Lấy và ứng dụng sắt. Tính chất hóa học và vật lý của sắt

Brazhnikova Alla Mikhailovna,

Trường trung học GBOU №332

Quận Nevsky của St.Petersburg

Sách hướng dẫn này xem xét các câu hỏi về chủ đề "Hóa học của Sắt". Ngoài những vấn đề lý thuyết truyền thống, những vấn đề vượt ra ngoài mức cơ bản cũng được xem xét. Nó chứa các câu hỏi để tự kiểm soát, cho phép học sinh kiểm tra mức độ nắm vững tài liệu giáo dục liên quan để chuẩn bị cho kỳ thi.

CHƯƠNG 1. SẮT LÀ MỘT CHẤT ĐƠN GIẢN.

Cấu trúc của nguyên tử sắt .

Sắt là nguyên tố d, nằm trong phân nhóm phụ của nhóm VIII của hệ thống tuần hoàn. Kim loại phổ biến nhất trong tự nhiên sau nhôm. Nó là một phần của nhiều loại khoáng sản: quặng sắt nâu (hematit) Fe 2 O 3, quặng sắt từ tính (magnetit) Fe 3 O 4, pyrit FeS 2.

Cấu trúc điện tử : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2.

Valence : II, III, (IV).

Các trạng thái oxi hóa: 0, +2, +3, +6 (chỉ trong các chất lên men K 2 FeO 4).

tính chất vật lý.

Sắt là kim loại sáng bóng, màu trắng bạc, m.p. - 1539 0 C.

Biên lai.

Sắt nguyên chất có thể thu được bằng cách khử oxit bằng hiđro khi đun nóng, cũng như bằng cách điện phân dung dịch chứa muối của nó. Quá trình miền - thu được sắt ở dạng hợp kim với cacbon (gang và thép):

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

Tính chất hóa học.

I. Tương tác với đơn chất - phi kim loại

1) Với clo và lưu huỳnh (khi đun nóng). Với chất oxi hóa mạnh hơn, clo oxi hóa sắt thành Fe 3+, với chất yếu hơn - lưu huỳnh - thành Fe 2+:

2Fe 2 + 3Cl → 2FeCl 3

2) Với than, silic và photpho (ở nhiệt độ cao).

3) Trong không khí khô, nó bị oxi hóa bởi oxi, tạo thành cặn - hỗn hợp sắt (II) và (III) oxit:

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3)

II. Tương tác với các chất phức tạp.

1) Quá trình ăn mòn (rỉ) sắt xảy ra trong không khí ẩm:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe (OH) 3

Ở nhiệt độ cao (700 - 900 0 C) trong điều kiện không có oxy, sắt phản ứng với hơi nước, chuyển hydro ra khỏi nó:

3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2

2) Khử hydro từ axit clohydric và axit sunfuric loãng:

Fe + 2HCl \ u003d FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 (razb.) \ U003d FeSO 4 + H 2

Axit sunfuric và nitric đậm đặc không phản ứng với sắt ở nhiệt độ thường do sự thụ động hóa của nó.

Với axit nitric loãng, sắt bị oxi hóa thành Fe 3+, sản phẩm khử của HNO 3 phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ:

8Fe + 30HNO 3 (rất tốt ở phần mười hai) → 8Fe (NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

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

Fe + 6HNO 3 (đồng quy) → (nhiệt độ) Fe (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

3) Phản ứng với dung dịch các muối kim loại bên phải của sắt trong dãy điện hoá của hiệu điện thế kim loại:

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

CHƯƠNG2. HỢP CHẤT SẮT (II).

Sắt ô-xít(II) .

Oxit FeO là chất bột màu đen, không tan trong nước.

Biên lai.

Phục hồi từ oxit sắt (III) ở 500 0 C bằng tác dụng của cacbon monoxit (II):

Fe 2 O 3 + CO → 2FeO + CO 2

Tính chất hóa học.

Oxit chính tương ứng với hiđroxit Fe (OH) 2: nó tan trong axit, tạo thành muối sắt (II):

FeO + 2HCl → FeCl 2 + H 2 O

Sắt hydroxit (II).

Hiđroxit sắt Fe (OH) 2 là một bazơ không tan trong nước.

Biên lai.

Tác dụng của kiềm với muối sắt () khi không tiếp cận không khí:

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

Tính chất hóa học.

Hiđroxit Fe (OH) 2 thể hiện tính bazơ, tan tốt trong axit khoáng, tạo thành muối.

Fe (OH) 2 + H 2 SO 4 → FeSO 4 + 2H 2 O

Khi đun nóng, nó bị phân hủy:

Fe (OH) 2 → (nhiệt độ) FeO + H 2 O

tính chất oxi hóa khử.

Các hợp chất sắt (II) thể hiện tính khử vừa đủ, chúng chỉ bền trong môi trường trơ; trong không khí (chậm) hoặc trong dung dịch nước dưới tác dụng của chất oxi hóa (nhanh chóng) chúng chuyển thành các hợp chất sắt (III):

4 Fe (OH) 2 (kết tủa) + 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

Các hợp chất sắt (II) cũng có thể hoạt động như chất oxi hóa:

FeO + CO → (nhiệt độ) Fe + CO

CHƯƠNG 3. HỢP CHẤT SẮT (III).

Sắt ô-xít(III)

Oxit Fe 2 O 3 là hợp chất sắt có chứa oxi tự nhiên bền nhất. Nó là một oxit lưỡng tính, không tan trong nước. Nó được hình thành trong quá trình nung pyrit FeS 2 (xem 20.4 "Thu nhận SO 2".

Tính chất hóa học.

1) Hòa tan trong axit, nó tạo thành muối sắt (III):

Fe 2 O 3 + 6HCl → 2FeCl 3 + 3H 2 O

2) Khi hợp nhất với kali cacbonat, nó tạo thành kali ferit:

Fe 2 O 3 + K 2 CO 3 → (nhiệt độ) 2KFeO 2 + CO 2

3) Dưới tác dụng của chất khử, nó đóng vai trò là chất oxi hóa:

Fe 2 O 3 + 3H 2 → (nhiệt độ) 2Fe + 3H 2 O

Sắt hydroxit (III)

Hiđroxit sắt Fe (OH) 3 là chất có màu nâu đỏ, không tan trong nước.

Biên lai.

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

Tính chất hóa học.

Hiđroxit Fe (OH) 3 là bazơ yếu hơn sắt (II) hiđroxit, có tính lưỡng tính yếu.

1) Hòa tan trong axit yếu:

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

2) Khi đun sôi trong dung dịch NaOH 50% thì tạo thành

Fe (OH) 3 + 3NaOH → Na 3

Muối sắt (III).

Bị thủy phân mạnh trong dung dịch nước:

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

Dưới tác dụng của các chất khử mạnh trong dung dịch nước, chúng thể hiện Tính oxy hóa, biến thành muối sắt (II):

2FeCl 3 + 2KI → 2FeCl 2 + I 2 + 2KCl

Fe 2 (SO 4) 3 + Fe → 3 Fe

CHƯƠNG4. PHẢN ỨNG ĐỊNH LƯỢNG.

Các phản ứng định tính với các ion Fe 2+ và Fe 3+.

Thuốc thử cho ion Fe 2+ là kali hexacyanoferrat (III) (muối đỏ), tạo ra kết tủa màu xanh lam đậm của muối hỗn hợp - kali-sắt (II) hexacyanoferrat (III) hoặc màu xanh da trời:

FeCl 2 + K 3 → KFe 2+ ↓ + 2KCl

Thuốc thử cho ion Fe 3+ là ion thiocyanat (ion thiocyanat) CNS -, khi tương tác với muối sắt (III), một chất có màu đỏ máu được tạo thành - sắt (III) thiocyanat:

FeCl 3 + 3KCNS → Fe (CNS) 3 + 3KCl

3) Cũng có thể phát hiện ion Fe 3+ bằng cách sử dụng kali hexacyanoferrat (II) (muối vàng trong máu). Trong trường hợp này, một chất không tan trong nước có màu xanh lam đậm được tạo thành - kali-sắt (III) hexacyanoferrate (II) hoặc Màu xanh nước biển:

FeCl 3 + K 4 → KFe 3+ ↓ + 3KCl

CHƯƠNG 5. KÝ HIỆU Y HỌC VÀ SINH HỌC CỦA SẮT.

Vai trò của sắt đối với cơ thể.

Sắt tham gia cấu tạo huyết sắc tố trong máu, tổng hợp hormon tuyến giáp, bảo vệ cơ thể khỏi vi khuẩn. Nó cần thiết cho sự hình thành của các tế bào bảo vệ miễn dịch, nó cần thiết cho "công việc" của các vitamin B.

Sắt là một phần của hơn 70 enzym khác nhau, bao gồm cả enzym hô hấp, đảm bảo quá trình hô hấp trong tế bào và mô, và tham gia vào quá trình trung hòa các chất lạ xâm nhập vào cơ thể con người.

Quá trình tạo máu. Huyết sắc tố.

Trao đổi khí ở phổi và mô.

Thiếu máu do thiếu sắt.

Cơ thể thiếu sắt dẫn đến các bệnh như thiếu máu, thiếu máu.

Thiếu máu do thiếu sắt (IDA) là một hội chứng huyết học được đặc trưng bởi sự suy giảm tổng hợp hemoglobin do thiếu sắt và biểu hiện bằng thiếu máu và giảm xuất huyết bên. Nguyên nhân chính của IDA là do mất máu và thiếu thức ăn thức uống giàu heme.

Bệnh nhân có thể bị quấy rầy bởi mệt mỏi, khó thở và đánh trống ngực, đặc biệt là sau khi gắng sức, thường - chóng mặt và nhức đầu, ù tai, thậm chí có thể ngất xỉu. Một người trở nên cáu kỉnh, giấc ngủ bị xáo trộn, giảm khả năng tập trung chú ý. Do lưu lượng máu đến da bị giảm nên có thể tăng nhạy cảm với lạnh. Ngoài ra còn có các triệu chứng từ đường tiêu hóa - giảm mạnh cảm giác thèm ăn, rối loạn tiêu hóa (buồn nôn, thay đổi tính chất và tần suất phân).

Sắt là một phần không thể thiếu của các phức hợp sinh học quan trọng, chẳng hạn như hemoglobin (vận chuyển oxy và carbon dioxide), myoglobin (lưu trữ oxy trong cơ), cytochromes (enzym). Cơ thể của một người trưởng thành chứa 4-5 g sắt.

DANH SÁCH TÀI LIỆU ĐÃ SỬ DỤNG:

K.N. Zelenin, V.P. Sergutin, O.V. Malt "Chúng tôi vượt qua kỳ thi hóa học một cách hoàn hảo." Elbl-SPb LLC, 2001.
K.A. Makarov "Hóa học y tế". Nhà xuất bản của Đại học Y khoa St.Petersburg, Đại học Y khoa St.Petersburg, 1996.
N.L. Hóa học đại cương Glinka. Leningrad "Hóa học", 1985.
V.N. Doronkin, A.G. Berezhnaya, T.V. Sazhnev, V.A. Fevraleva “Hóa học. Kiểm tra chuyên đề chuẩn bị cho kỳ thi. Nhà xuất bản "Legion", Rostov-on-Don, 2012.

SẮT (Ferrum, Fe) - một nguyên tố thuộc nhóm VIII của hệ thống tuần hoàn D. I. Mendeleev; là một phần của sắc tố hô hấp, bao gồm hemoglobin, tham gia vào quá trình liên kết và vận chuyển oxy đến các mô trong cơ thể động vật và con người; kích thích chức năng của cơ quan tạo máu; Nó được sử dụng như một loại thuốc cho bệnh thiếu máu và một số tình trạng bệnh lý khác. Đồng vị phóng xạ 59 Fe được dùng làm chất đánh dấu phóng xạ trong nêm, nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Số thứ tự 26, lúc. trọng lượng 55.847.

Bốn đồng vị bền của sắt đã được tìm thấy trong tự nhiên, với các số khối là 54 (5,84%), 56 (91,68%), 57 (2,17%) và 58 (0,31%).

Sắt được tìm thấy ở khắp mọi nơi, cả trên Trái đất, đặc biệt là trong lõi của nó và trong các thiên thạch. Vỏ trái đất chứa 4,2 phần trăm trọng lượng, hoặc 1,5 phần trăm nguyên tử sắt. Hàm lượng sắt trong các thiên thạch đá trung bình là 23% và đôi khi lên tới 90% (những thiên thạch như vậy được gọi là thiên thạch sắt). Ở dạng hợp chất hữu cơ phức tạp, sắt là một phần của sinh vật động thực vật.

Zh. Là một phần của nhiều khoáng chất, là các oxit sắt (quặng sắt đỏ - Fe 2 O 3, quặng sắt từ tính - FeO-Fe 2 O 3, quặng sắt nâu - 2Fe 2 O 3 -3H 2 O), hoặc các muối cacbonat (siderit - FeCO 3), hoặc các hợp chất lưu huỳnh (pyrit sắt, pyrit từ), hoặc cuối cùng là silicat (ví dụ, olivin, v.v.). Zh. Được tìm thấy trong nước ngầm và nước của các hồ chứa khác nhau. Zh. Có trong nước biển với nồng độ 5 10-6%.

Trong kỹ thuật kẽm được sử dụng dưới dạng hợp kim với các nguyên tố khác làm thay đổi đáng kể tính chất của nó. Hợp kim sắt với cacbon có tầm quan trọng lớn nhất.

Tính chất lý - hóa của sắt và các hợp chất của nó

Pure Zh. - một kim loại dễ uốn màu trắng rực rỡ với sắc xám; t ° pl 1539 ± 5 °, t ° sôi xấp xỉ. 3200 °; nhịp đập trọng lượng 7.874; So với các kim loại nguyên chất khác, sở hữu các đặc tính sắt từ cao nhất, tức là khả năng có được các đặc tính của nam châm dưới tác động của từ trường bên ngoài.

Hai biến đổi tinh thể của sắt được biết đến: sắt alpha và gamma. Lần đầu tiên, sửa đổi alpha, ổn định dưới 911 ° và trên 1392 °, lần thứ hai, sửa đổi gamma, trong phạm vi nhiệt độ từ 911 ° đến 1392 °. Ở nhiệt độ trên 769 °, sắt alpha không có từ tính, và dưới 769 °, nó có từ tính. Sắt alpha không từ tính đôi khi được gọi là sắt beta, và sắt alpha ở nhiệt độ cao đôi khi được gọi là sắt delta. Zh. Dễ dàng tương tác với axit loãng (ví dụ, với clohydric, sulfuric, axetic) để giải phóng hydro và tạo thành các muối màu tương ứng của Zh., Tức là muối Fe (II). Tương tác của Z với axit nitric loãng xảy ra mà không xảy ra quá trình tạo hiđro với sự tạo thành muối nitrat sắt của Zh. - Fe (NO 3) 2 và muối amoni của nitơ - NH 4 NO 3. Tại tương tác Zh. Với konts. axit nitric tạo thành muối oxit Zh., tức là muối của Fe (III), - Fe (NO 3) 3, và các oxit nitơ được giải phóng đồng thời.

Trong không khí khô, sắt được bao phủ bởi một lớp màng oxit mỏng (dày 3 nm) (Fe 2 O 3), nhưng không bị gỉ. Ở nhiệt độ cao, trong không khí, sắt bị oxi hóa, tạo cặn sắt - hỗn hợp oxit (FeO) và oxit (Fe 2 O 3) Zh. Trong điều kiện có hơi ẩm và không khí, sắt bị ăn mòn; Nó bị oxy hóa tạo thành gỉ, cạnh là hỗn hợp các oxit sắt ngậm nước. Để bảo vệ sắt không bị gỉ, người ta phủ một lớp mỏng các kim loại khác (kẽm, niken, crom, v.v.) hoặc bằng sơn dầu và vecni, hoặc sự hình thành sắt trên bề mặt đạt được. màng mỏng oxit nitơ - Fe 3 O 4 (luyện thép).

Zh. Thuộc các nguyên tố có hóa trị thay đổi, do đó các hợp chất của nó có khả năng tham gia phản ứng oxi hóa khử. Các hợp chất của sắt bi-, tri- và hexavalent đã được biết đến.

Ổn định nhất là các hợp chất của sắt hóa trị hai và ba. Hợp chất oxi Zh. - oxit (FeO) và oxit (Fe 2 O 3) - có tính bazơ và tạo muối với to-tami. Hiđrat của các oxit này là Fe (OH) 2, Fe (OH) 3 không tan trong nước. Các muối của kim loại đen, tức là hóa trị hai, chất lỏng (FeCl 2, FeSO 4, v.v.), được gọi là muối Fe (II) hoặc muối sắt, không màu ở trạng thái khan và khi có nước kết tinh hoặc ở trạng thái hòa tan, chúng có màu xanh hơi xanh ;, chúng phân ly với sự hình thành của các ion Fe 2+. Hiđrat kết tinh của amoni sunfat kép và J. (NH 4) 2 SO 4 -FeSO 4 -6H 2 O được gọi là muối Mohr. Phản ứng nhạy cảm với muối của Fe (II) là sự tạo thành kết tủa có màu xanh lam - Fe 3 2 với dung dịch K 3 Fe (CN) 6.

Muối oxit, tức là sắt hóa trị ba hoặc Fe (III), được gọi là muối Fe (III) hoặc muối sắt, có màu vàng nâu hoặc nâu đỏ, ví dụ như clorua sắt, được bán trên thị trường ở dạng FeCl hút ẩm màu vàng. tinh thể hiđrat 3 -6H 2 O. Các muối sunfat kép của Fe (III) gọi là phèn sắt, ví dụ như phèn sắt-amoni (NH 4) 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 24H 2 O. Trong dung dịch của Các muối Fe (III) phân ly tạo thành ion Fe 3+. Các phản ứng nhạy cảm với muối Fe (III) là: 1) sự tạo thành kết tủa màu xanh lam Phổ Fe 4 3 với dung dịch K 4 Fe (CN) 6 và 2) sự tạo thành màu đỏ rhodan sắt Fe (CNS) 3 với bổ sung muối thiocyanat (NH 4 CNS hoặc KCN).

Hợp chất của sắt hóa trị sáu là muối của sắt với bạn (lên men K2FeO4, BaFeO4). Tương ứng với các muối này sắt to - that (H2FeO4) và anhydrit của nó không ổn định và ở trạng thái tự do không được nhận. Chất lên men là chất oxy hóa mạnh, chúng không ổn định và dễ bị phân hủy khi giải phóng oxy.

Có một số lượng lớn các hợp chất phức tạp của chất lỏng. Ví dụ, khi thêm kali xyanua vào muối của chất lỏng màu đen, trước tiên, kali xyanua tạo thành kết tủa của chất lỏng xyanua. Fe (CN) 2, sau đó, với một lượng dư KCN , lại hòa tan để tạo thành K 4 Fe (CN) 6 [hexacyano- (II) kali lên men, kali ferricyanide, hoặc kali ferricyanide]. Một ví dụ khác là K 3 Fe (CN) 6 [kali hexacyano- (III) lên men, kali ferricyanide hoặc kali ferrocyanide], v.v. Ferrocyanide tạo ra ion Fe (CN) 4 - trong dung dịch, và ferricinide tạo ra Fe (CN) 6 3-. Zh., Chứa trong các anion này, không cho phản ứng định tính đối với các ion sắt Fe 3+ và Fe 2+. Zh. Dễ dàng tạo thành các hợp chất phức tạp với nhiều axit hữu cơ, cũng như với bazơ nitơ. Sự hình thành các hợp chất phức có màu của sắt với a, alpha1-dipyridyl hoặc với o-phenanthroline làm cơ sở cho các phương pháp rất nhạy cảm để phát hiện và định lượng một lượng nhỏ sắt. Các chất như heme (xem Hemoglobin) có nguồn gốc sinh học cũng là các hợp chất phức tạp của sắt.

Với cacbon monoxit, sắt tạo ra các hợp chất dễ bay hơi - cacbonyl. Cacbonyl Zh. Fe (CO) 5 được gọi là pentacacbonyl Zh. Và được sử dụng để thu được Zh tinh khiết nhất, không lẫn tạp chất với mục đích thu được hóa chất. chất xúc tác, cũng như cho một số mục đích điện.

Sắt trong cơ thể con người

Cơ thể của một người trưởng thành chứa trung bình 4-5 g Fe, trong đó khoảng. 70% nằm trong thành phần của hemoglobin, (xem), 5-10% - trong thành phần của myoglobin (xem), 20-25% ở dạng Zh dự trữ và không quá 0,1% - trong huyết tương. Đại lượng nek-swarm Zh. Là một phần của các hợp chất hữu cơ khác nhau trong nội bào. ĐƯỢC RỒI. 1% Zh. Cũng là một phần của một số enzym hô hấp (xem Sắc tố hô hấp, Enzym hô hấp, Quá trình oxy hóa sinh học), xúc tác quá trình hô hấp trong tế bào và mô.

Zh., Được tìm thấy trong huyết tương, là một dạng vận chuyển Zh., Một vết cắt được kết nối với protein transferrin đại diện cho beta-globulin và, có thể, alpha-globulin và albumin. Về mặt lý thuyết, 1,25 microgam chất béo có thể liên kết với 1 mg protein, tức là tổng cộng, xấp xỉ. 3 mg Zh. Tuy nhiên, trên thực tế, transferrin bão hòa với Zh chỉ 20-50% (trung bình là một phần ba). Số lượng bổ sung Zh., Một sự cắt giảm trong một số điều kiện nhất định có thể tiếp xúc với transferrin, xác định khả năng liên kết sắt không bão hòa (NZhSS) của máu; tổng lượng Zh., một vết cắt có thể được kết nối bởi transferrin, xác định khả năng liên kết sắt chung (OZHSS) của máu. Trong huyết thanh, hàm lượng Zh. Được xác định theo Valkvist (V. Vahlquist) trong sự biến đổi của Hagberg (V. Hagberg) và E. A. Efimova. Phương pháp này dựa trên thực tế là phức hợp sắt-protein trong huyết tương trong môi trường axit sẽ phân ly với sự giải phóng Zh. Protein được kết tủa và trong dịch lọc không có protein, Fe (III) được chuyển thành Fe (II), tạo phức chất có màu với o-phenanthroline, cường độ màu là chất sừng tỉ lệ với khối lượng Zh.trong dung dịch. Để xác định, người ta lấy 0,3 ml huyết thanh không tan máu, phép tính theo đường chuẩn.

Khả năng gắn sắt của huyết thanh được xác định bởi A. Schade trong quá trình biến đổi Rath (C. Rath) và Finch (C. Finch). Phương pháp này dựa trên thực tế là sự tương tác của beta-globulin và sắt hóa trị hai tạo ra phức màu đỏ cam. Do đó, khi thêm ferrosalt (thường là muối Mohr) vào huyết thanh, cường độ của màu này tăng lên, các cạnh ổn định mạnh ở điểm bão hòa của protein. Theo số lượng Zh., Cần thiết cho sự bão hòa của protein, đánh giá NZhSS. Giá trị này, được tổng hợp với lượng chất lỏng trong huyết thanh, phản ánh OZHSS.

Sự duy trì của Zh. trong huyết tương có thể thay đổi hàng ngày; nó giảm vào nửa sau của ngày. Nồng độ Zh. trong huyết tương cũng phụ thuộc vào tuổi: ở trẻ sơ sinh là 175 mcg%, ở trẻ 1 tuổi - 73 mcg%; sau đó nồng độ Zh. lại tăng lên 110-115 μg% và không thay đổi đáng kể cho đến năm 13 tuổi. Ở người lớn, có sự khác biệt về nồng độ Zh. Trong huyết thanh tùy thuộc vào giới tính: hàm lượng Zh. Ở nam là 120 mcg% và ở nữ - 80 mcg%. Trong máu toàn phần, sự khác biệt này ít rõ ràng hơn. OZHSS của huyết thanh bình thường là 290-380 mcg%. Trong nước tiểu của một người, 60-100 mcg F được bài tiết mỗi ngày.

Sự lắng đọng của sắt trong các mô

Zh., Được lắng đọng trong các mô của cơ thể, có thể có nguồn gốc ngoại sinh và nội sinh. Ưu thế phụ ngoại sinh được quan sát thấy trong một số ngành nghề như một rủi ro nghề nghiệp, đặc biệt là ở những người thợ mỏ làm việc trong quá trình phát triển quặng sắt đỏ và trong số những người thợ hàn điện. Trong những trường hợp này, các oxit Fe (III) (Fe 2 O 3) được lắng đọng trong phổi, đôi khi hình thành các nốt ban bên được chẩn đoán bằng chụp X quang. Về mặt mô học, các nốt sần là sự tích tụ của bụi có chứa sắt trong lòng phế nang, trong các tế bào phế nang bị bong vảy, trong vách ngăn giữa phế nang, trong vùng đệm của phế quản với sự phát triển xung quanh mô liên kết. Ở thợ hàn điện, lượng dịch đọng trong phổi thường ít; các hạt của nó chủ yếu nhỏ hơn 1 micron; Tại các công ty khai thác, người ta quan sát thấy lượng cặn khổng lồ, lượng rogo trong cả hai lá phổi có thể lên tới 45 g và chiếm 39,6% trọng lượng tro còn lại sau khi đốt phổi. Chứng xơ hóa phổi thuần túy, ví dụ, ở thợ hàn điện, không kèm theo chứng xơ phổi và khuyết tật; Tuy nhiên, những người thợ mỏ thường mắc bệnh bụi phổi silic với sự phát triển của bệnh xơ phổi (xem).

Quan sát thấy hiện tượng teo nhãn cầu ngoại sinh khi các mảnh sắt, mảnh vụn, vv được đưa vào mắt; đồng thời, chất lỏng kim loại đi vào bicarbonat, sau đó thành hydrat của oxit chất lỏng và được lắng đọng trong các quá trình của thể mi, biểu mô của tiền phòng, bao thủy tinh thể, mô tầng sinh môn, võng mạc và thần kinh thị giác. , nơi nó có thể được phát hiện bằng cách sử dụng vi hóa chất thích hợp. các phản ứng. Hiện tượng xơ hóa cục bộ ngoại sinh có thể được quan sát thấy xung quanh các mảnh sắt rơi vào mô trong quá trình gia đình và chiến đấu chấn thương (mảnh lựu đạn, đạn pháo, v.v.).

Nguồn gốc của xơ hóa nội sinh trong phần lớn các trường hợp là hemoglobin với sự phá hủy bên ngoài và bên trong mạch máu của nó. Một trong những sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy hemoglobin là sắc tố hemosiderin chứa sắt, được lắng đọng trong các cơ quan và mô. Hemosiderin được phát hiện vào năm 1834 bởi I. Müller, nhưng thuật ngữ "hemosiderin" chỉ được đề xuất bởi A. Neumann sau đó, vào năm 1888. Hemosiderin được hình thành do sự phân cắt của heme. Nó là một polyme của ferritin (xem) [Granik (S. Granick)]. Về mặt hóa học, hemosiderin là tập hợp của Fe (III) hydroxit liên kết ít nhiều với protein, mucopolysaccharid và lipid tế bào. Sự hình thành hemosiderin xảy ra trong các tế bào có cả bản chất trung mô và biểu mô. Những tế bào này

V. V. Serov và V. S. Paukov đề xuất gọi chúng là nguyên bào bên. Hạt Hemosiderin được tổng hợp trong các thể phụ của nguyên bào bên. Về mặt vi thể, hemosiderin có dạng hạt từ hơi vàng đến nâu vàng, chủ yếu nằm bên trong tế bào, nhưng đôi khi ở bên ngoài tế bào. Hạt Hemosiderin chứa tới 35% Zh; hemosiderin không bao giờ tạo thành dạng tinh thể.

Do nguồn của hemosiderin trong hầu hết các trường hợp là hemoglobin, nên có thể quan sát thấy các chất lắng đọng khu trú của hemosiderin ở bất cứ đâu trên cơ thể người nơi xuất huyết đã xảy ra (xem Hemosiderosis). Trong bệnh hemosiderosis, SH-ferritin (dạng sulfhydryl hoạt tính), có đặc tính làm giãn mạch, được phát hiện ở những nơi lắng đọng hemosiderin. Đặc biệt là sự lắng đọng lớn của hemosiderin, phát sinh từ ferritin do vi phạm chuyển hóa tế bào Zh., Được quan sát thấy với bệnh huyết sắc tố (xem); Trong khi ở gan, lượng mỡ lắng đọng thường vượt quá 20-30 g. Chất béo lắng đọng trong bệnh huyết sắc tố, ngoài gan, được quan sát thấy ở tụy, thận, cơ tim, các cơ quan của hệ thống lưới nội mô, đôi khi các tuyến nhầy của khí quản, trong tuyến giáp, cơ và biểu mô của lưỡi, v.v.

Ngoài sự lắng đọng của hemosiderin, đôi khi còn có sự thấm (ferrugi hóa) của bộ xương đàn hồi của phổi, màng đàn hồi của mạch phổi bị chai màu nâu, hoặc các mạch máu não ở chu vi xuất huyết (xem Sự nén màu nâu của phổi ). Ngoài ra còn có sự hình thành các sợi cơ riêng lẻ trong tử cung, các tế bào thần kinh trong não trong một số bệnh tâm thần (bệnh đần độn, sa sút trí tuệ sớm và già, teo Pick, một số chứng tăng vận động). Những thành tạo này được ngâm tẩm với sắt dạng keo, và quá trình ferrugi hóa có thể được phát hiện chỉ với sự trợ giúp của các phản ứng đặc biệt.

Để phát hiện sắt ion hóa trong mô, phản ứng hình thành màu xanh lam theo Tiermann-Schmelzer để phát hiện Fe (II) và phản ứng hình thành màu xanh Prussian [phương pháp Perls sử dụng Fe (III)] được sử dụng rộng rãi nhất.

Phản ứng tạo ra màu xanh lam quay được thực hiện như sau: các phần đã chuẩn bị được đặt trong 1-24 giờ trong dung dịch amoni sulfua 10% để chuyển tất cả chất lỏng thành dung dịch sulfuric hóa trị hai. Sau đó, các phần được rửa kỹ trong nước cất. chuyển trong 10 - 20 phút. trong một hỗn hợp mới chuẩn bị gồm các phần bằng nhau của dung dịch kali ferricyanide 20% và dung dịch axit clohydric 1%. Zh. Được sơn màu xanh dương tươi sáng; nhân có thể được hoàn thiện bằng carmine. Chỉ sử dụng kim thủy tinh để chuyển các mặt cắt.

Theo phương pháp của Perls, các phần được đặt trong vài phút trong một hỗn hợp mới chuẩn bị gồm 1 giờ dung dịch nước 2% của kali ferricyanide và 1,5 giờ dung dịch axit clohydric 1%; Sau đó các phần được rửa sạch bằng nước và phần nhân được nhuộm bằng carmine. J. được sơn màu xanh lam. SH-ferritin được phát hiện bằng cách sử dụng cadmium sulfate (N. D. Klochkov).

Thư mục: Các phương pháp nghiên cứu sinh hóa trong phòng khám, ed. A. A. Pokrovsky, tr. 440, M., 1969; Trong e r b khoảng l đảo và p. A. và At t e sh e trong A. B. Sắt trong cơ thể động vật, Alma-Ata, 1967, bibliogr; Glinka N. L. Hóa học đại cương, tr. 682, L., 1973; Kassirsky I. A. và Alekseev G. A. Huyết học lâm sàng, tr. 168, M., 1970, thư mục; Levin V.I. Sản xuất đồng vị phóng xạ, tr. 149, M., 1972; Mashkovsky M. D. Thuốc, phần 2, tr. 94, Mátxcơva, 1977; Tạo máu bình thường và quy định của nó, ed. N. A. Fedorova, tr. 244, M., 1976; Petrov V. N. và Shcherba M. M. Xác định, tỷ lệ phổ biến và địa lý của tình trạng thiếu sắt, Klin, y tế, t. 20, 1972, thư mục; P Ya-bov S. I. và Shostka G. D. Các khía cạnh di truyền phân tử của tạo hồng cầu, L., 1973, bibliogr .; Shch erb và M. M. Các trạng thái thiếu sắt, L., 197 5; Klinische Hamatologie, hrsg. v. H. Begemann, S. 295, Stuttgart, 1970; Cơ sở dược lý của phương pháp điều trị, ed. của L. S. Goodman a. A. Gilman, L., 1975.

G. E. Vladimirov; G. A. Alekseev (đá quý), V. V. Bochkarev (rad.), A. M. Vikhert (bế tắc. An.), V. V. Churyukanov (trang trại.).

ĐỊNH NGHĨA

Sắt- một nguyên tố thuộc nhóm thứ tám của chu kỳ thứ tư trong Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D. I. Mendeleev.

Và con số uể oải là 26. Ký hiệu là Fe (lat. “Ferrum”). Là một trong những kim loại phổ biến nhất trong vỏ trái đất (đứng thứ hai sau nhôm).

Tính chất vật lý của sắt

Sắt là một kim loại màu xám. Ở dạng nguyên chất, nó khá mềm, dễ uốn và dễ uốn. Cấu hình điện tử của mức năng lượng bên ngoài là 3d 6 4s 2. Trong các hợp chất của nó, sắt thể hiện các trạng thái oxi hóa "+2" và "+3". Nhiệt độ nóng chảy của sắt là 1539C. Sắt tạo thành hai dạng biến đổi tinh thể: α- và γ-iron. Đầu tiên trong số chúng có mạng tinh thể lập phương tâm khối, mạng thứ hai có một tâm lập phương. α-Sắt bền nhiệt động trong hai khoảng nhiệt độ: dưới 912 và từ 1394C đến nhiệt độ nóng chảy. Trong khoảng từ 912 đến 1394C, sắt γ ổn định.

Các tính chất cơ học của sắt phụ thuộc vào độ tinh khiết của nó - hàm lượng trong nó thậm chí là một lượng rất nhỏ của các nguyên tố khác. Sắt ở thể rắn có khả năng tự hòa tan nhiều nguyên tố.

Tính chất hóa học của sắt

Trong không khí ẩm, sắt nhanh chóng bị gỉ, tức là được bao phủ bởi một lớp oxit sắt ngậm nước màu nâu, do tính chất bở, không bảo vệ được sắt khỏi bị oxy hóa thêm. Trong nước, sắt bị ăn mòn mạnh; với sự tiếp cận dồi dào của oxy, các dạng oxit sắt (III) ngậm nước được hình thành:

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

Khi thiếu oxy hoặc khó tiếp cận, hỗn hợp oxit (II, III) Fe 3 O 4 được tạo thành:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Sắt hòa tan trong axit clohydric với bất kỳ nồng độ nào:

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

Tương tự, sự hòa tan xảy ra trong axit sunfuric loãng:

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

Trong dung dịch axit sunfuric đặc, sắt bị oxi hóa thành sắt (III):

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

Tuy nhiên, trong axit sunfuric, nồng độ gần 100%, sắt trở nên thụ động và thực tế không có tương tác. Trong dung dịch axit nitric loãng và đặc vừa phải, sắt hòa tan:

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

Ở nồng độ cao của axit nitric, quá trình hòa tan chậm lại và sắt trở nên thụ động.

Giống như các kim loại khác, sắt phản ứng với các chất đơn giản. Phản ứng tương tác của sắt với halogen (không phân biệt loại halogen) xảy ra khi đun nóng. Tương tác của sắt với brom xảy ra ở áp suất hơi tăng lên của chất sau:

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

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

Tương tác của sắt với lưu huỳnh (bột), nitơ và photpho cũng xảy ra khi đun nóng:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Sắt có thể phản ứng với các phi kim loại như cacbon và silic:

3Fe + C = Fe 3 C;

Trong số các phản ứng tương tác của sắt với phức chất, phản ứng nào sau đây có vai trò đặc biệt - sắt có khả năng khử các kim loại nằm trong dãy hoạt động bên phải của nó, từ dung dịch muối (1), khử được sắt (III) hợp chất (2):

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

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

Ở áp suất cao, sắt phản ứng với một oxit không tạo muối - CO tạo thành các chất có cấu tạo phức tạp - cacbonyl - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 và Fe 3 (CO) 12.

Sắt, không lẫn tạp chất, bền trong nước và trong các dung dịch kiềm loãng.

Lấy sắt

Cách chính để thu được sắt là từ quặng sắt (hematit, magnetit) hoặc điện phân dung dịch muối của nó (trong trường hợp này, sắt "tinh khiết" thu được, tức là sắt không có tạp chất).

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

Bài tập

Đầu tiên xử lý cặn sắt Fe 3 O 4 nặng 10 g bằng 150 ml dung dịch axit clohydric (khối lượng riêng 1,1 g / ml) với phần trăm khối lượng của hiđro clorua là 20%, sau đó thêm một lượng sắt dư vào dung dịch thu được. Xác định thành phần của dung dịch (tính theo% khối lượng).

Quyết định

Ta viết các phương trình phản ứng theo điều kiện của bài toán:

8HCl + Fe 3 O 4 \ u003d FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1);

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

Biết khối lượng riêng và thể tích của dung dịch axit clohiđric, bạn có thể tìm thấy khối lượng của nó:

m sol (HCl) = V (HCl) × ρ (HCl);

m sol (HCl) \ u003d 150 × 1,1 \ u003d 165 g.

Tính khối lượng của hiđro clorua:

m (HCl) = msol (HCl) × ω (HCl) / 100%;

m (HCl) = 165 x 20% / 100% = 33 g.

Khối lượng mol (khối lượng của một mol) axit clohiđric, được tính theo bảng các nguyên tố hóa học của D.I. Mendeleev - 36,5 g / mol. Tìm khối lượng chất hiđro clorua:

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

v (HCl) \ u003d 33 / 36,5 \ u003d 0,904 mol.

Khối lượng mol (khối lượng của một mol) của thang đo, được tính bằng cách sử dụng bảng các nguyên tố hóa học của D.I. Mendeleev - 232 g / mol. Tìm khối lượng chất cặn:

v (Fe 3 O 4) \ u003d 10/232 \ u003d 0,043 mol.

Theo phương trình 1, v (HCl): v (Fe 3 O 4) \ u003d 1: 8, do đó, v (HCl) \ u003d 8 v (Fe 3 O 4) \ u003d 0,344 mol. Khi đó, lượng chất hiđro clorua tính theo phương trình (0,344 mol) sẽ ít hơn ở điều kiện đề bài (0,904 mol). Do đó, axit clohiđric dư và một phản ứng khác sẽ xảy ra:

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

Hãy xác định khối lượng sắt clorua tạo thành do phản ứng đầu tiên (các chỉ số biểu thị một phản ứng cụ thể):

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.

Hãy xác định khối lượng hiđro clorua không tham gia phản ứng 1 và khối lượng sắt (II) clorua tạo thành trong phản ứng 3:

v rem (HCl) \ u003d v (HCl) - v 1 (HCl) \ u003d 0,904 - 0,344 \ u003d 0,56 mol;

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

v 3 (FeCl 2) \ u003d 1/2 × v rem (HCl) \ u003d 0,28 mol.

Hãy xác định khối lượng chất FeCl 2 tạo thành trong phản ứng 2, tổng khối lượng chất FeCl 2 và khối lượng của nó:

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 tổng (FeCl 2) \ u003d v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) \ u003d 0,043 + 0,129 + 0,28 \ u003d 0,452 mol;

m (FeCl 2) \ u003d v tổng (FeCl 2) × M (FeCl 2) \ u003d 0,452 × 127 \ u003d 57,404 g.

Hãy xác định khối lượng chất và khối lượng sắt tham gia phản ứng 2 và 3:

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

v 2 (Fe) \ u003d 1/2 × v 2 (FeCl 3) \ u003d 0,043 mol;

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

v 3 (Fe) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol;

v tổng (Fe) \ u003d v 2 (Fe) + v 3 (Fe) \ u003d 0,043 + 0,28 \ u003d 0,323 mol;

m (Fe) = v tổng (Fe) × M (Fe) = 0,323 × 56 = 18,088 g.

Hãy tính khối lượng chất và khối lượng hiđro thoát ra trong phản ứng 3:

v (H 2) \ u003d 1/2 × v rem (HCl) \ u003d 0,28 mol;

m (H 2) \ u003d v (H 2) × M (H 2) \ u003d 0,28 × 2 \ u003d 0,56 g.

Ta xác định khối lượng của dung dịch thu được là m 'sol và phần trăm khối lượng của FeCl 2 trong đó:

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), là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm VIII của hệ thống tuần hoàn các nguyên tố, số hiệu nguyên tử 26, khối lượng nguyên tử 55,847. Tự nhiên gồm 4 đồng vị bền: 54 Fe (5,84%), 56 Fe (91,68%), 57 Fe (2,17%) và 58 Fe (0,31%). Người ta thu được các đồng vị phóng xạ 52 Fe, 53 Fe, 55 Fe, 59 Fe, 60 Fe. Sắt đã được biết đến từ thời tiền sử. Lần đầu tiên, một người có thể làm quen với sắt thiên thạch, bởi vì. Tên Ai Cập cổ đại cho sắt "beni-pet" có nghĩa là sắt trời. Trong các văn bản của người Hittite có đề cập đến sắt như một kim loại từ trên trời rơi xuống.

sắt trong tự nhiên

Sắt là nguyên tố tạo đá duy nhất có hóa trị thay đổi. Tỉ lệ của oxit sắt trên sắt tăng đều khi độ axit silicic nóng chảy tăng dần. Sự phát triển thậm chí còn lớn hơn xảy ra trong các hệ thống kiềm, nơi một khoáng chất có chứa sắt -, (Na, Fe) Si 2 O 6, trở thành đá. Trong quá trình biến chất, sắt dường như ít di động. Hàm lượng sắt trong trầm tích đại dương hiện đại gần với hàm lượng trong đá thạch anh cổ và đá vôi. Xem các loại di truyền chính của tiền gửi và sơ đồ làm giàu trong bài báo.

Lấy sắt

Người ta thu được sắt nguyên chất bằng cách khử oxit (sắt nhiệt phân), điện phân dung dịch nước chứa muối của nó (sắt điện phân), phân hủy sắt pentacacbonyl Fe (CO) 5 khi đun nóng đến nhiệt độ t 250 ° C. Sắt có độ tinh khiết cao (99,99%) thu được bằng cách nấu chảy vùng. Sắt tinh khiết thương mại (khoảng 0,16% tạp chất cacbon, lưu huỳnh, v.v.) được nấu chảy bằng cách oxy hóa các thành phần của gang trong luyện thép lò hở và trong bộ chuyển đổi oxy. Sắt hàn hoặc sắt gạch thu được bằng cách oxy hóa các tạp chất của thép cacbon thấp với sắt hoặc bằng cách khử quặng bằng cacbon rắn. Phần lớn sắt được nấu chảy dưới dạng thép (lên đến 2% cacbon) hoặc gang (trên 2% cacbon).

Việc sử dụng sắt

Hợp kim sắt-cacbon là cơ sở để thiết kế các vật liệu được sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp. Sắt kỹ thuật - vật liệu làm lõi nam châm điện và neo máy điện, tấm pin. Bột sắt được sử dụng với số lượng lớn trong hàn. Oxit sắt - sơn khoáng; sắt từ Fe 3 O 4, g-Fe được sử dụng để sản xuất vật liệu từ tính. Sunfat FeSO 4 .7H 2 O được sử dụng trong công nghiệp dệt, sản xuất mực xanh Prussian; FeSO4 là chất đông tụ cho. Sắt cũng được sử dụng trong in ấn, y học (như một chất chống thiếu máu); đồng vị phóng xạ nhân tạo của sắt - chất chỉ thị trong nghiên cứu các quá trình hóa học - công nghệ và sinh học.

Vật liệu được biết đến như thế nào từ 3-4 nghìn năm trước Công nguyên. e. Lúc đầu, sắt thiên thạch rơi vào tầm ngắm của con người, vì vậy mà thời đó, nó được đánh giá cao hơn vàng. Sau đó, người Hittite nắm vững sự phát triển của trầm tích, và người La Mã học cách nấu chảy sắt.

Kể từ đó, việc sử dụng kim loại chỉ được mở rộng. Vì vậy, hôm nay chúng ta sẽ nói về việc sử dụng sắt và các hợp chất của nó trong đời sống con người: trong cuộc sống hàng ngày, nền kinh tế quốc dân, công nghiệp và việc sử dụng kim loại trong các lĩnh vực khác.

Vì vậy, chúng ta hãy tìm hiểu lý do tại sao sắt lại được sử dụng nhiều nhất trong luyện kim.

Đối với sắt, chúng thường không có nghĩa là một chất như vậy, mà là thép điện cacbon thấp - đây là tên của một hợp kim kim loại theo GOST. Không dễ kiếm được sắt nguyên chất, và nó được dùng riêng để sản xuất vật liệu từ tính.

Sắt là sắt từ, tức là nó trở nên từ hóa khi có từ trường. Tuy nhiên, tính chất này phụ thuộc nhiều vào tạp chất và cấu trúc của kim loại. sắt nguyên chất tuyệt đối cao gấp 100-200 lần so với các chỉ tiêu thép kỹ thuật cùng loại. Cũng có thể nói về kích thước hạt: hạt càng lớn thì tính chất từ của chất càng tốt. Gia công cũng quan trọng, mặc dù ảnh hưởng của nó không quá ấn tượng. Chỉ có loại sắt như vậy được sử dụng để lấy tất cả các vật liệu từ tính cho kỹ thuật điện và truyền động từ.

Trong tất cả các lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc dân, thép và gang được sử dụng nhiều, do đó, nói đến công dụng của sắt, người ta nói đến công dụng của thép.

Video dưới đây sẽ nói về các phương pháp sử dụng hợp kim sắt:

Kết nối

Tất cả các kim loại được sử dụng trong sản xuất được chia thành kim loại màu và kim loại đen. Màu đen - đây là các hợp kim của sắt, cụ thể là thép và gang, phần còn lại - bạc, là kim loại màu. Theo đó, những người tham gia vào quá trình nấu chảy sắt thép được gọi là luyện kim màu, và tất cả những người còn lại được gọi là kim loại màu. Luyện kim màu chiếm 95% tổng số quá trình luyện kim. Hợp kim sắt được phân chia theo cách này:

Thép- hợp kim của sắt với cacbon và các thành phần khác, có phần khối lượng không vượt quá 2,14%. Carbon cung cấp cho thép độ dẻo và độ cứng. Chế phẩm cũng có thể bao gồm mangan, phốt pho, lưu huỳnh, v.v.;
gang thép- hợp kim với cacbon, nơi cho phép hàm lượng nguyên tố cao hơn - lên đến 4,3%. Hơn nữa, các loại gang khác nhau về tính chất tùy thuộc vào dạng hợp kim chứa cacbon: nếu chất đã phản ứng với sắt thì thu được gang trắng, nếu cho vào dạng than chì - xám;
ferit- sắt với phụ gia tối thiểu cacbon và các nguyên tố khác - 0,04%. Trên thực tế, đây là sắt tinh khiết về mặt hóa học;
đá trân châu- không phải là hợp kim, mà là hỗn hợp cơ học của sắt cacbua và ferit. Tính chất của nó khác biệt rõ rệt so với kim loại;
Austenit- dung dịch chứa cacbon trong sắt với phần đầu tiên lên đến 0,8%. Austenit dễ uốn và không có từ tính.

Đọc về các phương pháp sử dụng sắt dưới dạng thép dưới đây.

Trở nên

Tất nhiên, thép và gang được sử dụng rộng rãi nhất, và việc sử dụng chúng phụ thuộc vào tỷ lệ cacbon trong thành phần. Trên cơ sở này, thép cacbon và thép hợp kim được phân biệt. Trong trường hợp đầu tiên, các tạp chất là vĩnh viễn, tức là chúng xâm nhập vào hợp kim do đặc thù của quá trình nấu chảy. Các chất phụ gia pha tạp được đưa vào đặc biệt để truyền các đặc tính đặc biệt cho vật liệu. Khi các nguyên tố hợp kim, vanadi, crom, v.v. được sử dụng.

Thép cacbon được chia thành 3 nhóm:

carbon thấp- tỷ trọng của phần tử nhỏ hơn 0,25%, dễ uốn và dẻo nhất;
carbon trung bình- với phần cacbon lên đến 0,6%;
carbon cao- hàm lượng nguyên tố vượt quá 0,6%.

Thép hợp kim cũng tạo thành 3 nhóm:

hợp kim thấp- phần khối lượng của tất cả các thành phần là 2,5%:
hợp kim trung bình- ở đây tổng hàm lượng có thể đạt 10%;
hợp kim cao- tỷ lệ các nguyên tố hợp kim vượt quá 10%.

Thép hợp kim thường là vật liệu cho các công cụ và thành phần máy móc, vì việc bổ sung các thành phần bổ sung làm tăng độ bền của hợp kim, mang lại cho nó khả năng chịu nhiệt hoặc chống ăn mòn. Vật liệu cacbon chủ yếu được sử dụng cho các cấu trúc khung, sản xuất hệ thống ống nước, v.v.

Tất cả các loại thép có thể được chia theo mục đích:

sự thi công- chủ yếu là thép cacbon cao hoặc trung bình. Hợp kim được sử dụng cho tất cả các công trình xây dựng: từ việc xây dựng khung kim loại đến sản xuất đồ gia dụng và tấm lợp;
cấu trúc- thép cacbon thấp với thành phần nguyên tố lên đến 0,75%. Nó là vật liệu cho tất cả các ngành của kỹ thuật cơ khí - từ xe đạp đến tàu biển;
nhạc cụ- cacbon thấp, nhưng khác với cấu trúc là hàm lượng mangan rất thấp - không quá 0,4%. Đây là cơ sở của dụng cụ đo, đóng dấu, cắt;
thép đặc biệt- được chia thành 2 phân loài: với các phẩm chất vật lý đặc biệt - thép điện với các tính chất từ cụ thể, và với hóa chất đặc biệt - chịu nhiệt, không gỉ, v.v.

Việc sử dụng thép hợp kim được xác định bởi chất lượng của chúng.

Vì vậy, thép không gỉ được sử dụng trong xây dựng và cơ khí, nơi yêu cầu khả năng chống ăn mòn cao hơn bình thường.
Hợp kim chịu nhiệt "làm việc" ở nhiệt độ cao - tuabin, dây chuyền gia nhiệt. Bền nhiệt - không bị oxy hóa ở nhiệt độ cao, điều này rất quan trọng đối với nhiều đơn vị làm việc trong ngành nhiệt.

Một sự phân chia khác của các hợp kim là theo chất lượng. Thông số này xác định hàm lượng phốt pho và lưu huỳnh - những tạp chất có hại làm giảm độ bền của hợp kim. Có 4 loại:

thép chất lượng thông thường bao gồm tới 0,06% lưu huỳnh và 0,07% phốt pho. Đây là những vật liệu xây dựng phổ biến được sử dụng trong sản xuất ống, kênh, góc, thanh và các sản phẩm kim loại khác;
phẩm chất- Cho phép hàm lượng lưu huỳnh lên đến 0,035% và tỷ lệ phốt pho tương đương. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm kim loại cán, vỏ, chi tiết máy và một số loại thép công cụ;
chất lượng cao- Tỷ lệ lưu huỳnh và phốt pho tương ứng không vượt quá 0,025%. Loại này bao gồm thép công cụ và thép kết cấu được sử dụng trong điều kiện tải trọng cao;
đặc biệt chất lượng cao- Hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn 0,015%, hàm lượng photpho nhỏ hơn 0,025%. Vật liệu này được đặc trưng bởi khả năng chống mài mòn tối đa. Một số loại nổi bật trong một danh mục đặc biệt và được đánh dấu tương ứng, ví dụ như thép chịu lực hoặc thép cắt tốc độ cao - yếu tố không thể thiếu của một công cụ cắt chất lượng cao.

Video dưới đây sẽ nói về công dụng của gang và thép:

Gang thép

Việc sử dụng gang cũng không ít, vì chất lượng cơ học của nó khá tương đương với nhiều loại thép. Tương ứng với loại gang, ứng dụng cũng khác nhau:

gang xám- cacbon trong sắt ở dạng tấm than chì. Nó có tính chất đúc tốt và độ co ngót thấp. Nhưng chất lượng đáng chú ý nhất của nó là khả năng chống tải thay đổi. Gang xám được sử dụng trong sản xuất máy cán, giường, ổ trục, bánh đà, vòng piston, các bộ phận của máy kéo và động cơ ô tô, vỏ, v.v.;
gang trắng- cacbon liên kết với sắt. Hầu như hoàn toàn được sử dụng cho thép;
sắt dẻo- cacbon ở dạng tạp hình cầu. Dạng này cung cấp khả năng chống chịu tải trọng kéo và uốn cao. Gang được sử dụng để chế tạo các bộ phận tuabin, máy kéo và trục khuỷu ô tô, bánh răng, khuôn mẫu, v.v.

Gang cũng có thể được hợp kim hóa để tạo ra một hợp kim có nhiều tính chất khác nhau.

Gang chịu mài mòn được sử dụng để sản xuất các bộ phận của bơm, phanh, đĩa ly hợp.
Chống nóng được sử dụng trong xây dựng lò cao, lò hở, lò nhiệt.
Chịu nhiệt được sử dụng trong xây dựng lò gas, trong sản xuất thiết bị máy nén, động cơ diesel.

Sử dụng trong xây dựng

Thép và gang kết hợp sức mạnh, độ bền và khả năng chi trả theo một cách độc đáo. Do đó, không thể thay thế nó bằng bất kỳ vật liệu kết cấu nào khác. Trong xây dựng, các sản phẩm kim loại cán là cơ bản cùng với bê tông và gạch.

xây dựng cơ bản

Kim loại có thể có bất kỳ hình dạng nào: từ đơn giản nhất - thanh, đến phức tạp kỳ lạ - sắt rèn. Trong xây dựng, họ tìm thấy ứng dụng cho tất cả các lựa chọn.

Ngoài thực tế là bản thân thép rất bền, đặc biệt là sau quá trình xử lý đặc biệt, một tính năng khác cũng được sử dụng tích cực trong lĩnh vực này. Thực tế là các sản phẩm kim loại định hình không thua kém gì về độ bền so với một bộ phận rắn có cùng kích thước và hình dạng. Và điều này làm giảm đáng kể mức tiêu thụ vật liệu của các yếu tố xây dựng, giảm chi phí, giảm trọng lượng, v.v. Trong xây dựng, sự kết hợp này là vô cùng quan trọng.

Sản phẩm kim loại cán đã qua sử dụng được chia thành 3 nhóm chính.

Đã định hình - kênh, chùm chữ I, hình dạng góc cạnh và thông thường, cũng như đục lỗ. Điều này cũng bao gồm một hồ sơ đặc biệt được sử dụng, ví dụ, trong các công việc của tôi. Kim loại định hình được sử dụng trong việc xây dựng tất cả các loại khung cho bất kỳ cấu trúc nào - từ các tòa nhà đến cầu và đập. Nó cũng được sử dụng, nếu cần, để tăng cường cấu trúc.
Chất lượng cao - phụ kiện, dầm, ống, vòng tròn và hơn thế nữa. Những yếu tố này được sử dụng hầu như thường xuyên hơn so với hình dạng và rất đa dạng:
- cốt thép - các thanh thép có đường kính khác nhau, nhẵn và có gân. Cốt thép được thiết kế để tăng cường độ của tòa nhà, và chỉ số không chỉ là khả năng chống chịu tải trọng tĩnh, mà còn là tăng cường độ chịu tải trọng kéo và uốn. Cốt thép được sử dụng trong việc xây dựng nền móng, trần nhà, tăng cường tường, cũng như trong việc tăng cường các đơn vị kết cấu khác - ví dụ như cầu thang;
- ống - cả hình tròn và hình dạng đều được sử dụng. Ống vuông hình chữ nhật được ưa chuộng hơn vì việc hàn và buộc của chúng dễ dàng hơn so với ống tròn và khả năng chịu tải là như nhau;
- dầm là một biến thể của sản phẩm đúc đặc khi yêu cầu cường độ chịu tải cao nhất.

Tấm cuộn - tấm cán nóng và nguội có và không có lớp phủ. Đây là những tấm lợp, vân vân. Sàn không chỉ được sử dụng để lợp mái mà còn được sử dụng để xây dựng các hàng rào khác nhau, vì vật liệu này kết hợp độ nhẹ tương đối với độ bền cao và khả năng chống lại nhiệt độ khắc nghiệt.

Thép không gỉ cho kim loại tấm hiếm khi được sử dụng, vì giá thành của hợp kim cao hơn.

Hoàn thiện công việc

Chúng thường dựa trên các sản phẩm kim loại - đường ống, cấu hình và kim loại tấm.

Các đường ống có hình dạng khác thường được sử dụng tích cực trong nội thất hiện đại. Chúng được sử dụng để xây dựng các khối ngủ, trần nhà và vách ngăn trong phòng, hàng rào, cầu thang và đường phố, thậm chí còn được sử dụng trong sản xuất đồ nội thất. Ở đây, các đường ống, tất nhiên, được chọn với một lớp phủ đẹp - chrome, mặc dù cũng có những sản phẩm được sơn.
Hồ sơ - hốc và gờ trang trí, cột và trần nhà, trang trí tường và lò sưởi, vân vân và vân vân. Tất cả mọi thứ được bao bọc và lót bằng vách thạch cao, phim, ván ép, bảng - tất cả mọi thứ đều có khung làm bằng kim loại. Ví dụ, trong sản xuất đồ nội thất - tủ quần áo, một hồ sơ chuyên dụng cũng được sử dụng. Thép cứng và bền hơn nhiều so với thép.
Kim loại không chỉ có thể hoạt động như một khung mà còn như một vật liệu hoàn thiện. Trần nhà bằng gỗ slatted, cassette, panel đặc biệt đa dạng, thú vị và bền. Cả thanh và tấm đều có thể được làm từ nhưng nếu cần một giải pháp bền và chắc - ví dụ, để hoàn thiện trần nhà ga, nơi cần chống rung, thì tất nhiên phải sử dụng thép.
Cửa - chúng không còn thuộc về công việc hoàn thiện, mà hoạt động như một phần tử của hệ thống bảo vệ. Cửa ra vào làm bằng thép có độ dày vừa đủ là cách phổ biến và đáng tin cậy nhất để ngăn chặn đột nhập vào nhà. Điều tương tự có thể được nói về cửa nhà để xe, ví dụ, hoặc cổng vào sân.
Cấu trúc cầu thang - cầu thang kim loại rất đa dạng: từ kiểu gác xép hoặc gấp khúc, đến cấu trúc vốn ở tầng 2. Tùy chọn này bền và đáng tin cậy, trong khi nó có thể rất đẹp. Cầu thang mô-đun hiện đại được kết hợp với kính, nhựa trong suốt hoặc thậm chí là gỗ, và lan can sắt rèn có thể trang trí một cầu thang đá.

Thông tin liên lạc

Mặc dù thực tế là đường ống thép đang tích cực thay thế đường ống nhựa và kim loại-nhựa, nó vẫn còn rất xa so với các vị trí hoàn toàn đầu hàng. Lý do rất đơn giản: có rất ít thứ có thể so sánh được với sức mạnh và độ bền của thép.

Cấp thoát nước - nếu các sản phẩm nhựa có thể được kết nối với dịch vụ nhà riêng hoặc chung cư, thì điều này không thể nói đến đường cao tốc và thậm chí là đường ống phục vụ một tòa nhà chung cư. Chỉ những ống sắt mới được phép sử dụng và chúng tuân thủ các tiêu chuẩn đã được thiết lập vững chắc.
Đường ống dẫn khí - không có lựa chọn, chỉ sử dụng thép.
Hệ thống sưởi - trong một tòa nhà, hệ thống có thể bao gồm các ống nhựa. Các tuyến đường cao tốc thành phố và khu vực, chưa kể đường ống phục vụ trực tiếp cho phòng lò hơi chỉ có thể là sắt. Nhiệt độ ban đầu của nước được làm nóng cao hơn nhiều so với nhiệt độ mà ống nhựa có thể chịu được, chưa kể đến áp suất.
Pin và bộ tản nhiệt, theo quy luật, cũng được sử dụng bằng sắt hoặc gang - gang có nhiệt dung cao hơn và khả năng chống búa nước. Không có vấn đề gì các tùy chọn hiện đại lò sưởi được thay thế, thép vẫn hiện diện trong cấu trúc. Bộ tản nhiệt điện - bộ đối lưu, dầu, luôn được làm bằng thép, vì loại sau này, có tính dẫn nhiệt cao, ngay lập tức tỏa nhiệt ra không khí.
Cáp - dây điện trong nhà thường được giấu trong hộp nhựa. Tuy nhiên, cáp điện có tiết diện lớn được bảo vệ bằng ống kim loại.
Ống khói - ống thép là lựa chọn đơn giản nhất, hợp lý nhất và nhẹ nhất. Đối với sản xuất của họ, thép chịu nhiệt đặc biệt được sử dụng, và nó có khả năng chống ăn mòn.

Thiết bị và đồ gia dụng

Bất kỳ thiết bị nào được lắp đặt trong nhà đều được làm bằng thép.

Lò hơi gia nhiệt - bất kể các thiết bị hoạt động bằng nhiên liệu gì, thân của chúng luôn được làm bằng thép. Bếp sử dụng nhiên liệu rắn có các bộ phận bằng gang.
Thiết bị nhà bếp - bếp, lò nướng, lò vi sóng, nồi hấp, v.v. có thân và các bộ phận bằng thép. Trong nhà bếp, thép cũng là một vật liệu hoàn thiện được săn lùng: ví dụ như mặt bàn làm việc để hoàn thiện tạp dề. Thép là một vật liệu trang trí rất đơn giản.
Máy giặt, máy sấy và máy rửa bát cũng không thể thiếu bàn ủi.
Hệ thống ống nước bằng thép ít được sử dụng do tính dẫn nhiệt cao, nhưng bồn tắm và chậu rửa bằng gang vẫn được lắp đặt. Chất liệu giữ nhiệt tốt hơn và rất bền.
Đồ sành sứ và dao kéo, đế lót ly và lọ hoa, giá đỡ và phụ kiện, thiết bị điện và phụ kiện nhỏ - những nơi không dùng đến sắt có thể đếm được trên đầu ngón tay.
Sắt rèn - đồ vật trang trí kiểu này là một tác phẩm nghệ thuật thực sự, đặc biệt là khi được rèn nóng, trong đó từng sản phẩm, từng chi tiết đều được làm bằng tay và chỉ làm một lần. Lưới rèn, lan can, lò sưởi, hàng rào tô điểm cho các cung điện và gian hàng hiện đại, và tất nhiên, cả các căn hộ dân cư.

Sắt là vật liệu cấu tạo chính. Trong xây dựng, thép và gang là vật liệu cơ bản cùng với đá xây dựng. Ứng dụng và sự đa dạng của hợp kim không phù hợp với mô tả.

Thông tin hữu ích hơn nữa về việc sử dụng bàn ủi có trong video này: