การรับและการใช้ธาตุเหล็ก คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของเหล็ก

Brazhnikova Alla Mikhailovna,

โรงเรียนมัธยม GBOU №332

เขต Nevsky ของเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

คู่มือนี้พิจารณาคำถามในหัวข้อ "เคมีของเหล็ก" นอกจากประเด็นทางทฤษฎีแบบดั้งเดิมแล้ว ยังมีการพิจารณาประเด็นที่นอกเหนือไปจากระดับพื้นฐานอีกด้วย ประกอบด้วยคำถามสำหรับการควบคุมตนเอง ซึ่งทำให้นักเรียนสามารถตรวจสอบระดับการดูดซึมของสื่อการเรียนรู้ที่เกี่ยวข้องเพื่อเตรียมตัวสำหรับการสอบ

บทที่ 1 เหล็กเป็นสารธรรมดา

โครงสร้างของอะตอมเหล็ก .

เหล็กเป็นองค์ประกอบ d ซึ่งอยู่ในกลุ่มย่อยด้านข้างของกลุ่ม VIII ของระบบธาตุ โลหะที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ หลังจากอลูมิเนียม มันเป็นส่วนหนึ่งของแร่ธาตุหลายชนิด: แร่เหล็กสีน้ำตาล (เฮมาไทต์) Fe 2 O 3, แร่เหล็กแม่เหล็ก (แมกนีไทต์) Fe 3 O 4, pyrite FeS 2

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ : 1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 3d 6 4 วินาที 2 .

วาเลนซ์ : II, III, (IV)

สถานะออกซิเดชัน: 0, +2, +3, +6 (เฉพาะในเฟอร์เรต K 2 FeO 4)

คุณสมบัติทางกายภาพ

เหล็กเป็นโลหะสีขาวเงินมันเงา m.p. - 1539 0 ค.

ใบเสร็จ.

เหล็กบริสุทธิ์สามารถหาได้จากการลดออกไซด์ด้วยไฮโดรเจนเมื่อได้รับความร้อน เช่นเดียวกับการอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือ กระบวนการโดเมน - รับเหล็กในรูปของโลหะผสมกับคาร์บอน (เหล็กหล่อและเหล็กกล้า):

1) 3Fe 2 O 3 + CO → 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) เฟ 3 O 4 + CO → 3FeO + CO 2

3) FeO + CO → เฟ + CO 2

คุณสมบัติทางเคมี.

I. ปฏิกิริยากับสารธรรมดา - อโลหะ

1) ด้วยคลอรีนและกำมะถัน (เมื่อถูกความร้อน) ด้วยตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่า คลอรีนจะออกซิไดซ์เหล็กเป็น Fe 3+ โดยมีกำมะถันที่อ่อนกว่า - เป็น Fe 2+:

2Fe 2 + 3Cl → 2FeCl 3

2) ด้วยถ่านหิน ซิลิกอน และฟอสฟอรัส (ที่อุณหภูมิสูง)

3) ในอากาศแห้งออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์ทำให้เกิดสเกล - ส่วนผสมของเหล็ก (II) และ (III) ออกไซด์:

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3)

ครั้งที่สอง ปฏิสัมพันธ์กับสารที่ซับซ้อน

1) การกัดกร่อน (การเกิดสนิม) ของเหล็กที่เกิดขึ้นในอากาศชื้น:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

ที่อุณหภูมิสูง (700 - 900 0 C) ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน เหล็กจะทำปฏิกิริยากับไอน้ำโดยแทนที่ไฮโดรเจนจากมัน:

3Fe+ 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2

2) แทนที่ไฮโดรเจนจากกรดไฮโดรคลอริกเจือจางและกรดซัลฟิวริก:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

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

กรดซัลฟิวริกและกรดไนตริกที่มีความเข้มข้นสูงไม่ทำปฏิกิริยากับเหล็กที่อุณหภูมิปกติเนื่องจากการทู่

ด้วยกรดไนตริกเจือจาง เหล็กจะถูกออกซิไดซ์เป็น Fe 3+ ผลิตภัณฑ์ของการลด HNO 3 ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและอุณหภูมิ:

8Fe + 30HNO 3 (ดีมาก ธ.ค.) → 8Fe(NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

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

Fe + 6HNO 3 (สรุป) → (อุณหภูมิ) Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

3) ปฏิกิริยากับสารละลายเกลือโลหะทางด้านขวาของเหล็กในชุดไฟฟ้าเคมีของแรงดันไฟฟ้าโลหะ:

เฟ + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

บท2. สารประกอบเหล็ก (II)

เหล็กออกไซด์ (ครั้งที่สอง) .

FeO ออกไซด์เป็นผงสีดำ ไม่ละลายในน้ำ

ใบเสร็จ.

การกู้คืนจากเหล็กออกไซด์ (III) ที่ 500 0 C โดยการกระทำของคาร์บอนมอนอกไซด์ (II):

เฟ 2 O 3 + CO → 2FeO + CO 2

คุณสมบัติทางเคมี.

ออกไซด์หลักสอดคล้องกับไฮดรอกไซด์ Fe (OH) 2: ละลายในกรดสร้างเกลือเหล็ก (II):

FeO+ 2HCl → FeCl 2 + H 2 O

ไอรอนไฮดรอกไซด์ (ครั้งที่สอง).

ไอรอนไฮดรอกไซด์ Fe(OH) 2 เป็นเบสที่ไม่ละลายน้ำ

ใบเสร็จ.

การกระทำของด่างต่อเกลือเหล็ก () โดยไม่มีอากาศเข้า:

FeSO 4 + NaOH → Fe(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

คุณสมบัติทางเคมี.

Hydroxide Fe(OH) 2 แสดงคุณสมบัติพื้นฐาน ละลายได้ดีในกรดแร่ เกิดเป็นเกลือ

Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 → FeSO 4 + 2H 2 O

เมื่อถูกความร้อนจะสลายตัว:

Fe(OH) 2 → (อุณหภูมิ) FeO+ H 2 O

คุณสมบัติรีดอกซ์

สารประกอบเหล็ก (II) มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์ที่แรงเพียงพอ โดยจะเสถียรในบรรยากาศเฉื่อยเท่านั้น ในอากาศ (อย่างช้าๆ) หรือในสารละลายที่เป็นน้ำภายใต้การกระทำของตัวออกซิไดซ์ (อย่างรวดเร็ว) พวกมันผ่านเข้าไปในสารประกอบเหล็ก (III):

4 Fe(OH) 2 (ตะกอน) + 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

สารประกอบเหล็ก (II) ยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์:

FeO+ CO→ (อุณหภูมิ) Fe+ CO

บทที่ 3 สารประกอบเหล็ก (สาม).

เหล็กออกไซด์ (สาม)

Fe 2 O 3 ออกไซด์เป็นสารประกอบเหล็กที่มีออกซิเจนตามธรรมชาติที่เสถียรที่สุด เป็นแอมโฟเทอริกออกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ เกิดขึ้นระหว่างการยิงของไพไรต์ FeS 2 (ดู 20.4 "การรับ SO 2"

คุณสมบัติทางเคมี.

1) เมื่อละลายในกรดจะได้เกลือเหล็ก (III):

Fe 2 O 3 + 6HCl → 2FeCl 3 + 3H 2 O

2) เมื่อผสมกับโพแทสเซียมคาร์บอเนตจะสร้างโพแทสเซียมเฟอร์ไรต์:

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

3) ภายใต้การกระทำของตัวรีดิวซ์จะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์:

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

ไอรอนไฮดรอกไซด์ (สาม)

Iron hydroxide Fe (OH) 3 เป็นสารสีน้ำตาลแดง ไม่ละลายในน้ำ

ใบเสร็จ.

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

คุณสมบัติทางเคมี.

Fe (OH) 3 ไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่อ่อนแอกว่าไฮดรอกไซด์ของเหล็ก (II) มีแอมโฟเทอริซิตี้ที่เด่นชัดอย่างอ่อน

1) ละลายได้ในกรดอ่อน:

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

2) เมื่อต้มในสารละลาย NaOH 50% จะก่อตัวขึ้น

เฟ(OH) 3 + 3NaOH → นา 3

เกลือเหล็ก (สาม).

ภายใต้การไฮโดรไลซิสอย่างแรงในสารละลายที่เป็นน้ำ:

เฟ 3+ + H 2 O ↔ เฟ (OH) 2+ + H +

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

ภายใต้การกระทำของตัวรีดิวซ์ที่แรงในสารละลายที่เป็นน้ำ คุณสมบัติออกซิไดซ์, เปลี่ยนเป็นเกลือเหล็ก (II):

2FeCl 3 + 2KI → 2FeCl 2 + I 2 + 2KCl

เฟ 2 (SO 4) 3 + เฟ → 3 เฟ

บท4. ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไอออน Fe 2+ และ Fe 3+

1. รีเอเจนต์สำหรับ Fe 2+ ion คือโพแทสเซียมเฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (III) (เกลือในเลือดแดง) ซึ่งทำให้เกิดการตกตะกอนสีน้ำเงินเข้มข้นของเกลือผสม - โพแทสเซียม-เหล็ก (II) เฮกซายาโนเฟอร์เรต (III) หรือ เทิร์นบูลสีน้ำเงิน:

FeCl 2 + K 3 → KFe 2+ ↓ + 2KCl

1. รีเอเจนต์สำหรับ Fe 3+ ion คือ thiocyanate ion (thiocyanate ion) CNS - เมื่อทำปฏิกิริยากับเกลือของเหล็ก (III) สารสีแดงในเลือดจะเกิดขึ้น - iron (III) thiocyanate:

FeCl 3 + 3KCNS → Fe(CNS) 3 + 3KCl

3) สามารถตรวจจับ Fe 3+ ไอออนได้โดยใช้โพแทสเซียมเฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (II) (เกลือในเลือดสีเหลือง) ในกรณีนี้จะเกิดสารสีฟ้าเข้มที่ไม่ละลายน้ำ - โพแทสเซียม - เหล็ก (III) เฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (II) หรือ ปรัสเซียนสีน้ำเงิน:

FeCl 3 + K 4 → KFe 3+ ↓ + 3KCl

บทที่ 5 ความสำคัญทางการแพทย์และชีวภาพของธาตุเหล็ก

บทบาทของธาตุเหล็กในร่างกาย

เหล็กมีส่วนร่วมในการสร้างฮีโมโกลบินในเลือด, ในการสังเคราะห์ฮอร์โมนไทรอยด์, ในการปกป้องร่างกายจากแบคทีเรีย จำเป็นสำหรับการสร้างเซลล์ป้องกันภูมิคุ้มกัน จำเป็นสำหรับ "การทำงาน" ของวิตามินบี

เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของเอ็นไซม์ต่างๆ กว่า 70 ชนิด รวมทั้งเอ็นไซม์ในระบบทางเดินหายใจ ซึ่งช่วยรับรองกระบวนการหายใจในเซลล์และเนื้อเยื่อ และมีส่วนร่วมในการทำให้สารแปลกปลอมเข้าสู่ร่างกายมนุษย์เป็นกลาง

การสร้างเม็ดเลือด เฮโมโกลบิน.

การแลกเปลี่ยนก๊าซในปอดและเนื้อเยื่อ

โรคโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็ก

การขาดธาตุเหล็กในร่างกายจะนำไปสู่โรคต่างๆ เช่น โรคโลหิตจาง โรคโลหิตจาง

โรคโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็ก (IDA) เป็นกลุ่มอาการทางโลหิตวิทยาที่มีลักษณะเฉพาะจากการสังเคราะห์ฮีโมโกลบินที่บกพร่องเนื่องจากการขาดธาตุเหล็ก และแสดงออกโดยโรคโลหิตจางและโรคซิเดโรพีเนีย สาเหตุหลักของ IDA คือการเสียเลือดและการขาดอาหารและเครื่องดื่มที่อุดมด้วยฮีม

ผู้ป่วยอาจถูกรบกวนจากความเหนื่อยล้า, หายใจถี่และใจสั่น, โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการออกแรงทางกายภาพ, บ่อยครั้ง - เวียนศีรษะและปวดศีรษะ, หูอื้อ, แม้กระทั่งเป็นลมได้. คนจะหงุดหงิด, การนอนหลับถูกรบกวน, สมาธิลดลง เนื่องจากการไหลเวียนของเลือดไปยังผิวหนังลดลง ความไวต่อความเย็นอาจเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังมีอาการจากระบบทางเดินอาหาร - ความอยากอาหารลดลงอย่างรวดเร็ว, ความผิดปกติของอาหาร (คลื่นไส้, การเปลี่ยนแปลงในลักษณะและความถี่ของอุจจาระ)

เหล็กเป็นส่วนสำคัญของสารเชิงซ้อนทางชีวภาพที่สำคัญ เช่น ฮีโมโกลบิน (การขนส่งออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์) ไมโอโกลบิน (การเก็บออกซิเจนในกล้ามเนื้อ) ไซโตโครม (เอนไซม์) ร่างกายของผู้ใหญ่มีธาตุเหล็ก 4-5 กรัม

รายการวรรณกรรมที่ใช้:

1. เค.เอ็น. Zelenin รองประธาน Sergutin, O.V. Malt "เราสอบผ่านวิชาเคมีอย่างสมบูรณ์แบบ" Elbl-SPb LLC, 2544
2. K.A. Makarov "เคมีการแพทย์". สำนักพิมพ์ของ St. Petersburg State Medical University of St. Petersburg, 1996
3. N.L. Glinka เคมีทั่วไป. เลนินกราด "เคมี", 2528
4. วี.เอ็น. Doronkin, A.G. Berezhnaya, T.V. Sazhnev, เวอร์จิเนีย Fevraleva "เคมี แบบทดสอบเฉพาะเรื่องสำหรับเตรียมสอบ สำนักพิมพ์ "Legion", Rostov-on-Don, 2012

เหล็ก (เฟอรัม, เฟ) - องค์ประกอบของกลุ่ม VIII ของระบบธาตุของ D. I. Mendeleev; เป็นส่วนหนึ่งของเม็ดสีในระบบทางเดินหายใจ รวมทั้งเฮโมโกลบิน มีส่วนร่วมในกระบวนการจับและขนส่งออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อในร่างกายของสัตว์และมนุษย์ กระตุ้นการทำงานของอวัยวะเม็ดเลือด ใช้เป็นยาสำหรับโรคโลหิตจางและพยาธิสภาพอื่น ๆ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 59 Fe ใช้เป็นตัวติดตามกัมมันตภาพรังสีในลิ่ม การวิจัยในห้องปฏิบัติการ ลำดับที่ 26 ณ. น้ำหนัก 55.847.

พบไอโซโทปที่เสถียรของธาตุเหล็กสี่ชนิดในธรรมชาติ โดยมีเลขมวล 54 (5.84%), 56 (91.68%), 57 (2.17%) และ 58 (0.31%)

เหล็กพบได้ทุกหนทุกแห่ง ทั้งบนโลก โดยเฉพาะในแกนกลางและในอุกกาบาต เปลือกโลกมีธาตุเหล็กอยู่ 4.2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก หรือ 1.5 เปอร์เซ็นต์ของอะตอม ปริมาณเหล็กในอุกกาบาตที่เป็นหินมีค่าเฉลี่ย 23% และบางครั้งก็สูงถึง 90% (อุกกาบาตดังกล่าวเรียกว่าอุกกาบาตเหล็ก) ในรูปของสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตในพืชและสัตว์

Zh เป็นส่วนหนึ่งของแร่ธาตุหลายชนิดซึ่งเป็นเหล็กออกไซด์ (แร่เหล็กแดง - Fe 2 O 3, แร่เหล็กแม่เหล็ก - FeO-Fe 2 O 3, แร่เหล็กสีน้ำตาล - 2Fe 2 O 3 -3H 2 O) หรือคาร์บอเนต (ไซด์ไรต์ - FeCO 3) หรือสารประกอบกำมะถัน (ไพไรต์เหล็ก, ไพไรต์แม่เหล็ก) หรือสุดท้ายคือซิลิเกต (เช่น โอลิวีน เป็นต้น) Zh พบในน้ำใต้ดินและน้ำในอ่างเก็บน้ำต่างๆ Zh มีอยู่ในน้ำทะเลที่ความเข้มข้น 5 10 -6%

ในเทคนิคของสังกะสีนั้นใช้ในรูปของโลหะผสมกับองค์ประกอบอื่น ๆ ที่เปลี่ยนคุณสมบัติอย่างมีนัยสำคัญ โลหะผสมเหล็กกับคาร์บอนมีความสำคัญมากที่สุด

คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของธาตุเหล็กและสารประกอบ

Pure Zh - โลหะอ่อนสีขาวสดใสที่มีโทนสีเทา t° pl 1539 ± 5°, t° เดือดโดยประมาณ 3200°; เต้น น้ำหนัก 7.874; มีคุณสมบัติเฟอร์โรแมกเนติกสูงสุดเมื่อเปรียบเทียบกับโลหะบริสุทธิ์ชนิดอื่น เช่น ความสามารถในการรับคุณสมบัติของแม่เหล็กภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก

รู้จักการดัดแปลงผลึกของเหล็กสองแบบ: เหล็กอัลฟาและแกมมา การดัดแปลงแบบอัลฟ่าครั้งแรกมีความเสถียรต่ำกว่า 911° และสูงกว่า 1392° การดัดแปลงแบบแกมมาครั้งที่สองในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 911° ถึง 1392° ที่อุณหภูมิสูงกว่า 769° เหล็กอัลฟาจะไม่เป็นแม่เหล็ก และต่ำกว่า 769° จะเป็นแม่เหล็ก เหล็กอัลฟ่าที่ไม่ใช่แม่เหล็กบางครั้งเรียกว่าเหล็กเบต้าและเหล็กอัลฟ่าที่มีอุณหภูมิสูงบางครั้งเรียกว่าเหล็กเดลต้า Zh ทำปฏิกิริยากับกรดเจือจางได้ง่าย (เช่น ไฮโดรคลอริก ซัลฟิวริก อะซิติก) ด้วยการปลดปล่อยไฮโดรเจนและการก่อตัวของเกลือเหล็กที่สอดคล้องกันของ Zh. เช่น เกลือ Fe (II) ปฏิสัมพันธ์ของ Zh กับกรดไนตริกที่เจือจางสูงเกิดขึ้นโดยไม่มีการวิวัฒนาการของไฮโดรเจนด้วยการก่อตัวของเกลือไนเตรตเหล็กของ Zh - Fe (NO 3) 2 และเกลือแอมโมเนียมไนโตรเจน - NH 4 NO 3 ในการโต้ตอบ Zh กับ konts กรดไนตริกก่อให้เกิดเกลือออกไซด์ Zh. เช่น เกลือของ Fe (III), - Fe (NO 3) 3 และไนโตรเจนออกไซด์จะถูกปล่อยออกมาพร้อมกัน

ในอากาศแห้ง เหล็กจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์บางๆ (หนา 3 นาโนเมตร) (Fe 2 O 3) แต่ไม่เป็นสนิม ที่อุณหภูมิสูงในที่ที่มีอากาศเหล็กจะถูกออกซิไดซ์สร้างเกล็ดเหล็ก - ส่วนผสมของออกไซด์ (FeO) และออกไซด์ (Fe 2 O 3) Zh ในที่ที่มีความชื้นและอากาศเหล็กจะกัดกร่อน มันออกซิไดซ์พร้อมกับการก่อตัวของสนิม ขอบเป็นส่วนผสมของไฮเดรตไอรอนออกไซด์ เพื่อปกป้องเหล็กจากการเกิดสนิม มันถูกเคลือบด้วยชั้นบางๆ ของโลหะอื่นๆ (สังกะสี นิกเกิล โครเมียม ฯลฯ) หรือด้วยสีน้ำมันและ เคลือบเงาหรือการก่อตัวของเหล็กบนพื้นผิว ฟิล์มบาง ๆ ของไนตรัสออกไซด์ - Fe 3 O 4 (การทำให้เหล็กเป็นสีน้ำเงิน)

Zh เป็นของธาตุที่มีวาเลนซ์แปรผัน ดังนั้น สารประกอบของมันสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์ได้ รู้จักสารประกอบของเหล็กไบ-, ไตร- และเฮกซะวาเลนต์

สารประกอบที่เสถียรที่สุดคือเหล็กไบ- และไตรวาเลนต์ สารประกอบออกซิเจน Zh - ออกไซด์ (FeO) และออกไซด์ (Fe 2 O 3) - มีคุณสมบัติพื้นฐานและสร้างเกลือด้วยโททามิ ไฮเดรตของออกไซด์เหล่านี้ Fe(OH) 2 , Fe(OH) 3 ไม่ละลายในน้ำ เกลือของเฟอร์รัส เช่น ไดวาเลนต์ ของเหลว (FeCl 2, FeSO 4 เป็นต้น) เรียกว่าเกลือเฟ (II) หรือเกลือเฟอโรซอลท์ ไม่มีสีในสถานะปราศจากน้ำ และในสถานะของน้ำที่ตกผลึกหรือในสถานะละลาย จะมี a สีเขียวอมฟ้า พวกมันแยกตัวกับการก่อตัวของไอออน Fe 2+ ผลึกไฮเดรตของแอมโมเนียมซัลเฟตสองเท่าและไดวาเลนต์เจ (NH 4) 2 SO 4 -FeSO 4 -6H 2 O เรียกว่าเกลือของมอร์ ปฏิกิริยาที่ไวต่อเกลือของเฟ (II) คือการก่อตัวของการตกตะกอนของเทิร์นบูลบลู - Fe 3 2 ด้วยสารละลาย K 3 Fe (CN) 6

เกลือของออกไซด์ เช่น เหล็กไตรวาเลนต์หรือเฟ (III) เรียกว่าเกลือเฟ (III) หรือเฟอริซอล มีสีเหลืองน้ำตาลหรือน้ำตาลแดง ตัวอย่างเช่น เฟอริกคลอไรด์ซึ่งมีจำหน่ายทั่วไปในรูปของ FeCl สีเหลืองดูดความชื้น ผลึกไฮเดรต 3 -6H 2 O. เกลือซัลเฟตคู่ของ Fe (III) เรียกว่า iron alum เช่น iron-ammonium alum (NH 4) 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 24H 2 O. ในสารละลายของ เกลือ Fe (III) แยกตัวออกจากการก่อตัวของไอออน Fe 3+ ปฏิกิริยาที่ไวต่อเกลือ Fe (III) คือ 1) การก่อตัวของตะกอนสีน้ำเงินปรัสเซียน Fe 4 3 ด้วยสารละลาย K 4 Fe (CN) 6 และ 2) การก่อตัวของเหล็กสีแดงโรดาน Fe (CNS) 3 ด้วย การเติมเกลือไทโอไซยาเนต (NH 4 CNS หรือ KCNs)

สารประกอบของเหล็กเฮกซาวาเลนต์คือเกลือของเหล็กสำหรับคุณ (เฟอร์เรต K2FeO4, BaFeO4) ที่สอดคล้องกับเกลือเหล่านี้ เหล็กถึง - ที่ (H2FeO4) และแอนไฮไดรด์ของมันไม่เสถียรและไม่ได้รับสถานะอิสระ เฟอร์เรตเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ไม่เสถียรและสลายตัวได้ง่ายเมื่อปล่อยออกซิเจนออกมา

มีสารประกอบเชิงซ้อนของของเหลวจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น เมื่อเติมโพแทสเซียมไซยาไนด์ลงในเกลือของของเหลวที่เป็นเหล็ก โพแทสเซียม ไซยาไนด์จะก่อตัวเป็นตะกอนของของเหลวไซยาไนด์ Fe (CN) 2 ซึ่งมี KCN มากเกินไป ละลายอีกครั้งเพื่อสร้าง K 4 Fe (CN) 6 [hexacyano- (II) โพแทสเซียมเฟอร์เรต, โพแทสเซียมเฟอร์ริไซยาไนด์หรือโพแทสเซียมเฟอร์ริไซยาไนด์] อีกตัวอย่างหนึ่งคือ K 3 Fe (CN) 6 [potassium hexacyano-(III) ferrate,potassium ferricyanide หรือpotassium ferrocyanide] เป็นต้น Ferrocyanide ให้ Fe (CN) 4 - ไอออนในสารละลาย และ ferricinide ให้ Fe ( CN) 6 3- . Zh. ที่มีอยู่ในแอนไอออนเหล่านี้ไม่ทำปฏิกิริยาเชิงคุณภาพกับไอออนของเหล็ก Fe 3+ และ Fe 2+ Zh สร้างสารประกอบที่ซับซ้อนได้อย่างง่ายดายด้วยกรดอินทรีย์หลายชนิดรวมถึงฐานไนโตรเจน การก่อตัวของสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีของธาตุเหล็กด้วย a, alpha1-dipyridyl หรือด้วย o-phenanthroline เป็นวิธีการที่ละเอียดอ่อนมากในการตรวจจับและวัดปริมาณธาตุเหล็กในปริมาณเล็กน้อย สารเช่น heme (ดู Hemoglobin) ที่มีต้นกำเนิดทางชีวภาพก็เป็นสารประกอบเชิงซ้อนของธาตุเหล็กเช่นกัน

ด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ เหล็กจะให้สารระเหย - คาร์บอนิล Carbonyl Zh. Fe (CO) 5 เรียกว่า pentacarbonyl Zh. และใช้เพื่อให้ได้ Zh ที่บริสุทธิ์ที่สุดปราศจากสิ่งสกปรกใด ๆ เพื่อวัตถุประสงค์ในการได้รับสารเคมี ตัวเร่งปฏิกิริยา เช่นเดียวกับวัตถุประสงค์ทางไฟฟ้าบางอย่าง

เหล็กในร่างกายมนุษย์

ร่างกายของผู้ใหญ่มี Fe เฉลี่ย 4-5 กรัม ซึ่งประมาณ 70% อยู่ในองค์ประกอบของเฮโมโกลบิน (ดู), 5-10% - ในองค์ประกอบของ myoglobin (ดู), 20-25% ในรูปของ Zh สำรอง และไม่เกิน 0.1% - ในเลือด Zh ปริมาณ nek-swarm เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ ภายในเซลล์ ตกลง. 1% Zh. ยังเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ในระบบทางเดินหายใจ (ดู เม็ดสีในระบบทางเดินหายใจ, เอนไซม์ในระบบทางเดินหายใจ, ปฏิกิริยาออกซิเดชันทางชีวภาพ) ซึ่งกระตุ้นกระบวนการหายใจในเซลล์และเนื้อเยื่อ

Zh. ที่พบในพลาสมาในเลือดเป็นรูปแบบการขนส่ง Zh. การตัดนั้นเชื่อมต่อกับโปรตีนทรานสเฟอร์รินซึ่งเป็นตัวแทนของเบต้าโกลบูลินและอาจรวมถึงอัลฟาโกลบูลินและอัลบูมิน ในทางทฤษฎี ไขมัน 1.25 ไมโครกรัมสามารถเชื่อมโยงกับโปรตีน 1 มก. กล่าวคือ โดยรวมแล้วประมาณ Zh 3 มก. อย่างไรก็ตามในความเป็นจริง Transferrin อิ่มตัวด้วย Zh เพียง 20-50% (เฉลี่ยหนึ่งในสาม) Zh. ปริมาณเพิ่มเติม, การตัดในบางเงื่อนไขสามารถติดต่อ transferrin, กำหนดความสามารถในการจับกับธาตุเหล็กไม่อิ่มตัว (NZhSS) ของเลือด; จำนวนรวมของ Zh., รอยตัดสามารถเชื่อมต่อได้โดยทรานเฟอร์ริน, กำหนดความสามารถในการจับกับธาตุเหล็กทั่วไป (OZHSS) ของเลือด ในซีรั่มเลือดเนื้อหาของ Zh ถูกกำหนดตาม Valkvist (V. Vahlquist) ในการดัดแปลง Hagberg (V. Hagberg) และ E. A. Efimova วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าธาตุเหล็กและโปรตีนเชิงซ้อนในเลือดในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดจะแยกตัวออกจากการปลดปล่อยโปรตีน F ตกตะกอน และในตัวกรองที่ปราศจากโปรตีน Fe (III) จะถูกแปลงเป็น Fe (II) ซึ่งก่อตัวเป็นสีเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้ด้วยโอ-ฟีแนนโทรลีน ความเข้มของสีคือฮอร์นจะแปรผันตามปริมาณ Zh ในสารละลาย สำหรับการตรวจหาซีรั่มในเลือดที่ไม่ใช่ฮีโมไลซ์ 0.3 มล. จะทำการคำนวณตามเส้นโค้งการสอบเทียบ

ความสามารถในการจับกับเหล็กของซีรั่มในเลือดถูกกำหนดโดย A. Schade ในการดัดแปลง Rath (C. Rath) และ Finch (C. Finch) วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าปฏิสัมพันธ์ของเบต้าโกลบูลินและธาตุเหล็กไดวาเลนต์ทำให้เกิดสารเชิงซ้อนสีส้มแดง ดังนั้นเมื่อเพิ่ม ferrosalts (โดยปกติคือเกลือของ Mohr) ลงในซีรั่มของเลือด ความเข้มของสีนี้จะเพิ่มขึ้น ขอบจะคงที่อย่างรวดเร็วที่จุดอิ่มตัวของโปรตีน ตามปริมาณ Zh. ที่จำเป็นสำหรับความอิ่มตัวของโปรตีน ตัดสิน NZhSS ค่านี้รวมกับปริมาณของของเหลวในซีรั่มในเลือด สะท้อนถึง OZHSS

การบำรุงรักษา Zh. ในเลือดขึ้นอยู่กับความผันผวนรายวัน โดยจะลดลงในช่วงครึ่งหลังของวัน ความเข้มข้นของ Zh ในเลือดยังขึ้นอยู่กับอายุ: ในทารกแรกเกิดจะเท่ากับ 175 mcg% สำหรับเด็กอายุ 1 ปี - 73 mcg%; จากนั้นความเข้มข้นของ Zh จะเพิ่มขึ้นอีกครั้งเป็น 110-115 μg% และไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญจนกระทั่งอายุ 13 ปี ในผู้ใหญ่มีความแตกต่างในความเข้มข้นของ Zh ในเลือดขึ้นอยู่กับเพศ: เนื้อหาของ Zh ในผู้ชายคือ 120 mcg% และในผู้หญิง - 80 mcg% ในเลือดครบส่วนความแตกต่างนี้จะเด่นชัดน้อยกว่า OZHSS ของซีรั่มในเลือดปกติคือ 290-380 mcg% ในปัสสาวะของคน 60-100 ไมโครกรัมของ F จะถูกขับออกต่อวัน

การสะสมธาตุเหล็กในเนื้อเยื่อ

Zh. ซึ่งสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อของร่างกายอาจมีต้นกำเนิดจากภายนอกและภายนอก โรคซิเดอโรซิสจากภายนอกถูกสังเกตพบในบางอาชีพว่าเป็นอันตรายต่อการทำงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหมู่คนงานเหมืองที่ถูกจ้างในการพัฒนาแร่เหล็กแดง และในหมู่ช่างเชื่อมไฟฟ้า ในกรณีเหล่านี้ Fe (III) ออกไซด์ (Fe 2 O 3) จะสะสมอยู่ในปอด บางครั้งอาจมีการก่อตัวของ siderotic nodules ซึ่งวินิจฉัยโดยการถ่ายภาพรังสี ในทางจุลกายวิภาคศาสตร์ ก้อนคือการสะสมของฝุ่นที่มีธาตุเหล็กในรูของถุงลม ในเซลล์ถุงลมที่ลอกออกแล้ว ในเยื่อบุโพรงมดลูก ในโพรงของหลอดลมที่มีการพัฒนารอบเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ในช่างเชื่อมไฟฟ้า ปริมาณของของเหลวที่สะสมอยู่ในปอดมักจะน้อย อนุภาคของมันมีขนาดเล็กกว่า 1 ไมครอนเป็นส่วนใหญ่ ที่คนงานเหมืองพบเงินฝากจำนวนมหาศาลปริมาณ to-rogo ในปอดทั้งสองสามารถเข้าถึง 45 g และทำให้ 39,6% ของน้ำหนักของขี้เถ้าที่เหลืออยู่หลังจากการเผาไหม้ของปอด ตัวอย่างเช่นปอดอักเสบบริสุทธิ์ในช่างเชื่อมไฟฟ้าไม่ได้มาพร้อมกับโรคปอดบวมและความพิการ อย่างไรก็ตามคนงานเหมืองมักมีซิเดโร-ซิลิโคสิสร่วมกับการเกิดโรคปอดบวม (ดู)

อวัยวะภายนอกของลูกตาจะสังเกตได้เมื่อเศษเหล็ก ขี้กบ ฯลฯ ถูกนำเข้าไปในดวงตา ในเวลาเดียวกัน ของเหลวที่เป็นโลหะจะผ่านเข้าสู่ไบคาร์บอเนต จากนั้นจึงเข้าสู่ไฮเดรตของของเหลวออกไซด์ และสะสมอยู่ในกระบวนการของร่างกายปรับเลนส์, เยื่อบุผิวของช่องหน้า, แคปซูลเลนส์, เนื้อเยื่อ episcleral, เรตินา และเส้นประสาทตา ซึ่งสามารถตรวจจับได้โดยใช้ไมโครเคมที่เหมาะสม ปฏิกิริยา สามารถสังเกตเห็น siderosis เฉพาะที่จากภายนอกได้รอบ ๆ เศษเหล็กที่หลุดเข้าไปในเนื้อเยื่อระหว่างครัวเรือนและการบาดเจ็บจากการต่อสู้ (เศษระเบิด กระสุนปืน ฯลฯ)

แหล่งที่มาของ endogenous siderosis ในกรณีส่วนใหญ่คือฮีโมโกลบินที่มีการทำลายส่วนเกินและภายในหลอดเลือด หนึ่งในผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการสลายฮีโมโกลบินคือเฮโมไซด์รินที่มีธาตุเหล็กซึ่งสะสมอยู่ในอวัยวะและเนื้อเยื่อ Hemosiderin ถูกค้นพบในปี 1834 โดย I. Müller แต่คำว่า "hemosiderin" ถูกเสนอโดย A. Neumann ในเวลาต่อมาในปี 1888 Hemosiderin เกิดจากความแตกแยกของ heme เป็นโพลิเมอร์ของเฟอร์ริติน (ดู) [Granik (S. Granick)]. ในทางเคมี เฮโมไซด์รินคือการรวมตัวของไฮดรอกไซด์ Fe(III) ที่จับตัวแน่นกับโปรตีน มิวโคโพลีแซคคาไรด์ และไขมันในเซลล์ไม่มากก็น้อย การก่อตัวของ hemosiderin เกิดขึ้นในเซลล์ของทั้ง mesenchymal และ epithelial เซลล์เหล่านี้

V. V. Serov และ V. S. Paukov เสนอให้เรียกพวกเขาว่า sideroblasts เม็ด Hemosiderin ถูกสังเคราะห์ใน siderosomes ของ sideroblasts เมื่อมองด้วยกล้องจุลทรรศน์ เฮโมไซด์รินมีลักษณะเป็นเม็ดตั้งแต่สีเหลืองไปจนถึงสีน้ำตาลทอง ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ภายในเซลล์ แต่บางครั้งก็อยู่นอกเซลล์ เม็ด Hemosiderin มีมากถึง 35% Zh.; hemosiderin ไม่เคยสร้างรูปแบบผลึก

เนื่องจากแหล่งที่มาของ hemosiderin ในกรณีส่วนใหญ่คือเฮโมโกลบินจึงสามารถสังเกตเห็นการตกเลือดของจุดโฟกัสที่ใดก็ได้ในร่างกายมนุษย์ที่มีการตกเลือด (ดู Hemosiderosis) ใน hemosiderosis ตรวจพบ SH-ferritin (active sulfhydryl form) ซึ่งมีคุณสมบัติ vasoparalytic ในบริเวณที่มีการสะสมของ hemosiderin โดยเฉพาะอย่างยิ่งฝาก hemosiderin ขนาดใหญ่ที่เกิดจากเฟอร์ริตินเนื่องจากการละเมิดการเผาผลาญของเซลล์ Zh. สังเกตได้จาก hemochromatosis (ดู); ในขณะที่ปริมาณไขมันสะสมในตับมักจะเกิน 20-30 กรัม ไขมันสะสมในฮีโมโครมาโตซีสนอกเหนือไปจากตับยังพบในตับอ่อน, ไต, กล้ามเนื้อหัวใจ, อวัยวะของระบบเรติคูโลเอนโดทีเลียล, บางครั้งต่อมเมือกของ หลอดลม ในต่อมไทรอยด์ กล้ามเนื้อ และเยื่อบุผิวของลิ้น เป็นต้น

นอกเหนือจากการสะสมของ hemosiderin แล้วบางครั้งยังมีการทำให้ชุ่ม (ferruginization) ของกรอบยืดหยุ่นของปอด, เยื่อยืดหยุ่นของหลอดเลือดของปอดที่มีการแข็งตัวของสีน้ำตาลหรือหลอดเลือดสมองในเส้นรอบวงของการตกเลือด (ดูการบดอัดสีน้ำตาลของปอด ). นอกจากนี้ยังมีการเสียดสีของเส้นใยกล้ามเนื้อแต่ละเส้นในมดลูก เซลล์ประสาทในสมองในอาการป่วยทางจิตบางอย่าง (ความงี่เง่า ภาวะสมองเสื่อมในระยะเริ่มต้นและในวัยชรา โรคสมองฝ่อของ Pick ภาวะ hyperkinesis บางอย่าง) การก่อตัวเหล่านี้ถูกชุบด้วยคอลลอยด์เหล็กและสามารถตรวจจับการเฟอร์รูจิไนเซชันได้ด้วยความช่วยเหลือของปฏิกิริยาพิเศษเท่านั้น

ในการตรวจจับเหล็กที่แตกตัวเป็นไอออนในเนื้อเยื่อ ปฏิกิริยาของการก่อตัวของเทิร์นบูลบลูตาม Tiermann-Schmelzer เพื่อตรวจจับ Fe (II) และปฏิกิริยาของการก่อตัวของ Prussian blue [วิธี Perls โดยใช้ Fe (III)] ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย

ปฏิกิริยาสำหรับการก่อตัวของเทิร์นบูลบลูดำเนินการดังนี้: ส่วนที่เตรียมไว้จะถูกวางไว้เป็นเวลา 1-24 ชั่วโมงในสารละลายแอมโมเนียมซัลไฟด์ 10% เพื่อเปลี่ยนของไหลทั้งหมดให้เป็นของไหลซัลฟิวริกแบบไบวาเลนต์ จากนั้น ส่วนต่างๆ จะถูกล้างด้วยน้ำกลั่นอย่างทั่วถึง ถ่ายโอนเป็นเวลา 10-20 นาที ในส่วนผสมที่เตรียมขึ้นใหม่โดยมีส่วนเท่า ๆ กันของสารละลายโพแทสเซียมเฟอร์ริไซยาไนด์ 20% และสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 1% Zh ทาด้วยสีฟ้าสดใส เมล็ดสามารถเสร็จสิ้นด้วยสีแดง ใช้เข็มแก้วเท่านั้นในการถ่ายโอนส่วนต่างๆ

ตามวิธีการของ Perls ส่วนจะถูกวางไว้เป็นเวลาหลายนาทีในส่วนผสมที่เตรียมสดใหม่ของสารละลายโพแทสเซียมเฟอร์ริไซยาไนด์ในน้ำ 1 ชั่วโมง 2% และสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 1.5 ชั่วโมง 1% จากนั้นล้างส่วนต่างๆ ด้วยน้ำ และเมล็ดจะย้อมด้วยสีแดงเลือดนก J. ทาสีฟ้า ตรวจพบ SH-ferritin โดยใช้แคดเมียมซัลเฟต (N. D. Klochkov)

บรรณานุกรม:วิธีการวิจัยทางชีวเคมีในคลินิก เอ็ด A. A. Pokrovsky หน้า 440 ม.ค. 2512; ใน e r b เกี่ยวกับ l เกาะและ p. A. และ At t e sh e ใน A. B. Iron ในสิ่งมีชีวิตของสัตว์, Alma-Ata, 1967, บรรณานุกรม; Glinka N. L. เคมีทั่วไป, p. 682, L., 1973; Kassirsky I. A. และ Alekseev G. A. Clinical hematology, p. 168 ม.ค. 2513 บรรณานุกรม; Levin V.I. การผลิตไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี, p. 149 ม.ค. 2515; Mashkovsky M. D. Medicines ตอนที่ 2 หน้า 94 มอสโก 2520; เม็ดเลือดปกติและระเบียบของมัน เอ็ด N. A. Fedorova หน้า 244 ม.ค. 2519; Petrov V. N. และ Shcherba M. M. การระบุ, ความชุกและภูมิศาสตร์ของการขาดธาตุเหล็ก, Klin, การแพทย์, t. 20 พ.ค. 2515 บรรณานุกรม; P Ya-bov S. I. และ Shostka G. D. ลักษณะทางพันธุกรรมระดับโมเลกุลของเม็ดเลือดแดง, L. , 1973, บรรณานุกรม; Shch erb และ M. M. สถานะการขาดธาตุเหล็ก, L. , 197 5; Klinische Hamatologie,hrsg. โวลต์ H. Begemann, S. 295, สตุตการ์ต, 2513; พื้นฐานทางเภสัชวิทยาของการบำบัด, ed. โดย แอล. เอส. กู๊ดแมน เอ. เอ. กิลแมน, แอล., 1975.

G.E. Vladimirov; G. A. Alekseev (อัญมณี), V. V. Bochkarev (ราด.), A. M. Vikhert (จนมุม. an.), V. V. Churyukanov (ฟาร์ม.)

คำนิยาม

เหล็ก- องค์ประกอบของกลุ่มที่แปดของช่วงเวลาที่สี่ของระบบธาตุเคมีของ D. I. Mendeleev

และเลขเนือยคือ 26 สัญลักษณ์คือ Fe (lat. “ferrum”) หนึ่งในโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก (อันดับสองรองจากอะลูมิเนียม)

คุณสมบัติทางกายภาพของธาตุเหล็ก

เหล็กเป็นโลหะสีเทา ในรูปบริสุทธิ์ มันค่อนข้างอ่อน อ่อนตัว และเหนียว การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกคือ 3d 6 4s 2 . ในสารประกอบของมัน เหล็กแสดงสถานะออกซิเดชันเป็น "+2" และ "+3" จุดหลอมเหลวของเหล็กคือ 1539C เหล็กก่อให้เกิดการดัดแปลงผลึกสองแบบ: α-และ γ-เหล็ก อันแรกมีโครงร่างทรงลูกบาศก์ตรงกลาง ส่วนอันที่สองมีโครงหน้าทรงลูกบาศก์ตรงกลาง α-Iron มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ในสองช่วงอุณหภูมิ: ต่ำกว่า 912 และตั้งแต่ 1394C จนถึงจุดหลอมเหลว ระหว่าง 912 ถึง 1394C เหล็ก γ จะเสถียร

คุณสมบัติเชิงกลของเหล็กขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ - เนื้อหาในองค์ประกอบอื่น ๆ ในปริมาณที่น้อยมาก เหล็กแข็งมีความสามารถในการละลายธาตุหลายชนิดในตัวเอง

คุณสมบัติทางเคมีของเหล็ก

ในอากาศชื้น เหล็กจะเกิดสนิมอย่างรวดเร็ว เช่น เคลือบด้วยไฮเดรตไอรอนออกไซด์สีน้ำตาล ซึ่งเนื่องจากความเปราะบางไม่ได้ป้องกันเหล็กจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม ในน้ำ เหล็กจะกัดกร่อนอย่างเข้มข้น ด้วยการเข้าถึงออกซิเจนอย่างมากมายจะเกิดรูปแบบไฮเดรตของเหล็กออกไซด์ (III):

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

เมื่อขาดออกซิเจนหรือเข้าถึงได้ยากจะเกิดออกไซด์ผสม (II, III) Fe 3 O 4:

3เฟ + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

เหล็กละลายในกรดไฮโดรคลอริกที่ความเข้มข้นใด ๆ :

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

ในทำนองเดียวกันการละลายเกิดขึ้นในกรดซัลฟิวริกเจือจาง:

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

ในสารละลายเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก เหล็กจะถูกออกซิไดซ์เป็นเหล็ก (III):

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

อย่างไรก็ตามในกรดซัลฟิวริกซึ่งมีความเข้มข้นใกล้เคียงกับ 100% เหล็กจะกลายเป็นแบบพาสซีฟและแทบไม่มีปฏิสัมพันธ์ใด ๆ ในสารละลายกรดไนตริกเจือจางและเข้มข้นปานกลางเหล็กจะละลาย:

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

ที่ความเข้มข้นของกรดไนตริกสูง การละลายจะช้าลงและธาตุเหล็กจะกลายเป็นแบบพาสซีฟ

เหล็กทำปฏิกิริยากับสารง่ายๆ เช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ ปฏิกิริยาของปฏิกิริยาของเหล็กกับฮาโลเจน (โดยไม่คำนึงถึงประเภทของฮาโลเจน) เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน ปฏิสัมพันธ์ของเหล็กกับโบรมีนเกิดขึ้นที่ความดันไอที่เพิ่มขึ้นของหลัง:

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

3เฟ + 4I 2 = เฟ 3 I 8.

ปฏิสัมพันธ์ของเหล็กกับกำมะถัน (ผง) ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสก็เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนเช่นกัน:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2เฟ + พี = เฟ 2 พี;

3เฟ + พี = เฟ 3 พี

เหล็กสามารถทำปฏิกิริยากับอโลหะ เช่น คาร์บอนและซิลิกอน:

3เฟ + ค = เฟ 3 ค;

ในบรรดาปฏิกิริยาของปฏิกิริยาของเหล็กกับสารที่ซับซ้อน ปฏิกิริยาต่อไปนี้มีบทบาทพิเศษ - เหล็กสามารถลดโลหะที่อยู่ในชุดกิจกรรมทางด้านขวาจากสารละลายเกลือ (1) เพื่อลดธาตุเหล็ก (III ) สารประกอบ (2):

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

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

เหล็กที่ความดันสูงทำปฏิกิริยากับออกไซด์ที่ไม่ก่อตัวเป็นเกลือ - CO เพื่อสร้างสารที่มีองค์ประกอบซับซ้อน - คาร์บอนิล - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 และ Fe 3 (CO) 12

เหล็กจะเสถียรในน้ำและสารละลายด่างเจือจางในกรณีที่ไม่มีสิ่งเจือปน

รับธาตุเหล็ก

วิธีหลักในการรับธาตุเหล็กคือจากแร่เหล็ก (เฮมาไทต์, แมกนีไทต์) หรือการอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือ (ในกรณีนี้จะได้ธาตุเหล็กที่ "บริสุทธิ์" เช่น เหล็กที่ไม่มีสิ่งเจือปน)

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย

เครื่องชั่งเหล็ก Fe 3 O 4 ที่มีน้ำหนัก 10 กรัม ได้รับการบำบัดครั้งแรกด้วยสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 150 มล. (ความหนาแน่น 1.1 กรัม/มล.) โดยมีไฮโดรเจนคลอไรด์เป็นเศษส่วนมวล 20% จากนั้นจึงเติมเหล็กส่วนเกินลงในสารละลายที่ได้ กำหนดองค์ประกอบของสารละลาย (เป็น % โดยน้ำหนัก)

การตัดสินใจ

เราเขียนสมการปฏิกิริยาตามเงื่อนไขของปัญหา: 8HCl + Fe 3 O 4 \u003d FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2) เมื่อทราบความหนาแน่นและปริมาตรของสารละลายกรดไฮโดรคลอริกแล้ว คุณสามารถหามวลของมันได้: m โซล (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl); m โซล (HCl) \u003d 150 × 1.1 \u003d 165 ก. คำนวณมวลของไฮโดรเจนคลอไรด์: m(HCl)=msol(HCl)×ω(HCl)/100%; ม.(HCl) = 165 x 20%/100% = 33 ก. มวลโมลาร์ (มวลของหนึ่งโมล) ของกรดไฮโดรคลอริก คำนวณโดยใช้ตารางองค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev - 36.5 กรัม / โมล ค้นหาปริมาณของสารไฮโดรเจนคลอไรด์: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v (HCl) \u003d 33 / 36.5 \u003d 0.904 โมล มวลโมลาร์ (มวลหนึ่งโมล) ของมาตราส่วน คำนวณโดยใช้ตารางองค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev - 232 ก./โมล ค้นหาปริมาณสเกลของสาร: v (Fe 3 O 4) \u003d 10/232 \u003d 0.043 โมล ตามสมการ 1, v(HCl): v(Fe 3 O 4) \u003d 1: 8 ดังนั้น v (HCl) \u003d 8 v (Fe 3 O 4) \u003d 0.344 mol จากนั้นปริมาณของสารไฮโดรเจนคลอไรด์ที่คำนวณตามสมการ (0.344 โมล) จะน้อยกว่าที่ระบุในเงื่อนไขของปัญหา (0.904 โมล) ดังนั้นกรดไฮโดรคลอริกจึงเกินและจะเกิดปฏิกิริยาอื่น: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3) พิจารณาปริมาณของสารเหล็กคลอไรด์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาแรก (ดัชนีแสดงถึงปฏิกิริยาเฉพาะ): v 1 (FeCl 2): ​​v (Fe 2 O 3) = 1:1 = 0.043 โมล; v 1 (FeCl 3): v (Fe 2 O 3) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0.086 โมล พิจารณาปริมาณของไฮโดรเจนคลอไรด์ที่ไม่เกิดปฏิกิริยาในปฏิกิริยา 1 และปริมาณของธาตุเหล็ก (II) คลอไรด์ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยา 3: v rem (HCl) \u003d v (HCl) - v 1 (HCl) \u003d 0.904 - 0.344 \u003d 0.56 โมล; v 3 (FeCl 2): ​​v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) \u003d 0.28 โมล พิจารณาปริมาณของสาร FeCl 2 ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยา 2 ปริมาณทั้งหมดของสาร FeCl 2 และมวลของสาร: v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0.086 โมล; v 2 (FeCl 2): ​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0.129 โมล; ผลรวม (FeCl 2) \u003d v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) \u003d 0.043 + 0.129 + 0.28 \u003d 0.452 โมล; m (FeCl 2) \u003d v ผลรวม (FeCl 2) × M (FeCl 2) \u003d 0.452 × 127 \u003d 57.404 ก. ให้เราหาปริมาณของสารและมวลของเหล็กที่เข้าสู่ปฏิกิริยา 2 และ 3: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) \u003d 1/2 × v 2 (FeCl 3) \u003d 0.043 โมล; v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 โมล; ผลรวม (Fe) \u003d v 2 (Fe) + v 3 (Fe) \u003d 0.043 + 0.28 \u003d 0.323 โมล; ม.(เฟ) = v ผลรวม (เฟ) ×ม(เฟ) = 0.323 ×56 = 18.088 ก. ให้เราคำนวณปริมาณของสารและมวลของไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยา 3: v (H 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) \u003d 0.28 โมล; ม. (H 2) \u003d v (H 2) × M (H 2) \u003d 0.28 × 2 \u003d 0.56 ก. เรากำหนดมวลของสารละลายที่ได้ m ' sol และเศษส่วนมวลของ FeCl 2 ในนั้น: m’ sol \u003d m sol (HCl) + m (Fe 3 O 4) + m (Fe) - m (H 2);

IRON, Fe (a. iron; n. Eisen; f. fer; and. hierro) เป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VIII ของระบบธาตุ เลขอะตอม 26 มวลอะตอม 55.847 ธรรมชาติประกอบด้วย 4 ไอโซโทปที่เสถียร: 54 Fe (5.84%), 56 Fe (91.68%), 57 Fe (2.17%) และ 58 Fe (0.31%) ได้รับไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 52 Fe, 53 Fe, 55 Fe, 59 Fe, 60 Fe เหล็กเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์ เป็นครั้งแรกที่คนอาจคุ้นเคยกับเหล็กอุกกาบาตเพราะ ชื่อภาษาอียิปต์โบราณสำหรับเหล็ก "beni-pet" หมายถึงเหล็กจากสวรรค์ ในตำราของชาวฮิตไทต์กล่าวถึงเหล็กว่าเป็นโลหะที่ตกลงมาจากท้องฟ้า

เหล็กในธรรมชาติ

เหล็กเป็นองค์ประกอบเดียวที่ก่อตัวเป็นหินที่มีวาเลนซ์แปรผัน อัตราส่วนของเหล็กออกไซด์ต่อเหล็กเฟอรัสจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เมื่อกรดซิลิกิกของสารหลอมละลายเพิ่มขึ้น การเติบโตที่มากขึ้นเกิดขึ้นในระบบอัลคาไลน์ ซึ่งแร่ธาตุที่มีเหล็กเฟอร์ริก - , (Na,Fe)Si 2 O 6 จะกลายเป็นหิน ในกระบวนการแปรสภาพ เห็นได้ชัดว่าเหล็กมีความคล่องตัวน้อย ปริมาณธาตุเหล็กในตะกอนมหาสมุทรสมัยใหม่นั้นใกล้เคียงกับปริมาณในหินอาร์กิลเลเชียสและหินอะกิลเลเชียสในสมัยโบราณ ดูประเภทการฝากทางพันธุกรรมหลักและรูปแบบการเพิ่มคุณค่าในบทความ

รับธาตุเหล็ก

เหล็กบริสุทธิ์ได้มาจากการรีดิวซ์จากออกไซด์ (เหล็กไพโรฟอริก) อิเล็กโทรไลซิสของสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือ (เหล็กอิเล็กโทรลีติค) การสลายตัวของเหล็กเพนทาคาร์บอนิล Fe (CO) 5 เมื่อให้ความร้อนถึง t 250 ° C เหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูง (99.99%) ได้มาจากการหลอมแบบโซน เหล็กบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ (สิ่งเจือปนประมาณ 0.16% ของคาร์บอน กำมะถัน ฯลฯ) ถูกถลุงโดยการออกซิไดซ์ส่วนประกอบของเหล็กหล่อในการผลิตเหล็กแบบเปิดเตาและในเครื่องแปลงออกซิเจน เหล็กเชื่อมหรือเหล็กอิฐได้มาจากการออกซิไดซ์สิ่งเจือปนของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำด้วยเหล็กหรือโดยการลดแร่ด้วยคาร์บอนแข็ง เหล็กจำนวนมากถูกถลุงในรูปของเหล็กกล้า (มีคาร์บอนมากถึง 2%) หรือเหล็กหล่อ (มีคาร์บอนมากกว่า 2%)

การใช้เหล็ก

โลหะผสมเหล็ก-คาร์บอนเป็นพื้นฐานในการออกแบบวัสดุที่ใช้ในทุกอุตสาหกรรม เหล็กทางเทคนิค - วัสดุสำหรับแกนของแม่เหล็กไฟฟ้าและจุดยึดของเครื่องจักรไฟฟ้า, แผ่นแบตเตอรี่ ผงเหล็กใช้ในปริมาณมากในการเชื่อม เหล็กออกไซด์ - สีแร่ ferromagnetic Fe 3 O 4 , g-Fe ใช้สำหรับการผลิตวัสดุแม่เหล็ก ซัลเฟต FeSO 4 .7H 2 O ใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอในการผลิตหมึกสีน้ำเงินปรัสเซียน FeSO4 เป็นตัวจับตัวเป็นก้อนสำหรับ เหล็กยังใช้ในการพิมพ์ ยา (เป็นสารต้านโลหิตจาง); ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีประดิษฐ์ของเหล็ก - ตัวบ่งชี้ในการศึกษากระบวนการทางเคมี - เทคโนโลยีและชีวภาพ

วัสดุนี้เป็นที่รู้จักอย่างไรตั้งแต่ 3-4,000 ปีก่อนคริสตกาล อี ในตอนแรกเหล็กจากอุกกาบาตตกลงสู่สายตาของมนุษย์ดังนั้นในสมัยนั้นจึงมีค่ามากกว่าทองคำ จากนั้นชาวฮิตไทต์เชี่ยวชาญการพัฒนาตะกอนและชาวโรมันเรียนรู้วิธีหลอมเหล็ก

ตั้งแต่นั้นมาการใช้โลหะก็เพิ่มขึ้นเท่านั้น ดังนั้นวันนี้เราจะพูดถึงการใช้เหล็กและสารประกอบของธาตุเหล็กในชีวิตมนุษย์: ในชีวิตประจำวัน เศรษฐกิจของประเทศ อุตสาหกรรม และการใช้โลหะในด้านอื่นๆ

มาดูกันว่าเหตุใดเหล็กจึงถูกนำมาใช้มากที่สุดในโลหะวิทยา

โดยเหล็กมักไม่ได้หมายถึงสารดังกล่าว แต่เป็นเหล็กไฟฟ้าคาร์บอนต่ำ - นี่คือชื่อของโลหะผสมตาม GOST เหล็กบริสุทธิ์จริงๆ นั้นหาได้ไม่ง่ายนัก และใช้สำหรับการผลิตวัสดุแม่เหล็กโดยเฉพาะ

เหล็กเป็นสารเฟอร์โรแมกเนติก กล่าวคือ มันจะกลายเป็นแม่เหล็กเมื่อมีสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม คุณสมบัตินี้ขึ้นอยู่กับสิ่งเจือปนและโครงสร้างของโลหะเป็นอย่างมาก เหล็กบริสุทธิ์สัมบูรณ์สูงกว่าตัวบ่งชี้เดียวกันของเหล็กทางเทคนิค 100-200 เท่า สามารถพูดได้เช่นเดียวกันเกี่ยวกับขนาดของเกรน: ยิ่งเกรนมีขนาดใหญ่เท่าใดคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสารก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น การตัดเฉือนก็มีความสำคัญเช่นกัน แม้ว่าอิทธิพลจะไม่น่าประทับใจนัก เฉพาะเหล็กดังกล่าวเท่านั้นที่ใช้เพื่อให้ได้วัสดุแม่เหล็กทั้งหมดสำหรับวิศวกรรมไฟฟ้าและไดรฟ์แม่เหล็ก

ในพื้นที่อื่น ๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ เหล็กและเหล็กหล่อพบการใช้งาน ดังนั้น เมื่อพูดถึงการใช้เหล็ก หนึ่งพูดถึงการใช้เหล็ก

วิดีโอด้านล่างจะบอกเกี่ยวกับวิธีการใช้โลหะผสมเหล็ก:

การเชื่อมต่อ

โลหะทั้งหมดที่ใช้ในการผลิตแบ่งออกเป็นอโลหะและเหล็ก สีดำ - เป็นโลหะผสมเหล็กโดยเฉพาะเหล็กและเหล็กหล่อ ส่วนที่เหลือ - เงินไม่มีธาตุเหล็ก ดังนั้น ผู้ที่เกี่ยวข้องกับการถลุงเหล็กและเหล็กกล้าจึงเรียกว่า โลหะวิทยาเหล็ก และส่วนที่เหลือทั้งหมดเรียกว่า อโลหะ โลหะวิทยาเหล็กคิดเป็น 95% ของกระบวนการโลหะวิทยาทั้งหมด โลหะผสมเหล็กแบ่งออกเป็นดังนี้:

• เหล็ก- โลหะผสมของเหล็กกับคาร์บอนและส่วนผสมอื่น ๆ ซึ่งมีเศษส่วนมวลไม่เกิน 2.14% คาร์บอนทำให้เหล็กมีความเหนียวและแข็ง องค์ประกอบยังอาจรวมถึงแมงกานีส ฟอสฟอรัส กำมะถัน และอื่นๆ
• เหล็กหล่อ- โลหะผสมที่มีคาร์บอนซึ่งอนุญาตให้มีองค์ประกอบที่สูงขึ้น - มากถึง 4.3% นอกจากนี้เหล็กหล่อมีคุณสมบัติแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรูปแบบที่โลหะผสมประกอบด้วยคาร์บอน: หากสารทำปฏิกิริยากับเหล็กจะได้เหล็กหล่อสีขาวหากรวมอยู่ในรูปของกราไฟต์ - สีเทา
• เฟอร์ไรท์- เหล็กที่มีส่วนผสมของคาร์บอนและองค์ประกอบอื่น ๆ ขั้นต่ำ - 0.04% ที่จริงแล้วนี่คือเหล็กบริสุทธิ์ทางเคมี
• เพอร์ไลต์- ไม่ใช่โลหะผสม แต่เป็นส่วนผสมเชิงกลของเหล็กคาร์ไบด์และเฟอร์ไรต์ คุณสมบัติแตกต่างจากโลหะอย่างชัดเจน
• ออสเทนไนต์- สารละลายคาร์บอนในเหล็กที่มีส่วนแบ่งของสารแรกถึง 0.8% ออสเทนไนท์มีความเหนียวและไม่มีสมบัติเป็นแม่เหล็ก

อ่านเกี่ยวกับวิธีการใช้เหล็กแบบเหล็กด้านล่าง

เหล็ก

แน่นอน เหล็กกล้าและเหล็กหล่อถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย และการใช้งานขึ้นอยู่กับสัดส่วนของคาร์บอนในองค์ประกอบ บนพื้นฐานนี้เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมมีความโดดเด่น ในกรณีแรก สิ่งเจือปนจะอยู่อย่างถาวร กล่าวคือ เข้าไปในโลหะผสมเนื่องจากลักษณะเฉพาะของกระบวนการถลุง สารเจือปนถูกนำมาใช้โดยเฉพาะเพื่อให้คุณสมบัติพิเศษแก่วัสดุ วาเนเดียม โครเมียม และอื่นๆ ใช้เป็นองค์ประกอบในการผสม

เหล็กกล้าคาร์บอนแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม:

• คาร์บอนต่ำ- ส่วนแบ่งขององค์ประกอบน้อยกว่า 0.25% ซึ่งอ่อนตัวและเหนียวที่สุด
• คาร์บอนปานกลาง- มีส่วนแบ่งของคาร์บอนสูงถึง 0.6%;
• คาร์บอนสูง– เนื้อหาองค์ประกอบเกิน 0.6%

โลหะผสมเหล็กประกอบด้วย 3 กลุ่ม:

• โลหะผสมต่ำ– เศษส่วนมวลของส่วนประกอบทั้งหมดคือ 2.5%:
• โลหะผสมปานกลาง– ที่นี่เนื้อหาทั้งหมดสามารถเข้าถึง 10%;
• อัลลอยด์สูง– สัดส่วนของธาตุเจือเกิน 10%

เหล็กกล้าผสมมักจะเป็นวัสดุสำหรับเครื่องมือและส่วนประกอบของเครื่องจักร เนื่องจากการเติมส่วนผสมเพิ่มเติมจะเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสม ทำให้ทนความร้อนหรือต้านทานการกัดกร่อนได้ ส่วนใหญ่จะใช้วัสดุคาร์บอนสำหรับโครงสร้างเฟรม การผลิตท่อประปา และอื่นๆ

เหล็กทั้งหมดสามารถแบ่งออกได้ตามวัตถุประสงค์:

• การก่อสร้าง- ส่วนใหญ่เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนสูงหรือปานกลาง โลหะผสมใช้สำหรับงานก่อสร้างทั้งหมดตั้งแต่การสร้างโครงโลหะไปจนถึงการผลิตของใช้ในครัวเรือนและแผ่นหลังคา
• โครงสร้าง- เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่มีเศษธาตุสูงถึง 0.75% เป็นวัสดุสำหรับวิศวกรรมเครื่องกลทุกสาขาตั้งแต่จักรยานไปจนถึงเรือเดินทะเล
• เครื่องมือ- คาร์บอนต่ำ แต่แตกต่างจากโครงสร้างด้วยเนื้อหาแมงกานีสที่ต่ำมาก - ไม่เกิน 0.4% นี่คือพื้นฐานของเครื่องมือวัด, ประทับตรา, ตัด;
• เหล็กพิเศษ- แบ่งออกเป็น 2 ชนิดย่อย: มีคุณสมบัติทางกายภาพพิเศษ - เหล็กไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กที่กำหนดและเคมีพิเศษ - ทนความร้อน, สแตนเลสและอื่น ๆ

การใช้โลหะผสมเหล็กจะพิจารณาจากคุณภาพ

• ดังนั้น เหล็กกล้าไร้สนิมจึงถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างและวิศวกรรมเครื่องกล ซึ่งต้องการความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงกว่าปกติ
• โลหะผสมทนความร้อน "ทำงาน" ที่อุณหภูมิสูง - กังหัน, สายทำความร้อน ทนความร้อน - ไม่ออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับหน่วยงานต่างๆ ในด้านวิศวกรรมความร้อน

การแบ่งประเภทของโลหะผสมนั้นขึ้นอยู่กับคุณภาพ พารามิเตอร์นี้กำหนดเนื้อหาของฟอสฟอรัสและกำมะถัน - สิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายซึ่งลดความแข็งแรงของโลหะผสม มี 4 ประเภท:

• เหล็กคุณภาพธรรมดาประกอบด้วยกำมะถันสูงถึง 0.06% และฟอสฟอรัส 0.07% เหล่านี้เป็นวัสดุก่อสร้างทั่วไปที่ใช้ในการผลิตท่อ ช่อง มุม โปรไฟล์ และผลิตภัณฑ์โลหะอื่น ๆ
• คุณภาพ- ช่วยให้มีปริมาณกำมะถันสูงถึง 0.035% และฟอสฟอรัสในสัดส่วนที่เท่ากัน นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์โลหะรีด ตัวเรือน ชิ้นส่วนเครื่องจักร และเหล็กกล้าเครื่องมือบางเกรด
• คุณภาพสูง– สัดส่วนของกำมะถันและฟอสฟอรัสไม่เกิน 0.025% ตามลำดับ หมวดหมู่นี้รวมถึงเครื่องมือและเหล็กกล้าโครงสร้างที่ใช้ภายใต้สภาวะโหลดสูง
• คุณภาพสูงโดยเฉพาะ– ปริมาณกำมะถันน้อยกว่า 0.015% ปริมาณฟอสฟอรัสน้อยกว่า 0.025% วัสดุนี้มีความทนทานต่อการสึกหรอสูงสุด บางเกรดมีความโดดเด่นในหมวดหมู่พิเศษและมีการทำเครื่องหมายตามนั้น ตัวอย่างเช่น เหล็กลูกปืนหรือเหล็กตัดความเร็วสูง ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ของเครื่องมือตัดคุณภาพสูง

วิดีโอด้านล่างจะบอกเกี่ยวกับการใช้เหล็กหล่อและเหล็กกล้า:

เหล็กหล่อ

การใช้เหล็กหล่อนั้นไม่น้อยไปกว่ากัน เนื่องจากคุณภาพเชิงกลของมันเทียบได้กับเหล็กเกรดต่างๆ ตามประเภทของเหล็กหล่อ การใช้งานยังแตกต่างกัน:

• เหล็กหล่อสีเทา- คาร์บอนในเหล็กอยู่ในรูปของแผ่นกราไฟต์ มีคุณสมบัติการหล่อที่ดีและการหดตัวต่ำ แต่คุณภาพที่โดดเด่นที่สุดคือความทนทานต่อการโหลดแบบแปรผัน เหล็กหล่อสีเทาใช้ในการผลิตเครื่องรีด เตียง ตลับลูกปืน มู่เล่ แหวนลูกสูบ ชิ้นส่วนของรถแทรกเตอร์และเครื่องยนต์รถยนต์ ตัวเรือน และอื่นๆ
• เหล็กหล่อสีขาว- คาร์บอนสร้างพันธะกับเหล็ก เกือบทั้งหมดใช้สำหรับเหล็ก
• เหล็กดัด- คาร์บอนอยู่ในรูปของการรวมเป็นทรงกลม แบบฟอร์มนี้ให้ความทนทานสูงต่อแรงดึงและแรงดัด เหล็กหล่อใช้ทำชิ้นส่วนกังหัน เพลาข้อเหวี่ยงของรถแทรกเตอร์และรถยนต์ เกียร์ แม่พิมพ์ และอื่นๆ

เหล็กหล่อยังสามารถผสมเข้าด้วยกันเพื่อผลิตโลหะผสมที่มีคุณสมบัติหลากหลาย

• เหล็กหล่อที่ทนต่อการสึกหรอใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนปั๊ม เบรก แผ่นคลัตช์
• ทนความร้อนใช้ในการก่อสร้างเตาหลอม, เตาเผาแบบเปิด, เตาเผาความร้อน
• ทนความร้อนใช้ในการก่อสร้างเตาเผาก๊าซ ในการผลิตอุปกรณ์คอมเพรสเซอร์ เครื่องยนต์ดีเซล

ใช้ในงานก่อสร้าง

เหล็กกล้าและเหล็กหล่อผสมผสานความแข็งแกร่ง ความทนทาน และราคาย่อมเยาในลักษณะที่ไม่เหมือนใคร ดังนั้นจึงไม่สามารถแทนที่ด้วยวัสดุโครงสร้างอื่นได้ ในการก่อสร้าง ผลิตภัณฑ์โลหะรีดเป็นพื้นฐานพร้อมกับคอนกรีตและอิฐ

ทุนสร้าง

โลหะสามารถให้รูปร่างใด ๆ : จากที่ง่ายที่สุด - แท่ง, ไปจนถึงเหล็กดัดที่ซับซ้อนแปลกประหลาด ในการก่อสร้างพวกเขาพบแอปพลิเคชันสำหรับตัวเลือกทั้งหมด

นอกเหนือจากความจริงที่ว่าเหล็กมีความทนทานโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากผ่านกรรมวิธีพิเศษแล้วยังมีการใช้งานคุณสมบัติอื่นในพื้นที่นี้อย่างแข็งขัน ความจริงก็คือผลิตภัณฑ์โลหะโปรไฟล์นั้นไม่ได้ด้อยกว่าในด้านความแข็งแรงเลยแม้แต่น้อยเมื่อเทียบกับชิ้นส่วนที่เป็นของแข็งที่มีขนาดและรูปร่างเท่ากัน และสิ่งนี้ช่วยลดการใช้วัสดุขององค์ประกอบอาคารลดต้นทุนลดน้ำหนักและอื่น ๆ ได้อย่างมาก ในการก่อสร้าง การรวมกันนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง

ผลิตภัณฑ์โลหะรีดที่ใช้แล้วแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มหลัก

• รูปทรง - ช่อง, I-beams, เชิงมุมและโปรไฟล์ปกติ, เช่นเดียวกับรูพรุน รวมถึงโปรไฟล์พิเศษที่ใช้ เช่น ในเหมือง โลหะรูปทรงถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างโครงทุกประเภทสำหรับโครงสร้างใดๆ ตั้งแต่อาคารไปจนถึงสะพานและเขื่อน นอกจากนี้ยังใช้หากจำเป็นเพื่อเสริมโครงสร้าง
• คุณภาพสูง - อุปกรณ์ คาน ท่อ วงกลม และอื่น ๆ องค์ประกอบเหล่านี้ใช้บ่อยกว่ารูปทรงและมีความหลากหลายมาก:
  • การเสริมแรง - เหล็กเส้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันเรียบและมีซี่โครง การเสริมแรงได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของอาคารและตัวบ่งชี้ไม่ได้เป็นเพียงความต้านทานต่อภาระที่อยู่นิ่ง แต่ยังเพิ่มความแข็งแรงภายใต้แรงดึงและแรงดัดด้วย การเสริมกำลังใช้ในการก่อสร้างฐานราก เพดาน ผนังเสริมความแข็งแรง ตลอดจนการเสริมความแข็งแรงของหน่วยโครงสร้างอื่น ๆ เช่น บันได
  • ท่อ - ใช้ทั้งแบบกลมและแบบโปรไฟล์ แนะนำให้ใช้ท่อสี่เหลี่ยมจัตุรัสเนื่องจากการเชื่อมและการยึดนั้นง่ายกว่าในกรณีของท่อกลมและความต้านทานต่อโหลดก็เท่ากัน
  • คานเป็นผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างจากผลิตภัณฑ์หล่อตันเมื่อต้องการความแข็งแรงภายใต้น้ำหนักบรรทุกสูงสุด

• แผ่นรีด - แผ่นรีดร้อนและรีดเย็นที่มีและไม่มีการเคลือบ เหล่านี้เป็นแผ่นหลังคาและอื่น ๆ พื้นระเบียงไม่เพียง แต่ใช้สำหรับมุงหลังคาเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการก่อสร้างรั้วต่างๆ เนื่องจากวัสดุนี้รวมเอาความเบาสัมพัทธ์เข้ากับความแข็งแรงสูงและความต้านทานต่ออุณหภูมิที่สูงมาก

เหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับโลหะแผ่นมักไม่ค่อยใช้เนื่องจากต้นทุนของโลหะผสมสูงกว่า

จบงาน

พวกเขามักจะขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์โลหะ - ท่อ โปรไฟล์ และโลหะแผ่น

• ท่อที่มีรูปร่างผิดปกติถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในการตกแต่งภายในที่ทันสมัย ใช้ในการสร้างบล็อกนอน เพดานและฉากกั้นในห้อง รั้ว ทั้งบันไดและถนน และแม้แต่ใช้ในการผลิตเฟอร์นิเจอร์ แน่นอนว่าท่อถูกเลือกด้วยการเคลือบที่สวยงาม - โครเมี่ยมแม้ว่าจะมีผลิตภัณฑ์ทาสีด้วยก็ตาม
• โปรไฟล์ - ซอกและขอบตกแต่ง เสาและเพดาน ผนังและการตกแต่งเตาผิง และอื่น ๆ และอื่น ๆ ทุกสิ่งที่หุ้มและบุด้วย drywall, ฟิล์ม, กระดาน, แผง - ทุกอย่างมีกรอบที่ทำจากโปรไฟล์โลหะ ตัวอย่างเช่นในการผลิตเฟอร์นิเจอร์ - ตู้เสื้อผ้าจะใช้โปรไฟล์พิเศษ เหล็กมีความแข็งแรงและทนทานกว่าเหล็กมาก
• โลหะสามารถทำหน้าที่เป็นกรอบเท่านั้น แต่ยังเป็นวัสดุตกแต่งอีกด้วย เพดานไม้ระแนง เทปคาสเซ็ต มีความหลากหลาย น่าสนใจ และทนทานเป็นพิเศษ สามารถทำทั้งแผ่นระแนงและแผงได้ แต่ถ้าต้องการโซลูชันที่ทนทานและแข็งแรง ตัวอย่างเช่น สำหรับการตกแต่งเพดานของสถานีรถไฟซึ่งต้องการความทนทานต่อแรงสั่นสะเทือน แน่นอนว่าใช้เหล็ก
• ประตู - พวกเขาไม่ได้อยู่ในงานตกแต่งอีกต่อไป แต่ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบของระบบป้องกัน ประตูทางเข้าที่ทำจากเหล็กที่มีความหนาเพียงพอเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมและเชื่อถือได้มากที่สุดในการป้องกันการบุกรุกเข้าบ้าน เช่นเดียวกันกับประตูโรงรถหรือประตูสู่สนาม
• โครงสร้างบันได - บันไดโลหะมีความหลากหลายมาก: จากห้องใต้หลังคาที่แนบมาหรือพับได้ไปจนถึงโครงสร้างทุนบนชั้น 2 ตัวเลือกนี้มีความทนทานและเชื่อถือได้ในขณะเดียวกันก็สวยงามมาก บันไดแบบโมดูลาร์สมัยใหม่ผสมผสานกับกระจก พลาสติกใส หรือแม้แต่ไม้ และราวเหล็กดัดสามารถตกแต่งบันไดหินได้

การสื่อสาร

แม้จะมีความจริงที่ว่าท่อเหล็กกำลังแทนที่ท่อพลาสติกและโลหะพลาสติก แต่ก็ยังห่างไกลจากตำแหน่งที่ยอมจำนนโดยสิ้นเชิง เหตุผลนั้นง่าย: มีน้อยเมื่อเทียบกับความแข็งแรงและความทนทานของเหล็ก

• น้ำประปาและท่อน้ำทิ้ง - หากผลิตภัณฑ์พลาสติกสามารถเชื่อมต่อกับบริการบ้านหรืออพาร์ตเมนต์ส่วนตัวได้จะไม่สามารถพูดได้เกี่ยวกับทางหลวงและแม้แต่ท่อส่งน้ำที่ให้บริการในอาคารอพาร์ตเมนต์ อนุญาตเฉพาะท่อเหล็กเท่านั้น และเป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนดไว้อย่างแน่นหนา
• ท่อส่งก๊าซ - ไม่มีตัวเลือก ใช้เหล็กเท่านั้น
• ระบบทำความร้อน - ในอาคาร ระบบอาจรวมถึงท่อพลาสติก ทางหลวงในเมืองและภูมิภาคไม่ต้องพูดถึงท่อส่งโดยตรงไปยังห้องหม้อไอน้ำเท่านั้นที่สามารถเป็นเหล็กได้ อุณหภูมิเริ่มต้นของน้ำอุ่นนั้นสูงกว่าที่ท่อพลาสติกสามารถทนได้ ไม่ต้องพูดถึงแรงดัน
• ตามกฎแล้วแบตเตอรี่และหม้อน้ำยังใช้เหล็กหรือเหล็กหล่อ - เหล็กหล่อมีความจุความร้อนสูงกว่าและทนต่อค้อนน้ำ ไม่ว่าจะเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนด้วยตัวเลือกที่ทันสมัยเหล็กก็ยังคงอยู่ในโครงสร้าง หม้อน้ำไฟฟ้า - คอนเว็กเตอร์, น้ำมันทำจากเหล็กเสมอเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูงจึงปล่อยความร้อนสู่อากาศทันที
• สายเคเบิล - สายไฟในบ้านมักซ่อนอยู่ในกล่องพลาสติก อย่างไรก็ตาม สายไฟที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่จะได้รับการปกป้องด้วยท่อโลหะ
• Chimneys - ท่อเหล็กเป็นตัวเลือกที่ง่ายที่สุด ราคาไม่แพง และเบาที่สุด สำหรับการผลิตจะใช้เหล็กทนความร้อนพิเศษและทนทานต่อการกัดกร่อน

อุปกรณ์และของใช้ในบ้าน

เครื่องใช้ใด ๆ ที่ติดตั้งในบ้านทำจากเหล็ก

• หม้อต้มให้ความร้อน - ไม่ว่าอุปกรณ์จะใช้เชื้อเพลิงชนิดใด ตัวถังทำจากเหล็กเสมอ เตาเชื้อเพลิงแข็งมีส่วนที่เป็นเหล็กหล่อ
• อุปกรณ์ในครัว - เตา เตาอบ ไมโครเวฟ หม้อนึ่งและอื่นๆ มีโครงเหล็กและชิ้นส่วนต่างๆ ในห้องครัว เหล็กยังเป็นวัสดุตกแต่งที่เป็นที่ต้องการ เช่น ท็อปครัว เช่น การตกแต่งผ้ากันเปื้อน เหล็กเป็นวัสดุตกแต่งที่ดีและดูเรียบง่ายเท่านั้น
• เครื่องซักผ้า เครื่องอบผ้า และเครื่องล้างจานก็ไม่สามารถทำได้หากไม่มีเตารีด
• ไม่ค่อยได้ใช้ท่อประปาเหล็กเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูง แต่ยังคงติดตั้งอ่างอาบน้ำเหล็กหล่อและอ่างล้างหน้า วัสดุเก็บความร้อนได้ดีกว่าและทนทานมาก
• ถ้วยชามและช้อนส้อม, ที่รองแก้วและแจกัน, ที่วางและอุปกรณ์, อุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์เสริมขนาดเล็ก - สถานที่ที่ไม่ได้ใช้เตารีดสามารถนับได้ด้วยนิ้ว
• เหล็กดัด - ของตกแต่งประเภทนี้เป็นงานศิลปะที่แท้จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงการตีขึ้นรูปร้อน ซึ่งแต่ละผลิตภัณฑ์ แต่ละรายละเอียดทำด้วยมือเพียงครั้งเดียว ตะแกรงเหล็กดัด ราวบันได เตาผิง รั้ว ประดับพระราชวังและศาลาสมัยใหม่ และแน่นอน อพาร์ทเมนท์ที่อยู่อาศัย

เหล็กเป็นวัสดุโครงสร้างหลัก ในการก่อสร้าง เหล็กและเหล็กหล่อเป็นวัสดุพื้นฐานพร้อมกับหินสำหรับก่อสร้าง การใช้งานและความหลากหลายของโลหะผสมท้าทายคำอธิบาย

ข้อมูลที่เป็นประโยชน์เพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้ธาตุเหล็กมีอยู่ในวิดีโอนี้: