Eisen ist ein Element der Nebengruppe der achten Gruppe der vierten Periode des Periodensystems der chemischen Elemente von D.I. Mendelejew mit der Ordnungszahl 26. Es wird mit dem Symbol Fe (lat. Ferrum) bezeichnet. Eines der häufigsten Metalle in der Erdkruste (Platz zwei nach Aluminium). Metall mittlerer Aktivität, Reduktionsmittel.
Hauptoxidationsstufen - +2, +3
Der einfache Stoff Eisen ist ein formbares silberweißes Metall mit hoher chemischer Reaktivität: Eisen korrodiert bei hohen Temperaturen oder hoher Luftfeuchtigkeit schnell. Eisen brennt in reinem Sauerstoff und entzündet sich in fein verteiltem Zustand spontan an der Luft.
Chemische Eigenschaften einer einfachen Substanz – Eisen:
Rosten und Brennen unter Sauerstoff
1) An der Luft oxidiert Eisen in Gegenwart von Feuchtigkeit leicht (Rost):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3
Heißer Eisendraht verbrennt in Sauerstoff und bildet Zunder – Eisenoxid (II, III):
3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4
3Fe+2O 2 →(Fe II Fe 2 III)O 4 (160 °C)
2) Bei hohen Temperaturen (700–900 °C) reagiert Eisen mit Wasserdampf:
3Fe + 4H 2 O – t° → Fe 3 O 4 + 4H 2
3) Eisen reagiert beim Erhitzen mit Nichtmetallen:
2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °C)
Fe + S – t° → FeS (600 °C)
Fe+2S → Fe +2 (S 2 -1) (700°C)
4) In der Spannungsreihe steht es links von Wasserstoff, reagiert mit verdünnten Säuren HCl und H 2 SO 4, es bilden sich Eisen(II)-Salze und Wasserstoff wird freigesetzt:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (Reaktionen werden ohne Luftzugang durchgeführt, sonst wird Fe +2 durch Sauerstoff allmählich in Fe +3 umgewandelt)
Fe + H 2 SO 4 (verdünnt) → FeSO 4 + H 2
In konzentrierten oxidierenden Säuren löst sich Eisen erst beim Erhitzen und wandelt sich sofort in das Fe 3+-Kation um:
2Fe + 6H 2 SO 4 (konz.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO 3 (konz.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
(in der Kälte konzentrierte Salpeter- und Schwefelsäure passivieren
Ein in eine bläuliche Kupfersulfatlösung getauchter Eisennagel wird nach und nach mit einer Schicht aus rotem metallischem Kupfer überzogen.
5) Eisen verdrängt rechts davon befindliche Metalle aus Lösungen ihrer Salze.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Die amphoteren Eigenschaften von Eisen treten nur in konzentrierten Alkalien beim Kochen auf:
Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O= Na 2 ↓+ H 2
und es bildet sich ein Niederschlag von Natriumtetrahydroxoferrat(II).
Technische Hardware- Legierungen aus Eisen und Kohlenstoff: Gusseisen enthält 2,06-6,67 % C, Stahl 0,02–2,06 % C, andere natürliche Verunreinigungen (S, P, Si) und künstlich eingebrachte Spezialzusätze (Mn, Ni, Cr) sind häufig vorhanden, was Eisenlegierungen technisch nützliche Eigenschaften verleiht – Härte, Wärme- und Korrosionsbeständigkeit, Formbarkeit usw . .
Verfahren zur Herstellung von Hochofeneisen
Der Hochofenprozess zur Herstellung von Gusseisen besteht aus folgenden Schritten:
a) Aufbereitung (Röstung) von Sulfid- und Karbonaterzen – Umwandlung in Oxiderz:
FeS 2 →Fe 2 O 3 (O 2.800°C, -SO 2) FeCO 3 →Fe 2 O 3 (O 2.500-600°C, -CO 2)
b) Verbrennung von Koks mit Heißwind:
C (Koks) + O 2 (Luft) → CO 2 (600–700 ° C) CO 2 + C (Koks) ⇌ 2 CO (700–1000 ° C)
c) Reduktion von Oxiderz mit Kohlenmonoxid CO nacheinander:
Fe2O3 →(CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 →(CO) FeO →(CO) Fe
d) Aufkohlung von Eisen (bis 6,67 % C) und Schmelzen von Gusseisen:
Fe (t ) →(C(Koks)900-1200°С) Fe (flüssig) (Gusseisen, Schmelzpunkt 1145°C)
Gusseisen enthält immer Zementit Fe 2 C und Graphit in Form von Körnern.
Stahlproduktion
Die Umwandlung von Gusseisen in Stahl erfolgt in speziellen Öfen (Konverter, Herd, Elektro), die sich in der Heizmethode unterscheiden; Prozesstemperatur 1700-2000 °C. Das Einblasen von mit Sauerstoff angereicherter Luft führt zum Ausbrennen von überschüssigem Kohlenstoff sowie von Schwefel, Phosphor und Silizium in Form von Oxiden aus dem Gusseisen. Dabei werden die Oxide entweder in Form von Abgasen (CO 2, SO 2) aufgefangen oder in einer leicht abtrennbaren Schlacke gebunden – einer Mischung aus Ca 3 (PO 4) 2 und CaSiO 3. Zur Herstellung von Spezialstählen werden Legierungszusätze anderer Metalle in den Ofen eingebracht.
Quittung reines Eisen in der Industrie – Elektrolyse einer Lösung von Eisensalzen, zum Beispiel:
FeСl 2 → Fe↓ + Сl 2 (90°С) (Elektrolyse)
(Es gibt weitere spezielle Methoden, darunter die Reduktion von Eisenoxiden mit Wasserstoff).
Reines Eisen wird bei der Herstellung von Speziallegierungen, bei der Herstellung von Kernen von Elektromagneten und Transformatoren, Gusseisen – bei der Herstellung von Gussteilen und Stahl, Stahl – als Konstruktions- und Werkzeugmaterialien, einschließlich verschleiß-, hitze- und korrosionsbeständiger Materialien, verwendet diejenigen.
Eisen(II)-oxid F EO . Ein amphoteres Oxid mit einem hohen Anteil an basischen Eigenschaften. Schwarz, hat die Ionenstruktur Fe 2+ O 2- . Beim Erhitzen zersetzt es sich zunächst und bildet sich dann wieder neu. Es entsteht nicht, wenn Eisen an der Luft verbrennt. Reagiert nicht mit Wasser. Zersetzt sich mit Säuren, verschmilzt mit Laugen. In feuchter Luft oxidiert es langsam. Reduziert durch Wasserstoff und Koks. Beteiligt sich am Hochofenprozess der Eisenverhüttung. Es wird als Bestandteil von Keramik- und Mineralfarben verwendet. Gleichungen der wichtigsten Reaktionen:
4FeO ⇌(Fe II Fe 2 III) + Fe (560–700 °C, 900–1000 °C)
FeO + 2HC1 (verdünnt) = FeC1 2 + H 2 O
FeO + 4HNO 3 (konz.) = Fe(NO 3) 3 +NO 2 + 2H 2 O
FeO + 4NaOH = 2H 2 O + Neine 4FeO3(rot.) Trioxoferrat(II)(400-500 °C)
FeO + H 2 =H 2 O + Fe (extra rein) (350°C)
FeO + C (Koks) = Fe + CO (über 1000 °C)
FeO + CO = Fe + CO 2 (900°C)
4FeO + 2H 2 O (Feuchtigkeit) + O 2 (Luft) →4FeO(OH) (t)
6FeO + O 2 = 2(Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500°C)
Quittung V Labore: thermische Zersetzung von Eisen(II)-Verbindungen ohne Luftzugang:
Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C)
FeCO3 = FeO + CO 2 (490-550 °C)
Dieisen(III)-oxid - Eisen( II ) ( Fe II Fe 2 III)O 4 . Doppeloxid. Schwarz hat die Ionenstruktur Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Thermisch stabil bis zu hohen Temperaturen. Reagiert nicht mit Wasser. Zersetzt sich mit Säuren. Reduziert durch Wasserstoff, heißes Eisen. Beteiligt sich am Hochofenprozess der Gusseisenproduktion. Wird als Bestandteil von Mineralfarben verwendet ( rotes Blei), Keramik, farbiger Zement. Produkt einer speziellen Oxidation der Oberfläche von Stahlprodukten ( Schwärzung, Bläuung). Die Zusammensetzung entspricht braunem Rost und dunklem Zunder auf Eisen. Die Verwendung der Bruttoformel Fe 3 O 4 wird nicht empfohlen. Gleichungen der wichtigsten Reaktionen:
2(Fe II Fe 2 III)O 4 = 6FeO + O 2 (über 1538 °C)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8НС1 (verd.) = FeС1 2 + 2FeС1 3 + 4Н 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 +10HNO 3 (konz.) = 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (Luft) = 6 Fe 2 O 3 (450-600 °C)
(Fe II Fe 2 III)O 4 + 4H 2 = 4H 2 O + 3Fe (extra rein, 1000 °C)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO = 3 FeO + CO 2 (500-800°C)
(Fe II Fe 2 III)O4 + Fe ⇌4FeO (900–1000 °C, 560–700 °C)
Quittung: Verbrennung von Eisen (siehe) in der Luft.
Magnetit.
Eisen(III)-oxid F e 2 O 3 . Amphoteres Oxid mit überwiegend basischen Eigenschaften. Rotbraun, hat eine ionische Struktur (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Thermisch stabil bis zu hohen Temperaturen. Es entsteht nicht, wenn Eisen an der Luft verbrennt. Reagiert nicht mit Wasser, aus der Lösung fällt braunes amorphes Hydrat Fe 2 O 3 nH 2 O aus. Reagiert langsam mit Säuren und Laugen. Reduziert durch Kohlenmonoxid, geschmolzenes Eisen. Verschmilzt mit Oxiden anderer Metalle und bildet Doppeloxide - Spinelle(Technische Produkte werden Ferrite genannt). Es wird als Rohstoff beim Schmelzen von Gusseisen im Hochofenprozess, als Katalysator bei der Ammoniakherstellung, als Bestandteil von Keramik, Farbzementen und Mineralfarben, beim Thermitschweißen von Stahlkonstruktionen sowie als Schallträger verwendet und Bild auf Magnetbändern, als Poliermittel für Stahl und Glas.
Gleichungen der wichtigsten Reaktionen:
6Fe 2 O 3 = 4(Fe II Fe 2 III)O 4 +O 2 (1200-1300 °C)
Fe 2 O 3 + 6НС1 (verd.) →2FeС1 3 + ЗН 2 O (t) (600°С, ð)
Fe 2 O 3 + 2NaOH (konz.) →H 2 O+ 2 NAFeO 2 (Rot)Dioxoferrat(III)
Fe 2 O 3 + MO = (M II Fe 2 II I) O 4 (M = Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)
Fe 2 O 3 + ZN 2 = ZN 2 O+ 2Fe (extra rein, 1050-1100 °C)
Fe 2 O 3 + Fe = 3FeO (900 °C)
3Fe 2 O 3 + CO = 2(Fe II Fe 2 III)O 4 + CO 2 (400-600 °C)
Quittung im Labor – thermische Zersetzung von Eisen(III)-Salzen an der Luft:
Fe 2 (SO 4) 3 = Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 °C)
4(Fe(NO 3) 3 9 H 2 O) = 2Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 °C)
In der Natur - Eisenoxiderze Hematit Fe 2 O 3 und Limonit Fe 2 O 3 nH 2 O
Eisen(II)-hydroxid F e(OH) 2 . Amphoteres Hydroxid mit überwiegend basischen Eigenschaften. Fe-OH-Bindungen sind weiß (manchmal mit einem grünlichen Farbton) und überwiegend kovalent. Thermisch instabil. Oxidiert leicht an der Luft, besonders wenn es nass ist (es wird dunkler). Unlöslich in Wasser. Reagiert mit verdünnten Säuren und konzentrierten Laugen. Typischer Reduzierer. Ein Zwischenprodukt beim Rosten von Eisen. Es wird bei der Herstellung der aktiven Masse von Eisen-Nickel-Batterien verwendet.
Gleichungen der wichtigsten Reaktionen:
Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C, atm.N 2)
Fe(OH) 2 + 2HC1 (verd.) = FeC1 2 + 2H 2 O
Fe(OH) 2 + 2NaOH (> 50%) = Na 2 ↓ (blaugrün) (siedend)
4Fe(OH) 2 (Suspension) + O 2 (Luft) →4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)
2Fe(OH) 2 (Suspension) + H 2 O 2 (verdünnt) = 2FeO(OH)↓ + 2H 2 O
Fe(OH) 2 + KNO 3 (konz.) = FeO(OH)↓ + NO+ KOH (60 °C)
Quittung: Fällung aus Lösung mit Alkalien oder Ammoniakhydrat in einer inerten Atmosphäre:
Fe 2+ + 2OH (verd.) = Fe(OH) 2 ↓
Fe 2+ + 2(NH 3 H 2 O) = Fe(OH) 2 ↓+ 2NH 4
Eisenmetahydroxid F eO(OH). Amphoteres Hydroxid mit überwiegend basischen Eigenschaften. Hellbraune Fe-O- und Fe-OH-Bindungen sind überwiegend kovalent. Beim Erhitzen zersetzt es sich, ohne zu schmelzen. Unlöslich in Wasser. Fällt aus der Lösung in Form eines braunen amorphen Polyhydrats Fe 2 O 3 nH 2 O aus, das sich, wenn es unter einer verdünnten alkalischen Lösung gehalten wird oder beim Trocknen aufbewahrt wird, in FeO(OH) umwandelt. Reagiert mit Säuren und festen Laugen. Schwaches Oxidations- und Reduktionsmittel. Gesintert mit Fe(OH) 2. Ein Zwischenprodukt beim Rosten von Eisen. Es wird als Basis für gelbe Mineralfarben und Emails, als Absorber für Abgase und als Katalysator in der organischen Synthese verwendet.
Die Verbindung der Zusammensetzung Fe(OH) 3 ist unbekannt (nicht erhalten).
Gleichungen der wichtigsten Reaktionen:
Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 °C, —H 2 O) FeO(OH)→( 560-700° C in Luft, -H2O)→Fe 2 O 3
FeO(OH) + ZNS1 (verd.) = FeC1 3 + 2H 2 O
FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-Kolloid(NaOH (konz.))
FeO(OH)→ Nein 3 [Fe(OH) 6 ]Weiß, Na 5 bzw. K 4; in beiden Fällen fällt ein blaues Produkt gleicher Zusammensetzung und Struktur, KFe III, aus. Im Labor nennt man diesen Niederschlag Preußischblau, oder Turnbull blau:
Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓
Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓
Chemische Namen der Ausgangsreagenzien und Reaktionsprodukte:
K 3 Fe III - Kaliumhexacyanoferrat (III)
K 4 Fe III – Kaliumhexacyanoferrat (II)
КFe III – Eisen (III) Kaliumhexacyanoferrat (II)
Darüber hinaus ist das Thiocyanat-Ion NСS - ein gutes Reagens für Fe 3+-Ionen, Eisen (III) verbindet sich damit und es entsteht eine leuchtend rote („blutige“) Farbe:
Fe 3+ + 6NCS - = 3-
Dieses Reagenz (z. B. in Form von KNCS-Salz) kann sogar Spuren von Eisen (III) im Leitungswasser nachweisen, wenn es durch innen verrostete Eisenrohre fließt.
Eisen ist das achte Element der vierten Periode im Periodensystem. Seine Zahl in der Tabelle (auch atomar genannt) ist 26, was der Anzahl der Protonen im Kern und der Elektronen in der Elektronenhülle entspricht. Es wird durch die ersten beiden Buchstaben seines lateinischen Äquivalents Fe (lateinisch Ferrum – gelesen als „Ferrum“) bezeichnet. Eisen ist das zweithäufigste Element in der Erdkruste, der Anteil beträgt 4,65 % (am häufigsten ist Aluminium, Al). Dieses Metall ist in seiner natürlichen Form recht selten; häufiger wird es aus gemischtem Erz mit Nickel abgebaut.
Was ist die Natur dieser Verbindung? Eisen als Atom besteht aus einem metallischen Kristallgitter, das die Härte der dieses Element enthaltenden Verbindungen und die molekulare Stabilität gewährleistet. In diesem Zusammenhang handelt es sich bei diesem Metall um einen typischen Feststoff, anders als beispielsweise Quecksilber.
Eisen als einfacher Stoff- ein silberfarbenes Metall mit den für diese Elementgruppe typischen Eigenschaften: Formbarkeit, metallischer Glanz und Duktilität. Darüber hinaus ist Eisen sehr reaktiv. Letztere Eigenschaft zeigt sich darin, dass Eisen bei hoher Temperatur und entsprechender Luftfeuchtigkeit sehr schnell korrodiert. In reinem Sauerstoff brennt dieses Metall gut, aber wenn man es in sehr kleine Partikel zerkleinert, brennen diese nicht nur, sondern entzünden sich spontan.
Oft nennen wir reines Metall nicht Eisen, sondern seine kohlenstoffhaltigen Legierungen, zum Beispiel Stahl (<2,14% C) и чугун (>2,14 % C). Von großer industrieller Bedeutung sind auch Legierungen, denen Legierungsmetalle (Nickel, Mangan, Chrom und andere) zugesetzt werden, wodurch der Stahl rostfrei, also legiert, wird. Auf dieser Grundlage wird deutlich, welche umfangreichen industriellen Anwendungen dieses Metall hat.
Eigenschaften von Fe
Chemische Eigenschaften von Eisen
Schauen wir uns die Eigenschaften dieses Elements genauer an.
Eigenschaften einer einfachen Substanz
- Oxidation in Luft bei hoher Luftfeuchtigkeit (korrosiver Prozess):
4Fe+3O2+6H2O = 4Fe (OH)3 - Eisen(III)-hydroxid (hydroxid)
- Verbrennung von Eisendraht in Sauerstoff unter Bildung eines Mischoxids (es enthält ein Element mit sowohl der Oxidationsstufe +2 als auch der Oxidationsstufe +3):
3Fe+2O2 = Fe3O4 (Eisenzunder). Die Reaktion ist beim Erhitzen auf 160 ⁰C möglich.
- Wechselwirkung mit Wasser bei hohen Temperaturen (600−700 ⁰C):
3Fe+4H2O = Fe3O4+4H2
- Reaktionen mit Nichtmetallen:
a) Reaktion mit Halogenen (Wichtig! Bei dieser Wechselwirkung wird die Oxidationsstufe des Elements +3)
2Fe+3Cl2 = 2FeCl3 - Eisenchlorid
b) Reaktion mit Schwefel (Wichtig! Bei dieser Wechselwirkung hat das Element eine Oxidationsstufe von +2)
Eisen(III)-sulfid – Fe2S3 kann durch eine andere Reaktion gewonnen werden:
Fe2O3+ 3H2S=Fe2S3+3H2O
c) Pyritbildung
Fe+2S = FeS2 - Pyrit. Achten Sie auf den Oxidationszustand der Elemente, aus denen diese Verbindung besteht: Fe (+2), S (-1).
- Wechselwirkung mit Metallsalzen, die sich in der elektrochemischen Reihe der Metallaktivität rechts von Fe befinden:
Fe+CuCl2 = FeCl2+Cu – Eisen(II)-chlorid
- Wechselwirkung mit verdünnten Säuren (z. B. Salz- und Schwefelsäure):
Fe+HBr = FeBr2+H2
Fe+HCl = FeCl2+ H2
Bitte beachten Sie, dass bei diesen Reaktionen Eisen mit der Oxidationsstufe +2 entsteht.
- In unverdünnten Säuren, die starke Oxidationsmittel sind, ist die Reaktion nur beim Erhitzen möglich, in kalten Säuren wird das Metall passiviert:
Fe+H2SO4 (konzentriert) = Fe2 (SO4)3+3SO2+6H2O
Fe+6HNO3 = Fe (NO3)3+3NO2+3H2O
- Die amphoteren Eigenschaften von Eisen treten nur bei Wechselwirkung mit konzentrierten Alkalien auf:
Fe+2KOH+2H2O = K2+H2 – Kaliumtetrahydroxyferrat (II) fällt aus.
Der Prozess der Herstellung von Gusseisen in einem Hochofen
- Röstung und anschließende Zersetzung von Sulfid- und Karbonaterzen (Freisetzung von Metalloxiden):
FeS2 —> Fe2O3 (O2, 850 ⁰C, -SO2). Diese Reaktion ist auch der erste Schritt in der industriellen Synthese von Schwefelsäure.
FeCO3 -> Fe2O3 (O2, 550−600 ⁰C, -CO2).
- Koksverbrennung (im Überschuss):
C (Koks)+O2 (Luft) -> CO2 (600−700 ⁰C)
CO2+С (Koks) -> 2CO (750−1000 ⁰C)
- Reduktion von oxidhaltigem Erz mit Kohlenmonoxid:
Fe2O3 -> Fe3O4 (CO, -CO2)
Fe3O4 —> FeO (CO, -CO2)
FeO —> Fe (CO, -CO2)
- Aufkohlung von Eisen (bis zu 6,7 %) und Schmelzen von Gusseisen (Schmelztemperatur - 1145 ⁰C)
Fe (fest) + C (Koks) -> Gusseisen. Reaktionstemperatur - 900−1200 ⁰C.
Gusseisen enthält immer Zementit (Fe2C) und Graphit in Form von Körnern.
Eigenschaften von Verbindungen, die Fe enthalten
Lassen Sie uns die Funktionen jeder Verbindung separat untersuchen.
Fe3O4
Gemischtes oder doppeltes Eisenoxid, das ein Element mit einer Oxidationsstufe von +2 und +3 enthält. Auch Fe3O4 genannt Eisenoxid. Diese Verbindung hält hohen Temperaturen stand. Reagiert nicht mit Wasser oder Wasserdampf. Kann durch Mineralsäuren zersetzt werden. Kann bei hohen Temperaturen mit Wasserstoff oder Eisen reduziert werden. Wie Sie den obigen Informationen entnehmen können, handelt es sich um ein Zwischenprodukt in der Reaktionskette der industriellen Gusseisenproduktion.
Eisenzunder wird direkt bei der Herstellung mineralischer Farben, farbiger Zemente und Keramikprodukte verwendet. Fe3O4 entsteht, wenn Stahl geschwärzt und gebläut wird. Ein Mischoxid wird durch Verbrennen von Eisen an der Luft erhalten (die Reaktion ist oben angegeben). Das oxidhaltige Erz ist Magnetit.
Fe2O3
Eisen(III)-oxid, Trivialname - Hematit, eine rotbraune Verbindung. Beständig gegen hohe Temperaturen. Es entsteht nicht in reiner Form durch Oxidation von Eisen mit Luftsauerstoff. Reagiert nicht mit Wasser, bildet Hydrate, die ausfallen. Reagiert schlecht mit verdünnten Laugen und Säuren. Es kann mit Oxiden anderer Metalle legieren und Spinelle bilden – Doppeloxide.
Rotes Eisenerz wird als Rohstoff bei der industriellen Herstellung von Gusseisen im Hochofenverfahren verwendet. Außerdem beschleunigt es die Reaktion, d. h. es wirkt als Katalysator in der Ammoniakindustrie. Wird in den gleichen Bereichen wie Eisenoxid verwendet. Außerdem wurde es als Ton- und Bildträger auf Magnetbändern verwendet.
FeOH2
Eisen(II)-hydroxid, eine Verbindung, die sowohl saure als auch basische Eigenschaften besitzt, wobei letztere überwiegen, d. h. sie ist amphoter. Eine weiße Substanz, die an der Luft schnell oxidiert und zu Eisen(III)-hydroxid „braun wird“. Unter Temperatureinwirkung zersetzt es sich. Es reagiert sowohl mit schwachen Lösungen von Säuren als auch mit Laugen. Wir lösen uns nicht in Wasser auf. Bei der Reaktion wirkt es als Reduktionsmittel. Es ist ein Zwischenprodukt der Korrosionsreaktion.
Nachweis von Fe2+- und Fe3+-Ionen („qualitative“ Reaktionen)
Die Erkennung von Fe2+- und Fe3+-Ionen in wässrigen Lösungen erfolgt mithilfe komplexer Komplexverbindungen – K3, rotes Blutsalz bzw. K4, gelbes Blutsalz. Bei beiden Reaktionen entsteht ein sattblauer Niederschlag mit der gleichen quantitativen Zusammensetzung, aber einer unterschiedlichen Position des Eisens mit der Wertigkeit +2 und +3. Dieser Niederschlag wird oft auch Preußischblau oder Turnbullblau genannt.
Reaktion in ionischer Form geschrieben
Fe2++K++3- K+1Fe+2
Fe3++K++4- K+1Fe+3
Ein gutes Reagenz zum Nachweis von Fe3+ ist Thiocyanation (NCS-).
Fe3++ NCS- 3- – diese Verbindungen haben eine leuchtend rote („blutige“) Farbe.
Mit diesem Reagenz, zum Beispiel Kaliumthiocyanat (Formel - KNCS), können Sie selbst vernachlässigbare Eisenkonzentrationen in Lösungen bestimmen. So kann er bei der Untersuchung von Leitungswasser feststellen, ob die Leitungen rostig sind.
Eisen ist das wichtigste Strukturmaterial. Metall wird buchstäblich überall verwendet – von Raketen und U-Booten bis hin zu Besteck und schmiedeeisernen Grilldekorationen. Dies wird zu einem großen Teil durch ein Element in der Natur ermöglicht. Der wahre Grund ist jedoch seine Stärke und Haltbarkeit.
In diesem Artikel werden wir Eisen als Metall charakterisieren und seine nützlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften aufzeigen. Separat erklären wir Ihnen, warum Eisen als Eisenmetall bezeichnet wird und wie es sich von anderen Metallen unterscheidet.
Seltsamerweise stellt sich manchmal immer noch die Frage, ob Eisen ein Metall oder ein Nichtmetall ist. Eisen ist ein Element der Gruppe 8, Periode 4 der Tabelle von D.I. Das Molekulargewicht beträgt 55,8, was recht hoch ist.
Dies ist ein silbergraues Metall, ziemlich weich, duktil und hat magnetische Eigenschaften. Tatsächlich wird reines Eisen äußerst selten gefunden und verwendet, da das Metall chemisch aktiv ist und vielfältige Reaktionen eingeht.
In diesem Video erfahren Sie, was Eisen ist:
Konzept und Funktionen
Eisen wird üblicherweise als Legierung mit einem geringen Anteil an Verunreinigungen bezeichnet – bis zu 0,8 %, die fast alle Eigenschaften des Metalls beibehält. Nicht einmal diese Option ist weit verbreitet, sondern Stahl und Gusseisen. Ihren Namen – Eisenmetall, Eisen oder genauer gesagt Gusseisen und Stahl – verdanken sie der Farbe des Erzes – Schwarz.
Eisenlegierungen werden heute als Eisenmetalle bezeichnet: Stahl, Gusseisen, Ferrit sowie Mangan und manchmal Chrom.
Eisen ist ein sehr häufiges Element. Bezogen auf den Gehalt in der Erdkruste liegt es an vierter Stelle hinter Sauerstoff und. Der Erdkern enthält 86 % Eisen, im Erdmantel sind es nur 14 %. Meerwasser enthält sehr wenig des Stoffes – bis zu 0,02 mg/l; Flusswasser enthält etwas mehr – bis zu 2 mg/l.
Eisen ist ein typisches Metall und zudem recht aktiv. Es reagiert mit verdünnten und konzentrierten Säuren, kann jedoch unter dem Einfluss sehr starker Oxidationsmittel Eisensäuresalze bilden.
An der Luft wird Eisen schnell mit einem Oxidfilm bedeckt, der eine weitere Reaktion verhindert.
Bei Feuchtigkeit entsteht jedoch anstelle eines Oxidfilms Rost, der aufgrund seiner lockeren Struktur eine weitere Oxidation nicht verhindert. Dieses Merkmal, Korrosion in Gegenwart von Feuchtigkeit, ist der Hauptnachteil von Eisenlegierungen. Es ist zu beachten, dass Verunreinigungen Korrosion hervorrufen, während chemisch reines Metall wasserbeständig ist.
Wichtige Parameter
- Wenn wir Eisenlegierungen mit denen vergleichen, die in der Antike bekannt waren, wird deutlich, dass dies sowohl in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit als auch in Bezug auf die Haltbarkeit der Fall ist. Das enorme Ausmaß führte jedoch zur Erschöpfung der Zinnminen. Und da es deutlich weniger ist als , standen die Metallurgen der Vergangenheit vor der Frage eines Ersatzes. Und Eisen ersetzte Bronze. Letzteres wurde mit dem Aufkommen von Stahl vollständig verdrängt: Bronze bietet eine solche Kombination aus Härte und Elastizität nicht.
- Eisen bildet mit Kobalt eine Eisentriade. Die Eigenschaften der Elemente sind denen ihrer Analoga mit der gleichen Struktur der Außenschicht sehr ähnlich. Alle Metalle verfügen über hervorragende mechanische Eigenschaften: Sie lassen sich leicht verarbeiten, walzen, ziehen sowie schmieden und stanzen. Kobalt ist weniger reaktiv und korrosionsbeständiger als Eisen. Aufgrund des geringeren Vorkommens dieser Elemente sind sie jedoch nicht so weit verbreitet wie Eisen.
- Der wichtigste „Konkurrent“ von Hardware in Bezug auf den Einsatzbereich ist. Doch in Wirklichkeit haben beide Materialien völlig unterschiedliche Eigenschaften. Es ist bei weitem nicht so stark wie Eisen, lässt sich weniger leicht herausziehen und lässt sich nicht schmieden. Andererseits ist Metall viel leichter, was die Struktur viel leichter macht.
Die elektrische Leitfähigkeit von Eisen ist sehr durchschnittlich, während Aluminium in diesem Indikator nach Silber und Gold an zweiter Stelle steht. Eisen ist ferromagnetisch, das heißt, es behält seine Magnetisierung auch in Abwesenheit eines Magnetfelds bei und wird von einem Magnetfeld angezogen.
Solche unterschiedlichen Eigenschaften führen zu völlig unterschiedlichen Anwendungsbereichen, daher „kämpfen“ Baumaterialien nur sehr selten, beispielsweise im Möbelbau, wo die Leichtigkeit eines Aluminiumprofils der Festigkeit eines Stahlprofils gegenübersteht.
Die Vor- und Nachteile von Eisen werden im Folgenden besprochen.
Für und Wider
Der Hauptvorteil von Eisen im Vergleich zu anderen Strukturmetallen ist seine große Menge und die relativ einfache Schmelzbarkeit.
Angesichts der Menge des verwendeten Eisens ist dies jedoch ein sehr wichtiger Faktor.
Vorteile
- Zu den Vorteilen von Metall zählen weitere Eigenschaften.
- Die Vielfalt an Stählen und Ferriten ermöglicht es Ihnen, für buchstäblich jede Aufgabe ein Material zu erstellen und auszuwählen – vom Brückenrahmen bis zum Schneidwerkzeug. Die Möglichkeit, durch die Zugabe sehr geringer Verunreinigungen bestimmte Eigenschaften zu erreichen, ist ein ungewöhnlich großer Vorteil.
- Die einfache Bearbeitung ermöglicht die Herstellung von Produkten unterschiedlichster Art: Stangen, Rohre, geformte Produkte, Balken, Eisenbleche usw.
- Aufgrund der magnetischen Eigenschaften von Eisen ist das Metall das Hauptmaterial bei der Herstellung von Magnetantrieben.
- Die Kosten für Legierungen hängen natürlich von der Zusammensetzung ab, sind jedoch immer noch deutlich niedriger als bei den meisten Nichteisenlegierungen, wenn auch mit höheren Festigkeitseigenschaften.
- Die Formbarkeit von Eisen verleiht dem Material sehr hohe dekorative Eigenschaften.
Mängel
Die Nachteile von Eisenlegierungen sind erheblich.
- Dies ist zunächst einmal eine unzureichende Korrosionsbeständigkeit. Spezielle Stahlsorten – Edelstahl – haben diese nützliche Eigenschaft, sind aber auch deutlich teurer. Viel häufiger wird Metall durch eine Beschichtung – Metall oder Polymer – geschützt.
- Eisen ist in der Lage, Strom zu speichern, daher unterliegen Produkte aus seinen Legierungen elektrochemischer Korrosion. Die Gehäuse von Instrumenten und Maschinen sowie Rohrleitungen müssen auf irgendeine Weise geschützt werden – kathodischer Schutz, Opferschutz usw.
- Metall ist schwer, daher beschweren Eisenkonstruktionen das Bauobjekt – ein Gebäude, einen Eisenbahnwaggon, ein Seeschiff – erheblich.
Zusammensetzung und Struktur
Eisen existiert in 4 verschiedenen Modifikationen, die sich in Gitterparametern und Struktur voneinander unterscheiden. Das Vorhandensein von Phasen ist für das Schmelzen wirklich entscheidend, da es Phasenübergänge und ihre Abhängigkeit von Legierungselementen sind, die den eigentlichen Ablauf metallurgischer Prozesse in dieser Welt gewährleisten. Wir sprechen also von folgenden Phasen:
- Die α-Phase ist bis +769 °C stabil und weist ein kubisch raumzentriertes Gitter auf. Die α-Phase ist ferromagnetisch, das heißt, sie behält die Magnetisierung auch in Abwesenheit eines Magnetfelds bei. Eine Temperatur von 769 °C ist der Curie-Punkt für das Metall.
- Die β-Phase existiert von +769 °C bis +917 °C. Die Struktur der Modifikation ist gleich, die Gitterparameter unterscheiden sich jedoch geringfügig. Dabei bleiben fast alle physikalischen Eigenschaften mit Ausnahme der magnetischen erhalten: Eisen wird paramagnetisch.
- Die γ-Phase tritt im Bereich von +917 bis +1394 °C auf. Sie hat ein kubisch-flächenzentriertes Gitter.
- Die δ-Phase existiert oberhalb einer Temperatur von +1394 °C und hat ein kubisch raumzentriertes Gitter.
Es gibt auch eine ε-Modifikation, die bei hohem Druck sowie durch Dotierung mit bestimmten Elementen auftritt. Die ε-Phase hat ein dicht gepacktes hexagonales Gitter.
In diesem Video erfahren Sie mehr über die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Eisen:
Eigenschaften und Eigenschaften
Sehr viel hängt von seiner Reinheit ab. Der Unterschied zwischen den Eigenschaften von chemisch reinem Eisen und gewöhnlichem technischem und vor allem legiertem Stahl ist sehr groß. In der Regel werden physikalische Kennwerte für technisches Eisen mit einem Verunreinigungsanteil von 0,8 % angegeben.
Es ist notwendig, schädliche Verunreinigungen von Legierungszusätzen zu unterscheiden. Die erste – beispielsweise Schwefel und Phosphor – verleihen der Legierung Sprödigkeit, ohne die Härte oder mechanische Beständigkeit zu erhöhen. Kohlenstoff im Stahl erhöht diese Parameter, ist also ein nützlicher Bestandteil.
- Die Dichte von Eisen (g/cm3) hängt in gewissem Maße von der Phase ab. Somit hat α-Fe eine Dichte von 7,87 g/Kubikmeter. cm bei normaler Temperatur und 7,67 g/cc. cm bei +600 C. Die Dichte der γ-Phase ist geringer – 7,59 g/Kubik. cm, und die δ-Phase ist sogar noch kleiner – 7,409 g/cm³.
- Der Schmelzpunkt des Stoffes liegt bei +1539 °C. Eisen ist ein mäßig feuerfestes Metall.
- Siedepunkt – +2862 C.
- Die Festigkeit, also der Widerstand gegen verschiedene Arten von Belastungen – Druck, Zug, Biegung – wird für jede Stahl-, Gusseisen- und Ferritsorte reguliert, daher ist es schwierig, allgemein über diese Indikatoren zu sprechen. Somit hat Schnellarbeitsstahl eine Biegefestigkeit von 2,5–2,8 GPa. Und der gleiche Parameter von gewöhnlichem technischem Eisen beträgt 300 MPa.
- Die Härte auf der Mohs-Skala beträgt 4–5. Spezielle Stähle und chemisch reines Eisen erreichen deutlich höhere Leistungen.
- Spezifischer elektrischer Widerstand 9,7·10-8 Ohm·m. Eisen leitet den Strom viel schlechter als Kupfer oder Aluminium.
- Auch die Wärmeleitfähigkeit ist geringer als die dieser Metalle und hängt von der Phasenzusammensetzung ab. Bei 25 C beträgt sie 74,04 W/(m K), bei 1500 C 31,8 [W/(m K)].
- Eisen lässt sich sowohl bei normalen als auch bei erhöhten Temperaturen perfekt schmieden. Gusseisen und Stahl können gegossen werden.
- Ein Stoff kann nicht als biologisch inert bezeichnet werden. Allerdings ist seine Toxizität sehr gering. Dies hängt jedoch nicht so sehr mit der Aktivität des Elements zusammen, sondern mit der Unfähigkeit des menschlichen Körpers, es gut zu assimilieren: Das Maximum beträgt 20 % der erhaltenen Dosis.
Eisen kann nicht als Umweltstoff eingestuft werden. Der Hauptschaden für die Umwelt entsteht jedoch nicht durch seine Abfälle, da Eisen recht schnell rostet, sondern durch Produktionsabfälle – freigesetzte Schlacken und Gase.
Produktion
Eisen ist ein sehr häufig vorkommendes Element und erfordert daher keine großen Kosten. Die Lagerstätten werden sowohl im Tagebau als auch im Bergbau erschlossen. Tatsächlich enthalten alle Bergbauerze Eisen, es werden jedoch nur diejenigen erschlossen, bei denen der Metallanteil groß genug ist.
Dabei handelt es sich um reiche Erze – rotes, magnetisches und braunes Eisenerz mit einem Eisenanteil von bis zu 74 %, Erze mit einem durchschnittlichen Gehalt – beispielsweise Markasit – und minderwertige Erze mit einem Eisenanteil von mindestens 26 % – Siderit.
Das reichhaltige Erz wird sofort zur Anlage geschickt. Gesteine mit mittlerem und niedrigem Gehalt werden angereichert.
Es gibt verschiedene Methoden zur Herstellung von Eisenlegierungen. Zur Verhüttung von Stahl gehört in der Regel auch die Herstellung von Gusseisen. Es wird in einem Hochofen bei einer Temperatur von 1600 °C geschmolzen. Die Charge – Agglomerat, Pellets – wird zusammen mit Flussmittel in den Ofen geladen und mit heißer Luft geblasen. In diesem Fall schmilzt das Metall und der Koks verbrennt, wodurch unerwünschte Verunreinigungen ausgebrannt und die Schlacke abgetrennt werden kann.
- Zur Herstellung von Stahl wird meist weißes Gusseisen verwendet, bei dem Kohlenstoff mit Eisen eine chemische Verbindung eingeht. Die 3 häufigsten Methoden:
- offener Herd – geschmolzenes Gusseisen unter Zusatz von Erz und Schrott wird bei 2000 °C geschmolzen, um den Kohlenstoffgehalt zu reduzieren. Gegebenenfalls weitere Zutaten werden am Ende des Schmelzens hinzugefügt. Auf diese Weise wird Stahl höchster Qualität erhalten.
- Sauerstoffkonverter ist eine produktivere Methode. Im Ofen wird die Dicke des Gusseisens mit Luft unter einem Druck von 26 kg/qm geblasen. Zur Verbesserung der Eigenschaften von Stahl kann eine Mischung aus Sauerstoff und Luft oder reiner Sauerstoff verwendet werden;
Elektrisches Schmelzen – wird häufiger zur Herstellung spezieller legierter Stähle verwendet. Gusseisen wird in einem Elektroofen bei einer Temperatur von 2200 °C gebrannt.
Stahl kann auch im Direktverfahren gewonnen werden. Dazu werden Pellets mit hohem Eisengehalt in einen Schachtofen geladen und mit Wasserstoff bei einer Temperatur von 1000 °C gespült. Letzteres reduziert Eisen ohne Zwischenschritte aus dem Oxid.
Die Stahlkosten hängen von vielen Faktoren ab, was Preissteigerungen und -rückgänge manchmal völlig unvorhersehbar macht. Im Herbst 2016 stiegen die Kosten für Armaturen sowie für warm- und kaltgewalzten Stahl stark an, da die Preise für Kokskohle, einem unverzichtbaren Teilnehmer der Verhüttung, ebenso stark anstiegen. Im November bieten europäische Unternehmen warmgewalzte Stahlcoils für 500 Euro pro Tonne an.
Anwendungsbereich
Der Einsatzbereich von Eisen und Eisenlegierungen ist enorm. Es ist einfacher anzugeben, wo kein Metall verwendet wird.
- Bauwesen – der Bau aller Arten von Rahmen, vom tragenden Rahmen einer Brücke bis zum Rahmen eines dekorativen Kamins in einer Wohnung, kommt ohne Stahl unterschiedlicher Güte nicht aus. Formstücke, Stangen, I-Träger, Kanäle, Winkel, Rohre: Im Bauwesen kommen absolut alle Form- und Profilprodukte zum Einsatz. Gleiches gilt für Blech: Daraus werden Dächer hergestellt und so weiter.
- Maschinenbau – In puncto Festigkeit und Verschleißfestigkeit gibt es kaum etwas, das mit Stahl vergleichbar ist, daher sind die Karosserieteile der allermeisten Maschinen aus Stahl gefertigt. Insbesondere in Fällen, in denen die Ausrüstung unter Bedingungen hoher Temperatur und hohem Druck betrieben werden muss.
- Werkzeuge – mit Hilfe von Legierungselementen und Härten kann dem Metall eine Härte und Festigkeit verliehen werden, die denen von Diamanten nahe kommt. Schnellarbeitsstähle sind die Basis aller Bearbeitungswerkzeuge.
- In der Elektrotechnik ist der Einsatz von Eisen eingeschränkter, gerade weil Verunreinigungen seine ohnehin geringen elektrischen Eigenschaften merklich verschlechtern. Bei der Herstellung magnetischer Teile elektrischer Geräte ist Metall jedoch unverzichtbar.
- Pipeline – Kommunikation jeglicher Art und Art wird aus Stahl und Gusseisen hergestellt: Heizung, Wasserversorgungssysteme, Gaspipelines, einschließlich Hauptleitungen, Ummantelungen für Stromkabel, Ölpipelines und so weiter. Nur Stahl hält solch enormen Belastungen und Innendrücken stand.
- Verwendung im Haushalt – Stahl kommt überall zum Einsatz: von Beschlägen und Besteck bis hin zu Eisentüren und Schlössern. Die Festigkeit des Metalls und die Verschleißfestigkeit machen es unersetzlich.
Eisen und seine Legierungen vereinen Festigkeit, Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit. Darüber hinaus ist Metall relativ günstig in der Herstellung, was es zu einem unverzichtbaren Werkstoff für die moderne Volkswirtschaft macht.
In diesem Video erfahren Sie mehr über Eisenlegierungen mit Nichteisen- und Schwereisenmetallen:
Eisen ist ein bekanntes chemisches Element. Es gehört zu den Metallen mit durchschnittlicher chemischer Aktivität. Wir werden uns in diesem Artikel mit den Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten von Eisen befassen.
Vorkommen in der Natur
Es gibt eine ganze Reihe von Mineralien, die Eisen enthalten. Erstens ist es Magnetit. Es besteht zu 72 Prozent aus Eisen. Seine chemische Formel lautet Fe 3 O 4. Dieses Mineral wird auch magnetisches Eisenerz genannt. Es hat eine hellgraue Farbe, manchmal dunkelgrau, sogar schwarz, mit metallischem Glanz. Das größte Vorkommen unter den GUS-Staaten befindet sich im Ural.
Das nächste Mineral mit einem hohen Eisengehalt ist Hämatit – es besteht zu siebzig Prozent aus diesem Element. Seine chemische Formel lautet Fe 2 O 3. Es wird auch rotes Eisenerz genannt. Die Farbe reicht von rotbraun bis rotgrau. Die größte Lagerstätte in den GUS-Staaten befindet sich in Krivoy Rog.
Das dritte Eisen enthaltende Mineral ist Limonit. Hier macht Eisen sechzig Prozent der Gesamtmasse aus. Dies ist ein kristallines Hydrat, das heißt, in sein Kristallgitter sind Wassermoleküle eingewebt, seine chemische Formel lautet Fe 2 O 3 .H 2 O. Wie der Name schon sagt, hat dieses Mineral eine gelbbräunliche Farbe, manchmal braun. Es ist einer der Hauptbestandteile des natürlichen Ockers und wird als Pigment verwendet. Es wird auch Brauneisenerz genannt. Die größten Standorte sind die Krim und der Ural.
Siderit, das sogenannte Spateisenerz, enthält 48 Prozent Eisen. Seine chemische Formel ist FeCO 3. Seine Struktur ist heterogen und besteht aus miteinander verbundenen Kristallen verschiedener Farben: Grau, Hellgrün, Graugelb, Braungelb usw.
Das letzte in der Natur häufig vorkommende Mineral mit hohem Eisengehalt ist Pyrit. Es hat die folgende chemische Formel: FeS 2. Es enthält 46 Prozent der Gesamtmasse Eisen. Dank Schwefelatomen hat dieses Mineral eine goldgelbe Farbe.
Viele der besprochenen Mineralien werden zur Gewinnung von reinem Eisen verwendet. Darüber hinaus wird Hämatit bei der Herstellung von Schmuck aus Natursteinen verwendet. In Lapislazuli-Schmuckstücken können Pyriteinschlüsse vorhanden sein. Darüber hinaus kommt Eisen in der Natur in lebenden Organismen vor – es ist einer der wichtigsten Bestandteile von Zellen. Dieses Mikroelement muss dem menschlichen Körper in ausreichender Menge zugeführt werden. Die heilenden Eigenschaften von Eisen beruhen größtenteils auf der Tatsache, dass dieses chemische Element die Grundlage des Hämoglobins bildet. Daher wirkt sich die Verwendung von Eisen positiv auf den Zustand des Blutes und damit des gesamten Körpers aus.
Eisen: physikalische und chemische Eigenschaften
Schauen wir uns diese beiden großen Abschnitte der Reihe nach an. Eisen ist sein Aussehen, seine Dichte, sein Schmelzpunkt usw. Das heißt, alle charakteristischen Merkmale eines Stoffes, die mit der Physik verbunden sind. Die chemischen Eigenschaften von Eisen sind seine Fähigkeit, mit anderen Verbindungen zu reagieren. Beginnen wir mit den ersten.
Physikalische Eigenschaften von Eisen
In seiner reinen Form ist es unter normalen Bedingungen ein Feststoff. Es hat eine silbergraue Farbe und einen ausgeprägten metallischen Glanz. Zu den mechanischen Eigenschaften von Eisen gehört ein Härtegrad von vier (mittel). Eisen hat eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit. Das letzte Merkmal kann man spüren, wenn man einen Eisengegenstand in einem kalten Raum berührt. Da dieses Material die Wärme schnell leitet, entzieht es der Haut in kurzer Zeit den größten Teil davon, weshalb Sie ein Kältegefühl verspüren.
Wenn Sie beispielsweise Holz berühren, werden Sie feststellen, dass dessen Wärmeleitfähigkeit deutlich geringer ist. Zu den physikalischen Eigenschaften von Eisen gehören seine Schmelz- und Siedepunkte. Die erste beträgt 1539 Grad Celsius, die zweite 2860 Grad Celsius. Wir können daraus schließen, dass die charakteristischen Eigenschaften von Eisen eine gute Duktilität und Schmelzbarkeit sind. Aber das ist noch nicht alles.
Zu den physikalischen Eigenschaften von Eisen gehört auch sein Ferromagnetismus. Was ist das? Eisen, dessen magnetische Eigenschaften wir täglich an praktischen Beispielen beobachten können, ist das einzige Metall, das eine so einzigartige Besonderheit aufweist. Dies liegt daran, dass dieses Material unter dem Einfluss eines Magnetfeldes magnetisiert werden kann. Und nach dem Ende seiner Wirkung bleibt das Eisen, dessen magnetische Eigenschaften sich gerade gebildet haben, noch lange Zeit ein Magnet. Dieses Phänomen lässt sich dadurch erklären, dass es in der Struktur dieses Metalls viele freie Elektronen gibt, die sich bewegen können.
Aus chemischer Sicht
Dieses Element gehört zu den Metallen mittlerer Aktivität. Die chemischen Eigenschaften von Eisen sind jedoch typisch für alle anderen Metalle (mit Ausnahme derjenigen, die in der elektrochemischen Reihe rechts von Wasserstoff stehen). Es ist in der Lage, mit vielen Stoffklassen zu reagieren.
Beginnen wir mit den einfachen
Ferrum interagiert mit Sauerstoff, Stickstoff, Halogenen (Jod, Brom, Chlor, Fluor), Phosphor und Kohlenstoff. Als erstes sind Reaktionen mit Sauerstoff zu berücksichtigen. Beim Verbrennen von Eisen entstehen dessen Oxide. Abhängig von den Reaktionsbedingungen und den Anteilen zwischen den beiden Teilnehmern können sie variiert werden. Als Beispiel für diese Art der Wechselwirkung können die folgenden Reaktionsgleichungen angegeben werden: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4. Und die Eigenschaften von Eisenoxid (sowohl physikalische als auch chemische) können je nach Art variieren. Solche Reaktionen finden bei hohen Temperaturen statt.
Als nächstes kommt die Wechselwirkung mit Stickstoff. Es kann auch nur unter der Bedingung einer Erwärmung auftreten. Wenn wir sechs Mol Eisen und ein Mol Stickstoff nehmen, erhalten wir zwei Mol Eisennitrid. Die Reaktionsgleichung sieht folgendermaßen aus: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.
Bei der Wechselwirkung mit Phosphor entsteht Phosphid. Zur Durchführung der Reaktion werden folgende Komponenten benötigt: Für drei Mol Eisen - ein Mol Phosphor, wodurch ein Mol Phosphid entsteht. Die Gleichung kann wie folgt geschrieben werden: 3Fe + P = Fe 3 P.
Darüber hinaus kann bei Reaktionen mit einfachen Stoffen auch die Wechselwirkung mit Schwefel unterschieden werden. In diesem Fall kann Sulfid gewonnen werden. Das Prinzip, nach dem der Prozess der Bildung dieser Substanz abläuft, ähnelt dem oben beschriebenen. Es findet nämlich eine Additionsreaktion statt. Alle chemischen Wechselwirkungen dieser Art erfordern besondere Bedingungen, hauptsächlich hohe Temperaturen, seltener Katalysatoren.
Auch in der chemischen Industrie kommt es häufig zu Reaktionen zwischen Eisen und Halogenen. Dies sind Chlorierung, Bromierung, Jodierung, Fluoridierung. Wie aus den Namen der Reaktionen selbst hervorgeht, handelt es sich dabei um den Prozess der Addition von Chlor-/Brom-/Jod-/Fluoratomen an Eisenatome, um jeweils Chlorid/Bromid/Iodid/Fluorid zu bilden. Diese Stoffe werden in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt. Darüber hinaus kann sich Eisen bei hohen Temperaturen mit Silizium verbinden. Aufgrund der vielfältigen chemischen Eigenschaften von Eisen wird es häufig in der chemischen Industrie eingesetzt.
Eisen und komplexe Substanzen
Von einfachen Substanzen gehen wir zu solchen über, deren Moleküle aus zwei oder mehr verschiedenen chemischen Elementen bestehen. Als erstes ist die Reaktion von Eisen mit Wasser zu erwähnen. Hier kommen die grundlegenden Eigenschaften von Eisen zum Vorschein. Wenn Wasser erhitzt wird, bildet es sich zusammen mit Eisen (dieser Name kommt daher, dass es bei der Wechselwirkung mit demselben Wasser ein Hydroxid, also eine Base, bildet). Nimmt man also ein Mol beider Komponenten, entstehen Stoffe wie Eisendioxid und Wasserstoff in Form eines stechend riechenden Gases – ebenfalls im molaren Verhältnis eins zu eins. Die Gleichung für diese Art von Reaktion kann wie folgt geschrieben werden: Fe + H 2 O = FeO + H 2. Abhängig von den Mischungsverhältnissen dieser beiden Komponenten kann Eisendi- oder -trioxid erhalten werden. Beide Stoffe sind in der chemischen Industrie weit verbreitet und werden auch in vielen anderen Branchen eingesetzt.
Mit Säuren und Salzen
Da sich Eisen in der elektrochemischen Aktivitätsreihe von Metallen links von Wasserstoff befindet, ist es in der Lage, dieses Element aus Verbindungen zu verdrängen. Ein Beispiel hierfür ist die Verdrängungsreaktion, die bei der Zugabe von Eisen zu einer Säure beobachtet werden kann. Wenn man beispielsweise Eisen und Sulfatsäure (auch Schwefelsäure genannt) mittlerer Konzentration in gleichen molaren Anteilen mischt, erhält man Eisen(II)-sulfat und Wasserstoff in gleichen molaren Anteilen. Die Gleichung für eine solche Reaktion sieht folgendermaßen aus: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.
Bei der Wechselwirkung mit Salzen treten die reduzierenden Eigenschaften von Eisen in Erscheinung. Das heißt, es kann verwendet werden, um ein weniger aktives Metall aus Salz zu isolieren. Nimmt man beispielsweise ein Mol und die gleiche Menge Eisen, erhält man Eisen(II)-sulfat und reines Kupfer im gleichen molaren Verhältnis.
Bedeutung für den Körper
Eines der häufigsten chemischen Elemente in der Erdkruste ist Eisen. Wir haben uns das bereits angeschaut, nun nähern wir uns dem Thema aus biologischer Sicht. Ferrum erfüllt sowohl auf zellulärer Ebene als auch auf der Ebene des gesamten Organismus sehr wichtige Funktionen. Erstens ist Eisen die Basis eines Proteins wie Hämoglobin. Es ist für den Sauerstofftransport durch das Blut von der Lunge zu allen Geweben, Organen, zu jeder Körperzelle, vor allem zu den Neuronen des Gehirns, notwendig. Daher können die wohltuenden Eigenschaften von Eisen nicht hoch genug eingeschätzt werden.
Eisen beeinflusst nicht nur die Blutbildung, sondern ist auch wichtig für die volle Funktion der Schilddrüse (dafür ist nicht nur Jod erforderlich, wie manche glauben). Eisen ist außerdem am intrazellulären Stoffwechsel beteiligt und reguliert die Immunität. Auch in Leberzellen kommt Ferrum in besonders großen Mengen vor, da es bei der Neutralisierung von Schadstoffen hilft. Es ist außerdem einer der Hauptbestandteile vieler Enzymarten in unserem Körper. Die tägliche Ernährung eines Menschen sollte zehn bis zwanzig Milligramm dieses Mikroelements enthalten.
Eisenreiche Lebensmittel
Es gibt viele davon. Sie sind sowohl pflanzlichen als auch tierischen Ursprungs. Die ersten sind Getreide, Hülsenfrüchte, Getreide (insbesondere Buchweizen), Äpfel, Pilze (weiß), Trockenfrüchte, Hagebutten, Birnen, Pfirsiche, Avocados, Kürbis, Mandeln, Datteln, Tomaten, Brokkoli, Kohl, Blaubeeren, Brombeeren, Sellerie, usw. Die zweiten sind Leber und Fleisch. Der Verzehr von eisenreichen Lebensmitteln ist während der Schwangerschaft besonders wichtig, da der Körper des sich entwickelnden Fötus große Mengen dieses Spurenelements für sein volles Wachstum und seine volle Entwicklung benötigt.
Anzeichen eines Eisenmangels im Körper
Symptome, wenn zu wenig Eisen in den Körper gelangt, sind Müdigkeit, ständiges Erfrieren von Händen und Füßen, Depressionen, brüchige Haare und Nägel, verminderte geistige Aktivität, Verdauungsstörungen, geringe Leistungsfähigkeit und Funktionsstörungen der Schilddrüse. Wenn Sie mehrere dieser Symptome bemerken, kann es sich lohnen, den Anteil eisenhaltiger Lebensmittel in Ihrer Ernährung zu erhöhen oder Vitamine oder Nahrungsergänzungsmittel zu kaufen, die Eisen enthalten. Auch wenn Sie eines dieser Symptome zu stark verspüren, sollten Sie einen Arzt aufsuchen.
Verwendung von Eisen in der Industrie
Die Verwendungsmöglichkeiten und Eigenschaften von Eisen sind eng miteinander verbunden. Aufgrund seiner ferromagnetischen Natur wird es zur Herstellung von Magneten verwendet – sowohl schwächere für Haushaltszwecke (Souvenir-Kühlschrankmagnete usw.) als auch stärkere für industrielle Zwecke. Aufgrund der hohen Festigkeit und Härte des betreffenden Metalls wird es seit der Antike zur Herstellung von Waffen, Rüstungen und anderen Militär- und Haushaltswerkzeugen verwendet. Übrigens war bereits im alten Ägypten Meteoriteneisen bekannt, dessen Eigenschaften denen von gewöhnlichem Metall überlegen sind. Dieses besondere Eisen wurde auch im antiken Rom verwendet. Daraus wurden Elitewaffen hergestellt. Ein Schild oder Schwert aus Meteoritenmetall durfte nur einer sehr reichen und edlen Person gehören.
Im Allgemeinen ist das Metall, das wir in diesem Artikel betrachten, das vielseitigste unter allen Stoffen dieser Gruppe. Daraus werden zunächst Stahl und Gusseisen hergestellt, aus denen alle Arten von Produkten hergestellt werden, die sowohl in der Industrie als auch im täglichen Leben benötigt werden.
Gusseisen ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, in der letzterer zwischen 1,7 und 4,5 Prozent vorhanden ist. Liegt der Sekundenanteil unter 1,7 Prozent, spricht man von einer solchen Legierung. Wenn in der Zusammensetzung etwa 0,02 Prozent Kohlenstoff vorhanden sind, handelt es sich bereits um gewöhnliches technisches Eisen. Das Vorhandensein von Kohlenstoff in der Legierung ist notwendig, um ihr eine höhere Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Rostbeständigkeit zu verleihen.
Darüber hinaus kann Stahl viele andere chemische Elemente als Verunreinigungen enthalten. Dazu gehören Mangan, Phosphor und Silizium. Außerdem können dieser Art von Legierung Chrom, Nickel, Molybdän, Wolfram und viele andere chemische Elemente zugesetzt werden, um ihr bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Als Transformatorenstähle werden Stahlsorten verwendet, die einen hohen Siliziumanteil (ca. vier Prozent) enthalten. Diejenigen, die viel Mangan enthalten (bis zu zwölf bis vierzehn Prozent), werden bei der Herstellung von Teilen für Eisenbahnen, Mühlen, Brecher und andere Werkzeuge verwendet, deren Teile einem schnellen Abrieb unterliegen.
Der Legierung wird Molybdän zugesetzt, um sie hitzebeständiger zu machen; solche Stähle werden als Werkzeugstähle verwendet. Um rostfreie Stähle zu erhalten, die bekannt sind und im täglichen Leben häufig in Form von Messern und anderen Haushaltswerkzeugen verwendet werden, ist es außerdem erforderlich, der Legierung Chrom, Nickel und Titan hinzuzufügen. Und um schlagfesten, hochfesten und duktilen Stahl zu erhalten, genügt die Zugabe von Vanadium. Durch die Zugabe von Niob zur Zusammensetzung kann eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion und chemisch aggressive Substanzen erreicht werden.
Das am Anfang des Artikels erwähnte Mineral Magnetit wird für die Herstellung von Festplatten, Speicherkarten und anderen Geräten dieser Art benötigt. Aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften findet sich Eisen in Transformatoren, Motoren, elektronischen Produkten usw. Darüber hinaus kann Eisen Legierungen anderer Metalle zugesetzt werden, um ihnen eine höhere Festigkeit und mechanische Stabilität zu verleihen. Das Sulfat dieses Elements wird im Gartenbau zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt (zusammen mit Kupfersulfat).
Sie sind für die Wasserreinigung unverzichtbar. Darüber hinaus wird Magnetitpulver in Schwarzweißdruckern verwendet. Die Hauptverwendung von Pyrit besteht darin, daraus Schwefelsäure zu gewinnen. Dieser Prozess erfolgt unter Laborbedingungen in drei Stufen. In der ersten Stufe wird Eisenpyrit verbrannt, um Eisenoxid und Schwefeldioxid zu erzeugen. In der zweiten Stufe erfolgt die Umwandlung von Schwefeldioxid in sein Trioxid unter Beteiligung von Sauerstoff. Und im letzten Schritt wird die resultierende Substanz in Gegenwart von Katalysatoren durchgeleitet, wodurch Schwefelsäure entsteht.
Eisen bekommen
Dieses Metall wird hauptsächlich aus seinen beiden Hauptmineralien Magnetit und Hämatit abgebaut. Dies geschieht durch die Reduktion von Eisen aus seinen Verbindungen mit Kohlenstoff in Form von Koks. Dies geschieht in Hochöfen, in denen die Temperatur zweitausend Grad Celsius erreicht. Darüber hinaus gibt es eine Methode zur Reduktion von Eisen mit Wasserstoff. Hierzu ist kein Hochofen erforderlich. Zur Umsetzung dieser Methode nehmen sie speziellen Ton, vermischen ihn mit zerkleinertem Erz und behandeln ihn in einem Schachtofen mit Wasserstoff.
Abschluss
Die Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten von Eisen sind vielfältig. Dies ist vielleicht das wichtigste Metall in unserem Leben. Nachdem es der Menschheit bekannt geworden war, ersetzte es Bronze, das damals das Hauptmaterial für die Herstellung aller Werkzeuge sowie Waffen war. Stahl und Gusseisen sind der Legierung aus Kupfer und Zinn in ihren physikalischen Eigenschaften und der Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung in vielerlei Hinsicht überlegen.
Darüber hinaus kommt Eisen auf unserem Planeten häufiger vor als viele andere Metalle. in der Erdkruste sind es fast fünf Prozent. Es ist das vierthäufigste chemische Element in der Natur. Außerdem ist dieses chemische Element für das normale Funktionieren des Körpers von Tieren und Pflanzen sehr wichtig, vor allem weil auf seiner Basis Hämoglobin aufgebaut wird. Eisen ist ein essentielles Spurenelement, dessen Aufnahme für die Erhaltung der Gesundheit und die normale Funktion der Organe wichtig ist. Darüber hinaus ist dies das einzige Metall mit einzigartigen magnetischen Eigenschaften. Eisen ist aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken.
Eisen gilt nach Aluminium als eines der häufigsten Metalle in der Erdkruste. Aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften verfügt es über eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Formbarkeit, hat eine silberweiße Farbe und eine hohe chemische Reaktivität, sodass es bei hoher Luftfeuchtigkeit oder hohen Temperaturen schnell korrodiert. In fein verteiltem Zustand verbrennt es in reinem Sauerstoff und entzündet sich spontan an der Luft.
Der Beginn der Geschichte des Eisens
Im dritten Jahrtausend v. Chr. e. Die Menschen begannen mit dem Bergbau und lernten, Bronze und Kupfer zu verarbeiten. Aufgrund ihrer hohen Kosten fanden sie keine große Verbreitung. Die Suche nach neuem Metall ging weiter. Die Geschichte des Eisens begann im ersten Jahrhundert vor Christus. e. In der Natur kommt es nur in Form von Verbindungen mit Sauerstoff vor. Um reines Metall zu erhalten, ist es notwendig, das letzte Element abzutrennen. Das Schmelzen des Eisens dauerte lange, da es auf 1539 Grad erhitzt werden musste. Und erst mit dem Aufkommen von Käseöfen im ersten Jahrtausend v. Chr. begann man, dieses Metall zu gewinnen. Anfangs war es zerbrechlich und enthielt viel Abfall.
Mit dem Aufkommen von Schmieden verbesserte sich die Qualität des Eisens deutlich. Die Weiterverarbeitung erfolgte in einer Schmiede, wobei die Schlacke durch Hammerschläge abgetrennt wurde. Das Schmieden ist zu einer der Hauptarten der Metallverarbeitung und die Schmiedekunst zu einem unverzichtbaren Produktionszweig geworden. Eisen ist in seiner reinen Form ein sehr weiches Metall. Es wird hauptsächlich in einer Legierung mit Kohlenstoff verwendet. Dieser Zusatzstoff verbessert die physikalischen Eigenschaften von Eisen, wie z. B. die Härte. Der billige Werkstoff drang bald weitreichend in alle Bereiche menschlichen Handelns ein und revolutionierte die Entwicklung der Gesellschaft. Denn schon in der Antike waren Eisenprodukte mit einer dicken Goldschicht überzogen. Im Vergleich zum Edelmetall hatte es einen hohen Preis.
Eisen in der Natur
Die Lithosphäre enthält mehr Aluminium als Eisen. In der Natur kommt es nur in Form von Verbindungen vor. Eisen(III) reagiert, färbt den Boden braun und verleiht dem Sand einen gelblichen Farbton. Eisenoxide und -sulfide sind in der Erdkruste verstreut, manchmal kommt es zu Ansammlungen von Mineralien, aus denen anschließend das Metall gewonnen wird. Der Eisengehalt einiger Mineralquellen verleiht dem Wasser einen besonderen Geschmack.
Rostiges Wasser, das aus alten Wasserleitungen fließt, wird durch das dreiwertige Metall gefärbt. Seine Atome kommen auch im menschlichen Körper vor. Sie kommen im Hämoglobin (eisenhaltiges Protein) im Blut vor, das den Körper mit Sauerstoff versorgt und Kohlendioxid abtransportiert. Einige Meteoriten enthalten reines Eisen, manchmal werden ganze Barren gefunden.
Welche physikalischen Eigenschaften hat Eisen?
Es ist ein duktiles silberweißes Metall mit einer gräulichen Tönung und metallischem Glanz. Es ist ein guter Leiter für elektrischen Strom und Wärme. Aufgrund seiner Duktilität eignet es sich hervorragend zum Schmieden und Walzen. Eisen löst sich nicht in Wasser, sondern verflüssigt sich in Quecksilber, schmilzt bei einer Temperatur von 1539 und siedet bei 2862 Grad Celsius, hat eine Dichte von 7,9 g/cm³. Eine Besonderheit der physikalischen Eigenschaften von Eisen besteht darin, dass das Metall von einem Magneten angezogen wird und nach Aufhebung des äußeren Magnetfeldes seine Magnetisierung behält. Aufgrund dieser Eigenschaften kann es zur Herstellung von Magneten verwendet werden.
Chemische Eigenschaften
Eisen hat folgende Eigenschaften:
- an der Luft und im Wasser oxidiert es leicht und wird mit Rost bedeckt;
- in Sauerstoff brennt der heiße Draht (und Zunder entsteht in Form von Eisenoxid);
- bei einer Temperatur von 700-900 Grad Celsius reagiert es mit Wasserdampf;
- reagiert beim Erhitzen mit Nichtmetallen (Chlor, Schwefel, Brom);
- reagiert mit verdünnten Säuren unter Bildung von Eisensalzen und Wasserstoff;
- löst sich nicht in Laugen auf;
- ist in der Lage, Metalle aus Lösungen ihrer Salze zu verdrängen (ein Eisennagel in einer Kupfersulfatlösung wird mit einem roten Belag bedeckt – dies ist die Freisetzung von Kupfer);
- In konzentrierten Alkalien zeigt sich beim Sieden die Amphoterizität von Eisen.
Feature-Eigenschaften
Eine der physikalischen Eigenschaften von Eisen ist die Ferromagnetizität. In der Praxis sind die magnetischen Eigenschaften dieses Materials häufig anzutreffen. Dies ist das einzige Metall, das eine so seltene Eigenschaft aufweist.
Unter dem Einfluss eines Magnetfeldes wird Eisen magnetisiert. Das Metall behält seine geformten magnetischen Eigenschaften lange Zeit und bleibt selbst ein Magnet. Dieses außergewöhnliche Phänomen erklärt sich aus der Tatsache, dass die Struktur von Eisen eine große Anzahl freier Elektronen enthält, die sich bewegen können.
Reserven und Produktion
Eines der häufigsten Elemente auf der Erde ist Eisen. Gemessen am Gehalt in der Erdkruste liegt es an vierter Stelle. Es sind viele Erze bekannt, die es enthalten, zum Beispiel magnetisches und braunes Eisenerz. Das Metall wird in der Industrie hauptsächlich aus Hämatit- und Magnetiterzen im Hochofenverfahren gewonnen. Zunächst wird es in einem Ofen bei einer hohen Temperatur von 2000 Grad Celsius mit Kohlenstoff reduziert.
Dazu werden Eisenerz, Koks und Flussmittel von oben in den Hochofen geleitet und von unten ein heißer Luftstrom eingeblasen. Es wird auch ein direktes Verfahren zur Eisengewinnung angewendet. Das zerkleinerte Erz wird mit Spezialton zu Pellets vermischt. Anschließend werden sie gebrannt und in einem Schachtofen mit Wasserstoff behandelt, wo sie leicht wiederhergestellt werden können. Sie gewinnen festes Eisen und schmelzen es anschließend in Elektroöfen. Durch Elektrolyse wässriger Salzlösungen wird reines Metall aus Oxiden reduziert.
Vorteile von Eisen
Die grundlegenden physikalischen Eigenschaften des Eisenstoffs verleihen ihm und seinen Legierungen folgende Vorteile gegenüber anderen Metallen:
Mängel
Neben einer Vielzahl positiver Eigenschaften gibt es auch eine Reihe negativer Eigenschaften des Metalls:
- Produkte sind anfällig für Korrosion. Um diesen unerwünschten Effekt zu beseitigen, werden rostfreie Stähle durch Legierung hergestellt. In anderen Fällen werden Strukturen und Teile einer speziellen Korrosionsschutzbehandlung unterzogen.
- Eisen sammelt statische Elektrizität an, daher unterliegen Produkte, die es enthalten, einer elektrochemischen Korrosion und erfordern außerdem eine zusätzliche Verarbeitung.
- Das spezifische Gewicht des Metalls beträgt 7,13 g/cm³. Diese physikalische Eigenschaft von Eisen verleiht Strukturen und Teilen ein erhöhtes Gewicht.
Zusammensetzung und Struktur
Eisen weist vier kristalline Modifikationen auf, die sich in Struktur und Gitterparametern unterscheiden. Für das Schmelzen von Legierungen ist das Vorhandensein von Phasenübergängen und Legierungszusätzen von erheblicher Bedeutung. Folgende Zustände werden unterschieden:
- Alpha-Phase. Es hält bis zu 769 Grad Celsius. In diesem Zustand behält Eisen die Eigenschaften eines Ferromagneten und weist ein kubisch raumzentriertes Gitter auf.
- Beta-Phase. Existiert bei Temperaturen von 769 bis 917 Grad Celsius. Es hat etwas andere Gitterparameter als im ersten Fall. Alle physikalischen Eigenschaften von Eisen bleiben gleich, mit Ausnahme der magnetischen Eigenschaften, die es verliert.
- Gammaphase. Die Gitterstruktur wird flächenzentriert. Diese Phase tritt im Bereich von 917-1394 Grad Celsius auf.
- Omega-Phase. Dieser Zustand des Metalls tritt bei Temperaturen über 1394 Grad Celsius auf. Es unterscheidet sich vom vorherigen nur in den Gitterparametern.
Eisen ist das begehrteste Metall der Welt. Mehr als 90 Prozent der gesamten metallurgischen Produktion fallen darauf.
Anwendung
Die Menschen begannen zunächst, Meteoriteneisen zu verwenden, das höher geschätzt wurde als Gold. Seitdem hat sich der Anwendungsbereich dieses Metalls nur erweitert. Aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften wird Eisen im Folgenden verwendet:
- ferromagnetische Oxide werden zur Herstellung magnetischer Materialien verwendet: Industrieanlagen, Kühlschränke, Souvenirs;
- Eisenoxide werden als Mineralfarben verwendet;
- Eisenchlorid ist in der Amateurfunkpraxis unverzichtbar;
- Eisensulfate werden in der Textilindustrie verwendet;
- magnetisches Eisenoxid ist eines der wichtigen Materialien für die Herstellung von Langzeitspeichergeräten für Computer;
- ultrafeines Eisenpulver wird in Schwarzweiß-Laserdruckern verwendet;
- die Festigkeit des Metalls ermöglicht die Herstellung von Waffen und Rüstungen;
- aus verschleißfestem Gusseisen können Bremsen, Kupplungsscheiben und Teile für Pumpen hergestellt werden;
- hitzebeständig – für Hochöfen, Thermoöfen, Herdöfen;
- hitzebeständig – für Kompressoranlagen, Dieselmotoren;
- Hochwertiger Stahl wird für Gasleitungen, Gehäuse von Heizkesseln, Trocknern, Waschmaschinen und Geschirrspülern verwendet.
Abschluss
Mit Eisen ist oft nicht das Metall selbst gemeint, sondern seine Legierung – kohlenstoffarmer Elektrostahl. Die Gewinnung von reinem Eisen ist ein ziemlich komplexer Prozess und wird daher nur zur Herstellung magnetischer Materialien verwendet. Wie bereits erwähnt, ist die außergewöhnliche physikalische Eigenschaft des einfachen Stoffes Eisen der Ferromagnetismus, also die Fähigkeit, in Gegenwart eines Magnetfeldes magnetisiert zu werden.
Die magnetischen Eigenschaften von reinem Metall sind bis zu 200-mal höher als die von technischem Stahl. Diese Eigenschaft wird auch von der Korngröße des Metalls beeinflusst. Je größer die Körnung, desto höher sind die magnetischen Eigenschaften. Teilweise hat auch die mechanische Bearbeitung einen Einfluss. Dieses reine Eisen, das diese Anforderungen erfüllt, wird zur Herstellung magnetischer Materialien verwendet.