fe 3 O 4; inneholder 72,4 % Fe), brun jernmalm (hydrogetittmalm). HFeO 2 n H 2 O), samt spartjernsmalm (siderittmalm, jernkarbonat, FeCO 3; inneholder ca. 48 % Fe). Store forekomster av pyritt FeS 2 finnes også i naturen (andre navn er svovelkis, jernkis, jerndisulfid og andre), men malmer med høyt svovelinnhold er ennå ikke av praktisk betydning. Når det gjelder jernmalmreserver, rangerer Russland først i verden. I sjøvann 1 10 5 1 10 8 % jern.

Bruk av jern, dets legeringer og forbindelser: Rent jern har ganske begrensede bruksområder. Den brukes til fremstilling av elektromagnetkjerner, som en katalysator for kjemiske prosesser og til andre formål. Men legeringer av jernstøpejern og stål danner grunnlaget for moderne teknologi. Mange jernforbindelser er også mye brukt. Så, jern (III) sulfat brukes i vannbehandling, jernoksider og cyanid tjener som pigmenter ved fremstilling av fargestoffer, og så videre.

Biologisk rolle: jern er tilstede i organismene til alle planter og dyr som et sporelement, det vil si i svært små mengder (omtrent 0,02 % i gjennomsnitt). Imidlertid kan jernbakterier som bruker energien fra jern (II) oksidasjon til jern (III) for kjemosyntese akkumulere opptil 17-20 % jern i cellene sine. Den viktigste biologiske funksjonen til jern er deltakelse i transport av oksygen (O) og oksidative prosesser. Denne funksjonen til jern utføres som en del av komplekse proteiner - hemoproteiner, hvis protesegruppe er jernporfyrinkomplekset - hem. Blant de viktigste hemoproteinene er respirasjonspigmentene hemoglobin og myoglobin, universelle elektronbærere i reaksjonene av cellulær respirasjon, oksidasjon og fotosyntese, cytokromer, katalose- og peroksidenzymer og andre. Hos noen virvelløse dyr har de jernholdige luftveispigmentene heloerytrin og klorkruorin en annen struktur enn hemoglobiner. Under biosyntesen av hemoproteiner går jern til dem fra ferritinproteinet, som lagrer og transporterer jern. Dette proteinet, hvorav ett molekyl omfatter rundt 4500 jernatomer, er konsentrert i leveren, milten, beinmargen og tarmslimhinnen hos pattedyr og mennesker. Menneskets daglige behov for jern (6-20 mg) dekkes i overkant av mat (kjøtt, lever, egg, brød, spinat, rødbeter og andre er rike på jern). Kroppen til en gjennomsnittlig person (kroppsvekt 70 kg) inneholder 4,2 g jern, 1 liter blod inneholder omtrent 450 mg. Ved mangel på jern i kroppen utvikles kjertelanemi, som behandles med legemidler som inneholder jern. Jernpreparater brukes også som generell tonic. En overdose av jern (200 mg eller mer) kan være giftig. Jern er også nødvendig for normal utvikling av planter, så det er mikrogjødsel basert på jernpreparater.