Kemikali mali ya misombo ya chuma 2 na 3. III

Chuma safi hupatikana kwa njia mbalimbali. Njia muhimu zaidi ni mtengano wa joto wa pentacarbonyl ya chuma (tazama § 193) na electrolysis ya ufumbuzi wa maji ya chumvi zake.

Katika hewa yenye unyevunyevu, chuma huota haraka, ambayo ni kwamba, hufunikwa na mipako ya hudhurungi ya oksidi ya chuma iliyo na maji, ambayo, kwa sababu ya uimara wake, hailindi chuma kutokana na oxidation zaidi. Katika maji, chuma huharibika sana; na ufikiaji mwingi wa oksijeni, aina za hidrati za oksidi ya chuma(III) huundwa:

Wakati kuna ukosefu wa oksijeni au wakati ufikiaji wake ni mgumu, oksidi iliyochanganywa Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3) huundwa:

Iron huyeyuka katika asidi hidrokloriki ya mkusanyiko wowote:

Mumunyifu katika asidi ya sulfuri iliyoyeyuka hufanyika vivyo hivyo:

Katika suluhisho zilizojilimbikizia za asidi ya sulfuriki, chuma hutiwa oksidi kuwa chuma(III):

Walakini, katika asidi ya sulfuri, mkusanyiko wa ambayo ni karibu 100%, chuma inakuwa passiv na kivitendo hakuna mwingiliano hutokea.

Iron huyeyuka katika suluhisho za asidi ya nitriki na iliyojilimbikizia wastani:

Katika viwango vya juu vya HNO 3, kuyeyuka kunapunguza kasi na chuma inakuwa passive.

Iron ina sifa ya safu mbili za misombo: misombo ya chuma (II) na misombo ya chuma (III). Ya kwanza inalingana na oksidi ya chuma (II), au oksidi ya feri, FeO, ya pili - na oksidi ya chuma (III), au oksidi ya chuma, Fe 2 O 3.

Kwa kuongeza, chumvi za asidi ya chuma H 2 FeO 4 zinajulikana, ambayo hali ya oxidation ya chuma ni +6.

Mchanganyiko wa chuma (II).

Chumvi ya chuma(II) huundwa wakati chuma huyeyushwa katika asidi ya dilute isipokuwa asidi ya nitriki. Muhimu zaidi kati yao ni salfati ya chuma(II), au salfa yenye feri, FeSO 4 · 7H 2 O, ambayo huunda fuwele za kijani kibichi ambazo huyeyushwa sana katika maji. Katika hewa, salfati ya chuma humomonyoka hatua kwa hatua na wakati huo huo huoksidishwa kutoka kwenye uso, na kugeuka kuwa chumvi ya msingi ya chuma (III) ya njano-kahawia.

Sulfate ya Iron(II) hutayarishwa kwa kuyeyusha mabaki ya chuma katika 20-30% ya asidi ya sulfuriki:

Sulfate ya chuma(II) hutumika kudhibiti wadudu waharibifu wa mimea, katika utengenezaji wa wino na rangi za madini, na upakaji rangi wa nguo.

Wakati sulfate ya feri inapokanzwa, maji hutolewa na molekuli nyeupe ya chumvi isiyo na maji FeSO 4 hupatikana. Katika joto zaidi ya 480 ° C, chumvi isiyo na maji hutengana na kutoa dioksidi ya sulfuri na trioksidi ya sulfuri; mwisho katika hewa yenye unyevunyevu huunda mivuke nzito nyeupe ya asidi ya sulfuriki:

Myeyusho wa chumvi ya chuma(II) unapomenyuka pamoja na alkali, mvua nyeupe ya chuma(II) hidroksidi Fe(OH) 2 inapita, ambayo hewani kutokana na oxidation huchukua haraka rangi ya kijani kibichi na kisha hudhurungi, na kubadilika kuwa chuma. (III) hidroksidi.

Oksidi ya chuma isiyo na maji(II) FeO inaweza kupatikana katika umbo la poda nyeusi, iliyooksidishwa kwa urahisi kwa kupunguza oksidi ya chuma(III) na oksidi ya kaboni(II) ifikapo 500°C:

Kabonati za metali za alkali hutoa chuma nyeupe(II) carbonate FeCO 3 kutoka kwa miyeyusho ya chumvi ya chuma(II). Inapokabiliwa na maji yaliyo na CO 2 , kabonati ya chuma, kama kabonati ya kalsiamu, hubadilika kwa kiasi na kuwa chumvi yenye asidi mumunyifu zaidi Fe(HCO 3) 2 . Iron hupatikana kwa namna ya chumvi hii katika maji ya asili ya feri.

Chumvi za chuma (II) zinaweza kubadilishwa kwa urahisi kuwa chumvi za chuma (III) kwa hatua ya mawakala mbalimbali wa vioksidishaji - asidi ya nitriki, permanganate ya potasiamu, klorini, kwa mfano:

Kwa sababu ya uwezo wao wa kuongeza oksidi kwa urahisi, chumvi ya chuma(II) mara nyingi hutumiwa kama mawakala wa kupunguza.

Mchanganyiko wa chuma (III).

Kloridi ya chuma (III) FeCl 3 ni fuwele ya kahawia iliyokolea na tint ya kijani kibichi. Dutu hii ni hygroscopic sana; kunyonya unyevu kutoka kwa hewa, hugeuka kuwa hidrati za fuwele zilizo na kiasi tofauti cha maji na kuenea katika hewa. Katika hali hii, kloridi ya chuma (III) ina rangi ya kahawia-machungwa. Katika suluhisho la dilute, FeCl 3 hubadilisha hidrolisisi kwa chumvi za msingi. Katika mvuke, kloridi ya chuma (III) ina muundo sawa na kloridi ya alumini (uk. 615) na inafanana na formula Fe 2 Cl 6; mtengano unaoonekana wa Fe 2 Cl 6 ndani ya molekuli za FeCl 3 huanza kwa joto karibu 500°C.

Kloridi ya Iron (III) hutumiwa kama coagulant katika utakaso wa maji, kama kichocheo katika usanisi wa vitu vya kikaboni, na katika tasnia ya nguo.

Iron (III) sulfate Fe 2 (SO 4) 3 - hygroscopic sana, fuwele nyeupe ambazo huenea hewa. Hutengeneza hidrati ya fuwele Fe 2 (SO 4) 3 · 9H 2 O (fuwele za njano). Katika ufumbuzi wa maji, sulfate ya chuma (III) ina hidrolisisi nyingi. Pamoja na chuma cha alkali na salfati za amonia, huunda chumvi mbili - alum, kwa mfano ferric ammonium alum (NH 4) Fe (SO 4) 2 · 12H 2 O - fuwele za zambarau nyepesi ambazo huyeyuka sana katika maji. Inapokanzwa zaidi ya 500 ° C, sulfate ya chuma (III) hutengana kulingana na equation:

Sulfate ya Iron (III) hutumiwa, kama FeCl 3, kama kigandishi katika utakaso wa maji, na pia kwa metali za etching. Suluhisho la Fe 2 (SO 4) 3 lina uwezo wa kuyeyusha Cu 2 S na CuS kuunda salfati ya shaba (II); hii hutumika katika utengenezaji wa shaba ya hydrometallurgiska.

Wakati alkali hufanya kazi kwenye miyeyusho ya chumvi ya chuma (III), chuma nyekundu-kahawia (III) hidroksidi Fe(OH) 3, isiyoyeyuka kwa ziada ya alkali, huanguka.

Hidroksidi ya chuma (III) ni msingi dhaifu kuliko hidroksidi ya chuma (II); hii inaonyeshwa kwa ukweli kwamba chumvi za chuma (III) hutiwa hidrolisisi kwa nguvu, na asidi dhaifu (kwa mfano, kaboniki, sulfidi hidrojeni) Fe(OH) 3. chumvi haifanyiki. Hydrolysis pia inaelezea rangi ya suluhisho la chumvi ya chuma (III): licha ya ukweli kwamba Fe 3+ haina rangi, suluhisho zilizomo ni za hudhurungi-hudhurungi, ambayo inaelezewa na uwepo wa ioni za hydroxo au Fe (OH) 3. molekuli, ambayo huundwa kwa sababu ya hidrolisisi:

Inapokanzwa, rangi huwa giza, na asidi inapoongezwa inakuwa nyepesi kutokana na ukandamizaji wa hidrolisisi.

Inapokolezwa, hidroksidi ya chuma (III), ikipoteza maji, hubadilika kuwa oksidi ya chuma (III) au oksidi ya chuma, Fe 2 O 3. Oksidi ya chuma(III) hutokea kiasili katika mfumo wa madini ya chuma nyekundu na hutumiwa kama rangi ya kahawia - risasi nyekundu, au mummy.

Mmenyuko wa tabia ambao hutofautisha chumvi za chuma (III) kutoka kwa chumvi za chuma (II) ni kitendo cha thiocyanate ya potasiamu KSCN au ammonium thiocyanate NH 4 SCN kwenye chumvi za chuma. Suluhisho la thiocyanate ya potasiamu lina SCN - ioni zisizo na rangi, ambazo huchanganyika na ioni za Fe(III), na kutengeneza damu-nyekundu, chuma kilichotenganishwa dhaifu (III) thiocyanate Fe(SCN) 3. Wakati wa kuingiliana na ioni za thiocyanate za chuma (II), suluhisho linabaki bila rangi.

Misombo ya sianidi ya chuma. Wakati miyeyusho ya chumvi ya chuma (II) imefunuliwa kwa sianidi mumunyifu, kwa mfano sianidi ya potasiamu, mvua nyeupe ya chuma (II) sianidi hupatikana:

Kwa ziada ya sianidi ya potasiamu, mvua huyeyuka kwa sababu ya malezi ya chumvi tata K 4 ya hexacyanoferrate ya potasiamu (II)

Potasiamu hexacyanoferrate(II) K 4 ·3H 2 O humeta katika umbo la miche mikubwa ya manjano isiyokolea. Chumvi hii pia huitwa chumvi ya damu ya njano. Inapoyeyushwa ndani ya maji, chumvi hujitenga na kuwa ioni za potasiamu na ioni 4 zilizo ngumu sana. Kwa mazoezi, suluhisho kama hilo halina ioni za Fe 2+ kabisa na haitoi athari ya tabia ya chuma (II).

Potasiamu hexacyanoferrate (II) hutumika kama kitendanishi nyeti kwa ioni za chuma (III), kwani ioni 4, zinazoingiliana na ioni za Fe 3+, huunda chumvi isiyo na maji ya chuma (III) hexacyanoferrate (III) Fe 4 3 ya tabia. rangi ya bluu; Chumvi hii inaitwa Prussian blue:

Bluu ya Prussian hutumiwa kama rangi.

Wakati klorini au bromini inachukua suluhisho la chumvi ya damu ya manjano, anion yake hutiwa oksidi, na kugeuka kuwa 3-

Chumvi K3 inayolingana na anion hii inaitwa potasiamu hexacyanoferrate(III), au chumvi nyekundu ya damu. Inaunda fuwele nyekundu zisizo na maji.

Ikiwa unatumia potasiamu hexacyanoferrate(III) kwenye suluhisho la chumvi ya chuma(II), unapata mvua ya hexacyanoferrate(III), iron(I) (Turnboole blue), ambayo inaonekana sawa na bluu ya Prussian, lakini ina muundo tofauti. :

Kwa chumvi za chuma (III), K 3 huunda ufumbuzi wa kijani-kahawia.

Katika misombo mingine mingi changamano, kama katika cyanoferrates zinazozingatiwa, nambari ya uratibu wa chuma(II) na chuma(III) ni sita.

Ferrites. Wakati oksidi ya chuma(III) imeunganishwa na kabonati za sodiamu au potasiamu, feri huundwa - chumvi za asidi ya feri HFeO 2 hazipatikani katika hali ya bure, kwa mfano ferrite ya sodiamu NaFeO 2:

Wakati alloy ni kufutwa katika maji, ufumbuzi nyekundu-violet hupatikana, ambayo bariamu isiyo na maji ya ferrate BaFeO 4 inaweza kupunguzwa na hatua ya kloridi ya bariamu.

Feri zote ni vioksidishaji vikali sana (vina nguvu zaidi kuliko permanganate). Asidi ya chuma H 2 FeO 4 inayolingana na feri na anhidridi yake FeO 3 katika hali ya bure haijapatikana.

Kaboni za chuma. Iron huunda misombo tete na monoksidi kaboni inayoitwa carbonyls ya chuma. Iron pentacarbonyl Fe(CO) 5 ni kioevu cha manjano iliyokolea, kinachochemka ifikapo 105°C, hakiyeyuki katika maji, lakini mumunyifu katika vimumunyisho vingi vya kikaboni. Fe (CO) 5 hupatikana kwa kupitisha CO juu ya poda ya chuma saa 150-200 ° C na shinikizo la 10 MPa. Uchafu uliomo katika chuma haufanyiki na CO, na kusababisha bidhaa safi sana. Inapokanzwa katika utupu, pentacarbonyl ya chuma hutengana katika chuma na CO; hii hutumiwa kuzalisha chuma cha unga cha juu - chuma cha kabonili (tazama § 193).

Asili ya vifungo vya kemikali katika molekuli ya Fe(CO) 5 imejadiliwa kwenye ukurasa wa 430.

<<< Назад

Mbele >>>

Iron ni kipengele cha nane cha kipindi cha nne katika jedwali la upimaji. Nambari yake katika jedwali (pia inaitwa atomiki) ni 26, ambayo inalingana na idadi ya protoni katika kiini na elektroni katika shell ya elektroni. Imeteuliwa na herufi mbili za kwanza za sawa na Kilatini - Fe (Kilatini Ferrum - inayosomwa kama "ferrum"). Iron ni kipengele cha pili cha kawaida katika ukoko wa dunia, asilimia ni 4.65% (ya kawaida ni alumini, Al). Chuma hiki ni nadra sana katika hali yake ya asili; mara nyingi zaidi huchimbwa kutoka ore iliyochanganywa na nikeli.

Katika kuwasiliana na

Ni nini asili ya uhusiano huu? Iron kama atomi ina kimiani ya fuwele ya metali, ambayo inahakikisha ugumu wa misombo iliyo na kipengele hiki na utulivu wa molekuli. Ni kuhusiana na hili kwamba chuma hiki ni imara ya kawaida, tofauti, kwa mfano, zebaki.

Iron kama dutu rahisi- chuma cha rangi ya fedha na mali ya kawaida kwa kundi hili la vipengele: malleability, luster ya metali na ductility. Kwa kuongeza, chuma ni tendaji sana. Mali ya mwisho inathibitishwa na ukweli kwamba chuma huharibika haraka sana mbele ya joto la juu na unyevu unaofanana. Katika oksijeni safi, chuma hiki huwaka vizuri, lakini ikiwa unaivunja ndani ya chembe ndogo sana, hazitawaka tu, lakini huwaka moto.

Mara nyingi hatuita chuma safi cha chuma, lakini aloi zake zilizo na kaboni, kwa mfano, chuma (<2,14% C) и чугун (>2.14% C). Pia ya umuhimu mkubwa wa viwanda ni aloi ambazo metali za aloi (nickel, manganese, chromium na wengine) huongezwa, kwa sababu ambayo chuma huwa cha pua, i.e. alloyed. Kwa hiyo, kwa kuzingatia hili, inakuwa wazi ni matumizi gani ya kina ya viwanda ambayo chuma hiki kina.

Tabia za Fe

Kemikali mali ya chuma

Wacha tuchunguze kwa undani zaidi sifa za kipengee hiki.

Mali ya dutu rahisi

• Oxidation katika hewa kwenye unyevu wa juu (mchakato wa babuzi):

4Fe+3O2+6H2O = 4Fe (OH)3 - chuma (III) hidroksidi (hidroksidi)

• Mwako wa waya wa chuma katika oksijeni na malezi ya oksidi iliyochanganywa (ina kipengele kilicho na hali ya oxidation ya +2 ​​na hali ya oxidation ya +3):

3Fe+2O2 = Fe3O4 (kipimo cha chuma). Mwitikio unawezekana inapokanzwa hadi 160 ⁰C.

• Mwingiliano na maji kwenye joto la juu (600−700 ⁰C):

3Fe+4H2O = Fe3O4+4H2

• Majibu kwa mashirika yasiyo ya metali:

a) Mwitikio wa halojeni (Muhimu! Kwa mwingiliano huu, hali ya oxidation ya kipengele inakuwa +3)

2Fe+3Cl2 = 2FeCl3 - kloridi ya feri

b) Mwitikio wa salfa (Muhimu! Kwa mwingiliano huu, kipengele kina hali ya oxidation ya +2)

Sulfidi ya Iron (III) - Fe2S3 inaweza kupatikana kupitia majibu mengine:

Fe2O3+ 3H2S=Fe2S3+3H2O

c) Uundaji wa pyrite

Fe+2S = FeS2 - pyrite. Jihadharini na hali ya oxidation ya vipengele vinavyounda kiwanja hiki: Fe (+2), S (-1).

• Mwingiliano na chumvi za chuma zilizo katika safu ya kielektroniki ya shughuli za chuma upande wa kulia wa Fe:

Fe+CuCl2 = FeCl2+Cu - kloridi ya chuma (II).

• Mwingiliano na asidi ya dilute (kwa mfano, hidrokloriki na sulfuriki):

Fe+HBr = FeBr2+H2

Fe+HCl = FeCl2+ H2

Tafadhali kumbuka kuwa athari hizi huzalisha chuma na hali ya oxidation ya +2.

• Katika asidi zisizo na chumvi, ambazo ni mawakala wa vioksidishaji vikali, majibu yanawezekana tu wakati wa joto; katika asidi baridi chuma hupitishwa:

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

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

• Sifa za amphoteric za chuma huonekana tu wakati wa kuingiliana na alkali zilizojilimbikizia:

Fe+2KOH+2H2O = K2+H2 - potassium tetrahydroxyferrate (II) precipitates.

Mchakato wa kutengeneza chuma cha kutupwa kwenye tanuru ya mlipuko

• Kuchoma na mtengano unaofuata wa ore za sulfidi na kaboni (kutolewa kwa oksidi za chuma):

FeS2 —> Fe2O3 (O2, 850 ⁰C, -SO2). Mwitikio huu pia ni hatua ya kwanza katika awali ya viwanda ya asidi sulfuriki.

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

• Kuchoma coke (ziada):

C (coke)+O2 (hewa) —> CO2 (600−700 ⁰C)

CO2+С (coke) —> 2CO (750−1000 ⁰C)

• Kupunguza ore iliyo na oksidi na monoksidi kaboni:

Fe2O3 —> Fe3O4 (CO, -CO2)

Fe3O4 —> FeO (CO, -CO2)

FeO —> Fe (CO, -CO2)

• Carburization ya chuma (hadi 6.7%) na kuyeyuka kwa chuma cha kutupwa (joto la kuyeyuka - 1145 ⁰C)

Fe (imara) + C (coke) -> chuma cha kutupwa. Halijoto ya mmenyuko - 900−1200 ⁰C.

Chuma cha kutupwa daima kina cementite (Fe2C) na grafiti kwa namna ya nafaka.

Tabia za misombo iliyo na Fe

Hebu tujifunze vipengele vya kila uhusiano tofauti.

Fe3O4

Oksidi ya chuma iliyochanganyika au mbili, iliyo na kipengele kilicho na hali ya oksidi ya +2 ​​na +3. Pia inaitwa Fe3O4 oksidi ya chuma. Kiwanja hiki kinastahimili joto la juu. Haifanyiki na maji au mvuke wa maji. Chini ya kuoza na asidi ya madini. Inaweza kupunguzwa na hidrojeni au chuma kwa joto la juu. Kama unavyoweza kuelewa kutoka kwa habari hapo juu, ni bidhaa ya kati katika mnyororo wa mmenyuko wa uzalishaji wa chuma cha kutupwa viwandani.

Kiwango cha chuma kinatumika moja kwa moja katika utengenezaji wa rangi za madini, saruji ya rangi na bidhaa za kauri. Fe3O4 ni kile kinachopatikana wakati chuma kimetiwa nyeusi na kuwa bluu. Oksidi iliyochanganywa hupatikana kwa kuchomwa kwa chuma kwenye hewa (majibu yametolewa hapo juu). Ore iliyo na oksidi ni magnetite.

Fe2O3

Oksidi ya chuma (III), jina lisilo na maana - hematite, mchanganyiko wa rangi nyekundu-kahawia. Sugu kwa joto la juu. Haijatengenezwa kwa fomu yake safi na oxidation ya chuma na oksijeni ya anga. Haijibu kwa maji, hutengeneza hydrates ambayo hupanda. Humenyuka vibaya pamoja na alkali na asidi iliyoyeyushwa. Inaweza aloi na oksidi za metali nyingine, na kutengeneza spinels - oksidi mbili.

Ore nyekundu ya chuma hutumiwa kama malighafi katika uzalishaji wa viwandani wa chuma cha kutupwa kwa kutumia njia ya tanuru ya mlipuko. Pia huharakisha majibu, yaani, hufanya kama kichocheo, katika sekta ya amonia. Inatumika katika maeneo sawa na oksidi ya chuma. Zaidi, ilitumika kama kibeba sauti na picha kwenye kanda za sumaku.

FeOH2

Hidroksidi ya chuma (II)., kiwanja ambacho kina mali ya tindikali na ya msingi, ya mwisho inayoongoza, yaani, ni amphoteric. Dutu nyeupe ambayo huoksidisha haraka hewani na "hubadilika kahawia" hadi hidroksidi ya chuma (III). Inaweza kuoza inapofunuliwa na halijoto. Humenyuka pamoja na suluhu zote mbili dhaifu za asidi na alkali. Hatutayeyuka katika maji. Katika mmenyuko hufanya kama wakala wa kupunguza. Ni bidhaa ya kati katika mmenyuko wa kutu.

Utambuzi wa ioni za Fe2+ na Fe3+ (athari za "ubora")

Utambuzi wa Fe2+ na Fe3+ ions katika ufumbuzi wa maji unafanywa kwa kutumia misombo tata tata - K3, chumvi nyekundu ya damu, na K4, chumvi ya damu ya njano, kwa mtiririko huo. Katika athari zote mbili, mvua tajiri ya bluu huundwa na muundo sawa wa kiasi, lakini nafasi tofauti ya chuma na valency +2 na +3. Mvua hii pia mara nyingi huitwa Prussian blue au Turnbull blue.

Mwitikio ulioandikwa kwa njia ya ionic

Fe2++K++3-  K+1Fe+2

Fe3++K++4-  K+1Fe+3

Kitendanishi kizuri cha kugundua Fe3+ ni ioni ya thiocyanate (NCS-)

Fe3++ NCS-  3- - misombo hii ina rangi nyekundu inayong'aa ("damu").

Reagent hii, kwa mfano, thiocyanate ya potasiamu (formula - KNCS), inakuwezesha kuamua hata viwango vya kupuuza vya chuma katika ufumbuzi. Kwa hivyo, wakati wa kuchunguza maji ya bomba, ana uwezo wa kuamua ikiwa mabomba yana kutu.

Kitengo cha Maelezo: Maoni: 9555

CHUMA, Fe, kipengele cha kemikali, uzito wa atomiki 55.84, nambari ya atomiki 26; iko katika kundi la VIII la meza ya mara kwa mara kwenye ngazi sawa na cobalt na nickel, kiwango cha kuyeyuka - 1529 ° C, kiwango cha kuchemsha - 2450 ° C; katika hali imara ina rangi ya hudhurungi-fedha. Katika fomu yake ya bure, chuma hupatikana tu katika meteorites, ambayo, hata hivyo, ina uchafu wa Ni, P, C na vipengele vingine. Kwa asili, misombo ya chuma imeenea kila mahali (udongo, madini, hemoglobin ya wanyama, klorofili ya mimea), k. ar. kwa namna ya oksidi, hydrates ya oksidi na misombo ya sulfuri, pamoja na carbonate ya chuma, ambayo madini mengi ya chuma yanajumuisha.

Chuma safi cha kemikali hupatikana kwa kupokanzwa oxalate ya chuma, ambayo kwa 440 ° C kwanza hutoa poda ya oksidi ya feri ya matte, ambayo ina uwezo wa kuwaka hewa (kinachojulikana chuma cha pyrophoric); na kupunguzwa kwa baadaye kwa oksidi hii, poda inayotokana inakuwa ya kijivu na inapoteza mali zake za pyrophoric, na kugeuka kuwa chuma cha chuma. Wakati oksidi ya feri inapungua kwa 700 ° C, chuma hutolewa kwa namna ya fuwele ndogo, ambazo huunganishwa kwenye utupu. Njia nyingine ya kupata chuma safi cha kemikali ni kwa electrolysis ya ufumbuzi wa chumvi ya chuma, kwa mfano FeSO 4 au FeCl 3 katika mchanganyiko na MgSO 4, CaCl 2 au NH 4 Cl (kwenye joto zaidi ya 100 ° C). Hata hivyo, katika kesi hii, chuma huzuia kiasi kikubwa cha hidrojeni ya electrolytic, kama matokeo ambayo hupata ugumu. Inapokanzwa hadi 700 ° C, hidrojeni hutolewa, na chuma huwa laini na inaweza kukatwa kwa kisu, kama risasi (ugumu kwenye mizani ya Mohs ni 4.5). Chuma safi sana kinaweza kupatikana kwa aluminothermically kutoka kwa oksidi safi ya chuma. (tazama Aluminothermy). Fuwele za chuma zilizoundwa vizuri ni nadra. Fuwele zenye umbo la Octahedral wakati mwingine huunda kwenye mashimo ya vipande vikubwa vya chuma cha kutupwa. Sifa ya tabia ya chuma ni ulaini wake, ductility na malleability kwa joto la chini sana kuliko kiwango chake cha kuyeyuka. Wakati asidi kali ya nitriki (ambayo haina oksidi za nitrojeni ya chini) hutenda juu ya chuma, chuma hufunikwa na mipako ya oksidi na inakuwa isiyoyeyuka katika asidi ya nitriki.

Misombo ya chuma

Kuchanganya kwa urahisi na oksijeni, chuma huunda oksidi kadhaa: FeO - oksidi ya feri, Fe 2 O 3 - oksidi ya chuma, FeO 3 - anhidridi ya asidi ya feri na FeO 4 - anhidridi ya asidi ya superglandular. Aidha, chuma pia huunda oksidi mchanganyiko Fe 3 O 4 - oksidi ya feri, kinachojulikana. oksidi ya chuma. Katika hewa kavu, hata hivyo, chuma haina oxidize; Kutu ni oksidi za chuma zenye maji zinazoundwa na ushiriki wa unyevu wa hewa na CO 2. Feri oksidi FeO inalingana na hidrati Fe(OH) 2 na idadi ya chumvi za chuma zilizogawanyika ambazo zinaweza, baada ya oxidation, kubadilika kuwa chumvi za oksidi ya chuma, Fe 2 O 3, ambayo chuma hujidhihirisha kama kipengele cha trivalent; Katika hewa, hidrati ya oksidi ya feri, ambayo ina sifa za kupunguza nguvu, huoksidisha kwa urahisi, na kugeuka kuwa hidrati ya oksidi ya chuma. Hidroksidi yenye feri ni mumunyifu kidogo katika maji, na suluhisho hili lina majibu ya wazi ya alkali, inayoonyesha asili ya msingi ya chuma cha divalent. Oksidi ya chuma hupatikana katika asili (tazama risasi nyekundu), lakini inaweza kupatikana kwa njia ya bandia. kupatikana kwa namna ya poda nyekundu kwa kutia poda ya chuma na pyrites ya sulfuri inayowaka ili kuzalisha dioksidi ya sulfuri. Oksidi ya chuma isiyo na maji, Fe 2 O 3, m.b. kupatikana kwa marekebisho mawili, na mpito wa mmoja wao hadi mwingine hutokea wakati wa joto na unaambatana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha joto (kujifungua). Inapokaushwa kwa nguvu, Fe 2 O 3 hutoa oksijeni na kubadilika kuwa oksidi ya sumaku, Fe 3 O 4. Wakati alkali hutenda juu ya miyeyusho ya chumvi ya chuma cha feri, mvua ya hidrati Fe 4 O 9 H 6 (2Fe 2 O 3 · 3H 2 O) huanguka; wakati wa kuchemsha kwa maji, hydrate Fe 2 O 3 ·H 2 O huundwa, ambayo ni vigumu kufuta katika asidi. Iron huunda misombo na metalloids mbalimbali: na C, P, S, na halojeni, pamoja na metali, kwa mfano na Mn, Cr, W, Cu, nk.

Chumvi za chuma zimegawanywa katika chumvi za feri - chuma cha divalent (ferro-chumvi) na oksidi - chuma cha feri (ferri-chumvi).

Chumvi yenye feri . Kloridi ya feri, FeCl 2, hupatikana kwa hatua ya klorini kavu kwenye chuma, kwa namna ya majani yasiyo na rangi; Wakati chuma kinapoyeyuka katika HCl, kloridi ya feri hupatikana kwa njia ya FeCl 2 · 4H 2 O hidrati na hutumiwa kwa njia ya ufumbuzi wa maji au pombe katika dawa. Iodidi ya feri, FeJ 2, hupatikana kutoka kwa chuma na iodini chini ya maji kwa namna ya majani ya kijani na hutumiwa katika dawa (Sirupus ferri jodati); na hatua zaidi ya iodini, FeJ 3 (Liquor ferri sesquijodati) huundwa.

Sulfate yenye feri, sulfate yenye feri, FeSO 4 ·7H 2 O (fuwele za kijani) huundwa kwa asili kutokana na oxidation ya pyrite na pyrites sulfuri; chumvi hii pia huundwa kama bidhaa wakati wa utengenezaji wa alum; wakati hali ya hewa au joto hadi 300 ° C, inageuka kuwa chumvi nyeupe isiyo na maji - FeSO 4; pia huunda hydrates na chembe za maji 5, 4, 3, 2 na 1; hupasuka kwa urahisi katika maji baridi (katika maji ya moto hadi 300%); suluhisho ni tindikali kutokana na hidrolisisi; oxidizes katika hewa, hasa kwa urahisi mbele ya dutu nyingine ya oksidi, kwa mfano, chumvi za oxalate, ambayo FeSO 4 inahusisha katika mmenyuko wa oxidation ya conjugate, hubadilisha rangi ya KMnO 4; katika kesi hii, mchakato unaendelea kulingana na equation ifuatayo:

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

Kwa kusudi hili, hata hivyo, chumvi maradufu ya Mohr (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O, ambayo ni thabiti zaidi hewani, hutumiwa. Iron sulfate hutumika katika uchanganuzi wa gesi ili kubaini oksidi ya nitrojeni inayofyonzwa na myeyusho wa FeSO 4 pamoja na uundaji wa rangi ya hudhurungi-nyeusi ya mchanganyiko wa (FeNO)SO 4, na pia kwa kutengeneza wino (yenye asidi ya tannic), kama kichocheo cha kutia rangi, cha kufunga gesi za fetid (H 2 S, NH 3) katika vyoo, nk.

Chumvi za feri hutumiwa katika upigaji picha kutokana na uwezo wao wa kurejesha misombo ya fedha katika picha iliyofichwa iliyopigwa kwenye sahani ya picha.

Kabonati ya chuma, FeCO 3 , hutokea kwa kawaida kama siderite au chuma spar; Kabonati ya chuma, inayopatikana kwa kunyesha kwa mimumunyo yenye maji ya chumvi yenye feri ya chuma na kaboni, hupoteza kwa urahisi CO 2 na hutiwa oksidi hewani hadi Fe 2 O 3.

Bicarbonate yenye feri, H 2 Fe(CO 3) 2, huyeyuka katika maji na hutokea kwa njia ya asili katika vyanzo vya feri, ambayo, wakati iliyooksidishwa, hutolewa juu ya uso wa dunia kwa namna ya hidrati ya oksidi ya chuma, Fe(OH) 3, ambayo hubadilika kuwa madini ya chuma ya kahawia.

Fosfati ya chuma, Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, mvua nyeupe; hupatikana katika asili ya rangi kidogo, kutokana na oxidation ya chuma, bluu, kwa namna ya vivianite.

Chumvi za oksidi ya chuma . Kloridi ya feri, FeCl 3 (Fe 2 Cl 6), hupatikana kwa hatua ya klorini ya ziada kwenye chuma kwa namna ya vidonge vya hexagonal nyekundu; kloridi ya feri hupasuka katika hewa; huangazia kutoka kwa maji katika mfumo wa FeCl 3 6H 2 O (fuwele za manjano); ufumbuzi ni tindikali; wakati wa dayalisisi hatua kwa hatua hulainisha hidrolisisi karibu kabisa na kuundwa kwa ufumbuzi wa colloidal wa Fe(OH) 3 hidrati. FeCl 3 huyeyuka katika pombe na katika mchanganyiko wa pombe na etha, inapokanzwa, FeCl 3 ·6H 2 O hutengana na kuwa HCl na Fe 2 O 3; kutumika kama mordant na kama wakala hemostatic (Liquor ferri sesquichlorati).

Oksidi ya sulfate ya chuma, Fe 2 (SO 4) 3, katika hali ya anhydrous ina rangi ya njano, ni hidrolisisi sana katika suluhisho; wakati suluhisho linapokanzwa, chumvi za msingi hupanda; chuma alum, MFe(SO 4) 2 ·12H 2 O, M - monovalent alkali chuma; Ammonium alum, NH 4 Fe(SO 4) 2 12H 2 O, hung'aa vyema zaidi.

Oksidi FeO 3 ni anhidridi ya asidi ya feri, pamoja na hidrati ya oksidi hii H 2 FeO 4 - asidi ya chuma- katika hali ya bure, haiwezekani. kupatikana kwa sababu ya udhaifu wao mkubwa; lakini katika miyeyusho ya alkali kunaweza kuwa na chumvi za asidi ya chuma, feri (kwa mfano, K 2 FeO 4), inayoundwa wakati poda ya chuma inapochomwa na nitrate au KClO 3. Chumvi ya bariamu isiyo na mumunyifu ya asidi ya chuma BaFeO 4 pia inajulikana; Kwa hivyo, asidi ya chuma kwa njia fulani ni sawa na asidi ya sulfuriki na chromic. Mnamo 1926, mwanakemia wa Kyiv Goralevich alielezea misombo ya oksidi ya chuma ya octavalent - anhidridi ya supfereric FeO 4, iliyopatikana kwa kuunganisha Fe 2 O 3 na nitrate au chumvi ya berthollet kwa namna ya chumvi ya potasiamu ya asidi ya superglandular K 2 FeO 5; FeO 4 ni dutu ya gesi ambayo haifanyi asidi ya superglandular H 2 FeO 5 na maji, ambayo, hata hivyo, inaweza. kutengwa katika hali ya bure kwa mtengano wa chumvi K 2 FeO 5 na asidi. Chumvi ya Bariamu BaFeO 5 · 7H 2 O, pamoja na chumvi za kalsiamu na strontium, zilipatikana kwa Goralevich kwa namna ya fuwele nyeupe zisizoharibika ambazo hutoa maji tu saa 250-300 ° C na wakati huo huo hugeuka kijani.

Iron hutoa misombo: na nitrojeni - nitrojeni ya chuma(nitridi) Fe 2 N wakati poda ya chuma inapokanzwa katika mkondo wa NH 3, na kaboni - Fe 3 C CARBIDE wakati chuma kinapojazwa na makaa ya mawe katika tanuru ya umeme. Kwa kuongezea, idadi ya misombo ya chuma na monoxide ya kaboni imesomwa - carbonyl za chuma, kwa mfano, pentacarbonyl Fe(CO) 5 ni kioevu chenye rangi kidogo chenye takriban 102.9 ° C (saa 749 mm, mvuto mahususi 1.4937), kisha kigumu cha machungwa Fe 2 (CO) 9, kisichoyeyushwa katika etha na klorofomu, na mvuto maalum. 2.085.

Zina umuhimu mkubwa misombo ya sianidi ya chuma. Mbali na sianidi rahisi Fe(CN) 2 na Fe(CN) 3, chuma huunda idadi ya misombo changamano yenye chumvi za sianidi, kama vile chumvi za asidi ya feri ya salfa H 4 Fe(CN) 6 na chumvi ya asidi ya feri ya sulfuri H 3. Fe(CN) 6, kwa mfano, chumvi nyekundu ya damu, ambayo, kwa upande wake, huingia katika athari za mtengano wa kubadilishana na chumvi za feri na oksidi za chuma, na kutengeneza misombo ya rangi ya bluu - Prussian bluu na Turnbull bluu. Wakati wa kuchukua nafasi ya kikundi kimoja cha CN katika chumvi za asidi ya sulfidi ya feri H 4 Fe (CN) 6 na vikundi vya monovalent (NO, NO 2, NH 3, SO 3, CO), chumvi za Prusso huundwa, kwa mfano, nitroprusside ya sodiamu (nitroferrous ya sodiamu). sulfidi) Na 2 2H 2 O, iliyopatikana kwa hatua ya kuvuta HNO 3 kwenye K 4 Fe(CN) 6, ikifuatiwa na neutralization na soda, kwa namna ya fuwele nyekundu-ruby, ikitenganishwa na fuwele kutoka kwa nitrati iliyoundwa wakati huo huo; asidi ya nitroferi H2 inayolingana pia hung'aa kwa namna ya fuwele nyekundu iliyokolea. Nitroprusside ya sodiamu hutumiwa kama kitendanishi nyeti cha salfidi hidrojeni na metali za sulfuri, ambayo hutoa rangi nyekundu ya damu ambayo hubadilika kuwa bluu. Wakati sulfate ya shaba humenyuka na nitroprusside ya sodiamu, mvua ya kijani kibichi, isiyo na maji na pombe, huundwa, ambayo hutumiwa kupima mafuta muhimu.

Uchambuzi, chuma hugunduliwa na hatua ya chumvi yake, katika suluhisho la alkali, chumvi ya damu ya njano. Chumvi za feri huunda mvua ya bluu ya Prussian bluu. Chumvi zenye feri huunda mvua ya buluu ya Turnbull inapowekwa kwenye damu nyekundu. Pamoja na ammonium thiocyanate NH 4 CNS, chumvi za chuma cha feri huunda chuma cha rhodanic Fe(CNS) 3, mumunyifu katika maji yenye rangi nyekundu ya damu; Kwa tannin, chumvi za oksidi za chuma huunda wino. Chumvi za shaba za asidi ya sulfidi yenye feri, ambayo hupata matumizi (njia ya Uvachrome) katika upigaji picha wa rangi, pia hutofautishwa na rangi yao kali. Ya misombo ya chuma inayotumiwa katika dawa, pamoja na misombo ya chuma ya halide iliyotajwa, zifuatazo ni muhimu: chuma cha chuma (F. hydrogenio reductum), citrate ya chuma (F. Citricum - 20% Fe), dondoo la malate ya chuma (Extractum ferri pomatum. ), albinate ya chuma ( Liquor ferri albuminatum), ferratin - kiwanja cha protini na 6% ya chuma; ferratose - suluhisho la ferratin, carniferrin - kiwanja cha chuma na nuclein (30% Fe); ferratogen kutoka nuclein chachu (1% Fe), hematogen - 70% ufumbuzi wa hemoglobin katika glycerol, hemol - hemoglobin kupunguzwa na vumbi zinki.

Mali ya kimwili ya chuma

Takwimu za nambari zinazopatikana katika fasihi zinazoonyesha sifa mbalimbali za kimwili za chuma hubadilika-badilika kutokana na ugumu wa kupata chuma katika hali safi ya kemikali. Kwa hiyo, data ya kuaminika zaidi ni yale yaliyopatikana kwa chuma cha electrolytic, ambayo maudhui ya jumla ya uchafu (C, Si, Mn, S, P) hayazidi 0.01-0.03%. Data iliyo hapa chini katika hali nyingi inahusu maunzi kama hayo. Kwa ajili yake, kiwango cha kuyeyuka ni 1528 ° C ± 3 ° C (Ruer na Klesper, 1914), na kiwango cha kuchemsha ni ≈ 2450 ° C. Katika hali dhabiti, chuma kipo katika marekebisho manne tofauti - α, β, γ na δ, ambayo mipaka ya joto ifuatayo imewekwa kwa usahihi:

Mpito wa chuma kutoka kwa muundo mmoja hadi mwingine hugunduliwa kwenye curve za baridi na joto na vidokezo muhimu, ambavyo sifa zifuatazo zinapitishwa:

Mambo haya muhimu yanaonyeshwa kwenye Mtini. 1 schematic curves inapokanzwa na baridi. Kuwepo kwa marekebisho δ-, γ- na α-Fe kwa sasa kunachukuliwa kuwa jambo lisilopingika, lakini kuwepo kwa kujitegemea kwa β-Fe kunabishaniwa kutokana na tofauti kali isiyotosha kati ya sifa zake na sifa za α-Fe. Marekebisho yote ya chuma humetameta katika umbo la mchemraba, huku α, β na δ ikiwa na kimiani ya anga ya mchemraba ulio katikati, na γ-Fe ikiwa na mchemraba wenye nyuso zilizo katikati. Sifa dhahiri zaidi za urekebishaji wa chuma hupatikana katika mwonekano wa x-ray, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 2 (Westgreen, 1929). Kutoka kwa mifumo iliyotolewa ya X-ray inafuata kwamba kwa α-, β- na δ-Fe mistari ya wigo wa X-ray ni sawa; zinalingana na kimiani cha mchemraba ulio katikati na vigezo vya 2.87, 2.90 na 2.93 A, na kwa γ-Fe wigo unalingana na kimiani cha mchemraba ulio na nyuso zilizo katikati na vigezo vya 3.63-3.68 A.

Mvuto maalum wa chuma huanzia 7.855 hadi 7.864 (Msalaba na Gill, 1927). Inapokanzwa, uzito mahususi wa chuma huanguka kwa sababu ya upanuzi wa joto, ambao hesabu zake huongezeka kulingana na halijoto, kama data katika Jedwali la 1 inavyoonyesha. 1 (Driesen, 1914).

Kupungua kwa coefficients ya upanuzi katika safu za 20-800 ° C, 20-900 ° C, 700-800 ° C na 800-900 ° C inaelezwa na kutofautiana katika upanuzi wakati wa kupitia pointi muhimu A C2 na A C3. Mpito huu unaambatana na mgandamizo, hasa unaotamkwa katika hatua A C3, kama inavyoonyeshwa na mikunjo ya mgandamizo na upanuzi kwenye Mtini. 3. Kuyeyuka kwa chuma kunaambatana na upanuzi wake kwa 4.4% (Gonda na Enda, 1926). Uwezo wa joto wa chuma ni muhimu sana ikilinganishwa na metali zingine na huonyeshwa kwa viwango tofauti vya joto katika maadili kutoka 0.11 hadi 0.20 Cal, kama inavyoonyeshwa kwenye Jedwali. 2 (Obergoffer na Grosse, 1927) na curve iliyojengwa kwa misingi yao (Mchoro 4).

Katika data iliyotolewa, mabadiliko A 2, A 3, A 4 na kuyeyuka kwa chuma hugunduliwa kwa uwazi sana kwamba athari za joto huhesabiwa kwa urahisi kwao: A 3 ... + 6.765 Cal, A 4 ... + 2.531 Cal. , kuyeyuka kwa chuma ... - 64.38 Cal (kulingana na S. Umino, 1926, - 69.20 Cal).

Iron ina sifa ya takriban mara 6-7 chini ya conductivity ya mafuta kuliko fedha, na mara 2 chini ya alumini; yaani, conductivity ya mafuta ya chuma ni sawa na 0 ° C - 0.2070, saa 100 ° C - 0.1567, saa 200 ° C - 0.1357 na saa 275 ° C - 0.1120 Cal / cm · sec · ° C. Sifa za tabia zaidi za chuma ni sumaku, iliyoonyeshwa na idadi ya viunga vya sumaku vilivyopatikana wakati wa mzunguko kamili wa sumaku ya chuma. Vitu hivi vya chuma vya elektroliti vinaonyeshwa na maadili yafuatayo katika Gauss (Gumlich, 1909 na 1918):

Wakati wa kupitia hatua A c2, mali ya ferromagnetic ya chuma karibu kutoweka na inaweza. kugunduliwa tu kwa vipimo sahihi sana vya sumaku. Kwa mazoezi, β-, γ- na δ-marekebisho huchukuliwa kuwa sio ya sumaku. Conductivity ya umeme kwa chuma saa 20 ° C ni sawa na R -1 m m / mm 2 (ambapo R ni upinzani wa umeme wa chuma, sawa na 0.099 Ω mm 2 / m). Mgawo wa joto wa upinzani wa umeme a0-100 ° x10 5 ni kati ya 560 hadi 660, ambapo

Kufanya kazi kwa baridi (kuzungusha, kughushi, kuchora, kukanyaga) kuna athari inayoonekana sana kwenye mali ya mwili ya chuma. Kwa hivyo, mabadiliko yao ya% wakati wa rolling ya baridi yanaonyeshwa na takwimu zifuatazo (Gerens, 1911): voltage ya kulazimisha + 323%, magnetic hysteresis +222%, upinzani wa umeme + 2%, mvuto maalum - 1%, upenyezaji wa magnetic - 65%. Hali ya mwisho inaweka wazi mabadiliko makubwa ya mali ya kimwili ambayo yanazingatiwa kati ya watafiti tofauti: ushawishi wa uchafu mara nyingi hufuatana na ushawishi wa usindikaji wa mitambo ya baridi.

Kidogo sana kinachojulikana kuhusu mali ya mitambo ya chuma safi. Iron ya elektroliti iliyotiwa katika utupu ilionyesha: nguvu ya mvutano ya kilo 25 / mm 2, elongation - 60%, compression ya sehemu ya msalaba - 85%, ugumu wa Brinell - kutoka 60 hadi 70.

Muundo wa chuma unategemea maudhui ya uchafu ndani yake (hata kwa kiasi kidogo) na matibabu ya awali ya nyenzo. Muundo mdogo wa chuma, kama metali zingine safi, una nafaka kubwa zaidi au kidogo (crystallites), hapa inaitwa ferrite.

Ukubwa na ukali wa muhtasari wao hutegemea sura. ar. juu ya kiwango cha baridi cha chuma: chini ya mwisho, nafaka zinazoendelea zaidi na mtaro wao mkali. Juu ya uso, nafaka mara nyingi hutiwa rangi tofauti kwa sababu ya fuwele tofauti, mwelekeo wao na athari tofauti za uwekaji wa vitendanishi katika mwelekeo tofauti wa fuwele. Mara nyingi nafaka huinuliwa kwa mwelekeo mmoja kama matokeo ya usindikaji wa mitambo. Ikiwa usindikaji ulifanyika kwa joto la chini, basi mistari ya shear (mistari ya Neumann) inaonekana kwenye uso wa nafaka, kama matokeo ya kuteleza kwa sehemu za kibinafsi za fuwele kando ya ndege zao za cleavage. Mistari hii ni moja ya ishara za ugumu na mabadiliko hayo katika mali ambayo yalitajwa hapo juu.

Iron katika madini

Neno chuma katika metallurgy ya kisasa hupewa tu chuma kilichopigwa, yaani, bidhaa ya kaboni ya chini iliyopatikana katika hali ya unga katika hali ya joto haitoshi kuyeyusha chuma, lakini juu sana kwamba chembe zake za kibinafsi zimeunganishwa vizuri kwa kila mmoja. , kutoa bidhaa laini ya homogeneous baada ya kughushi, haikubali ugumu. Iron (kwa maana iliyoonyeshwa ya neno) hupatikana: 1) moja kwa moja kutoka kwa ore katika hali ya unga na mchakato wa kupiga jibini; 2) kwa njia ile ile, lakini kwa joto la chini, haitoshi kwa chembe za chuma za kulehemu; 3) ugawaji wa chuma cha kutupwa kwa mchakato muhimu; 4) ugawaji wa chuma cha kutupwa kwa puddling.

1) Mchakato wa uzalishaji wa jibini kwa sasa. wakati hutumiwa tu na watu wasio na utamaduni na katika maeneo ambayo chuma cha Amerika au Ulaya kinachozalishwa na mbinu za kisasa haziwezi (kutokana na ukosefu wa njia rahisi za mawasiliano) kupenya. Mchakato huo unafanywa katika tanuu za jibini wazi na oveni. Malighafi yake ni madini ya chuma (kawaida chuma cha kahawia) na mkaa. Makaa ya mawe hutiwa ndani ya kughushi katika nusu yake ambapo mlipuko hutolewa, wakati ore hutiwa kwenye lundo upande wa pili. Monoxide ya kaboni inayoundwa katika safu nene ya makaa ya mawe inayowaka hupitia unene mzima wa madini na, kwa joto la juu, hupunguza chuma. Kupunguzwa kwa ore hutokea hatua kwa hatua - kutoka kwa uso wa vipande vya mtu binafsi hadi msingi. Kuanzia juu ya rundo, huharakisha ore inapoingia kwenye eneo la joto la juu; Katika kesi hii, oksidi ya chuma hubadilika kwanza kuwa oksidi ya sumaku, kisha kuwa oksidi, na mwishowe, chuma cha chuma huonekana kwenye uso wa vipande vya ore. Wakati huo huo, uchafu wa udongo wa ore (mwamba wa taka) huchanganyika na oksidi ya feri ambayo bado haijapunguzwa na kuunda fusible slag ya feri, ambayo huyeyuka kupitia nyufa za shell ya chuma, ambayo huunda aina ya shell katika kila kipande. ya madini. Kwa kuwashwa na joto nyeupe-moto, makombora haya yanaunganishwa pamoja, na kutengeneza wingi wa spongy wa chuma chini ya tanuru - kritsa, iliyojaa slag. Ili kujitenga na mwisho, kritsa iliyochukuliwa kutoka kwa kughushi hukatwa katika sehemu kadhaa, ambayo kila moja ni ya kughushi, kuchemshwa, baada ya kupozwa kwenye safu sawa kuwa vipande au moja kwa moja kwenye bidhaa (vitu vya nyumbani, silaha). Huko India, mchakato wa kupuliza jibini bado unafanywa katika tanuu za kupuliza jibini, ambazo hutofautiana na ghushi tu kwa urefu wao wa juu kidogo - karibu m 1.5. Kuta za tanuu hufanywa kwa wingi wa udongo (sio matofali) na hutumikia tu. moja kuyeyuka. Mlipuko huo hulishwa ndani ya tanuru kupitia tuyere moja kwa mvukuto unaoendeshwa na miguu au mikono. Kiasi fulani cha mkaa ("ganda lisilo na kazi") hupakiwa kwenye tanuru tupu, na kisha kwa njia mbadala, katika tabaka tofauti, ore na makaa ya mawe, na kiasi cha kwanza kinaongezeka kwa hatua kwa hatua hadi kufikia uwiano wa makaa ya mawe yaliyowekwa na uzoefu; uzito wa ore yote iliyojaa imedhamiriwa na uzito unaohitajika wa kritsa, ambayo, kwa ujumla, haina maana. Mchakato wa kurejesha ni sawa na katika kughushi; chuma pia haijapunguzwa kabisa, na kritsa iliyosababishwa kwenye ubao ina slag nyingi za feri. Kritsa huondolewa kwa kuvunja jiko na kukatwa vipande vipande vya uzito wa kilo 2-3. Kila mmoja wao ni moto katika kughushi na kusindika chini ya nyundo; matokeo yake ni chuma laini bora, ambacho, kati ya mambo mengine, hutumika kama nyenzo ya utengenezaji wa "woots" za chuma cha India (chuma cha damask). Muundo wake ni kama ifuatavyo (katika%):

Maudhui yasiyo ya maana ya vipengele - uchafu wa chuma - au ukosefu wao kamili unaelezewa na usafi wa ore, kutokamilika kwa kupunguzwa kwa chuma na joto la chini katika tanuru. Kutokana na ukubwa mdogo wa forges na tanuru na mzunguko wa uendeshaji wao, matumizi ya mkaa ni ya juu sana. Huko Ufini, Uswidi na Urals, chuma kiliyeyuka kwenye tanuru ya jibini ya Husgavel, ambayo iliwezekana kudhibiti mchakato wa kupunguza na kueneza kwa chuma na kaboni; matumizi ya makaa ya mawe ndani yake yalikuwa hadi 1.1 kwa kila kitengo cha chuma, mavuno ambayo yalifikia 90% ya maudhui yake katika ore.

2) Katika siku zijazo, tunapaswa kutarajia maendeleo ya utengenezaji wa chuma moja kwa moja kutoka kwa ore, sio kwa kutumia mchakato wa kupuliza jibini, lakini kwa kupunguza chuma kwa joto lisilotosha kuunda slag na hata kwa kuchoma taka ore (1000). ° C). Faida za mchakato huu ni uwezekano wa kutumia mafuta ya chini, kuondoa flux na matumizi ya joto kwa slag ya kuyeyuka.

3) Uzalishaji wa chuma kilichopigwa kwa ugawaji wa chuma cha kutupwa na mchakato wa tanuru unafanywa katika tanuu za Ch. ar. nchini Uswidi (katika nchi yetu - katika Urals). Kwa ajili ya usindikaji, chuma maalum cha kutupwa ni smelted, kinachojulikana. Lancashire, kutoa upotevu mdogo. Ina: 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.

Mchakato unaendelea. arr.: kughushi, iliyotolewa kutoka kwa crucible, lakini kwa slag iliyoiva ya mwisho wa mchakato iliyobaki kwenye ubao wa chini, imejaa makaa ya mawe, ch. ar. pine, ambayo chuma cha kutupwa kilichochomwa na bidhaa za mwako huwekwa kwa kiasi cha kilo 165-175 (kwa 3/8 m 2 ya sehemu ya msalaba wa makaa kuna kilo 100 za chuma cha kutupwa). Kwa kugeuza valve katika duct ya hewa, mlipuko unaelekezwa kwa njia ya mabomba yaliyo kwenye nafasi ya chini ya tanuru ya tanuru, na inapokanzwa hapa hadi joto la 150-200 ° C, na hivyo kuharakisha. kuyeyuka chuma cha kutupwa. Chuma cha kuyeyusha nguruwe kinasaidiwa mara kwa mara (kwa msaada wa crowbars) kwenye makaa ya mawe juu ya tuyeres. Wakati wa kazi hiyo, umati mzima wa chuma cha kutupwa unakabiliwa na hatua ya oxidative ya oksijeni ya hewa na dioksidi kaboni, kupitia eneo la mwako kwa namna ya matone. Uso wao mkubwa huchangia oxidation ya haraka ya chuma na uchafu wake - silicon, manganese na kaboni. Kulingana na yaliyomo katika uchafu huu, chuma cha kutupwa hupoteza kwa kiwango kikubwa au kidogo kabla ya kukusanya chini ya makaa. Kwa kuwa chuma cha silicon cha chini na cha chini cha manganese kinasindika katika ghushi ya Uswidi, wakati wa kupita kwenye upeo wa macho wa tuyere, inapoteza Si na Mn yake yote (oksidi ambazo huunda slag kuu na oksidi ya feri) na sehemu kubwa ya kaboni. Kuyeyuka kwa chuma cha kutupwa huchukua dakika 20-25. Mwishoni mwa mchakato huu, mlipuko wa baridi hutolewa kwenye kughushi. Chuma ambacho kimekaa chini ya makaa huanza kuguswa na slags zilizoiva ziko hapo, ambazo zina ziada kubwa (ikilinganishwa na kiasi cha silika) ya oksidi za chuma - Fe 3 O 4 na FeO, ambayo huongeza oxidize kaboni na kutolewa kwa monoxide ya kaboni, ambayo husababisha chuma nzima kuchemsha. Wakati chuma kinapoongezeka (kutoka kwa kupoteza kaboni) na "kukaa kama bidhaa," mwisho huo huinuliwa na crowbars juu ya tuyeres, mlipuko wa moto hutolewa tena na "bidhaa" inayeyuka.

Wakati wa kuyeyuka kwa sekondari, chuma hutiwa oksidi na oksijeni kutoka kwa mlipuko wote na slag ambayo huyeyuka kutoka kwake. Baada ya kupanda kwa kwanza, chuma huanguka chini ya ghushi, laini ya kutosha kukusanya kritsa kutoka kwa baadhi ya sehemu zake zilizoiva zaidi. Lakini kabla, wakati wa kutumia darasa za silicon za chuma cha kutupwa, ilikuwa ni lazima kuamua kuinua pili na hata ya tatu ya bidhaa, ambayo, bila shaka, ilipunguza tija ya kughushi, kuongezeka kwa matumizi ya mafuta na taka ya chuma. Matokeo ya kazi yaliathiriwa na umbali wa tuyeres kutoka kwa bodi ya chini (kina cha makaa) na mwelekeo wa tuyeres: mwinuko wa tuyere na kina cha kina cha makaa, athari kubwa zaidi ya anga ya oksidi kwenye chuma. Mteremko mpole zaidi wa tuyeres, pamoja na kina kikubwa cha makaa, hupunguza athari ya moja kwa moja ya oksijeni katika mlipuko, na hivyo kutoa jukumu kubwa kwa hatua ya slag juu ya uchafu wa chuma; oxidation nao ni polepole, lakini bila taka ya chuma. Chini ya hali yoyote, nafasi ya faida zaidi ya tuyeres jamaa na bodi ya chini imedhamiriwa na uzoefu; katika uundaji wa kisasa wa Kiswidi, jicho la tuyere limewekwa kwa umbali wa mm 220 kutoka kwa ubao wa chini, na mwelekeo wa tuyeres hutofautiana ndani ya mipaka ya karibu - kutoka 11 hadi 12 °.

Kritsa iliyosababishwa chini ya tanuru, tofauti na tanuru ya kupiga jibini, ina slag ndogo sana iliyoingizwa kwa mitambo; Kuhusu uchafu wa kemikali wa chuma, basi Si, Mn na C inaweza kuwa. kuondolewa kabisa (maudhui yasiyo na maana ya Si na Mn yaliyoonyeshwa na uchambuzi ni sehemu ya uchafu wa mitambo - slag), na sulfuri hutolewa kwa sehemu tu, kuwa oxidized na mlipuko wakati wa kuyeyuka. Wakati huo huo, fosforasi pia hutiwa oksidi, ikiingia kwenye slag kwa namna ya chumvi ya fosforasi-chuma, lakini mwisho huo hupunguzwa na kaboni, na chuma cha mwisho kinaweza kuwa na fosforasi zaidi (kutoka kwa taka ya chuma) kuliko ya awali. chuma cha kutupwa. Ndio maana, ili kupata chuma cha daraja la kwanza kwa kuuza nje, Uswidi hutumia tu chuma cha kutupwa ambacho ni safi kulingana na P. Kritsa iliyokamilishwa iliyochukuliwa nje ya kughushi hukatwa katika sehemu tatu (kila kilo 50-55) na kushinikizwa chini ya nyundo, ikitoa mwonekano wa parallelepiped.

Muda wa mchakato wa ugawaji upya katika ghushi ya Uswidi ni kutoka dakika 65 hadi 80; kwa siku inatoka tani 2.5 hadi 3.5 za vipande vilivyoshinikizwa "kwa moto", na matumizi ya mkaa ya 0.32-0.40 tu kwa kila kitengo cha nyenzo za kumaliza na mavuno yake ni kutoka 89 hadi 93.5% ya chuma cha kutupwa kilichoainishwa kwa usindikaji. Hivi karibuni, nchini Uswidi, majaribio ya mafanikio yalifanywa katika ugawaji wa chuma cha nguruwe kioevu kilichochukuliwa kutoka kwenye tanuu za mlipuko, na katika kuharakisha mchakato wa kuchemsha kwa kuchochea chuma kwa kutumia reki za mitambo; wakati huo huo, kupoteza taka ilipungua hadi 7%, na matumizi ya makaa ya mawe - hadi 0.25.

Data ifuatayo (katika%) inatoa wazo la muundo wa kemikali wa chuma cha Ural cha Uswidi na Kusini:

Kati ya aina zote za chuma zinazozalishwa viwandani, chuma cha Uswidi ni karibu zaidi na safi ya kemikali na, badala ya mwisho, hutumiwa katika mazoezi ya maabara na kazi ya utafiti. Inatofautiana na chuma mbichi kwa usawa wake, na kutoka kwa chuma kilicho wazi zaidi (chuma cha kutupwa) kwa kukosekana kwa manganese; ina sifa ya kiwango cha juu cha weldability, ductility na malleability. Chuma cha kutupwa cha Uswidi kinaonyesha nguvu ya chini ya mvutano - karibu kilo 30 / mm 2 tu, na urefu wa 40% na kupunguzwa kwa sehemu ya 75%. Hivi sasa, uzalishaji wa kila mwaka wa chuma cha cryogenic nchini Uswidi umeshuka hadi tani 50,000, tangu baada ya vita vya 1914-18. Upeo wa maombi ya viwanda kwa chuma hiki ulipunguzwa sana. Kiasi kikubwa zaidi hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji (huko Uingereza na Ujerumani) ya darasa la juu la zana na vyuma maalum; huko Uswidi yenyewe, hutumiwa kutengeneza waya maalum ("waya ya maua"), misumari ya farasi, ambayo hughushiwa kwa urahisi katika hali ya baridi, minyororo na vifuniko vya mabomba ya svetsade. Kwa madhumuni mawili ya mwisho, mali ya chuma cha kutupwa ni muhimu hasa: weldability ya kuaminika, na kwa mabomba, kwa kuongeza, upinzani wa juu wa kutu.

4) Ukuzaji wa uzalishaji wa chuma kama mchakato muhimu ulihusisha uharibifu wa misitu; baada ya nchi hizo katika nchi mbalimbali kuchukuliwa chini ya ulinzi wa sheria ambayo ilipunguza ukataji wao kwa ukuaji wa kila mwaka, Uswidi na kisha Urusi - nchi zenye misitu zilizojaa madini ya hali ya juu - zikawa wauzaji wakuu wa chuma kwenye soko la kimataifa katika karne yote ya 18. . Mnamo 1784, Mwingereza Cort aligundua puddling - mchakato wa kugawanya chuma cha kutupwa kwenye makaa ya tanuru ya moto, kwenye sanduku la moto ambalo makaa ya mawe yalichomwa. Baada ya kifo cha Cort, Rogers na Gall walianzisha maboresho makubwa katika muundo wa tanuru ya dimbwi, ambayo ilichangia kuenea kwa haraka kwa dimbwi katika nchi zote za viwanda na kubadilisha kabisa asili na kiwango cha uzalishaji wao wa chuma katika nusu ya kwanza ya karne ya 19. Utaratibu huu ulizalisha wingi wa chuma ambao ulihitajika kwa ajili ya ujenzi wa meli za chuma, reli, injini, boilers za mvuke na magari.

Mafuta ya kusukuma maji ni makaa ya mawe ya moto mrefu, lakini ambapo hayapatikani, tulilazimika kutumia makaa ya kahawia, na hapa Urals - kwa kuni. Kuni za misonobari hutoa mwali mrefu zaidi kuliko makaa ya mawe; inapokanzwa vizuri, lakini unyevu wa kuni haupaswi kuzidi 12%. Baadaye, tanuru ya kuzaliwa upya ya Siemens ilitumiwa kwa ajili ya kuogelea kwenye Urals. Hatimaye, nchini Marekani na hapa (katika mabonde ya Volga na Kama) tanuru za puddling ziliendeshwa kwenye mafuta yaliyonyunyiziwa moja kwa moja kwenye nafasi ya kazi ya tanuru.

Ili kuharakisha usindikaji na kupunguza matumizi ya mafuta, ni vyema kuwa na chuma cha kutupwa cha puddling baridi; wakati wa kuyeyusha kwenye coke, hata hivyo, bidhaa hutoa sulfuri nyingi (0.2 na hata 0.3%), na maudhui ya juu ya fosforasi katika ore, fosforasi pia. Kwa daraja la kawaida la kibiashara la chuma, chuma cha kutupwa vile kilicho na maudhui ya chini ya silicon (chini ya 1%), inayoitwa chuma cha nguruwe, hapo awali kiliyeyushwa kwa kiasi kikubwa. Chuma cha kutupwa cha mkaa, ambacho kilichakatwa katika Urals na Urusi ya kati, haikuwa na sulfuri na ilitoa bidhaa ambayo pia ilitumika kwa utengenezaji wa chuma cha paa. Hivi sasa, puddling hutumikia kutoa chuma cha hali ya juu kulingana na hali maalum, na kwa hivyo sio chuma cha kawaida cha nguruwe hutolewa kwa tanuu za kutuliza, lakini chuma cha hali ya juu cha nguruwe, kwa mfano, manganese au "hematite" (fosforasi ya chini), au, kinyume chake. , fosforasi ya juu kwa ajili ya uzalishaji wa chuma cha nut. Hapo chini kuna yaliyomo (katika %) ya vitu kuu katika aina fulani za chuma cha kutupwa kinachotumika kwa kusukuma maji:

Tanuru ya puddling, mwishoni mwa operesheni ya awali, kwa kawaida ina kiasi cha kawaida cha slag kwenye makaa ya kufanya kazi na malipo ya pili. Wakati wa kusindika chuma cha kutupwa sana cha siliceous, slag nyingi hubakia kwenye tanuru, na inapaswa kumwagika; kinyume chake, chuma nyeupe huacha "kavu" chini ya tanuru, na kazi inapaswa kuanza kwa kutupa kiasi kinachohitajika cha slag kwenye chini, ambayo inachukuliwa kutoka chini ya nyundo ("iliyoiva", tajiri zaidi katika oksidi ya magnetic). Malipo ya chuma cha kutupwa, kilichochomwa kwenye sufuria ya chuma, hutupwa kwenye slag (kilo 250-300 katika tanuu za kawaida na kilo 500-600 katika tanuu mbili); kisha sehemu mpya ya mafuta inatupwa kwenye kikasha cha moto, grates husafishwa, na rasimu kamili imeanzishwa kwenye tanuru. Ndani ya dakika 25-35. chuma cha kutupwa huyeyuka, kupitia b. au m. mabadiliko makubwa katika muundo wake. Chuma cha kutupwa kigumu kinaoksidishwa na oksijeni ya moto, na chuma, manganese na silicon hutoa silicate mbili, ambayo inapita chini kwenye tanuru; kuyeyuka chuma cha kutupwa hufichua tabaka zaidi na zaidi za chuma kigumu cha kutupwa, ambacho pia huoksidisha na kuyeyuka. Mwisho wa kipindi cha kuyeyuka, tabaka mbili za kioevu hupatikana kwenye makaa - chuma cha kutupwa na slag, kwenye uso wa mawasiliano ambayo mchakato wa oxidation ya kaboni na oksidi ya chuma ya sumaku hufanyika, ingawa kwa kiwango dhaifu, kama inavyothibitishwa na Bubbles. ya monoksidi kaboni iliyotolewa kutoka kwa kuoga. Kulingana na yaliyomo katika silicon na manganese katika chuma cha kutupwa, kiasi kisicho sawa chao kinabaki katika chuma kilichoyeyuka: katika chuma cha chini cha silicon cha mkaa au chuma nyeupe cha kutupwa - kuyeyusha coke - silicon katika hali nyingi huwaka kabisa wakati wa kuyeyuka; wakati mwingine kiasi fulani kinabakia katika chuma (0.3-0.25%), pamoja na manganese. Fosforasi pia huongeza oksidi kwa wakati huu, na kugeuka kuwa chumvi ya fosforasi ya chuma. Kwa sababu ya kupungua kwa uzito wa chuma huku uchafu uliotajwa hapo juu ukiteketea, asilimia ya kaboni inaweza hata kuongezeka, ingawa baadhi yake bila shaka huchomwa na oksijeni ya mwali wa moto na slag inayofunika sehemu za kwanza za kuyeyuka. chuma.

Ili kuharakisha kuchomwa kwa kiasi kilichobaki cha silicon, manganese na kaboni, wao hutumia puddling, yaani, kuchanganya chuma cha kutupwa na slag kwa kutumia fimbo na mwisho uliopigwa kwa pembe ya kulia. Ikiwa chuma ni kioevu (chuma cha chuma cha kijivu, chenye kaboni nyingi), basi kuchochea hakufikii lengo, na umwagaji hufanywa kwanza nene kwa kutupa slag baridi iliyoiva ndani yake, au kwa kupunguza rasimu, mwako usio kamili huanzishwa kwenye tanuru. , ikifuatana na mwali wa moshi mwingi (unaochemka). Baada ya dakika chache, wakati ambapo kuchochea kwa kuendelea kunafanywa, Bubbles nyingi za monoxide ya kaboni inayowaka huonekana kwenye uso wa kuoga - bidhaa ya oxidation ya kaboni ya chuma iliyopigwa na oksijeni ya oksidi ya magnetic kufutwa katika slag kuu ya feri. Wakati mchakato unavyoendelea, oxidation ya C inazidi na inageuka kuwa "kuchemsha" kwa ukatili wa wingi mzima wa chuma, ambayo inaambatana na uvimbe na ongezeko kubwa la kiasi kwamba sehemu ya slag inapita kizingiti cha mashimo ya kazi. C inapoungua, kiwango cha kuyeyuka cha chuma huongezeka, na ili kuchemsha kuendelea, joto katika tanuru huongezeka mara kwa mara. Kuchemsha kukamilika kwa joto la chini hutoa bidhaa ghafi, yaani, molekuli ya juu ya kaboni, spongy ya chuma ambayo haiwezi kulehemu; bidhaa zilizoiva "kukaa" katika tanuri ya moto. Mchakato wa oxidation ya uchafu wa chuma katika tanuru ya puddling huanza kutokana na oksijeni ya slag, ambayo ni alloy ya silika ya chuma (Fe 2 SiO 4) na oksidi ya magnetic na oksidi ya chuma ya muundo wa kutofautiana. Katika tanuu za Kiingereza, muundo wa mchanganyiko wa oksidi unaonyeshwa na formula 5Fe 3 O 4 5 FeO; mwishoni mwa kuchemsha, uwiano wa oksidi katika slag iliyopungua huonyeshwa kwa formula Fe 3 O 4 5FeO, yaani, 80% ya jumla ya oksidi ya magnetic ya slag inashiriki katika mchakato wa oxidation. Athari za oxidation zinaweza. inawakilishwa na milinganyo ifuatayo ya thermochemical:

Kama inavyoonekana kutoka kwa milinganyo hii, uoksidishaji wa Si, P na Mn unaambatana na kutolewa kwa joto na, kwa hivyo, hupasha umwagaji, wakati oxidation ya C wakati wa kupunguzwa kwa Fe 3 O 4 kuwa FeO inachukua joto na kwa hivyo. inahitaji joto la juu. Hii inaelezea utaratibu wa kuondoa uchafu wa chuma na ukweli kwamba kuchomwa kwa kaboni huisha haraka zaidi katika tanuru ya moto. Kupunguzwa kwa Fe 3 O 4 kwa chuma haifanyiki, kwa kuwa hii inahitaji joto la juu kuliko moja ambayo "kuchemsha" hutokea.

"Bidhaa" iliyopungua, ili kuwa chuma cha svetsade vizuri, bado inahitaji mvuke: bidhaa huachwa kwa dakika kadhaa katika tanuri na mara kwa mara hugeuka na crowbars, na sehemu zake za chini zimewekwa juu; Chini ya hatua ya pamoja ya oksijeni ya moto na slags zinazoingia kwenye wingi mzima wa chuma, kaboni inaendelea kuwaka kwa wakati huu. Mara tu kiasi fulani cha chuma kilichochombwa vizuri kinapatikana, crits huanza kuvingirwa kutoka humo, kuepuka oxidation isiyo ya lazima. Kwa jumla, bidhaa zinapoiva, zinazunguka kutoka krits 5 hadi 10 (si zaidi ya kilo 50 kila moja); Nafaka huwekwa (zilizo na mvuke) kwenye kizingiti katika eneo la joto la juu na kulishwa chini ya nyundo kwa kukandamiza, ambayo inafanikisha kutolewa kwa slag na kuwapa sura ya kipande (sehemu kutoka 10x10 hadi 15x15 cm). ), rahisi kwa rolling katika rolls. Wale wanaowafuata wanasonga mbele hadi mahali pa crits iliyotolewa, mpaka ya mwisho. Muda wa mchakato wa utengenezaji wa chuma cha hali ya juu (chuma cha nyuzi) kutoka kwa chuma cha mkaa kilichoiva (cha juu-kaboni) katika Urals kilikuwa kama ifuatavyo: 1) upandaji wa chuma cha kutupwa - dakika 5, 2) kuyeyuka - dakika 35; 3) kuchemsha - dakika 25, 4) kunyunyiza (kuchanganya) - 20 min., 5) kuanika bidhaa - 20 min., 6) crits za rolling na mvuke - 40 min., 7) crits za kusambaza (pcs 10-11.) - dakika 20; jumla - 165 min. Wakati wa kufanya kazi kwenye chuma cha kutupwa nyeupe, kwa kutumia chuma cha kawaida cha kibiashara, muda wa mchakato ulipunguzwa (katika Ulaya Magharibi) hadi 100 na hata dakika 75.

Kuhusu matokeo ya kazi, walitofautiana katika mikoa tofauti ya metallurgiska kulingana na aina ya mafuta, ubora wa chuma cha kutupwa na aina ya chuma inayozalishwa. Tanuri za Ural zinazofanya kazi kwenye kuni zilitoa mavuno ya chuma inayoweza kutumika kwa 1 m 3 ya kuni kutoka tani 0.25 hadi 0.3; Matumizi yetu ya mafuta kwa kila kitengo cha chuma ni 0.33, makaa ya mawe katika tanuu za Uropa ni kutoka 0.75 hadi 1.1. Uzalishaji wa kila siku wa tanuu zetu kubwa (kilo 600 za chuma cha kutupwa) wakati wa kufanya kazi kwenye kuni kavu ilikuwa tani 4-5; mavuno ya nyenzo zinazofaa kwa ajili ya uzalishaji wa chuma cha paa ilikuwa 95-93% ya kiasi cha chuma cha kutupwa kilichopokelewa kwa usindikaji. Huko Uropa, tija ya kila siku ya tanuu za kawaida (malipo ya kilo 250-300) ni karibu tani 3.5 na taka ya 9%, na kwa chuma cha hali ya juu - tani 2.5 na upotezaji wa 11%.

Kwa upande wa utungaji wa kemikali na mali ya kimwili, chuma cha puddling ni bidhaa mbaya zaidi kuliko chuma cha kutupwa, kwa upande mmoja, na chuma cha wazi cha chuma, kwa upande mwingine. Aina za kawaida za chuma zilizotengenezwa hapo awali huko Uropa Magharibi zilikuwa na salfa na fosforasi nyingi, kwani zilitengenezwa kutoka kwa chuma kisicho safi cha coke, na uchafu huu mbaya hubadilika kuwa slag; kiasi cha slag katika chuma cha puddling ni 3-6%; katika chuma cha ubora hauzidi 2%. Uwepo wa slag hupunguza sana matokeo ya vipimo vya mitambo ya chuma cha puddling. Ifuatayo ni baadhi ya data katika % inayoonyesha chuma cha kuteleza - Ulaya Magharibi ya kawaida na Ural nzuri:

Mali ya thamani ambayo uzalishaji wa chuma cha puddling sasa unasaidiwa ni weldability yake bora, ambayo wakati mwingine ni ya umuhimu fulani kutoka kwa mtazamo wa usalama. Vipimo vya reli jamii zinahitaji utengenezaji wa vifaa vya kuunganisha, fimbo za swichi na bolts kutoka kwa chuma cha pua. Kutokana na upinzani wake bora kwa hatua ya babuzi ya maji, chuma cha puddling pia hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa mabomba ya maji. Pia hutumika kutengenezea karanga (chuma cha fosforasi iliyochongoka) na chuma chenye nyuzinyuzi cha hali ya juu kwa rivets na minyororo.

Muundo wa chuma kilichopigwa, kinachoweza kugunduliwa chini ya darubini hata kwa ukuzaji wa chini, ni sifa ya uwepo wa vipengele vya rangi nyeusi na mwanga katika picha ya picha; wa kwanza ni wa slag, na wa mwisho kwa nafaka au nyuzi za chuma zilizopatikana kwa kuchora chuma.

Biashara ya chuma

Mimea ya metallurgiska huzalisha aina mbili kuu za chuma kwa mahitaji ya viwanda: 1) karatasi na 2) chuma cha sehemu.

Kwa sasa chuma cha karatasi kimekunjwa hadi upana wa m 3; na unene wa mm 1-3 tunaiita nyembamba-iliyovingirishwa; kutoka 3 mm na hapo juu (kawaida hadi 40 mm) - boiler, tank, meli, kulingana na madhumuni ambayo utungaji na mali ya mitambo ya nyenzo yanahusiana. Chuma cha boiler ni laini zaidi; kawaida ina 0.10-0.12% C, 0.4-0.5% Mn, P na S - kila si zaidi ya 0.05%; nguvu zake za mkazo za muda si halali. zaidi ya kilo 41 / mm 2 (lakini sio chini ya 34 kg / mm 2), elongation wakati wa mapumziko - karibu 28%. Chuma cha hifadhi kinafanywa kuwa ngumu na kudumu zaidi; ina 0.12-0.15% C; 0.5-0.7% Mn na si zaidi ya 0.06% ya P na S zote mbili; nguvu ya mvutano 41-49 kg / mm 2, elongation 25-28%. Urefu wa karatasi za boiler na chuma cha hifadhi huwekwa kwa amri kwa mujibu wa vipimo vya bidhaa zilizopigwa kutoka kwa karatasi (kuepuka seams zisizohitajika na trimmings), lakini kwa kawaida hauzidi m 8, kwani kwa karatasi nyembamba ni mdogo. kwa baridi yao ya haraka wakati wa mchakato wa kusonga, na kwa karatasi nene - kwa uzito wa ingot .

Karatasi ya chuma chini ya 1 mm nene inaitwa bati nyeusi; inatumika kwa utengenezaji wa bati na kama nyenzo ya paa. Kwa madhumuni ya mwisho, katika USSR wanapiga karatasi za kupima 1422x711 mm, uzito wa kilo 4-5, na unene wa 0.5-0.625 mm. Paa za paa huzalishwa na viwanda katika pakiti zenye uzito wa kilo 82. Nje ya nchi, bati nyeusi imeainishwa katika biashara kulingana na nambari maalum za caliber - kutoka 20 hadi 30 (unene wa kawaida wa bati ya Ujerumani ni kutoka 0.875 hadi 0.22 mm, na ile ya Kiingereza ni kutoka 1.0 hadi 0.31 mm). Bati hutengenezwa kwa chuma cha kutupwa kilicho na 0.08-0.10% C, 0.3-0.35% Mn ikiwa imetengenezwa kutoka kwa chuma cha mkaa (yetu), na 0.4-0.5% Mn, ikiwa nyenzo ya kuanzia ni chuma cha coke; nguvu ya mvutano - kutoka 31 hadi 34 kg / mm 2, elongation - 28-30%. Aina ya chuma cha karatasi ni bati. Imegawanywa kulingana na asili ya mawimbi ndani ya chuma na mawimbi ya chini na ya juu; katika kwanza, uwiano wa upana wa wimbi hadi kina huanzia 3 hadi 4, kwa pili, 1-2. Chuma cha bati kinafanywa kwa unene wa 0.75-2.0 mm na upana wa karatasi ya 0.72-0.81 m (na mawimbi ya chini) na 0.4-0.6 m (pamoja na mawimbi ya juu). Chuma cha bati hutumiwa kwa paa, kuta za miundo ya mwanga, vipofu, na kwa mawimbi ya juu, kwa kuongeza, hutumiwa kwa ajili ya ujenzi wa sakafu isiyo na rafter.

Chuma kilichopangwa kimegawanywa katika madarasa mawili kulingana na umbo lake la sehemu-mtambuka: chuma cha kawaida cha daraja na chuma cha umbo.

Darasa la kwanza linajumuisha chuma cha pande zote (na kipenyo cha chini ya 10 mm inayoitwa waya), mraba, gorofa au strip. Mwisho, kwa upande wake, umegawanywa katika: strip strip yenyewe - kutoka 10 hadi 200 mm upana na zaidi ya 5 mm nene; hoop - upana sawa, lakini unene kutoka 5 hadi 1 mm, iliyoonyeshwa na nambari ya caliber (kutoka 3 hadi 19 ya kawaida ya Kijerumani na kutoka 6 hadi 20 caliber mpya ya Kiingereza); tairi - kutoka 38 hadi 51 mm upana na hadi 22 mm nene; zima - kutoka 200 hadi 1000 mm kwa upana na angalau 6 mm nene (iliyovingirwa katika safu maalum - zima). Tairi na chuma cha hoop huzalishwa na viwanda katika rolls, waya iliyovingirwa - katika coils; aina zingine ziko katika mfumo wa vipande vilivyonyooka, kawaida sio zaidi ya m 8 (kawaida - kutoka 4.5 hadi 6 m), lakini kwa agizo maalum la miundo ya simiti, vipande hukatwa hadi 18 mm kwa urefu, na wakati mwingine zaidi. .

Aina kuu za chuma cha umbo: kona (sawa na usawa), sanduku (channel), T-umbo, I-boriti (mihimili), safu (mraba) na zeta chuma; Pia kuna aina zingine zisizo za kawaida za chuma cha umbo. Kulingana na urval wetu wa kawaida wa metri, vipimo vya chuma vyenye umbo vinaonyeshwa na nambari ya wasifu (Nambari ni nambari, angalia upana wa rafu au urefu wa wasifu wa juu zaidi). Angular kutofautiana na T-chuma na mara mbili No.; kwa mfano, Nambari 16/8 ina maana ya kona yenye rafu ya 16 na 8 cm au tee yenye rafu ya cm 16 na urefu wa tee ya cm 8. Profaili nzito zaidi ya chuma iliyopigwa na sisi: No 15 - kona, No. 30 - kupitia nyimbo, No 40 - I-boriti.

Muundo wa chuma cha kawaida cha weldable: 0.12% C, 0.4% Mn, chini ya 0.05% P na S - kila moja; nguvu yake ya mvutano ni 34-40 kg/mm ​​2; lakini chuma cha pande zote kwa rivets hufanywa kutoka kwa nyenzo laini ya muundo: chini ya 0.10% C, 0.25-0.35% Mn, karibu 0.03% P na S kila moja. Nguvu ya mkazo ni 32-35 kg/mm ​​2, na urefu ni 28-32%. Umbo, usio na svetsade, lakini chuma kilichopigwa ("chuma cha ujenzi") kina: 0.15 - 0.20% C, 0.5% Mn, hadi 0.06% P na S - kila mmoja; nguvu yake ya mkazo ni 40-50 kg/mm ​​2, elongation 25-20%. Ili kuzalisha karanga, chuma (chuma cha Thomas) kinafanywa, kilicho na karibu 0.1% C, lakini kutoka 0.3 hadi 0.5% P (karanga kubwa zaidi, P zaidi). Nje ya nchi, ili kukidhi mahitaji ya viwanda maalum vya rolling, nusu ya bidhaa hutumiwa katika biashara - billet ya mraba, kwa kawaida 50 x 50 mm katika sehemu ya msalaba.

Iron ni kipengele cha kemikali kinachojulikana. Ni mali ya metali ya shughuli za wastani za kemikali. Tutaangalia mali na matumizi ya chuma katika makala hii.

Kuenea kwa asili

Kuna idadi kubwa ya madini ambayo yana ferrum. Kwanza kabisa, ni magnetite. Ni asilimia sabini na mbili ya chuma. Fomula yake ya kemikali ni Fe 3 O 4. Madini haya pia huitwa madini ya chuma ya sumaku. Ina rangi ya kijivu nyepesi, wakati mwingine na kijivu giza, hata nyeusi, na sheen ya metali. Hifadhi yake kubwa kati ya nchi za CIS iko katika Urals.

Madini inayofuata yenye maudhui ya juu ya chuma ni hematite - ina asilimia sabini ya kipengele hiki. Fomula yake ya kemikali ni Fe 2 O 3. Pia inaitwa ore nyekundu ya chuma. Ina rangi kuanzia nyekundu-kahawia hadi nyekundu-kijivu. Amana kubwa zaidi katika nchi za CIS iko katika Krivoy Rog.

Madini ya tatu yenye ferrum ni limonite. Hapa chuma ni asilimia sitini ya misa yote. Hii ni hidrati ya fuwele, yaani, molekuli za maji zimefumwa kwenye kimiani yake ya kioo, fomula yake ya kemikali ni Fe 2 O 3 .H 2 O. Kama jina linamaanisha, madini haya yana rangi ya njano-kahawia, wakati mwingine kahawia. Ni moja ya sehemu kuu za ocher asili na hutumiwa kama rangi. Pia inaitwa ore kahawia chuma. Maeneo makubwa zaidi ni Crimea na Urals.

Siderite, kinachojulikana kama chuma cha spar, ina asilimia arobaini na nane ya feri. Fomula yake ya kemikali ni FeCO 3. Muundo wake ni tofauti na una fuwele za rangi tofauti zilizounganishwa pamoja: kijivu, rangi ya kijani, kijivu-njano, kahawia-njano, nk.

Madini ya mwisho yanayotokea kwa kawaida yenye maudhui ya juu ya feri katika asili ni pyrite. Ina fomula ifuatayo ya kemikali: FeS 2. Ina chuma asilimia arobaini na sita ya wingi wa jumla. Shukrani kwa atomi za sulfuri, madini haya yana rangi ya dhahabu-njano.

Madini mengi yanayojadiliwa hutumiwa kupata chuma safi. Aidha, hematite hutumiwa katika utengenezaji wa kujitia kutoka kwa mawe ya asili. Uingizaji wa pyrite unaweza kuwepo katika kujitia lapis lazuli. Aidha, chuma hupatikana katika asili katika viumbe hai - ni moja ya vipengele muhimu zaidi vya seli. Microelement hii lazima itolewe kwa mwili wa binadamu kwa kiasi cha kutosha. Mali ya uponyaji ya chuma ni kwa kiasi kikubwa kutokana na ukweli kwamba kipengele hiki cha kemikali ni msingi wa hemoglobin. Kwa hiyo, matumizi ya ferrum ina athari nzuri juu ya hali ya damu, na kwa hiyo mwili mzima kwa ujumla.

Iron: mali ya kimwili na kemikali

Wacha tuangalie sehemu hizi mbili kubwa kwa mpangilio. chuma ni mwonekano wake, msongamano, kiwango myeyuko, n.k. Hiyo ni, vipengele vyote vya kipekee vya dutu inayohusishwa na fizikia. Sifa za kemikali za chuma ni uwezo wake wa kuguswa na misombo mingine. Hebu tuanze na wale wa kwanza.

Mali ya kimwili ya chuma

Katika hali yake safi chini ya hali ya kawaida ni imara. Ina rangi ya fedha-kijivu na luster iliyotamkwa ya metali. Mali ya mitambo ya chuma ni pamoja na kiwango cha ugumu wa nne (kati). Iron ina conductivity nzuri ya umeme na mafuta. Kipengele cha mwisho kinaweza kuhisiwa kwa kugusa kitu cha chuma kwenye chumba cha baridi. Kwa sababu nyenzo hii hufanya joto haraka, huondoa sehemu kubwa kutoka kwa ngozi yako kwa muda mfupi, ndiyo sababu unahisi baridi.

Ikiwa unagusa, kwa mfano, kuni, utaona kwamba conductivity yake ya mafuta ni ya chini sana. Sifa za kimwili za chuma ni pamoja na kuyeyuka na kuchemsha. Ya kwanza ni nyuzi joto 1539, ya pili ni nyuzi joto 2860. Tunaweza kuhitimisha kuwa sifa za sifa za chuma ni ductility nzuri na fusibility. Lakini si hivyo tu.

Pia, mali ya kimwili ya chuma ni pamoja na ferromagnetism yake. Ni nini? Iron, ambayo mali yake ya sumaku tunaweza kuona katika mifano ya vitendo kila siku, ndio chuma pekee ambacho kina sifa ya kipekee kama hiyo. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba nyenzo hii ina uwezo wa magnetization chini ya ushawishi wa shamba la magnetic. Na baada ya mwisho wa hatua ya mwisho, chuma, mali ya magnetic ambayo imeundwa tu, inabakia sumaku kwa muda mrefu. Jambo hili linaweza kuelezewa na ukweli kwamba katika muundo wa chuma hiki kuna elektroni nyingi za bure ambazo zinaweza kusonga.

Kutoka kwa mtazamo wa kemikali

Kipengele hiki ni cha metali za shughuli za kati. Lakini mali ya kemikali ya chuma ni ya kawaida kwa metali nyingine zote (isipokuwa zile ambazo ziko upande wa kulia wa hidrojeni katika mfululizo wa electrochemical). Ina uwezo wa kukabiliana na madarasa mengi ya dutu.

Wacha tuanze na rahisi

Ferrum huingiliana na oksijeni, nitrojeni, halojeni (iodini, bromini, klorini, florini), fosforasi, na kaboni. Jambo la kwanza kuzingatia ni athari na oksijeni. Wakati feri inapochomwa, oksidi zake huundwa. Kulingana na hali ya majibu na uwiano kati ya washiriki wawili, wanaweza kuwa tofauti. Kama mfano wa aina hii ya mwingiliano, milinganyo ifuatayo ya majibu inaweza kutolewa: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4. Na mali ya oksidi ya chuma (ya kimwili na kemikali) inaweza kuwa tofauti, kulingana na aina yake. Aina hizi za athari hutokea kwa joto la juu.

Jambo linalofuata ni mwingiliano na nitrojeni. Inaweza pia kutokea tu chini ya hali ya joto. Ikiwa tunachukua moles sita za chuma na mole moja ya nitrojeni, tunapata moles mbili za nitridi ya chuma. Mlinganyo wa majibu utaonekana kama hii: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.

Wakati wa kuingiliana na fosforasi, phosfidi huundwa. Ili kutekeleza majibu, vipengele vifuatavyo vinahitajika: kwa moles tatu za ferrum - mole moja ya fosforasi, kwa sababu hiyo, mole moja ya phosphide huundwa. Mlinganyo unaweza kuandikwa kama ifuatavyo: 3Fe + P = Fe 3 P.

Kwa kuongeza, kati ya athari na vitu rahisi, mwingiliano na sulfuri pia unaweza kutofautishwa. Katika kesi hii, sulfidi inaweza kupatikana. Kanuni ambayo mchakato wa malezi ya dutu hii hutokea ni sawa na yale yaliyoelezwa hapo juu. Yaani, mmenyuko wa nyongeza hutokea. Mwingiliano wote wa kemikali wa aina hii unahitaji hali maalum, haswa joto la juu, vichocheo mara chache.

Athari kati ya chuma na halojeni pia ni ya kawaida katika tasnia ya kemikali. Hizi ni klorini, bromination, iodini, fluoridation. Kama inavyoonekana wazi kutoka kwa majina ya athari zenyewe, huu ni mchakato wa kuongeza atomi za klorini/bromini/iodini/florini kwenye atomi za feri ili kuunda kloridi/bromidi/iodidi/floridi, mtawalia. Dutu hizi hutumiwa sana katika tasnia mbalimbali. Kwa kuongeza, ferrum ina uwezo wa kuchanganya na silicon kwenye joto la juu. Kwa sababu ya mali tofauti za kemikali za chuma, hutumiwa mara nyingi katika tasnia ya kemikali.

Ferrum na dutu ngumu

Kutoka kwa vitu rahisi tunaendelea kwa wale ambao molekuli zao zinajumuisha vipengele viwili au zaidi vya kemikali tofauti. Jambo la kwanza kutaja ni mmenyuko wa ferrum na maji. Hapa ndipo sifa za msingi za chuma zinaonekana. Wakati maji yanapokanzwa, huunda pamoja na chuma (inaitwa hivyo kwa sababu inapoingiliana na maji sawa huunda hidroksidi, kwa maneno mengine, msingi). Kwa hivyo, ikiwa unachukua mole moja ya vipengele vyote viwili, vitu kama vile dioksidi ya ferrum na hidrojeni huundwa kwa namna ya gesi yenye harufu kali - pia kwa uwiano mmoja hadi mmoja wa molar. Mlinganyo wa aina hii ya majibu unaweza kuandikwa kama ifuatavyo: Fe + H 2 O = FeO + H 2. Kulingana na uwiano ambao vipengele hivi viwili vinachanganywa, chuma cha di- au trioksidi kinaweza kupatikana. Dutu hizi zote mbili ni za kawaida sana katika tasnia ya kemikali na pia hutumiwa katika tasnia zingine nyingi.

Pamoja na asidi na chumvi

Kwa kuwa ferrum iko upande wa kushoto wa hidrojeni katika mfululizo wa shughuli za electrochemical ya metali, ina uwezo wa kuhamisha kipengele hiki kutoka kwa misombo. Mfano wa hii ni mmenyuko wa uhamishaji ambao unaweza kuzingatiwa wakati chuma kinaongezwa kwa asidi. Kwa mfano, ukichanganya chuma na asidi ya sulfate (pia inajulikana kama asidi ya sulfuriki) ya mkusanyiko wa kati kwa uwiano sawa wa molar, matokeo ni chuma (II) sulfate na hidrojeni kwa uwiano sawa wa molar. Mlinganyo wa majibu kama haya utaonekana kama hii: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

Wakati wa kuingiliana na chumvi, mali ya kupunguza ya chuma huonekana. Hiyo ni, inaweza kutumika kutenganisha chuma kidogo cha kazi kutoka kwa chumvi. Kwa mfano, ikiwa unachukua mole moja na kiasi sawa cha feri, unaweza kupata sulfate ya chuma (II) na shaba safi kwa uwiano sawa wa molar.

Umuhimu kwa mwili

Moja ya vipengele vya kawaida vya kemikali katika ukoko wa dunia ni chuma. Tayari tumeiangalia, sasa hebu tuifikie kutoka kwa mtazamo wa kibiolojia. Ferrum hufanya kazi muhimu sana katika ngazi ya seli na katika ngazi ya viumbe vyote. Kwanza kabisa, chuma ndio msingi wa protini kama vile hemoglobin. Inahitajika kwa usafirishaji wa oksijeni kupitia damu kutoka kwa mapafu hadi kwa tishu zote, viungo, kwa kila seli ya mwili, haswa kwa neurons za ubongo. Kwa hiyo, mali ya manufaa ya chuma haiwezi kuwa overestimated.

Mbali na kuathiri malezi ya damu, feri pia ni muhimu kwa utendaji kamili wa tezi ya tezi (hii haihitaji iodini tu, kama wengine wanavyoamini). Iron pia inashiriki katika kimetaboliki ya intracellular na inasimamia kinga. Ferrum pia hupatikana kwa idadi kubwa katika seli za ini, kwani inasaidia kugeuza vitu vyenye madhara. Pia ni moja ya vipengele kuu vya aina nyingi za enzymes katika mwili wetu. Chakula cha kila siku cha mtu kinapaswa kuwa na miligramu kumi hadi ishirini za microelement hii.

Vyakula vyenye chuma

Kuna wengi wao. Wao ni wa asili ya mimea na wanyama. Ya kwanza ni nafaka, kunde, nafaka (haswa Buckwheat), mapera, uyoga (nyeupe), matunda yaliyokaushwa, viuno vya rose, peari, peaches, parachichi, malenge, almond, tarehe, nyanya, broccoli, kabichi, blueberries, blackberries, celery, nk ya pili ni ini na nyama. Matumizi ya vyakula vyenye chuma ni muhimu sana wakati wa ujauzito, kwani mwili wa fetusi inayokua inahitaji kiasi kikubwa cha kipengele hiki cha ufuatiliaji kwa ukuaji kamili na maendeleo.

Ishara za upungufu wa chuma katika mwili

Dalili za feri ndogo kuingia mwilini ni uchovu, kuganda kwa mikono na miguu mara kwa mara, mfadhaiko, nywele na kucha zilizokauka, kupungua kwa shughuli za kiakili, matatizo ya usagaji chakula, utendaji duni na kutofanya kazi vizuri kwa tezi. Ukiona dalili hizi kadhaa, inaweza kuwa na thamani ya kuongeza kiasi cha vyakula vyenye chuma katika mlo wako au kununua vitamini au virutubisho vya chakula ambavyo vina ferrum. Unapaswa pia kushauriana na daktari ikiwa unahisi yoyote ya dalili hizi kwa papo hapo.

Matumizi ya ferrum katika tasnia

Matumizi na mali ya chuma yanahusiana kwa karibu. Kwa sababu ya asili yake ya ferromagnetic, hutumiwa kutengeneza sumaku - zote mbili dhaifu kwa madhumuni ya kaya (sumaku za friji za kumbukumbu, nk) na zenye nguvu zaidi kwa madhumuni ya viwandani. Kutokana na ukweli kwamba chuma kinachohusika kina nguvu na ugumu wa juu, imetumika tangu nyakati za kale kwa ajili ya utengenezaji wa silaha, silaha na zana nyingine za kijeshi na za nyumbani. Kwa njia, hata katika Misri ya Kale, chuma cha meteorite kilijulikana, mali ambayo ilikuwa bora kuliko ya chuma cha kawaida. Chuma hiki maalum kilitumiwa pia katika Roma ya Kale. Silaha za wasomi zilitengenezwa kutoka kwake. Ngao au upanga uliotengenezwa kwa chuma cha meteorite ungeweza tu kumilikiwa na mtu tajiri sana na mtukufu.

Kwa ujumla, chuma ambacho tunazingatia katika makala hii ni mchanganyiko zaidi kati ya vitu vyote katika kundi hili. Kwanza kabisa, chuma na chuma cha kutupwa hufanywa kutoka kwayo, ambayo hutumiwa kutengeneza kila aina ya bidhaa zinazohitajika katika tasnia na katika maisha ya kila siku.

Chuma cha kutupwa ni aloi ya chuma na kaboni, ambayo mwisho iko kutoka kwa asilimia 1.7 hadi 4.5. Ikiwa pili ni chini ya asilimia 1.7, basi aina hii ya alloy inaitwa chuma. Ikiwa karibu asilimia 0.02 ya kaboni iko katika muundo, basi hii tayari ni chuma cha kawaida cha kiufundi. Uwepo wa kaboni katika aloi ni muhimu ili kuipa nguvu zaidi, upinzani wa joto, na upinzani wa kutu.

Kwa kuongezea, chuma kinaweza kuwa na vitu vingine vingi vya kemikali kama uchafu. Hii ni pamoja na manganese, fosforasi, na silicon. Pia, chromium, nickel, molybdenum, tungsten na vipengele vingine vingi vya kemikali vinaweza kuongezwa kwa aina hii ya alloy ili kuipa sifa fulani. Aina za chuma zilizo na kiasi kikubwa cha silicon (karibu asilimia nne) hutumiwa kama vyuma vya transfoma. Zile zilizo na manganese nyingi (hadi asilimia kumi na mbili hadi kumi na nne) hutumiwa katika utengenezaji wa sehemu za reli, mill, crushers na zana zingine, ambazo sehemu zake zinakabiliwa na abrasion haraka.

Molybdenum huongezwa kwenye aloi ili kuifanya istahimili joto zaidi; vyuma kama hivyo hutumiwa kama vyuma vya zana. Kwa kuongeza, ili kupata chuma cha pua, ambacho kinajulikana na mara nyingi hutumiwa katika maisha ya kila siku kwa namna ya visu na vifaa vingine vya nyumbani, ni muhimu kuongeza chromium, nickel na titani kwa alloy. Na ili kupata sugu ya athari, nguvu ya juu, chuma cha ductile, inatosha kuongeza vanadium ndani yake. Kwa kuongeza niobium kwenye muundo, upinzani wa juu wa kutu na vitu vyenye ukali wa kemikali vinaweza kupatikana.

Magneti ya madini, ambayo ilitajwa mwanzoni mwa makala hiyo, inahitajika kwa ajili ya utengenezaji wa anatoa ngumu, kadi za kumbukumbu na vifaa vingine vya aina hii. Kutokana na mali yake ya magnetic, chuma kinaweza kupatikana katika transfoma, motors, bidhaa za elektroniki, nk Kwa kuongeza, feri inaweza kuongezwa kwa aloi za metali nyingine ili kuwapa nguvu kubwa na utulivu wa mitambo. Sulfate ya kipengele hiki hutumiwa katika bustani ili kudhibiti wadudu (pamoja na sulfate ya shaba).

Wao ni muhimu kwa utakaso wa maji. Kwa kuongeza, poda ya magnetite hutumiwa katika printers nyeusi na nyeupe. Matumizi kuu ya pyrite ni kupata asidi ya sulfuriki kutoka kwayo. Utaratibu huu hutokea katika hali ya maabara katika hatua tatu. Katika hatua ya kwanza, ferrum pyrite huchomwa ili kutoa oksidi ya chuma na dioksidi ya sulfuri. Katika hatua ya pili, ubadilishaji wa dioksidi ya sulfuri ndani ya trioksidi yake hutokea kwa ushiriki wa oksijeni. Na katika hatua ya mwisho, dutu inayotokana hupitishwa kwa uwepo wa vichocheo, na hivyo huzalisha asidi ya sulfuriki.

Kupata chuma

Chuma hiki huchimbwa hasa kutoka kwa madini yake mawili kuu: magnetite na hematite. Hii inafanywa kwa kupunguza chuma kutoka kwa misombo yake na kaboni kwa namna ya coke. Hii inafanywa katika tanuu za mlipuko, joto ambalo hufikia digrii elfu mbili za Celsius. Kwa kuongeza, kuna njia ya kupunguza feri na hidrojeni. Kwa kufanya hivyo, si lazima kuwa na tanuru ya mlipuko. Ili kutekeleza njia hii, huchukua udongo maalum, kuchanganya na ore iliyovunjika na kutibu na hidrojeni kwenye tanuru ya shimoni.

Hitimisho

Mali na matumizi ya chuma ni tofauti. Hii labda ni chuma muhimu zaidi katika maisha yetu. Baada ya kujulikana kwa wanadamu, ilichukua nafasi ya shaba, ambayo wakati huo ilikuwa nyenzo kuu ya utengenezaji wa zana zote, pamoja na silaha. Chuma na chuma cha kutupwa kwa njia nyingi ni bora kuliko aloi ya shaba na bati kwa suala la mali zao za kimwili na upinzani wa matatizo ya mitambo.

Kwa kuongeza, chuma ni nyingi zaidi kwenye sayari yetu kuliko metali nyingine nyingi. iko karibu asilimia tano katika ukoko wa dunia. Ni kipengele cha nne cha kemikali kwa wingi katika asili. Pia, kipengele hiki cha kemikali ni muhimu sana kwa kazi ya kawaida ya mwili wa wanyama na mimea, hasa kwa sababu hemoglobini imejengwa kwa msingi wake. Iron ni kipengele muhimu cha kufuatilia, matumizi ambayo ni muhimu kwa kudumisha afya na utendaji wa kawaida wa viungo. Mbali na hapo juu, hii ndiyo chuma pekee ambayo ina mali ya kipekee ya magnetic. Haiwezekani kufikiria maisha yetu bila ferrum.

CHUMA(lat. Ferrum), Fe, kipengele cha kemikali cha kikundi VIII cha mfumo wa upimaji, nambari ya atomiki 26, molekuli ya atomiki 55.847. Asili ya majina ya Kilatini na Kirusi ya kipengele haijawekwa wazi. Chuma asilia ni mchanganyiko wa nuklidi nne zenye namba za wingi 54 (yaliyomo katika mchanganyiko wa asili ni 5.82% kwa uzito), 56 (91.66%), 57 (2.19%) na 58 (0.33%). Usanidi wa tabaka mbili za elektroniki za nje ni 3s 2 p 6 d 6 4s 2. Kwa kawaida huunda misombo katika majimbo ya oxidation +3 (valency III) na +2 (valency II). Michanganyiko iliyo na atomi za chuma katika hali ya oksidi +4, +6 na zingine pia zinajulikana.

Katika mfumo wa upimaji wa Mendeleev, chuma kinajumuishwa katika kikundi VIIIB. Katika kipindi cha nne, ambayo chuma pia ni mali, kundi hili linajumuisha, pamoja na chuma, pia cobalt (Co) na nickel (Ni). Vipengele hivi vitatu huunda utatu na vina sifa zinazofanana.

Radi ya atomi ya chuma ya upande wowote ni 0.126 nm, radius ya ion Fe 2+ ni 0.080 nm, na ion Fe 3+ ni 0.067 nm. Nishati ya ionization ya mlolongo ya atomi ya chuma ni 7.893, 16.18, 30.65, 57, 79 eV. Mshikamano wa elektroni 0.58 eV. Kulingana na mizani ya Pauling, uwezo wa kielektroniki wa chuma ni kama 1.8.

Chuma kisicho na usafi wa hali ya juu ni chuma kinachong'aa cha kijivu-fedha, chenye ductile ambacho kinafaa kwa njia mbalimbali za usindikaji wa mitambo.

Tabia za kimwili na kemikali: kwa joto kutoka kwa joto la kawaida hadi 917 ° C, na vile vile katika kiwango cha joto 1394-1535 ° C, kuna -Fe na kimiani cha ujazo cha mwili, kwa joto la kawaida parameta ya kimiani. A= 0.286645 nm. Katika halijoto 917-1394°C, -Fe yenye kimiani cha ujazo kilicho katikati ya uso T ni thabiti ( A= 0.36468 nm). Katika halijoto kutoka kwa joto la kawaida hadi 769°C (kinachojulikana kama sehemu ya Curie), chuma ina sifa dhabiti za sumaku (inasemekana kuwa ferromagnetic); kwa joto la juu, chuma hufanya kazi kama paramagnet. Wakati mwingine paramagnetic -Fe na kimiani cha ujazo kilichowekwa katikati ya mwili, thabiti kwenye joto kutoka 769 hadi 917 ° C, inachukuliwa kama muundo wa chuma, na -Fe, thabiti kwenye joto la juu (1394-1535 ° C), inaitwa kulingana na mila -Fe (mawazo juu ya uwepo wa marekebisho manne ya chuma yalitokea wakati uchambuzi wa diffraction ya X-ray haukuwepo na hakukuwa na habari ya kusudi juu ya muundo wa ndani wa chuma). Kiwango myeyuko 1535°C, kiwango cha mchemko 2750°C, msongamano 7.87 g/cm 3. Uwezo wa kawaida wa jozi ya Fe 2+ /Fe 0 ni 0.447V, jozi ya Fe 3+ /Fe 2+ ni +0.771V.

Inapohifadhiwa kwenye hewa kwa joto hadi 200 ° C, chuma hufunikwa hatua kwa hatua na filamu yenye oksidi, ambayo inazuia oxidation zaidi ya chuma. Katika hewa yenye unyevunyevu, chuma hufunikwa na safu huru ya kutu, ambayo haizuii upatikanaji wa oksijeni na unyevu kwa chuma na uharibifu wake. Kutu haina muundo wa kemikali wa kila mara; takriban fomula yake ya kemikali inaweza kuandikwa kama Fe 2 O 3 xH 2 O.

Aini humenyuka pamoja na oksijeni (O) inapokanzwa. Wakati chuma huwaka hewani, oksidi ya Fe 2 O 3 huundwa, na wakati chuma huwaka katika oksijeni safi, oksidi ya Fe 3 O 4 huundwa. Oksijeni au hewa ikipitishwa kupitia chuma kilichoyeyuka, oksidi ya FeO huundwa. Wakati salfa (S) na poda ya chuma inapokanzwa, sulfidi huundwa, fomula ya takriban ambayo inaweza kuandikwa kama FeS.

Iron humenyuka pamoja na halojeni inapokanzwa. Kwa kuwa FeF 3 haina tete, chuma hustahimili fluorine (F) hadi joto la 200-300 ° C. Wakati chuma ni klorini (kwa joto la karibu 200 ° C), FeCl 3 tete huundwa. Ikiwa mwingiliano wa chuma na bromini (Br) hutokea kwa joto la kawaida au kwa joto na kuongezeka kwa shinikizo la mvuke ya bromini, FeBr 3 huundwa. Inapokanzwa, FeCl 3 na, hasa, FeBr 3 hugawanya halojeni na kugeuka kuwa halidi za chuma (II). Wakati chuma na iodini (I) huguswa, iodidi Fe 3 I 8 huundwa.

Inapokanzwa, chuma humenyuka pamoja na nitrojeni (N), na kutengeneza nitridi ya chuma Fe 3 N, pamoja na fosforasi (P), kutengeneza fosfidi FeP, Fe 2 P na Fe 3 P, pamoja na kaboni (C), kutengeneza carbide Fe 3 C, pamoja na silicon. ( Si), kutengeneza silicides kadhaa, kwa mfano FeSi.

Katika shinikizo la juu, chuma cha metali humenyuka pamoja na monoksidi kaboni CO, na kioevu, chini ya hali ya kawaida, chuma tete pentacarbonyl Fe(CO) 5 huundwa. Kaboni za chuma za nyimbo za Fe 2 (CO) 9 na Fe 3 (CO) 12 pia zinajulikana. Kaboni za chuma hutumika kama nyenzo za kuanzia katika usanisi wa misombo ya organoiron, pamoja na muundo wa ferrocene.

Chuma safi cha metali ni thabiti katika maji na huyeyusha miyeyusho ya alkali. Iron haina kuyeyusha katika asidi ya sulfuri na nitriki iliyojilimbikizia, kwani filamu yenye nguvu ya oksidi hupita uso wake.

Iron humenyuka pamoja na hidrokloriki na kuzimua (takriban 20%) asidi ya sulfuriki kuunda chumvi ya chuma (II):

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

Wakati chuma humenyuka na takriban 70% ya asidi ya sulfuriki, majibu huendelea na kuunda salfa ya chuma (III):

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

Oksidi ya chuma (II) FeO ina sifa za kimsingi; msingi Fe(OH) 2 inalingana nayo. Oksidi ya chuma (III) Fe 2 O 3 ina amphoteric dhaifu; inalinganishwa na msingi dhaifu zaidi kuliko Fe(OH) 2, Fe(OH) 3, ambayo humenyuka pamoja na asidi:

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

Iron (III) hidroksidi Fe (OH) 3 inaonyesha mali dhaifu ya amphoteric; ina uwezo wa kuguswa tu na suluhisho zilizojilimbikizia za alkali:

Fe(OH) 3 + KOH = K

Mchanganyiko wa hydroxo wa chuma(III) unaotokana ni thabiti katika miyeyusho yenye nguvu ya alkali. Suluhisho linapochemshwa kwa maji, huharibiwa, na hidroksidi ya chuma (III) Fe(OH) 3 inapita.

Misombo ya chuma (III) katika suluhisho hupunguzwa na chuma cha metali:

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2

Wakati wa kuhifadhi suluhisho la maji ya chumvi ya chuma (II), oxidation ya chuma (II) hadi chuma (III) huzingatiwa:

4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH)Cl 2

Kati ya chumvi za chuma (II) katika miyeyusho ya maji, iliyo imara zaidi ni chumvi ya Mohr ya amonia mbili na chuma (II) sulfate (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O.

Iron (III) ina uwezo wa kutengeneza salfa mbili zenye cations zenye chaji moja kama vile alum, kwa mfano, KFe(SO 4) 2 iron-potassium alum, (NH 4)Fe(SO 4) 2 feri ammonium alum, n.k.

Wakati klorini ya gesi (Cl) au ozoni inapoathiri suluhisho la alkali ya misombo ya chuma (III), misombo ya chuma (VI) hutengenezwa, kwa mfano, feri ya potasiamu (VI) (K): K 2 FeO 4. Kuna ripoti za uzalishaji wa misombo ya chuma (VIII) chini ya ushawishi wa mawakala wa vioksidishaji vikali.

Ili kugundua misombo ya chuma (III) katika suluhisho, mmenyuko wa ubora wa ions Fe 3+ na ions thiocyanate CNS hutumiwa. Ioni za Fe 3+ zinapoingiliana na anioni za mfumo mkuu wa neva, chuma chenye rangi nyekundu ya thiocyanate Fe(CNS) 3 huundwa. Kitendanishi kingine cha ioni za Fe 3+ ni potasiamu hexacyanoferrate (II) (K): K 4 (hapo awali dutu hii iliitwa chumvi ya damu ya njano). Wakati Fe 3+ na ioni 4 zinaingiliana, mvua ya buluu angavu huundwa.

Myeyusho wa potasiamu hexacyanoferrate (III) (K) K 3, ambayo hapo awali iliitwa chumvi nyekundu ya damu, inaweza kutumika kama kitendanishi cha ioni za Fe 2+ katika mmumunyo. Wakati ioni za Fe 3+ na 3 zinaingiliana, mvua ya bluu yenye kung'aa ya muundo sawa huundwa kama ilivyo katika mwingiliano wa ioni za Fe 3+ na 4.

Aloi za chuma-kaboni: chuma hutumika hasa katika aloi, hasa kaboni (C) aloi mbalimbali chuma kutupwa na vyuma. Katika chuma cha kutupwa, maudhui ya kaboni ni ya juu kuliko 2.14% kwa uzito (kawaida katika kiwango cha 3.5-4%), katika chuma maudhui ya kaboni ni ya chini (kawaida kwa kiwango cha 0.8-1%).

Chuma cha kutupwa hutolewa katika tanuu za mlipuko. Tanuru ya mlipuko ni koni kubwa (hadi 30-40 m juu) iliyopunguzwa, mashimo ndani. Kuta za ndani za tanuru ya mlipuko zimewekwa na matofali ya kinzani; unene wa uashi ni mita kadhaa. Kutoka hapo juu, iliyoboreshwa (iliyoachiliwa kutoka kwa mwamba wa taka) ore ya chuma, kupunguza coke (daraja maalum za makaa ya mawe yaliyowekwa chini ya coking - inapokanzwa kwa joto la karibu 1000 ° C bila upatikanaji wa hewa), pamoja na vifaa vya kuyeyusha (chokaa na wengine) vinavyokuza. kujitenga hupakiwa kwenye tanuru ya mlipuko na toroli kutoka kwa uchafu wa uchafu wa chuma ulioyeyuka. Mlipuko (oksijeni safi (O) au hewa iliyorutubishwa na oksijeni (O)) hulishwa ndani ya tanuru ya mlipuko kutoka chini. Wakati vifaa vinavyopakiwa kwenye tanuru ya mlipuko hupunguzwa, joto lao huongezeka hadi 1200-1300 ° C. Kama matokeo ya kupunguzwa kwa athari zinazotokea haswa na ushiriki wa coke C na CO:

Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO;

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

Iron ya metali inaonekana, ambayo imejaa kaboni (C) na inapita chini.

Kuyeyuka huku hutolewa mara kwa mara kutoka kwa tanuru ya mlipuko kwa njia ya ngome maalum ya ufunguzi na kuyeyuka kunaruhusiwa kuimarisha kwa fomu maalum. Chuma cha kutupwa kinaweza kuwa nyeupe, kinachojulikana chuma cha nguruwe (hutumika kuzalisha chuma) na kijivu, au chuma cha kutupwa. Chuma cha kutupwa nyeupe ni suluhisho thabiti la kaboni (C) katika chuma. Katika muundo mdogo wa chuma cha kutupwa kijivu, microcrystals ya grafiti inaweza kutofautishwa. Kwa sababu ya uwepo wa grafiti, chuma cha kutupwa kijivu huacha alama kwenye karatasi nyeupe.

Iron ni dhaifu na huvunjika inapoathiriwa, kwa hivyo chemchemi, chemchemi za majani au bidhaa zozote zinazohitaji kupinda haziwezi kutengenezwa kutoka kwayo.

Chuma cha chuma kigumu ni nyepesi kuliko chuma kilichoyeyuka, kwa hivyo kinapoganda, hakina mkataba (kama kawaida wakati wa kuimarisha metali na aloi), lakini hupanuka. Kipengele hiki hukuruhusu kutengeneza utaftaji anuwai kutoka kwa chuma cha kutupwa, pamoja na kuitumia kama nyenzo ya utunzi wa kisanii.

Ikiwa maudhui ya kaboni (C) katika chuma cha chuma hupungua hadi 1.0-1.5%, basi chuma huundwa. Vyuma vinaweza kuwa kaboni (vyuma kama hivyo havina viambajengo vingine isipokuwa Fe na C) na aloyed (vyuma kama hivyo vina viungio vya chromium (Cr), nikeli (Ni), molybdenum (Mo), cobalt (Co) na metali nyingine zinazoboresha mitambo na mali zingine za chuma).

Vyuma huzalishwa kwa kusindika chuma cha kutupwa na chakavu cha chuma katika kibadilishaji oksijeni, arc ya umeme au tanuu za wazi za moto. Kwa usindikaji kama huo, kaboni (C) yaliyomo kwenye aloi hupunguzwa hadi kiwango kinachohitajika; kama wanasema, kaboni ya ziada (C) imechomwa.

Mali ya kimwili ya chuma hutofautiana kwa kiasi kikubwa kutokana na mali ya chuma cha kutupwa: chuma ni elastic, inaweza kughushiwa na kuvingirishwa. Kwa kuwa chuma, tofauti na chuma cha kutupwa, mikataba wakati wa kuimarishwa, castings za chuma zinazosababishwa zinakabiliwa na ukandamizaji katika mills ya rolling. Baada ya kuzunguka, voids na cavities zilizoonekana wakati wa kuimarisha melts hupotea kwa kiasi cha chuma.

Uzalishaji wa chuma una mila ndefu, ya kina nchini Urusi, na chuma kinachozalishwa na metallurgists yetu ni ya ubora wa juu.

Historia ya uzalishaji wa chuma: chuma imecheza na inaendelea kuchukua nafasi ya kipekee katika historia ya nyenzo ya wanadamu. Chuma cha kwanza cha chuma ambacho kilianguka mikononi mwa mwanadamu labda kilikuwa cha asili ya meteorite. Madini ya chuma yameenea na mara nyingi hupatikana hata kwenye uso wa Dunia, lakini chuma asilia juu ya uso ni nadra sana. Pengine, miaka elfu kadhaa iliyopita, mtu aliona kwamba baada ya kuchoma moto, katika baadhi ya matukio uundaji wa chuma ulionekana kutoka kwa vipande hivyo vya ore ambavyo viliishia kwenye moto kwa bahati mbaya. Wakati moto unawaka, kupunguzwa kwa chuma kutoka kwa ore hutokea kutokana na mmenyuko wa ore moja kwa moja na makaa ya mawe na kwa monoksidi kaboni (II) CO inayoundwa wakati wa mwako. Uwezekano wa kupata chuma kutoka kwa ores uliwezeshwa sana na ugunduzi wa ukweli kwamba wakati ore inapokanzwa na makaa ya mawe, chuma kinaonekana, ambacho kinaweza kusafishwa zaidi wakati wa kutengeneza. Kuchimba chuma kutoka kwa madini kwa kutumia mchakato wa kupuliza jibini kulivumbuliwa katika Asia ya Magharibi katika milenia ya 2 KK. Kipindi cha kuanzia karne ya 9 hadi 7 KK, wakati madini ya chuma yalipokua kati ya makabila mengi ya Uropa na Asia, iliitwa Enzi ya Chuma, ambayo ilichukua nafasi ya Enzi ya Bronze. Maboresho ya njia za kupiga (rasimu ya asili ilibadilishwa na mvukuto) na kuongezeka kwa urefu wa kughushi (tanuu za shimoni za chini zilionekana) zilisababisha utengenezaji wa chuma cha kutupwa, ambacho kilianza kuyeyushwa sana huko Uropa Magharibi kutoka karne ya 14. Chuma cha kutupwa kilichosababishwa kilibadilishwa kuwa chuma. Kuanzia katikati ya karne ya 18, coke ya makaa ya mawe ilianza kutumika katika mchakato wa tanuru ya mlipuko badala ya mkaa. Baadaye, njia za kupata chuma kutoka kwa ores ziliboreshwa sana, na kwa sasa vifaa maalum hutumiwa kwa kusudi hili: tanuu za mlipuko, vibadilishaji vya oksijeni, na tanuu za arc za umeme.

Kupata katika asili: Iron imeenea sana kwenye ukoko wa dunia; inachukua karibu 4.1% ya uzani wa ukoko wa dunia (nafasi ya 4 kati ya vitu vyote, ya 2 kati ya metali). Idadi kubwa ya ores na madini yenye chuma hujulikana. Ya umuhimu mkubwa wa vitendo ni madini ya chuma nyekundu (ore ya hematite, Fe 2 O 3; ina hadi 70% Fe), madini ya chuma ya sumaku (ore ya magnetite, Fe 3 O 4; ina 72.4% Fe), madini ya chuma ya kahawia (hydrogoethite ore НFeO 2 · n H 2 O), pamoja na ore za chuma za spar (ore ya siderite, carbonate ya chuma, FeCO 3; ina kuhusu 48% Fe). Amana kubwa ya pyrite FeS2 pia hupatikana katika asili (majina mengine ni pyrite ya sulfuri, pyrite ya chuma, disulfidi ya chuma na wengine), lakini ores yenye maudhui ya juu ya sulfuri bado hayana umuhimu wa vitendo. Urusi inashika nafasi ya kwanza ulimwenguni kwa suala la akiba ya madini ya chuma. Maji ya bahari yana chuma 1 · 10 5 1 · 10 8%.

Utumiaji wa chuma, aloi zake na misombo: Iron safi ina matumizi machache. Inatumika katika utengenezaji wa cores za sumaku-umeme, kama kichocheo cha michakato ya kemikali, na kwa madhumuni mengine. Lakini aloi za chuma - chuma cha kutupwa na chuma - huunda msingi wa teknolojia ya kisasa. Misombo mingi ya chuma pia hutumiwa sana. Kwa hivyo, sulfate ya chuma (III) hutumiwa katika kutibu maji, oksidi za chuma na sianidi hutumika kama rangi katika utengenezaji wa rangi, na kadhalika.

Jukumu la kibaolojia: chuma iko katika miili ya mimea na wanyama wote kama kipengele cha kufuatilia, yaani, kwa kiasi kidogo sana (kwa wastani kuhusu 0.02%). Hata hivyo, bakteria ya chuma, ambayo hutumia nishati ya oxidation ya chuma (II) katika chuma (III) kwa chemosynthesis, inaweza kukusanya hadi 17-20% ya chuma katika seli zao. Kazi kuu ya kibiolojia ya chuma ni ushiriki katika usafirishaji wa oksijeni (O) na michakato ya oksidi. Iron hufanya kazi hii kama sehemu ya protini ngumu - hemoproteini, kikundi cha bandia ambacho ni tata ya porphyrin ya chuma - heme. Miongoni mwa hemoproteini muhimu zaidi ni rangi ya kupumua hemoglobin na myoglobin, flygbolag za elektroni za ulimwengu wote katika athari za kupumua kwa seli, oxidation na photosynthesis, cytochromes, catalose na peroxide enzymes, na wengine. Katika wanyama wengine wasio na uti wa mgongo, rangi ya upumuaji iliyo na chuma heloerythrin na chlorocruorini ina muundo tofauti na himoglobini. Wakati wa biosynthesis ya hemoproteins, chuma huhamishiwa kwao kutoka kwa protini ya ferritin, ambayo huhifadhi na kusafirisha chuma. Protini hii, molekuli moja ambayo ina atomi 4,500 za chuma, imejilimbikizia ini, wengu, uboho na mucosa ya matumbo ya mamalia na wanadamu. Mahitaji ya kila siku ya mtu ya chuma (6-20 mg) yanafunikwa kwa wingi na chakula (nyama, ini, mayai, mkate, mchicha, beets na wengine ni matajiri katika chuma). Mwili wa mtu wa kawaida (uzito wa kilo 70) una 4.2 g ya chuma, lita 1 ya damu ina karibu 450 mg. Wakati kuna ukosefu wa chuma katika mwili, anemia ya glandular inakua, ambayo inatibiwa na madawa ya kulevya yenye chuma. Virutubisho vya chuma pia hutumiwa kama mawakala wa kuimarisha jumla. Kiwango kikubwa cha chuma (200 mg au zaidi) kinaweza kuwa na athari ya sumu. Iron pia ni muhimu kwa maendeleo ya kawaida ya mimea, ndiyo sababu kuna microfertilizers kulingana na maandalizi ya chuma.