Uzalishaji na matumizi ya chuma. Kemikali na mali ya kimwili ya chuma

Brazhnikova Alla Mikhailovna,

Shule ya sekondari ya GBOU Nambari 332

Nevsky wilaya ya St

Mwongozo huu unachunguza maswali juu ya mada "Kemia ya Chuma". Mbali na masuala ya kinadharia ya jadi, masuala ambayo huenda zaidi ya kiwango cha msingi yanazingatiwa. Ina maswali ya kujidhibiti, ambayo huwawezesha wanafunzi kuangalia kiwango chao cha umilisi wa nyenzo husika za kielimu katika maandalizi ya Mtihani wa Jimbo Iliyounganishwa.

SURA YA 1. CHUMA - KITU RAHISI.

Muundo wa atomi ya chuma .

Iron ni kipengele cha d, kilicho katika kikundi kidogo cha pili cha kikundi VIII cha meza ya mara kwa mara. Metali ya kawaida katika asili baada ya alumini Ni sehemu ya madini mengi: chuma cha kahawia (hematite) Fe 2 O 3, madini ya chuma ya sumaku (magnetite) Fe 3 O 4, pyrite FeS 2.

Muundo wa kielektroniki : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

Valence : II, III, (IV).

Hali ya oxidation: 0, +2, +3, +6 (tu katika ferrates K 2 FeO 4).

Tabia za kimwili.

Chuma ni chuma kinachong'aa, cheupe-fedha, mp. - 1539 0 C.

Risiti.

Chuma safi kinaweza kupatikana kwa kupunguza oksidi na hidrojeni inapokanzwa, na pia kwa electrolysis ya ufumbuzi wa chumvi zake. Mchakato wa tanuru ya mlipuko - kutengeneza chuma katika mfumo wa aloi na kaboni (chuma cha kutupwa na chuma):

1) 3Fe 2 O 3 + CO → 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe 3 O 4 + CO → 3FeO + CO 2

3) FeO + CO → Fe + CO 2

Tabia za kemikali.

I. Kuingiliana na vitu rahisi - zisizo za metali

1) Kwa klorini na sulfuri (wakati moto). Klorini kioksidishaji chenye nguvu zaidi huoksidisha chuma hadi Fe 3+, na klorini kioksidishaji hafifu huiweka oksidi hadi Fe 2+:

2Fe 2 + 3Cl → 2FeCl 3

2) Kwa makaa ya mawe, silicon na fosforasi (kwa joto la juu).

3) Katika hewa kavu hutiwa oksidi na oksijeni, na kutengeneza kiwango - mchanganyiko wa oksidi za chuma (II) na (III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3)

II. Mwingiliano na vitu ngumu.

1) Kutu (kutu) ya chuma hutokea katika hewa yenye unyevunyevu:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

Kwa joto la juu (700 - 900 0 C) kwa kukosekana kwa oksijeni, chuma humenyuka na mvuke wa maji, ikiondoa hidrojeni kutoka kwake:

3Fe+ 4H 2 O→ Fe 3 O 4 + 4H 2

2) Huondoa hidrojeni kutoka kwa asidi ya hidrokloriki na sulfuriki:

Fe+ 2HCl= FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 (diluted) = FeSO 4 + H 2

Asidi ya sulfuriki na nitriki iliyojilimbikizia sana haifanyiki na chuma kwenye joto la kawaida kwa sababu ya passivation yake.

Na asidi ya nitriki iliyopunguzwa, chuma hutiwa oksidi hadi Fe 3+, bidhaa za kupunguza HNO 3 hutegemea ukolezi wake na joto:

8Fe + 30HNO 3(ultra dil.) →8Fe(NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

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

Fe + 6HNO 3(conc.) → (joto) Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

3) Mwitikio na suluhisho za chumvi za chuma ziko upande wa kulia wa chuma katika safu ya elektroni ya voltages za chuma:

Fe + CuSO 4 → Fe SO 4 + Cu

SURA2. CHUMA (II) misombo.

Oksidi ya chuma (II) .

FeO oksidi ni poda nyeusi, isiyoyeyuka katika maji.

Risiti.

Kupunguza kutoka kwa oksidi ya chuma (III) kwa 500 0 C na hatua ya monoksidi kaboni (II):

Fe 2 O 3 + CO→2FeO+ CO 2

Tabia za kemikali.

Oksidi ya msingi, inalingana na hidroksidi Fe(OH) 2: huyeyuka katika asidi, na kutengeneza chumvi za chuma (II):

FeO+ 2HCl→ FeCl 2 + H 2 O

Hidroksidi ya chuma (II).

Hidroksidi ya chuma Fe(OH) 2 ni msingi usio na maji.

Risiti.

Athari za alkali kwenye chumvi ya chuma () bila ufikiaji wa hewa:

FeSO 4 + NaOH → Fe(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

Tabia za kemikali.

Fe(OH)2 hidroksidi huonyesha sifa za kimsingi na huyeyuka sana katika asidi ya madini, na kutengeneza chumvi.

Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 →FeSO 4 + 2H 2 O

Inapokanzwa, hutengana:

Fe(OH) 2 → (joto) FeO+ H 2 O

Tabia za Redox.

Misombo ya chuma (II) huonyesha sifa zenye nguvu za kupunguza na ni thabiti tu katika angahewa ajizi; hewani (polepole) au katika suluhisho la maji chini ya hatua ya mawakala wa vioksidishaji (haraka) hubadilika kuwa misombo ya chuma (III):

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

2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3

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

Misombo ya chuma (II) inaweza pia kufanya kama mawakala wa vioksidishaji:

FeO+ CO→ (joto) Fe+ CO

SURA YA 3. VIUNGO VYA CHUMA (III).

Oksidi ya chuma (III)

Oksidi ya Fe 2 O 3 ndio kiwanja cha chuma asilia chenye oksijeni iliyo thabiti zaidi. Ni oksidi ya amphoteric, isiyo na maji. Huundwa wakati FeS 2 pyrite inapochomwa (tazama 20.4 "Kupata SO 2".

Tabia za kemikali.

1) Kuyeyuka katika asidi, huunda chumvi ya chuma (III):

Fe 2 O 3 + 6HCl→ 2FeCl 3 + 3H 2 O

2) Inapounganishwa na kabonati ya potasiamu, huunda ferrite ya potasiamu:

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

3) Chini ya hatua ya mawakala wa kupunguza, hufanya kama wakala wa oksidi:

Fe 2 O 3 + 3H 2 → (joto) 2Fe+ 3H 2 O

Hidroksidi ya chuma (III)

Hidroksidi ya chuma Fe(OH) 3 ni dutu nyekundu-kahawia, isiyoyeyuka katika maji.

Risiti.

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

Tabia za kemikali.

Fe(OH) 3 hidroksidi ni msingi dhaifu kuliko hidroksidi ya chuma (II) na ina amphotericity dhaifu.

1) Inayeyuka katika asidi dhaifu:

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

2) Wakati wa kuchemsha katika suluhisho la 50% la NaOH, hutengeneza

Fe(OH) 3 + 3NaOH → Na 3

Chumvi za chuma (III).

Chini ya hidrolisisi kali katika mmumunyo wa maji:

Fe 3+ + H 2 O ↔ Fe(OH) 2+ + H +

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

Inapofunuliwa na mawakala wa kupunguza nguvu katika mmumunyo wa maji, wanaonyesha mali ya oksidi, kugeuka kuwa chumvi ya chuma (II):

2FeCl 3 + 2KI → 2FeCl 2 + I 2 + 2KCl

Fe 2 (SO 4) 3 + Fe → 3 Fe

SURA4. MADHARA YA UBORA.

Athari za ubora kwa ioni za Fe 2+ na Fe 3+.

Kitendanishi cha ioni ya Fe 2+ ni potasiamu hexacyanoferrate (III) (chumvi nyekundu ya damu), ambayo hutoa pamoja na maji ya bluu ya chumvi iliyochanganywa - chuma cha potasiamu (II) hexacyanoferrate (III) au Turnbull bluu:

FeCl 2 + K 3 → KFe 2+ ↓ + 2KCl

Kitendanishi cha ioni ya Fe 3+ ni ion ya thiocyanate (ioni ya rodanide) CNS -, mwingiliano ambao na chumvi ya chuma (III) hutoa dutu nyekundu ya damu - chuma (III) thiocyanate:

FeCl 3 + 3KCNS→ Fe(CNS) 3 + 3KCl

3)Ioni Fe 3+ pia inaweza kugunduliwa kwa kutumia potasiamu hexacyanoferrate (II) (chumvi ya damu ya manjano). Katika kesi hii, dutu isiyo na maji ya rangi ya bluu kali huundwa - chuma cha potasiamu (III) hexacyanoferrate (II) au Bluu ya Prussia:

FeCl 3 + K 4 → KFe 3+ ↓ + 3KCl

SURA YA 5. UMUHIMU WA CHUMA KIMATIBABU NA KIBIOLOJIA.

Jukumu la chuma katika mwili.

Chuma inashiriki katika malezi ya hemoglobin katika damu, katika awali ya homoni za tezi, na katika kulinda mwili kutoka kwa bakteria. Inahitajika kwa malezi ya seli za kinga na inahitajika kwa "kazi" ya vitamini B.

Chuma ni sehemu ya enzymes zaidi ya 70 tofauti, ikiwa ni pamoja na kupumua, ambayo inahakikisha michakato ya kupumua katika seli na tishu, na kushiriki katika neutralization ya vitu vya kigeni vinavyoingia ndani ya mwili wa binadamu.

Hematopoiesis. Hemoglobini.

Kubadilisha gesi kwenye mapafu na tishu.

Anemia ya upungufu wa chuma.

Ukosefu wa madini ya chuma mwilini husababisha magonjwa kama vile upungufu wa damu na upungufu wa damu.

Anemia ya Upungufu wa Iron (IDA) ni ugonjwa wa kihematolojia unaoonyeshwa na usanisi wa hemoglobini iliyoharibika kwa sababu ya upungufu wa madini na hudhihirishwa na anemia na sideropenia. Sababu kuu za IDA ni kupoteza damu na ukosefu wa chakula na vinywaji vyenye heme.

Mgonjwa anaweza kupata uchovu, upungufu wa pumzi na palpitations, hasa baada ya shughuli za kimwili, mara nyingi kizunguzungu na maumivu ya kichwa, kelele katika masikio, na hata kukata tamaa kunawezekana. Mtu huwa na hasira, usingizi hufadhaika, na mkusanyiko hupungua. Kwa sababu mtiririko wa damu kwenye ngozi umepunguzwa, kuongezeka kwa unyeti kwa baridi kunaweza kuendeleza. Dalili pia hutoka kwa njia ya utumbo - kupungua kwa kasi kwa hamu ya kula, matatizo ya dyspeptic (kichefuchefu, mabadiliko ya asili na mzunguko wa kinyesi).

Iron ni sehemu muhimu ya muundo muhimu wa kibaolojia, kama vile hemoglobin (usafiri wa oksijeni na dioksidi kaboni), myoglobin (uhifadhi wa oksijeni kwenye misuli), saitokromu (enzymes). Mwili wa watu wazima una 4-5 g ya chuma.

ORODHA YA MAREJEO YALIYOTUMIWA:

K.N. Zelenin, V.P. Sergutin, O.V. Malt "Tunafaulu mtihani wa kemia kikamilifu." Elbl-SPb LLC, 2001.
K.A. Makarov "Kemia ya Matibabu". Nyumba ya kuchapisha ya Chuo Kikuu cha Matibabu cha Jimbo la St. Petersburg cha St. Petersburg, 1996.
N.L. Glinka "Kemia Mkuu". Leningrad "Kemia", 1985.
V.N. Doronkin, A.G. Berezhnaya, T.V. Sazhneva, V.A. Februariev "Kemia. Majaribio ya mada ya kujiandaa kwa Mtihani wa Jimbo Iliyounganishwa." Nyumba ya kuchapisha "Legion", Rostov-on-Don, 2012.

CHUMA (Ferrum, Fe) - kipengele VIII cha meza ya mara kwa mara ya D. I. Mendeleev; ni sehemu ya rangi ya kupumua, ikiwa ni pamoja na hemoglobin, inashiriki katika mchakato wa kumfunga na kuhamisha oksijeni kwa tishu katika mwili wa wanyama na wanadamu; huchochea kazi ya viungo vya hematopoietic; hutumika kama dawa ya upungufu wa damu na hali zingine za kiafya. Isotopu ya mionzi 59 Fe hutumiwa kama kifuatiliaji cha mionzi katika utafiti wa maabara. Nambari ya serial 26, saa. uzani 55.847.

Isotopu nne thabiti za chuma zimepatikana katika maumbile na idadi kubwa ya 54 (5.84%), 56 (91.68%), 57 (2.17%), na 58 (0.31%).

Iron hupatikana kila mahali, duniani, hasa katika msingi wake, na katika meteorites. Ukoko wa dunia una asilimia 4.2 ya uzito, au asilimia 1.5 ya atomiki, chuma. Kwa namna ya misombo tata ya kikaboni, chuma ni sehemu ya viumbe vya mimea na wanyama.

Iron ni sehemu ya madini mengi, ambayo ni oksidi za chuma (ore nyekundu ya chuma - Fe 2 O 3, madini ya chuma ya sumaku - FeO-Fe 2 O 3, madini ya chuma ya kahawia - 2Fe 2 O 3 -3H 2 O), au carbonates (siderite - FeCO 3), au misombo ya sulfuri (pyrite ya chuma, pyrite magnetic), au, hatimaye, silicates (kwa mfano, olivine, nk). Inapatikana katika maji ya chini ya ardhi na maji ya miili mbalimbali ya maji. Maji ya bahari yana chuma katika mkusanyiko wa 5-10-6%.

Katika teknolojia, chuma hutumiwa kwa namna ya aloi na vipengele vingine vinavyobadilisha sana mali zake. Aloi za chuma na kaboni ni muhimu zaidi.

Mali ya physicochemical ya chuma na misombo yake

Chuma safi ni chuma cheupe chenye kung'aa, inayoweza kuteseka na rangi ya kijivu; t° pl 1539 ± 5°, t° chemsha takriban. 3200 °; piga uzito 7.874; ina, kwa kulinganisha na metali nyingine safi, mali ya juu zaidi ya ferromagnetic, yaani, uwezo wa kupata mali ya sumaku chini ya ushawishi wa shamba la nje la magnetic.

Marekebisho mawili ya fuwele ya chuma yanajulikana: alpha na chuma cha gamma. Ya kwanza, marekebisho ya alpha, ni imara chini ya 911 ° na juu ya 1392 °, ya pili, urekebishaji wa gamma, ni imara katika kiwango cha joto kutoka 911 ° hadi 1392 °. Katika halijoto ya juu ya 769° alpha chuma sio sumaku, na chini ya 769° ni sumaku. Aini ya alpha isiyo na sumaku wakati mwingine huitwa chuma cha beta, na urekebishaji wa alfa wa kiwango cha juu cha joto huitwa chuma cha delta. Iron huingiliana kwa urahisi na asidi ya diluted (kwa mfano, asidi hidrokloriki, asidi ya sulfuriki, asidi asetiki) na kutolewa kwa hidrojeni na uundaji wa chumvi zinazofanana za feri za chuma, yaani, Fe (II) chumvi. Mwingiliano wa kioevu na asidi ya nitriki iliyopunguzwa sana hutokea bila kutolewa kwa hidrojeni na kuundwa kwa chumvi ya nitrati yenye feri ya kioevu - Fe(NO 3) 2 na chumvi ya nitrojeni ya ammoniamu - NH 4 NO 3. Wakati kioevu kinaingiliana na conc. oksidi ya nitrojeni huunda chumvi ya oksidi ya chuma, yaani, chumvi Fe (III), - Fe (NO 3) 3, na oksidi za nitrojeni hutolewa wakati huo huo.

Katika hewa kavu, chuma hufunikwa na filamu nyembamba (kuhusu 3 nm nene) ya oksidi (Fe 2 O 3), lakini haina kutu. Katika joto la juu mbele ya hewa, oxidizes ya chuma, kutengeneza kiwango cha chuma - mchanganyiko wa oksidi ya chuma (FeO) na oksidi (Fe 2 O 3 mbele ya unyevu na hewa, chuma hupata kutu; ni oxidizes kuunda kutu, ambayo ni mchanganyiko wa oksidi za chuma hidrati ili kulinda chuma kutoka kutu, ni coated na safu nyembamba ya metali nyingine (zinki, nikeli, chromium, nk) au rangi ya mafuta na varnishes, au malezi. ya chuma juu ya uso ni mafanikio filamu nyembamba ya oksidi nitrous - Fe 3 O 4 (chuma bluing).

Iron ni ya vitu vilivyo na valency ya kutofautisha, na kwa hivyo misombo yake inaweza kushiriki katika athari za redox. Mchanganyiko wa chuma cha di-, tri- na hexavalent hujulikana.

Misombo imara zaidi ni di- na trivalent chuma. Misombo ya oksijeni ya chuma - oksidi (FeO) na oksidi (Fe 2 O 3) - ina mali ya msingi na kuunda chumvi pamoja nao. Hidrati za oksidi hizi Fe(OH) 2, Fe(OH) 3 haziyeyuki katika maji. Chumvi ya feri, i.e., divalent, chuma (FeCl 2, FeSO 4, nk), inayoitwa chumvi ya Fe (II) au ferrosalts, haina rangi katika hali isiyo na maji, na mbele ya maji ya fuwele au katika hali iliyoyeyushwa. rangi ya bluu ya kijani; Hidrati ya fuwele ya salfati ya amonia mara mbili na kioevu cha divalent (NH 4) 2 SO 4 -FeSO 4 -6H 2 O inaitwa chumvi ya Mohr. Mwitikio nyeti kwa chumvi ya Fe (II) ni uundaji wa mvua ya buluu ya Turnboole - Fe 3 2 - kwa myeyusho wa K 3 Fe(CN) 6.

Chumvi ya oksidi, yaani, chuma chenye trivalent au Fe(III), inayoitwa chumvi ya Fe(III) au feri, huwa na rangi ya manjano-kahawia au kahawia-nyekundu, kwa mfano, kloridi ya feri, inayouzwa katika mfumo wa hidrati ya RISHAI ya manjano FeCl 3. -6H 2 O. Chumvi za sulfate mbili za Fe (III), zinazoitwa alum ya chuma, zimeenea, kwa mfano, chuma-ammonium alum (NH 4) 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 24H 2 O. Katika suluhisho la Chumvi ya Fe (III) hujitenga na kutengeneza ioni za Fe 3+. Athari nyeti kwa chumvi ya Fe (III) ni: 1) uundaji wa mvua ya bluu ya Prussia Fe 4 3 na suluhisho la K 4 Fe(CN) 6 na 2) malezi ya chuma nyekundu ya rhodane Fe(CNS) 3 na kuongezwa kwa chumvi za rhodane (NH 4 CNS au KCNS).

Mchanganyiko wa chuma wa hexavalent ni chumvi za chuma (ferrates K2FeO4, BaFeO4). Asidi ya feri (H2FeO4) inayolingana na chumvi hizi na anhidridi yake haijatulia na haijapatikana katika hali ya bure. Ferrates ni mawakala wa vioksidishaji vikali, hawana msimamo na hutengana kwa urahisi na kutolewa kwa oksijeni.

Kuna idadi kubwa ya misombo tata ya chuma, kwa mfano, wakati sianidi ya potasiamu inapoongezwa kwa chumvi za chuma, maji ya sianidi ya Fe(CN) 2 huundwa kwanza, ambayo kisha, kwa ziada ya KCN, huyeyuka tena. fomu K 4 Fe(CN)6 [hexacyano- (II) ferrate ya potasiamu, iron-cyanide ya potasiamu, au ferricyanide ya potasiamu]. Mfano mwingine ni K 3 Fe(CN) 6 [potasiamu hexacyano-(III) ferrate, potassium iron sulfide, au ferrocyanide potassium], n.k. Ferrocyanide inatoa Fe(CN) 4 - ion katika suluhisho, na ferricinide inatoa ioni ya Fe. ( CN) 6 3-. Chuma kilichomo kwenye anions hizi haitoi athari za hali ya juu kwa ioni za chuma Fe 3+ na Fe 2+. Iron huunda misombo ngumu kwa urahisi na misombo mingi ya kikaboni, na vile vile na besi za nitrojeni. Uundaji wa misombo changamano ya rangi ya chuma yenye a, alpha1-dipyridyl au o-phenanthroline ni msingi wa mbinu nyeti sana za kutambua na kuhesabu kiasi kidogo cha madini ya chuma kama vile heme (angalia Hemoglobin) ya asili ya kibiolojia pia ni misombo changamano ya chuma .

Kwa monoxide ya kaboni, chuma hutoa misombo ya tete - carbonyls. Aini ya kaboni Fe(CO) 5 inaitwa chuma cha pentacarbonyl na hutumika kupata chuma safi kabisa kisicho na uchafu wowote kwa madhumuni ya kupata kemikali. vichocheo, na pia kwa madhumuni fulani ya umeme.

Iron katika mwili wa mwanadamu

Mwili wa mtu mzima una wastani wa 4-5 g ya Fe, ambayo takriban. 70% hupatikana katika hemoglobin (tazama), 5-10% katika myoglobin (tazama), 20-25% katika mfumo wa mafuta ya hifadhi na si zaidi ya 0.1% katika plasma ya damu. Kiasi fulani cha mafuta kinapatikana ndani ya seli katika misombo mbalimbali ya kikaboni. SAWA. 1% chuma pia ni sehemu ya idadi ya vimeng'enya vya upumuaji (tazama rangi ya Kupumua, vimeng'enya vya Kupumua, oxidation ya kibayolojia), ambayo huchochea michakato ya kupumua katika seli na tishu.

G., iliyopatikana katika plasma ya damu, ni aina ya usafiri ya G., kata inahusishwa na uhamisho wa protini, ambayo ni beta globulins na, ikiwezekana, globulini za alpha na albamu. Kinadharia, 1.25 μg ya mafuta inaweza kufungwa kwa 1 mg ya protini, yaani, kwa jumla, takriban. 3 mg ya mafuta Hata hivyo, kwa kweli, transferrin imejaa mafuta kwa 20-50% tu (kwa wastani theluthi moja). Kiasi cha ziada cha chuma, ambacho chini ya hali fulani kinaweza kuwasiliana na transferrin, huamua uwezo usiojaa chuma-binding (IBC) ya damu; jumla ya kiasi cha chuma, ambacho kinaweza kufungwa na transferrin, huamua uwezo wa jumla wa kuunganisha chuma (IBC) ya damu. Katika seramu ya damu, maudhui ya mafuta yanatambuliwa kulingana na V. Vahlquist, kama ilivyorekebishwa na V. Hagberg na E. A. Efimova. Njia hiyo inategemea ukweli kwamba complexes ya chuma-protini katika plasma ya damu katika mazingira ya tindikali hutengana na kutolewa kwa Protini hupigwa, na katika filtrate isiyo na protini Fe (III) inabadilishwa kuwa Fe (II), ambayo hubadilika. huunda mchanganyiko wa rangi mumunyifu na o-phenanthroline, nguvu ya rangi k- inalingana na kiasi cha kioevu katika myeyusho. Kwa uamuzi, 0.3 ml ya seramu ya damu isiyo ya hemolyzed inachukuliwa, hesabu inafanywa kwa kutumia curve ya calibration.

Uwezo wa kufunga chuma wa seramu ya damu huamuliwa kulingana na A. Schade kama ilivyorekebishwa na C. Rath na C. Finch. Njia hiyo inategemea ukweli kwamba mwingiliano wa beta globulins na chuma cha divalent huunda tata ya machungwa-nyekundu. Kwa hiyo, wakati ferrosalts (kawaida chumvi za Mohr) zinaongezwa kwenye seramu ya damu, ukubwa wa rangi hii huongezeka, na kingo hutulia kwa kasi katika hatua ya kueneza kwa protini. Kiasi cha mafuta kinachohitajika kueneza protini hutumiwa kuhukumu NGSS. Thamani hii, kwa muhtasari wa kiasi cha mafuta katika seramu ya damu, inaonyesha maisha ya kudumu.

Maudhui ya mafuta katika plasma ya damu yanakabiliwa na mabadiliko ya kila siku hupungua mchana. Mkusanyiko wa chuma katika plasma ya damu pia inategemea umri: kwa watoto wachanga ni 175 mcg%, kwa watoto wenye umri wa miaka 1 - 73 mcg%; basi mkusanyiko wa mafuta huongezeka tena hadi 110-115 µg% na haibadilika sana hadi umri wa miaka 13. Kwa watu wazima, kuna tofauti katika mkusanyiko wa chuma katika seramu ya damu kulingana na jinsia: maudhui ya chuma kwa wanaume ni 120 μg%, na kwa wanawake - 80 μg%. Katika damu nzima tofauti hii hutamkwa kidogo. TLC ya serum ya kawaida ya damu ni 290-380 μg%. Mtu hutoa 60-100 mcg ya mafuta kwa siku kwenye mkojo.

Uwekaji wa chuma kwenye tishu

Mafuta yaliyowekwa kwenye tishu za mwili yanaweza kuwa ya asili ya nje au ya asili. Siderosisi ya exogenous inaonekana katika baadhi ya fani kama hatari ya kazi, hasa kati ya wachimbaji wanaohusika katika maendeleo ya madini ya chuma nyekundu na kati ya welders za umeme. Katika hali hizi, uwekaji wa oksidi za Fe (III) (Fe 2 O 3) hutokea kwenye mapafu, wakati mwingine na kuundwa kwa vinundu vya siderotic, vinavyotambuliwa na radiografia. Histologically, nodules ni mkusanyiko wa vumbi vyenye mafuta katika lumen ya alveoli, katika seli za alveoli zilizopungua, katika septa ya interalveolar, katika adventitia ya bronchi na maendeleo karibu na tishu zinazojumuisha. Katika welders za umeme, kiasi cha mafuta kilichowekwa kwenye mapafu ni kawaida kidogo; chembe zake kwa kiasi kikubwa ni ndogo kuliko micron 1; Wachimbaji wana amana kubwa ya chuma, kiasi ambacho katika mapafu yote kinaweza kufikia 45 g na kiasi cha 39.6% ya uzito wa majivu iliyobaki baada ya mwako wa mapafu. Siderosis safi ya pulmona, kwa mfano, katika welders za umeme, haipatikani na pneumosclerosis na ulemavu; kwa wachimbaji, hata hivyo, sidero-silicosis kawaida huzingatiwa na maendeleo ya pneumosclerosis (tazama).

Siderosis ya nje ya mpira wa macho huzingatiwa wakati vipande vya chuma, shavings, nk vinaletwa kwenye jicho; Wakati huo huo, maji ya metali hubadilika kuwa bicarbonate, kisha kuwa hidrati ya oksidi ya maji na huwekwa katika michakato ya mwili wa siliari, epithelium ya chumba cha mbele, capsule ya lens, tishu za episcleral, retina, na optic. ujasiri, ambapo inaweza kugunduliwa kwa kutumia microchemicals sahihi. majibu. Siderosis ya ndani ya nje inaweza kuzingatiwa karibu na vipande vya chuma ambavyo vimeingia kwenye tishu wakati wa kiwewe cha ndani na cha kupambana (vipande vya mabomu, makombora, nk).

Chanzo cha siderosis ya asili katika idadi kubwa ya kesi ni hemoglobin wakati wa uharibifu wake wa ziada na ndani ya mishipa. Moja ya bidhaa za mwisho za kuvunjika kwa hemoglobini ni hemosiderin yenye rangi ya chuma, ambayo huwekwa kwenye viungo na tishu. Hemosiderin iligunduliwa mwaka wa 1834 na J. Muller, lakini neno "hemosiderin" lilipendekezwa na A. Neumann tu baadaye, mwaka wa 1888. Hemosiderin huundwa na kuvunjika kwa heme. Ni polima ya ferritin (tazama) [Granick (S. Granick)]. Kikemia, hemosiderin ni mkusanyiko wa hidroksidi Fe(III), zaidi au chini ya kuhusishwa na protini, mucopolysaccharides na lipids ya seli. Uundaji wa hemosiderin hutokea katika seli za asili ya mesenchymal na epithelial. Seli hizi

V.V. Serov na V.S. Paukov walipendekeza kuwaita sideroblasts. Chembechembe za Hemosiderin zinaundwa katika siderosomes ya sideroblasts. Kwa hadubini, hemosiderin ina mwonekano wa CHEMBE za manjano hadi hudhurungi ya dhahabu, ziko zaidi ndani ya seli, lakini wakati mwingine nje ya seli. Granules za Hemosiderin zina hadi 35% ya mafuta; hemosiderin kamwe huunda fomu za fuwele.

Kwa sababu ya ukweli kwamba chanzo cha hemosiderin katika hali nyingi ni hemoglobin, amana za msingi za mwisho zinaweza kuzingatiwa mahali popote kwenye mwili wa mwanadamu ambapo kutokwa na damu kumetokea (tazama Hemosiderosis). Katika hemosiderosis, SH-ferritin (fomu ya kazi ya sulfhydryl) hugunduliwa mahali ambapo hemosiderin imewekwa, ambayo ina mali ya vasoparalytic. Amana kubwa ya hemosiderin, inayotokana na ferritin kama matokeo ya kuharibika kwa kimetaboliki ya seli ya tumbo, huzingatiwa katika hemochromatosis (tazama); Zaidi ya hayo, katika ini, kiasi cha mafuta yaliyowekwa mara nyingi huzidi 20-30 g amana za mafuta katika hemochromatosis, pamoja na ini, huzingatiwa kwenye kongosho, figo, myocardiamu, viungo vya mfumo wa reticuloendothelial, wakati mwingine tezi za mucous. trachea, katika tezi ya tezi, misuli na epithelium ya ulimi nk.

Kwa kuongeza amana za hemosiderin, uingizwaji wa mapafu (uvujaji) wa mfumo wa elastic wa mapafu, utando wa elastic wa mishipa ya mapafu wakati wa kuhama kwa kahawia, au mishipa ya ubongo karibu na lengo la kutokwa na damu wakati mwingine huzingatiwa (angalia mshikamano wa Brown wa mapafu) . Uaini wa nyuzi za misuli ya mtu binafsi kwenye uterasi na seli za neva kwenye ubongo pia huzingatiwa katika baadhi ya magonjwa ya akili (idiocy, shida ya akili ya mapema na ya uzee, atrophy ya Pick, hyperkinesis fulani). Miundo hii imeingizwa na chuma cha colloidal, na ferrugination inaweza kugunduliwa tu kwa msaada wa athari maalum.

Ili kugundua madini ya ioni katika tishu, mmenyuko unaotumika sana ni uundaji wa buluu ya Turnboule kulingana na Thiermann-Schmelzer kugundua Fe (II) na mmenyuko wa uundaji wa bluu ya Prussian [Njia ya Perls kwa kutumia Fe (III)].

Mmenyuko wa malezi ya bluu ya Turnbull hufanywa kama ifuatavyo: sehemu zilizoandaliwa zimewekwa kwa masaa 1-24 katika suluhisho la sulfidi ya amonia ya 10% ili kubadilisha maji yote kuwa divalent sulfuri dioksidi , huhamishwa kwa dakika 10-20. katika mchanganyiko mpya ulioandaliwa wa sehemu sawa ya 20% ya suluhisho la sulfidi ya potasiamu na 1% ya suluhisho la hidrokloriki. Mwili hugeuka bluu mkali; Kernels zinaweza kupakwa rangi na carmine. Ili kubeba sehemu, unapaswa kutumia sindano za kioo tu.

Kwa mujibu wa njia ya Perls, sehemu zimewekwa kwa dakika kadhaa katika mchanganyiko ulioandaliwa upya wa sehemu 1 ya 2% ya ufumbuzi wa maji ya sulfidi ya feri ya potasiamu na sehemu 1.5 za ufumbuzi wa 1% wa asidi hidrokloric; Kisha sehemu hizo huoshwa kwa maji na kokwa huchafuliwa na carmine. G. anageuka bluu. SH-ferritin hugunduliwa kwa kutumia cadmium sulfate (N. D. Klochkov).

Bibliografia: Mbinu za utafiti wa biochemical katika kliniki, ed. A. A. Pokrovsky, p. 440, M., 1969; Katika e r b kuhusu l kisiwa na h P. A. na U t e w e katika A. B. Chuma katika mwili wa mnyama, Alma-Ata, 1967, bibliogr.; Glinka N. L. Kemia ya jumla, p. 682, L., 1973; Kassirsky I. A. na Alekseev G. A. Hematolojia ya Kliniki, p. 168, M., 1970, bibliogr.; Levin V.I. Kupata isotopu za mionzi, uk. 149, M., 1972; Mashkovsky M.D. Madawa, sehemu ya 2, p. 94, M., 1977; Hematopoiesis ya kawaida na udhibiti wake, ed. N. A. Fedorova, p. 244, M., 1976; Petrov V.N. na Shcherba M.M Kitambulisho, kuenea na jiografia ya upungufu wa chuma, Klin, med., t. 20, 1972, bibliogr.; P Ya-bov S.I. na Shostka G.D. Vipengele vya kijeni vya Masi ya erithropoesisi, L., 1973, bibliogr.; Shcherba M. M. Upungufu wa chuma majimbo, L., 197 5; Klinische Hamatologie, hrsg. v. H. Begemann, S. 295, Stuttgart, 1970; Msingi wa kifamasia wa matibabu, ed. na L. S. Goodman a. A. Gilman, L., 1975.

G. E. Vladimirov; G. A. Alekseev (gem.), V. V. Bochkarev (rad.), A. M. Wichert (pat. an.), V. V. Churyukanov (pharm.).

UFAFANUZI

Chuma- kipengele cha kikundi cha nane cha kipindi cha nne cha Jedwali la Periodic la Vipengele vya Kemikali na D. I. Mendeleev.

Na nambari ya kiasi ni 26. Ishara ni Fe (Kilatini "ferrum"). Moja ya metali ya kawaida katika ukoko wa dunia (nafasi ya pili baada ya alumini).

Mali ya kimwili ya chuma

Iron ni chuma kijivu. Katika hali yake safi ni laini kabisa, inayoweza kuharibika na yenye viscous. Usanidi wa elektroniki wa kiwango cha nishati ya nje ni 3d 6 4s 2. Katika misombo yake, chuma huonyesha majimbo ya oxidation "+2" na "+3". Kiwango cha kuyeyuka cha chuma ni 1539C. Iron huunda marekebisho mawili ya fuwele: α- na γ-chuma. Wa kwanza wao ana kimiani cha ujazo kilichowekwa katikati ya mwili, cha pili kina kimiani cha ujazo kilichowekwa katikati ya uso. α-Iron ina uthabiti wa halijoto katika viwango viwili vya joto: chini ya 912 na kutoka 1394C hadi kiwango myeyuko. Kati ya 912 na 1394C γ-chuma ni imara.

Mali ya mitambo ya chuma hutegemea usafi wake - maudhui ya hata kiasi kidogo sana cha vipengele vingine ndani yake. Iron imara ina uwezo wa kufuta vipengele vingi yenyewe.

Kemikali mali ya chuma

Katika hewa yenye unyevunyevu, chuma hukaa haraka, i.e. kufunikwa na mipako ya kahawia ya oksidi ya chuma iliyo na hidrati, ambayo, kutokana na friability yake, haina kulinda chuma kutokana na oxidation zaidi. Katika maji, chuma huharibika sana; na ufikiaji mwingi wa oksijeni, aina za hidrati za oksidi ya chuma (III) huundwa:

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

Kwa ukosefu wa oksijeni au ufikiaji mgumu, oksidi iliyochanganywa (II, III) Fe 3 O 4 huundwa:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Iron huyeyuka katika asidi hidrokloriki ya mkusanyiko wowote:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2.

Kuyeyushwa katika asidi ya sulfuri iliyoyeyuka hufanyika vivyo hivyo:

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

Katika suluhisho zilizojilimbikizia za asidi ya sulfuri, chuma hutiwa oksidi kwa chuma (III):

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

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:

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

Katika viwango vya juu vya asidi ya nitriki, kuyeyuka hupungua na chuma hupungua.

Kama metali nyingine, chuma humenyuka na vitu rahisi. Mitikio kati ya chuma na halojeni (bila kujali aina ya halojeni) hutokea wakati wa joto. Mwingiliano wa chuma na bromini hufanyika kwa kuongezeka kwa shinikizo la mvuke la mwisho:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;

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

Mwingiliano wa chuma na sulfuri (poda), nitrojeni na fosforasi pia hufanyika wakati wa joto:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Iron ina uwezo wa kujibu na zisizo za metali kama vile kaboni na silicon:

3Fe + C = Fe 3 C;

Miongoni mwa athari za mwingiliano wa chuma na dutu ngumu, athari zifuatazo zina jukumu maalum - chuma ina uwezo wa kupunguza metali ambazo ziko kwenye safu ya shughuli kwenda kulia kwake kutoka kwa suluhisho la chumvi (1), kupunguza misombo ya chuma (III) 2):

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1);

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

Iron, ikiwa na shinikizo la juu, humenyuka ikiwa na oksidi isiyotengeneza chumvi - CO kuunda vitu vya muundo changamano - carbonyl - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 na Fe 3 (CO) 12.

Iron, kwa kutokuwepo kwa uchafu, ni imara katika maji na katika ufumbuzi wa alkali kuondokana.

Kupata chuma

Njia kuu ya kupata chuma ni kutoka kwa ore ya chuma (hematite, magnetite) au electrolysis ya suluhisho la chumvi zake (katika kesi hii, chuma "safi" hupatikana, i.e. chuma bila uchafu).

Mifano ya kutatua matatizo

MFANO 1

Zoezi

Kiwango cha chuma cha Fe 3 O 4 chenye uzito wa 10 g kilitibiwa kwanza na 150 ml ya suluhisho la asidi hidrokloriki (wiani 1.1 g/ml) na sehemu kubwa ya kloridi hidrojeni ya 20%, na kisha chuma cha ziada kiliongezwa kwenye suluhisho lililosababisha. Kuamua muundo wa suluhisho (katika% kwa uzito).

Suluhisho

Wacha tuandike hesabu za majibu kulingana na hali ya shida:

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

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

Kujua wiani na kiasi cha suluhisho la asidi hidrokloriki, unaweza kupata wingi wake:

m sol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl);

m sol (HCl) = 150×1.1 = 165 g.

Wacha tuhesabu misa ya kloridi ya hidrojeni:

m(HCl) = m sol (HCl) ×ω(HCl)/100%;

m(HCl) = 165×20%/100% = 33 g.

Masi ya molar (molekuli ya mole moja) ya asidi hidrokloriki, iliyohesabiwa kwa kutumia meza ya vipengele vya kemikali na D.I. Mendeleev - 36.5 g / mol. Wacha tupate kiasi cha kloridi ya hidrojeni:

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

v(HCl) = 33/36.5 = 0.904 mol.

Masi ya molar (wingi wa mole moja) ya kiwango, iliyohesabiwa kwa kutumia meza ya vipengele vya kemikali na D.I. Mendeleev - 232 g / mol. Wacha tupate kiasi cha dutu ya kiwango:

v (Fe 3 O 4) = 10/232 = 0.043 mol.

Kwa mujibu wa equation 1, v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1:8, kwa hiyo, v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0.344 mol. Kisha, kiasi cha kloridi ya hidrojeni iliyohesabiwa na equation (0.344 mol) itakuwa chini ya ile iliyoonyeshwa kwenye taarifa ya tatizo (0.904 mol). Kwa hivyo, asidi hidrokloriki imezidi na athari nyingine itatokea:

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

Wacha tuamue kiasi cha kloridi ya feri iliyoundwa kama matokeo ya mmenyuko wa kwanza (tunatumia fahirisi kuashiria majibu maalum):

v 1 (FeCl 2):v(Fe 2 O 3) = 1:1 = 0.043 mol;

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

v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0.086 mol.

Wacha tuamue kiasi cha kloridi ya hidrojeni ambayo haikuguswa na 1 na kiasi cha kloridi ya chuma (II) iliyoundwa wakati wa majibu 3:

v rem (HCl) = v (HCl) - v 1 (HCl) = 0.904 - 0.344 = 0.56 mol;

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

v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0.28 mol.

Wacha tubainishe kiasi cha FeCl 2 kilichoundwa wakati wa mmenyuko wa 2, jumla ya kiasi cha FeCl 2 na uzito wake:

v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0.086 mol;

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

v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0.129 mol;

v jumla (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0.043 + 0.129 + 0.28 = 0.452 mol;

m(FeCl 2) = v jumla (FeCl 2) × M(FeCl 2) = 0.452 × 127 = 57.404 g.

Wacha tuamue kiasi cha dutu na wingi wa chuma ambao uliingia kwenye athari 2 na 3:

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

v 2 (Fe) = 1/2× v 2 (FeCl 3) = 0.043 mol;

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

v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 mol;

v jumla (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0.043+0.28 = 0.323 mol;

m(Fe) = v jumla (Fe) ×M(Fe) = 0.323 ×56 = 18.088 g.

Hebu tuhesabu kiasi cha dutu na wingi wa hidrojeni iliyotolewa katika majibu 3:

v (H 2) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 mol;

m(H 2) = v(H 2) ×M(H 2) = 0.28 × 2 = 0.56 g.

Tunaamua wingi wa suluhisho linalosababisha m’sol na sehemu kubwa ya FeCl 2 ndani yake:

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

IRON, Fe (a. chuma; n. Eisen; f. fer; i. hierro), ni kipengele cha kemikali cha kikundi VIII cha mfumo wa mara kwa mara wa vipengele, nambari ya atomiki 26, molekuli ya atomiki 55.847. Asili ina isotopu 4 thabiti: 54 Fe (5.84%), 56 Fe (91.68%), 57 Fe (2.17%) na 58 Fe (0.31%). Isotopu za mionzi 52 Fe, 53 Fe, 55 Fe, 59 Fe, 60 Fe zilipatikana. Iron imekuwa ikijulikana tangu nyakati za prehistoric. Kwa mara ya kwanza, mwanadamu labda alifahamu chuma cha meteorite, kwa sababu. Jina la kale la Misri la chuma, beni-pet, linamaanisha chuma cha mbinguni. Katika maandishi ya Wahiti kuna kutajwa kwa chuma kama chuma kilichoanguka kutoka mbinguni.

Iron katika asili

Iron ni kipengele pekee cha kuunda mwamba na valence ya kutofautiana. Uwiano wa oksidi ya chuma na chuma cha feri huongezeka kwa kasi kwa kuongezeka kwa asidi ya silicic ya kuyeyuka. Ukuaji mkubwa zaidi hutokea katika mifumo ya alkali, ambapo madini yenye chuma cha feri - (Na,Fe)Si 2 O 6 - hutengeneza miamba. Katika mchakato wa metamorphic, chuma inaonekana kuwa na uhamaji mdogo. Maudhui ya chuma katika mashapo ya kisasa ya bahari ni karibu na yale katika miamba ya kale ya udongo na miamba ya udongo. Aina kuu za maumbile ya amana na mipango ya utajiri inaweza kupatikana katika makala.

Kupata chuma

Chuma safi hupatikana kwa kupunguzwa kutoka kwa oksidi (aini ya pyrophoric), elektrolisisi ya miyeyusho yenye maji ya chumvi zake (chuma cha elektroliti), na mtengano wa chuma pentacarbonyl Fe(CO) 5 inapokanzwa hadi 250°C. Hasa chuma safi (99.99%) hupatikana kwa kuyeyuka kwa eneo. Kitaalam chuma safi (karibu 0.16% ya uchafu wa kaboni, sulfuri, nk.) huyeyushwa kwa kuongeza vioksidishaji wa vipengele vya chuma cha kutupwa katika utengenezaji wa chuma wazi na katika vibadilishaji vya oksijeni. Kulehemu au chuma cha matofali hupatikana kwa kuongeza vioksidishaji wa uchafu wa chuma cha chini cha kaboni na chuma au kwa kupunguza ores na kaboni imara. Wingi wa chuma huyeyushwa kwa njia ya chuma (hadi 2% kaboni) au chuma cha kutupwa (zaidi ya 2%) ya kaboni.

Utumiaji wa chuma

Aloi za chuma-kaboni ni msingi wa muundo wa vifaa vinavyotumiwa katika tasnia zote. Chuma cha kiufundi ni nyenzo kwa cores ya sumaku-umeme na silaha za mashine za umeme, sahani za betri. Poda ya chuma hutumiwa kwa kiasi kikubwa katika kulehemu. Oksidi za chuma - rangi za madini; ferromagnetic Fe 3 O 4, g-Fe hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa vifaa vya magnetic. FeSO 4 .7H 2 O sulfate hutumiwa katika sekta ya nguo, katika uzalishaji wa bluu ya Prussia, wino; FeSO4 ni kigandishi cha . Iron pia hutumiwa katika uchapishaji na dawa (kama wakala wa antianemic); isotopu ya mionzi ya bandia ya chuma - viashiria katika utafiti wa michakato ya kemikali, kiteknolojia na kibaolojia.

Jinsi nyenzo hiyo ilijulikana kutoka 3-4 elfu BC. e. Hapo awali, chuma cha meteorite kilikuja kwa watu, kwa hivyo katika siku hizo kilithaminiwa zaidi kuliko dhahabu. Kisha Wahiti walijua maendeleo ya amana za sedimentary, na Warumi walijifunza kuyeyusha chuma cha kutupwa.

Tangu wakati huo, upeo wa matumizi ya chuma umeongezeka tu. Na hivyo leo tutazungumzia kuhusu matumizi ya chuma na misombo yake katika maisha ya binadamu: katika maisha ya kila siku, uchumi wa taifa, viwanda na matumizi ya chuma katika maeneo mengine.

Kwa hivyo, hebu tujue ni kwa nini chuma hutumiwa sana katika madini.

Iron mara nyingi haimaanishi dutu kama hiyo, lakini chuma cha chini cha kaboni ya umeme - hii ni jina la aloi ya chuma kulingana na GOST. Kweli chuma safi si rahisi kupata, na hutumiwa pekee kwa ajili ya uzalishaji wa vifaa vya magnetic.

Iron ni ferromagnetic, kumaanisha kuwa ina sumaku mbele ya uwanja wa sumaku. Hata hivyo, mali hii inategemea sana uchafu na muundo wa chuma. ya chuma safi kabisa ni mara 100-200 zaidi ya chuma cha kiufundi. Vile vile vinaweza kusema juu ya ukubwa wa nafaka: nafaka kubwa zaidi, ni bora zaidi ya mali ya magnetic ya dutu. Usindikaji wa mitambo pia ni muhimu, ingawa ushawishi wake sio wa kuvutia sana. Tu chuma vile hutumiwa kuzalisha vifaa vyote vya magnetic kwa uhandisi wa umeme na anatoa magnetic.

Katika maeneo mengine yote ya uchumi wa taifa, chuma na chuma cha kutupwa hutumiwa, hivyo wakati wa kuzungumza juu ya matumizi ya chuma, wanazungumzia matumizi ya chuma.

Video hapa chini itakuambia juu ya njia za kutumia aloi za chuma:

Viunganishi

Metali zote zinazotumiwa katika uzalishaji zimegawanywa kuwa zisizo na feri na feri. Nyeusi ni aloi za chuma, haswa chuma na chuma cha kutupwa, zingine ni fedha na hazina feri. Ipasavyo, wale wanaohusika katika kuyeyusha chuma na chuma huitwa madini ya feri, na wengine wote huitwa madini yasiyo na feri. Madini ya feri huchangia 95% ya michakato yote ya metallurgiska. Aloi za chuma zimegawanywa kwa njia hii:

chuma- aloi ya chuma na kaboni na viungo vingine, ambavyo sehemu yake ya molekuli haizidi 2.14%. Carbon inatoa chuma ductility yake na ugumu. Utungaji unaweza pia kujumuisha manganese, fosforasi, sulfuri, na kadhalika;
chuma cha kutupwa- alloy na kaboni, ambapo maudhui ya juu ya kipengele inaruhusiwa - hadi 4.3%. Zaidi ya hayo, chuma cha kutupwa hutofautiana katika mali zao kulingana na fomu ambayo alloy ina kaboni: ikiwa dutu hii imechukuliwa na chuma, chuma nyeupe cha chuma kinapatikana, ikiwa ni pamoja na fomu ya grafiti, chuma cha kijivu kinapatikana;
feri chuma na mchanganyiko mdogo wa kaboni na vitu vingine - 0.04%. Kweli, hii ni chuma safi kemikali;
perlite- si alloy, lakini mchanganyiko wa mitambo ya carbudi ya chuma na ferrite. Sifa zake ni tofauti kabisa na zile za chuma;
austenite- suluhisho la kaboni katika chuma na sehemu ya zamani hadi 0.8%. Austenite ina sifa ya plastiki na haina mali ya magnetic.

Soma hapa chini kuhusu njia za kutumia chuma kwa namna ya chuma.

Kuwa

Bila shaka, chuma na chuma cha kutupwa hutumiwa sana, na matumizi yao inategemea uwiano wa kaboni katika muundo. Kwa msingi huu, vyuma vya kaboni na aloi vinajulikana. Katika kesi ya kwanza, uchafu ni wa kudumu, yaani, huingia kwenye alloy kutokana na upekee wa mchakato wa kuyeyuka. Viungio vya alloyed huongezwa mahsusi ili kutoa nyenzo mali maalum. Vanadium, chromium, na kadhalika hutumiwa kama vitu vya aloi.

Vyuma vya kaboni vimegawanywa katika vikundi 3:

kaboni ya chini- sehemu ya kipengele ni chini ya 0.25%, inayoweza kutengenezwa zaidi na ductile;
kaboni ya kati- na sehemu ya kaboni ya hadi 0.6%;
kaboni ya juu- maudhui ya kipengele yanazidi 0.6%.

Vyuma vya aloi pia vinajumuisha vikundi 3:

aloi ya chini- sehemu ya molekuli ya vipengele vyote ni 2.5%:
aloi ya kati- hapa jumla ya yaliyomo yanaweza kufikia 10%;
yenye alloyed- sehemu ya vipengele vya alloy inazidi 10%.

Vyuma vya aloi kawaida hutumiwa kama nyenzo ya zana na vifaa vya mashine, kwani kuongezwa kwa viungo vya ziada huongeza nguvu ya aloi, huipa upinzani wa joto au upinzani wa kutu. Vyuma vya kaboni hutumiwa hasa kwa miundo ya sura, kutengeneza mabomba ya maji, na kadhalika.

Chuma zote zinaweza kugawanywa kulingana na kusudi:

ujenzi- Hizi ni vyuma vya juu au vya kati vya kaboni. Aloi hutumiwa kwa kazi zote za ujenzi: kutoka kwa ujenzi wa muafaka wa chuma hadi utengenezaji wa vitu vya nyumbani na karatasi za paa;
ya kimuundo- vyuma vya kaboni ya chini na sehemu ya kipengele cha hadi 0.75%. Hii ni nyenzo kwa matawi yote ya uhandisi wa mitambo - kutoka kwa baiskeli hadi vyombo vya baharini;
chombo- kaboni ya chini, lakini inatofautiana na ile ya kimuundo katika maudhui yake ya chini ya manganese - si zaidi ya 0.4%. Huu ndio msingi wa kupima, kupiga muhuri, zana za kukata;
vyuma maalum- imegawanywa katika subtypes 2: na mali maalum ya kimwili - chuma cha umeme na mali maalum ya magnetic, na kwa mali maalum ya kemikali - sugu ya joto, chuma cha pua, na kadhalika.

Matumizi ya chuma cha alloy imedhamiriwa na sifa zao.

Kwa hivyo, chuma cha pua hutumiwa katika ujenzi na uhandisi wa mitambo, ambapo upinzani wa kutu wa juu kuliko kawaida unahitajika.
Aloi zisizo na joto "zinafanya kazi" katika hali ya joto la juu - turbines, mistari ya joto. Joto-sugu - usiweke oxidize kwa joto la juu, ambayo ni muhimu kwa vitengo vingi vya kazi katika uhandisi wa joto.

Mgawanyiko mwingine wa aloi ni kwa ubora. Parameter hii huamua maudhui ya fosforasi na sulfuri - uchafu unaodhuru ambao hupunguza nguvu ya alloy. Kuna aina 4:

chuma cha kawaida cha ubora inajumuisha hadi 0.06% salfa na 0.07% fosforasi. Hizi ni vifaa vya kawaida vya ujenzi vinavyotumiwa katika utengenezaji wa mabomba, njia, pembe, wasifu na chuma kingine kilichovingirwa;
ubora wa juu- inaruhusu sehemu ya sulfuri hadi 0.035% na sehemu sawa ya fosforasi. Pia kutumika katika uzalishaji wa chuma limekwisha, housings, sehemu ya mashine na baadhi ya darasa ya chuma chombo;
ubora wa juu- uwiano wa sulfuri na fosforasi hauzidi 0.025%, kwa mtiririko huo. Jamii hii inajumuisha vyuma vya chombo na miundo inayotumiwa chini ya hali ya juu ya mzigo;
hasa ubora wa juu- maudhui ya salfa chini ya 0.015%, maudhui ya fosforasi chini ya 0.025%. Nyenzo hii ina sifa ya upinzani wa juu wa kuvaa. Daraja zingine zimetengwa kwa kategoria maalum na zimewekwa alama ipasavyo, kwa mfano, chuma chenye mpira, au chuma chenye kasi ya juu - kipengele cha lazima cha chombo cha kukata ubora wa juu.

Video hapa chini itakuambia juu ya utumiaji wa chuma cha kutupwa na chuma:

Chuma cha kutupwa

Matumizi ya chuma cha kutupwa sio chini sana, kwani sifa zake za mitambo ni sawa na darasa nyingi za chuma. Kulingana na aina ya chuma cha kutupwa, maombi pia hutofautiana:

chuma cha kijivu cha kutupwa- kaboni katika chuma iko katika mfumo wa sahani za grafiti. Ina mali nzuri ya kutupa na shrinkage ya chini. Lakini ubora wake wa ajabu zaidi ni upinzani wake kwa mizigo ya kutofautiana. Chuma cha kutupwa kijivu hutumiwa katika utengenezaji wa mashine za kusongesha, vitanda, fani, flywheels, pete za pistoni, sehemu za trekta na injini za gari, nyumba, na kadhalika;
chuma nyeupe kutupwa- kaboni inaunganishwa na chuma. Karibu kabisa kutumika kuzalisha chuma;
chuma cha ductile- kaboni iko katika mfumo wa inclusions za spherical. Sura hii hutoa upinzani wa juu kwa mizigo ya kuvuta na kupiga. Sehemu za turbine, crankshafts ya matrekta na magari, gia, molds, na kadhalika hufanywa kutoka kwa chuma cha kutupwa.

Chuma cha kutupwa kinaweza pia kuunganishwa ili kuunda aloi yenye aina mbalimbali za mali.

Chuma cha kutupwa kinachostahimili uvaaji hutumika kutengeneza sehemu za pampu, breki na diski za clutch.
Sugu ya joto hutumiwa katika ujenzi wa tanuu za mlipuko, tanuu za wazi, tanuu za joto.
Sugu ya joto hutumiwa katika ujenzi wa tanuu za gesi, katika utengenezaji wa vifaa vya compressor, na injini za dizeli.

Tumia katika ujenzi

Chuma na chuma cha kutupwa huchanganya kipekee nguvu, uimara na uwezo wa kumudu. Kwa hiyo, haiwezekani kuibadilisha na nyenzo nyingine yoyote ya kimuundo. Katika ujenzi, bidhaa za chuma zilizovingirwa ni za msingi pamoja na saruji na matofali.

Ujenzi wa mji mkuu

Metal inaweza kupewa sura yoyote: kutoka rahisi - fimbo, hadi ngumu ngumu - chuma kilichopigwa. Chaguzi zote hutumiwa katika ujenzi.

Mbali na ukweli kwamba chuma yenyewe ni ya kudumu, hasa baada ya matibabu maalum, kipengele kingine kinatumika kikamilifu katika eneo hili. Ukweli ni kwamba bidhaa za chuma zilizo na wasifu sio duni kwa nguvu kwa sehemu thabiti ya saizi na sura sawa. Na hii inapunguza kwa kiasi kikubwa matumizi ya nyenzo ya vipengele vya ujenzi, hupunguza gharama zao, hupunguza uzito, na kadhalika. Katika ujenzi, mchanganyiko huu ni muhimu sana.

Chuma iliyovingirwa inayotumiwa imegawanywa katika vikundi 3 kuu.

Umbo - njia, I-mihimili, kona na maelezo ya kawaida, pamoja na perforated. Hii pia inajumuisha wasifu maalum unaotumiwa, kwa mfano, katika kazi za mgodi. Bidhaa za chuma za umbo hutumiwa katika ujenzi wa aina zote za muafaka kwa muundo wowote - kutoka kwa majengo hadi madaraja na mabwawa. Pia hutumiwa wakati ni muhimu kuimarisha muundo.
Sehemu - fittings, mihimili, mabomba, duru, nk. Vipengele hivi hutumiwa mara nyingi zaidi kuliko vitu vyenye umbo na ni tofauti sana:
- uimarishaji - vijiti vya chuma vya kipenyo tofauti, laini na mbavu. Uimarishaji umeundwa ili kuongeza nguvu ya jengo, na kiashiria sio tu kupinga mzigo wa stationary, lakini pia kuongezeka kwa nguvu chini ya mizigo ya kuvuta na kupiga. Kuimarisha hutumiwa katika ujenzi wa misingi, sakafu, kuta za kuimarisha, pamoja na kuimarisha vitengo vingine vya miundo - ngazi, kwa mfano;
- mabomba - pande zote na wasifu hutumiwa. Mabomba ya mraba ya mstatili ni vyema, kwani kulehemu na kufunga kwao ni rahisi zaidi kuliko katika kesi ya pande zote, na upinzani wa mzigo ni sawa;
- boriti ni chaguo kwa bidhaa ya kutupwa imara wakati nguvu inahitajika chini ya mizigo ya juu.

Karatasi zilizopigwa - karatasi za moto na baridi zilizopigwa na bila mipako. Hizi ni karatasi za paa, na kadhalika. Karatasi ya bati haitumiwi tu kwa paa, bali pia katika ujenzi wa ua mbalimbali, kwani nyenzo hiyo inachanganya mwanga wa jamaa na nguvu za juu na upinzani dhidi ya mabadiliko ya joto.

Vyuma vya pua hutumiwa mara chache kwa karatasi zilizovingirwa, kwani gharama ya alloy ni ya juu.

Kumaliza kazi

Mara nyingi hutegemea bidhaa za chuma - mabomba, wasifu, na chuma cha karatasi.

Mabomba ya maumbo yasiyo ya kawaida hutumiwa kikamilifu katika mambo ya ndani ya kisasa. Zinatumika kujenga vitalu vya kulala, sakafu na kizigeu katika vyumba, uzio wa ngazi na mitaa, na hutumiwa hata katika utengenezaji wa fanicha. Hapa, mabomba, bila shaka, huchaguliwa na mipako nzuri - chrome, ingawa bidhaa za rangi zinapatikana pia.
Profaili - niches na makadirio ya mapambo, nguzo na dari, mapambo ya kuta na mahali pa moto, nk, nk. Kila kitu ambacho kimefunikwa na kufunikwa na plasterboard, filamu, bitana, paneli - kila kitu kina sura iliyotengenezwa na wasifu wa chuma. Katika utengenezaji wa fanicha - wodi za kuteleza, kwa mfano, wasifu maalum pia hutumiwa. Ikilinganishwa na chuma, ina nguvu zaidi na ya kudumu zaidi.
Metal inaweza kufanya sio tu kama sura, lakini kama nyenzo ya kumaliza. Slat, kaseti, na dari za paneli ni tofauti sana, za kuvutia na za kudumu. Slats zote mbili na paneli zinaweza kufanywa kutoka, lakini ikiwa ufumbuzi wa kudumu na wenye nguvu unahitajika - kwa mfano, kumaliza dari ya kituo cha reli, ambapo upinzani wa vibration unahitajika, chuma ni, bila shaka, kutumika.
Milango haijaainishwa tena kama kazi ya kumalizia, bali hufanya kama kipengele cha mfumo wa usalama. Milango ya kuingilia iliyofanywa kwa chuma ya unene wa kutosha ni njia maarufu na ya kuaminika ya kuzuia uvunjaji wa nyumba. Vile vile vinaweza kusema juu ya milango ya karakana, kwa mfano, au milango ya yadi.
Miundo ya ngazi - ngazi za chuma ni tofauti sana: kutoka kwa attic iliyounganishwa au ya kukunja, hadi muundo wa kudumu kwenye ghorofa ya 2. Chaguo hili ni la kudumu na la kuaminika, na pia linaweza kuwa nzuri sana. Ngazi za kisasa za msimu zimejumuishwa na glasi, plastiki ya uwazi au hata kuni, na ngazi ya jiwe inaweza kupambwa kwa matusi ya chuma yaliyopigwa.

Mawasiliano

Licha ya ukweli kwamba bomba la chuma linaondoa kikamilifu mabomba ya plastiki na chuma-plastiki, bado ni mbali sana na kupoteza kabisa ardhi. Sababu ni rahisi: kuna kidogo ambayo inalinganisha na nguvu na uimara wa chuma.

Ugavi wa maji na maji taka - ikiwa bidhaa za plastiki zinaweza kushikamana na huduma ya nyumba ya kibinafsi au ghorofa, hiyo haiwezi kusema juu ya mstari kuu au hata bomba inayohudumia jengo la ghorofa. Mabomba ya chuma tu yanaruhusiwa, na yanazingatia viwango vilivyowekwa imara.
Bomba la gesi - hakuna chaguzi, chuma tu hutumiwa.
Mifumo ya joto - katika jengo, mfumo unaweza kujumuisha mabomba ya plastiki. Barabara kuu za jiji na kikanda, bila kutaja bomba moja kwa moja inayohudumia chumba cha boiler, inaweza tu kufanywa kwa chuma. Joto la awali la maji yenye joto ni kubwa zaidi kuliko mistari ya maji ya plastiki inaweza kuhimili, bila kutaja shinikizo.
Kama sheria, betri na radiators pia hufanywa kwa chuma au chuma cha kutupwa - chuma cha kutupwa kina uwezo wa juu wa joto na upinzani wa nyundo ya maji. Haijalishi ni chaguzi gani za kisasa hita hubadilishwa, chuma bado iko katika muundo. Radiators za umeme - convector, mafuta, daima hutengenezwa kwa chuma, tangu mwisho, kuwa na conductivity ya juu ya mafuta, mara moja hutoa joto kwa hewa.
Cables - wiring ndani ya nyumba mara nyingi hufichwa kwenye masanduku ya plastiki. Hata hivyo, nyaya za nguvu zilizo na sehemu kubwa ya msalaba zinalindwa na mabomba ya chuma.
Chimneys - mabomba ya chuma ni chaguo rahisi zaidi, cha bei nafuu na rahisi zaidi. Kwa utengenezaji wao, chuma maalum cha kuzuia joto hutumiwa, ambacho ni sugu kwa kutu.

Vifaa na vitu vya nyumbani

Vifaa vyovyote vilivyowekwa ndani ya nyumba vinafanywa kwa chuma.

Boilers inapokanzwa - bila kujali mafuta ya vifaa vinavyofanya kazi, miili yao daima hufanywa kwa chuma. Majiko madhubuti ya mafuta yana sehemu za chuma.
Vifaa vya jikoni - jiko, tanuri, microwaves, steamers na kadhalika zina miili ya chuma na sehemu. Jikoni, chuma pia ni nyenzo maarufu ya kumaliza: kazi za kazi, kwa mfano, kumaliza apron. Chuma ni nyenzo ya mapambo sana na inaonekana rahisi tu.
Mashine ya kuosha, dryers na dishwashers pia hawezi kufanya bila chuma.
Ratiba za mabomba ya chuma hazitumiwi mara kwa mara kwa sababu ya ubora wao wa juu wa mafuta, lakini bafu za chuma na beseni za kuosha bado zimewekwa. Nyenzo huhifadhi joto bora na ni ya kudumu sana.
Crockery na cutlery, coasters na vases, wamiliki na fittings, vifaa vya umeme na vifaa vidogo - unaweza kuhesabu mahali ambapo chuma haitumiwi kwenye vidole vyako.
Chuma kilichopigwa - vitu vya mapambo ya aina hii ni kazi halisi ya sanaa, hasa linapokuja suala la kutengeneza moto, ambayo kila bidhaa, kila undani hufanywa kwa mkono na mara moja tu. Grilles za kughushi, reli, mahali pa moto, ua hupamba majumba na pavilions za kisasa, na, bila shaka, vyumba vya makazi.

Iron ni nyenzo kuu ya kimuundo. Katika ujenzi, chuma na chuma cha kutupwa ni vifaa vya msingi pamoja na jiwe la ujenzi. Utumizi na aina mbalimbali za aloi ni zaidi ya maelezo.

Habari muhimu zaidi juu ya utumiaji wa chuma iko kwenye video hii: