Ο σίδηρος είναι στοιχείο της πλευρικής υποομάδας της όγδοης ομάδας της τέταρτης περιόδου του περιοδικού συστήματος χημικών στοιχείων του D.I. Mendeleev με ατομικό αριθμό 26. Υποδηλώνεται με το σύμβολο Fe (lat. Ferrum). Ένα από τα πιο κοινά μέταλλα στον φλοιό της γης (δεύτερη θέση μετά το αλουμίνιο). Μέταλλο μέτριας δραστικότητας, αναγωγικός παράγοντας.
Κύριες καταστάσεις οξείδωσης - +2, +3
Η απλή ουσία σίδηρος είναι ένα εύπλαστο ασημί-λευκό μέταλλο με υψηλή χημική αντιδραστικότητα: ο σίδηρος διαβρώνεται γρήγορα σε υψηλές θερμοκρασίες ή υψηλή υγρασία στον αέρα. Ο σίδηρος καίγεται σε καθαρό οξυγόνο και σε λεπτή διασπορά αναφλέγεται αυθόρμητα στον αέρα.
Χημικές ιδιότητες μιας απλής ουσίας - σιδήρου:
Σκουριά και καύση σε οξυγόνο
1) Στον αέρα, ο σίδηρος οξειδώνεται εύκολα παρουσία υγρασίας (σκουριάς):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3
Το ζεστό σύρμα σιδήρου καίγεται σε οξυγόνο, σχηματίζοντας άλατα - οξείδιο σιδήρου (II, III):
3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4
3Fe+2O 2 →(Fe II Fe 2 III)O 4 (160 °C)
2) Σε υψηλές θερμοκρασίες (700–900°C), ο σίδηρος αντιδρά με τους υδρατμούς:
3Fe + 4H 2 O – t° → Fe 3 O 4 + 4H 2
3) Ο σίδηρος αντιδρά με τα μη μέταλλα όταν θερμαίνεται:
2Fe+3Cl 2 → 2FeCl 3 (200 °C)
Fe + S – t° → FeS (600 °C)
Fe+2S → Fe +2 (S 2 -1) (700°C)
4) Στη σειρά τάσης, βρίσκεται στα αριστερά του υδρογόνου, αντιδρά με αραιά οξέα HCl και H 2 SO 4 και σχηματίζονται άλατα σιδήρου (II) και απελευθερώνεται υδρογόνο:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (οι αντιδράσεις πραγματοποιούνται χωρίς πρόσβαση αέρα, διαφορετικά το Fe +2 μετατρέπεται σταδιακά από το οξυγόνο σε Fe +3)
Fe + H 2 SO 4 (αραιωμένο) → FeSO 4 + H 2
Στα πυκνά οξειδωτικά οξέα, ο σίδηρος διαλύεται μόνο όταν θερμαίνεται· μετατρέπεται αμέσως στο κατιόν Fe 3+:
2Fe + 6H 2 SO 4 (συμπ.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO 3 (συμπ.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
(στο κρύο, πυκνό νιτρικό και θειικό οξύ παθητικοποιώ
Ένα σιδερένιο καρφί βυθισμένο σε ένα μπλε διάλυμα θειικού χαλκού σταδιακά επικαλύπτεται με μια επίστρωση κόκκινου μεταλλικού χαλκού.
5) Ο σίδηρος εκτοπίζει τα μέταλλα που βρίσκονται στα δεξιά του από διαλύματα των αλάτων τους.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Οι αμφοτερικές ιδιότητες του σιδήρου εμφανίζονται μόνο σε συμπυκνωμένα αλκάλια κατά τη διάρκεια του βρασμού:
Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O = Na 2 ↓+ H 2
και σχηματίζεται ένα ίζημα τετραϋδροξοφερρικού νατρίου (II).
Τεχνικό υλικό- κράματα σιδήρου και άνθρακα: ο χυτοσίδηρος περιέχει 2,06-6,67% C, ατσάλιΣυχνά υπάρχουν 0,02-2,06% C, άλλες φυσικές ακαθαρσίες (S, P, Si) και τεχνητά εισαγόμενα ειδικά πρόσθετα (Mn, Ni, Cr), τα οποία προσδίδουν στα κράματα σιδήρου τεχνικά χρήσιμες ιδιότητες - σκληρότητα, αντοχή σε θερμότητα και διάβρωση, ελασιμότητα κ.λπ. . .
Διαδικασία παραγωγής σιδήρου υψικαμίνων
Η διαδικασία της υψικαμίνου για την παραγωγή χυτοσιδήρου αποτελείται από τα ακόλουθα στάδια:
α) παρασκευή (καβούρδισμα) θειούχων και ανθρακικών μεταλλευμάτων - μετατροπή σε οξείδιο:
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)
β) καύση οπτάνθρακα με θερμή έκρηξη:
C (οπτάνθρακας) + O 2 (αέρας) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (κοκ) ⇌ 2 CO (700-1000 ° C)
γ) αναγωγή του μεταλλεύματος οξειδίου με μονοξείδιο του άνθρακα CO διαδοχικά:
Fe2O3 → (CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 → (CO) FeO → (CO) Fe
δ) ενανθράκωση σιδήρου (έως 6,67% C) και τήξη χυτοσιδήρου:
Fe (t ) →(ντο(κοκ)900-1200°C) Fe (υγρό) (χυτοσίδηρος, σημείο τήξης 1145°C)
Ο χυτοσίδηρος περιέχει πάντα τσιμεντίτη Fe 2 C και γραφίτη σε μορφή κόκκων.
Παραγωγή χάλυβα
Η μετατροπή του χυτοσιδήρου σε χάλυβα πραγματοποιείται σε ειδικούς κλιβάνους (μετατροπέας, ανοιχτή εστία, ηλεκτρική), οι οποίοι διαφέρουν ως προς τη μέθοδο θέρμανσης. θερμοκρασία διεργασίας 1700-2000 °C. Η εμφύσηση αέρα εμπλουτισμένου με οξυγόνο οδηγεί στην καύση της περίσσειας άνθρακα, καθώς και του θείου, του φωσφόρου και του πυριτίου με τη μορφή οξειδίων από το χυτοσίδηρο. Σε αυτή την περίπτωση, τα οξείδια είτε δεσμεύονται με τη μορφή καυσαερίων (CO 2, SO 2), είτε δεσμεύονται σε μια εύκολα διαχωρισμένη σκωρία - ένα μείγμα Ca 3 (PO 4) 2 και CaSiO 3. Για την παραγωγή ειδικών χάλυβων, εισάγονται στον κλίβανο πρόσθετα κραμάτων άλλων μετάλλων.
Παραλαβήκαθαρός σίδηρος στη βιομηχανία - ηλεκτρόλυση διαλύματος αλάτων σιδήρου, για παράδειγμα:
FeСl 2 → Fe↓ + Сl 2 (90°С) (ηλεκτρόλυση)
(υπάρχουν και άλλες ειδικές μέθοδοι, συμπεριλαμβανομένης της αναγωγής των οξειδίων του σιδήρου με υδρογόνο).
Ο καθαρός σίδηρος χρησιμοποιείται στην παραγωγή ειδικών κραμάτων, στην κατασκευή πυρήνων ηλεκτρομαγνητών και μετασχηματιστών, ο χυτοσίδηρος - στην παραγωγή χυτών και χάλυβα, ο χάλυβας - ως δομικά υλικά και υλικά εργαλείων, συμπεριλαμβανομένων ανθεκτικών στη φθορά, στη θερμότητα και στη διάβρωση αυτές.
Οξείδιο σιδήρου (II). φά ΕΟ . Ένα αμφοτερικό οξείδιο με υψηλή επικράτηση βασικών ιδιοτήτων. Μαύρο, έχει ιοντική δομή Fe 2+ O 2- . Όταν θερμαίνεται, πρώτα αποσυντίθεται και μετά σχηματίζεται ξανά. Δεν σχηματίζεται όταν ο σίδηρος καίγεται στον αέρα. Δεν αντιδρά με το νερό. Αποσυντίθεται με οξέα, συντήκεται με αλκάλια. Οξειδώνεται αργά σε υγρό αέρα. Μειώνεται από υδρογόνο και οπτάνθρακα. Συμμετέχει στη διαδικασία τήξης σιδήρου σε υψικάμινο. Χρησιμοποιείται ως συστατικό κεραμικών και ορυκτών χρωμάτων. Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
4FeO ⇌(Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 °C, 900-1000 °C)
FeO + 2HC1 (αραιωμένο) = FeC1 2 + H 2 O
FeO + 4HNO 3 (συμπ.) = Fe(NO 3) 3 +NO 2 + 2H 2 O
FeO + 4NaOH = 2H 2 O + Να 4φάμιΟ3 (κόκκινο.) τριοξοφερρικός (II)(400-500 °C)
FeO + H 2 = H 2 O + Fe (εξαιρετικά καθαρό) (350°C)
FeO + C (κοκ) = Fe + CO (πάνω από 1000 °C)
FeO + CO = Fe + CO 2 (900°C)
4FeO + 2H 2 O (υγρασία) + O 2 (αέρας) →4FeO(OH) (t)
6FeO + O 2 = 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500°C)
Παραλαβή V εργαστήρια: θερμική αποσύνθεση ενώσεων σιδήρου (II) χωρίς πρόσβαση στον αέρα:
Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C)
FeCO3 = FeO + CO 2 (490-550 °C)
Οξείδιο δισιδήρου (III) - σίδηρος ( II ) ( Fe II Fe 2 III)O 4 . Διπλό οξείδιο. Μαύρο, έχει ιοντική δομή Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Θερμικά σταθερό έως και υψηλές θερμοκρασίες. Δεν αντιδρά με το νερό. Αποσυντίθεται με οξέα. Μειώνεται από υδρογόνο, ζεστό σίδηρο. Συμμετέχει στη διαδικασία υψικαμίνου παραγωγής χυτοσιδήρου. Χρησιμοποιείται ως συστατικό ορυκτών χρωμάτων ( μίνιο), κεραμικά, χρωματιστό τσιμέντο. Προϊόν ειδικής οξείδωσης της επιφάνειας προϊόντων χάλυβα ( μαύρισμα, γαλάζιο). Η σύνθεση αντιστοιχεί σε καφέ σκουριά και σκούρα λέπια στο σίδηρο. Δεν συνιστάται η χρήση του ακαθάριστου τύπου Fe 3 O 4. Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
2(Fe II Fe 2 III)O 4 = 6FeO + O 2 (πάνω από 1538 °C)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8НС1 (dil.) = FeС1 2 + 2FeС1 3 + 4Н 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 +10HNO 3 (συμπ.) = 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (αέρας) = 6 Fe 2 O 3 (450-600 ° C)
(Fe II Fe 2 III)O 4 + 4H 2 = 4H 2 O + 3Fe (εξαιρετικά καθαρό, 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)
Παραλαβή:καύση σιδήρου (βλ.) στον αέρα.
μαγνητίτης.
Οξείδιο σιδήρου (III). φά ε 2 Ο 3 . Αμφοτερικό οξείδιο με υπεροχή βασικών ιδιοτήτων. Κόκκινο-καφέ, έχει ιοντική δομή (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Θερμικά σταθερό έως και υψηλές θερμοκρασίες. Δεν σχηματίζεται όταν ο σίδηρος καίγεται στον αέρα. Δεν αντιδρά με νερό, από το διάλυμα κατακρημνίζεται καφέ άμορφος ένυδρος Fe 2 O 3 nH 2 O. Αντιδρά αργά με οξέα και αλκάλια. Μειώνεται από μονοξείδιο του άνθρακα, λιωμένο σίδηρο. Συντήκεται με οξείδια άλλων μετάλλων και σχηματίζει διπλά οξείδια - σπινελών(τα τεχνικά προϊόντα ονομάζονται φερρίτες). Χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη στην τήξη χυτοσιδήρου στη διαδικασία της υψικαμίνου, ως καταλύτης στην παραγωγή αμμωνίας, συστατικό κεραμικών, χρωματιστών τσιμέντων και ορυκτών χρωμάτων, στη συγκόλληση με θερμίτη μεταλλικών κατασκευών, ως φορέας ήχου και εικόνα σε μαγνητικές ταινίες, ως γυαλιστικό για χάλυβα και γυαλί.
Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
6Fe 2 O 3 = 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 +O 2 (1200-1300 °C)
Fe 2 O 3 + 6НС1 (dil.) →2FeС1 3 + ЗН 2 O (t) (600°С,р)
Fe 2 O 3 + 2NaOH (συμπ.) →H 2 O+ 2 ΝΕΝΑφάμιΟ 2 (το κόκκινο)διοξοφερρικό (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 (εξαιρετικά καθαρό, 1050-1100 °C)
Fe 2 O 3 + Fe = 3 FeO (900 °C)
3Fe 2 O 3 + CO = 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 °C)
Παραλαβήστο εργαστήριο - θερμική αποσύνθεση αλάτων σιδήρου (III) στον αέρα:
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)
Στη φύση - μεταλλεύματα οξειδίου του σιδήρου αιματίτης Fe 2 O 3 και λιμονίτης Fe 2 O 3 nH 2 O
Υδροξείδιο σιδήρου (II). φά e(OH) 2 . Αμφοτερικό υδροξείδιο με κυριαρχία βασικών ιδιοτήτων. Λευκοί (μερικές φορές με πρασινωπή απόχρωση), οι δεσμοί Fe-OH είναι κυρίως ομοιοπολικοί. Θερμικά ασταθής. Οξειδώνεται εύκολα στον αέρα, ειδικά όταν είναι υγρό (σκουραίνει). Αδιάλυτο στο νερό. Αντιδρά με αραιά οξέα και συμπυκνωμένα αλκάλια. Τυπικός μειωτήρας. Ενδιάμεσο προϊόν στη σκουριά του σιδήρου. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή της ενεργής μάζας μπαταριών σιδήρου-νικελίου.
Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C, atm.N 2)
Fe(OH) 2 + 2HC1 (dil.) = FeC1 2 + 2H 2 O
Fe(OH) 2 + 2NaOH (> 50%) = Na 2 ↓ (μπλε-πράσινο) (βραστό)
4Fe(OH) 2 (αιώρημα) + O 2 (αέρας) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)
2Fe(OH) 2 (εναιώρημα) +H 2 O 2 (αραιωμένο) = 2FeO(OH)↓ + 2H 2 O
Fe(OH) 2 + KNO 3 (συμπ.) = FeO(OH)↓ + NO+ KOH (60 °C)
Παραλαβή: καθίζηση από διάλυμα με αλκάλια ή ένυδρη αμμωνία σε αδρανή ατμόσφαιρα:
Fe 2+ + 2OH (αρ.) = φάe(OH) 2 ↓
Fe 2+ + 2 (NH 3 H 2 O) = φάe(OH) 2 ↓+ 2NH 4
Μεταϋδροξείδιο του σιδήρου φά eO(OH). Αμφοτερικό υδροξείδιο με κυριαρχία βασικών ιδιοτήτων. Οι ανοιχτό καφέ, οι δεσμοί Fe - O και Fe - OH είναι κυρίως ομοιοπολικοί. Όταν θερμαίνεται, αποσυντίθεται χωρίς να λιώσει. Αδιάλυτο στο νερό. Κατακρημνίζεται από το διάλυμα με τη μορφή καφέ άμορφου πολυένυδρου Fe 2 O 3 nH 2 O, το οποίο, όταν διατηρείται σε αραιό αλκαλικό διάλυμα ή κατά την ξήρανση, μετατρέπεται σε FeO(OH). Αντιδρά με οξέα και στερεά αλκάλια. Ασθενής οξειδωτικός και αναγωγικός παράγοντας. Πυροσυσσωματωμένο με Fe(OH) 2. Ενδιάμεσο προϊόν στη σκουριά του σιδήρου. Χρησιμοποιείται ως βάση για κίτρινες ορυκτές βαφές και σμάλτα, απορροφητής για τα απόβλητα αέρια και καταλύτης στην οργανική σύνθεση.
Η ένωση της σύνθεσης Fe(OH) 3 είναι άγνωστη (δεν λαμβάνεται).
Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 °C, —H 2 Ο) FeO(OH)→( 560-700° C στον αέρα, -H2O)→ Fe 2 O 3
FeO(OH) + ZNS1 (αρ.) = FeC13 + 2H2O
FeO(OH)→ Fe 2 Ο 3 . nH 2 Ο-κολλοειδές(NaOH (συμπ.))
FeO(OH)→ Νένα 3 [φάe(OH) 6 ]άσπρο Na 5 και K4 αντίστοιχα. Και στις δύο περιπτώσεις, ένα μπλε προϊόν της ίδιας σύνθεσης και δομής, το KFe III, κατακρημνίζεται. Στο εργαστήριο αυτό το ίζημα ονομάζεται κυανούν χρώμα, ή μπλε τουρμπουλ:
Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓
Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓
Χημικές ονομασίες των αντιδραστηρίων έναρξης και των προϊόντων αντίδρασης:
K 3 Fe III - εξακυανοφερρικό κάλιο (III)
K 4 Fe III - εξακυανοφερτικό κάλιο (II)
КFe III - σίδηρος (III) εξακυανοφερτικό κάλιο (II)
Επιπλέον, ένα καλό αντιδραστήριο για τα ιόντα Fe 3+ είναι το θειοκυανικό ιόν NСS -, ο σίδηρος (III) συνδυάζεται με αυτό και εμφανίζεται ένα έντονο κόκκινο ("αιματηρό") χρώμα:
Fe 3+ + 6NCS - = 3-
Αυτό το αντιδραστήριο (για παράδειγμα, με τη μορφή άλατος KNCS) μπορεί ακόμη και να ανιχνεύσει ίχνη σιδήρου (III) στο νερό της βρύσης εάν περάσει από σιδερένιες σωλήνες επικαλυμμένους με σκουριά στο εσωτερικό.
Ο σίδηρος είναι το όγδοο στοιχείο της τέταρτης περιόδου στον περιοδικό πίνακα. Ο αριθμός του στον πίνακα (ονομάζεται επίσης ατομικός) είναι 26, που αντιστοιχεί στον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα και των ηλεκτρονίων στο κέλυφος των ηλεκτρονίων. Ονομάζεται με τα δύο πρώτα γράμματα του λατινικού του ισοδύναμου - Fe (Λατινικά Ferrum - διαβάζεται ως "ferrum"). Ο σίδηρος είναι το δεύτερο πιο κοινό στοιχείο στον φλοιό της γης, το ποσοστό είναι 4,65% (το πιο κοινό είναι το αλουμίνιο, Al). Αυτό το μέταλλο είναι αρκετά σπάνιο στη φυσική του μορφή· πιο συχνά εξορύσσεται από ανάμεικτο μετάλλευμα με νικέλιο.
Σε επαφή με
Ποια είναι η φύση αυτής της σύνδεσης; Ο σίδηρος ως άτομο αποτελείται από ένα μεταλλικό κρυσταλλικό πλέγμα, το οποίο εξασφαλίζει τη σκληρότητα των ενώσεων που περιέχουν αυτό το στοιχείο και τη μοριακή σταθερότητα. Σε σχέση με αυτό, αυτό το μέταλλο είναι ένα τυπικό στερεό, σε αντίθεση, για παράδειγμα, με τον υδράργυρο.
Ο σίδηρος ως απλή ουσία- ένα μέταλλο ασημί χρώματος με ιδιότητες χαρακτηριστικές για αυτήν την ομάδα στοιχείων: ελατότητα, μεταλλική λάμψη και ολκιμότητα. Επιπλέον, ο σίδηρος είναι εξαιρετικά αντιδραστικός. Η τελευταία ιδιότητα αποδεικνύεται από το γεγονός ότι ο σίδηρος διαβρώνεται πολύ γρήγορα παρουσία υψηλής θερμοκρασίας και αντίστοιχης υγρασίας. Σε καθαρό οξυγόνο, αυτό το μέταλλο καίγεται καλά, αλλά αν το συνθλίψετε σε πολύ μικρά σωματίδια, όχι μόνο θα καούν, αλλά θα αναφλεγούν αυθόρμητα.
Συχνά δεν ονομάζουμε καθαρό μέταλλο σίδηρο, αλλά τα κράματά του που περιέχουν άνθρακα, για παράδειγμα, χάλυβα (<2,14% C) и чугун (>2,14% C). Επίσης μεγάλης βιομηχανικής σημασίας είναι τα κράματα στα οποία προστίθενται κράματα μετάλλων (νικέλιο, μαγγάνιο, χρώμιο και άλλα), λόγω των οποίων ο χάλυβας γίνεται ανοξείδωτος, δηλ. κραματοποιείται. Έτσι, με βάση αυτό, γίνεται σαφές τι εκτεταμένες βιομηχανικές εφαρμογές έχει αυτό το μέταλλο.
Χαρακτηριστικά του Fe
Χημικές ιδιότητες του σιδήρου
Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα χαρακτηριστικά αυτού του στοιχείου.
Ιδιότητες μιας απλής ουσίας
- Οξείδωση στον αέρα σε υψηλή υγρασία (διαβρωτική διαδικασία):
4Fe+3O2+6H2O = 4Fe (OH)3 - υδροξείδιο σιδήρου (III) (υδροξείδιο)
- Καύση σύρματος σιδήρου σε οξυγόνο με σχηματισμό μικτού οξειδίου (περιέχει ένα στοιχείο με κατάσταση οξείδωσης +2 και κατάσταση οξείδωσης +3):
3Fe+2O2 = Fe3O4 (ζυγαριά σιδήρου). Η αντίδραση είναι δυνατή όταν θερμανθεί στους 160 ⁰C.
- Αλληλεπίδραση με νερό σε υψηλές θερμοκρασίες (600−700 ⁰C):
3Fe+4H2O = Fe3O4+4H2
- Αντιδράσεις με αμέταλλα:
α) Αντίδραση με αλογόνα (Σημαντικό! Με αυτή την αλληλεπίδραση, η κατάσταση οξείδωσης του στοιχείου γίνεται +3)
2Fe+3Cl2 = 2FeCl3 - χλωριούχος σίδηρος
β) Αντίδραση με θείο (Σημαντικό! Με αυτή την αλληλεπίδραση, το στοιχείο έχει κατάσταση οξείδωσης +2)
Το σουλφίδιο σιδήρου (III) - Fe2S3 μπορεί να ληφθεί μέσω άλλης αντίδρασης:
Fe2O3+ 3H2S=Fe2S3+3H2O
γ) Σχηματισμός πυρίτη
Fe+2S = FeS2 - πυρίτης. Δώστε προσοχή στην κατάσταση οξείδωσης των στοιχείων που συνθέτουν αυτήν την ένωση: Fe (+2), S (-1).
- Αλληλεπίδραση με άλατα μετάλλων που βρίσκονται στην ηλεκτροχημική σειρά μεταλλικής δραστηριότητας στα δεξιά του Fe:
Fe+CuCl2 = FeCl2+Cu - χλωριούχος σίδηρος (II).
- Αλληλεπίδραση με αραιά οξέα (για παράδειγμα, υδροχλωρικό και θειικό):
Fe+HBr = FeBr2+H2
Fe+HCl = FeCl2+ H2
Σημειώστε ότι αυτές οι αντιδράσεις παράγουν σίδηρο με κατάσταση οξείδωσης +2.
- Σε μη αραιωμένα οξέα, που είναι ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες, η αντίδραση είναι δυνατή μόνο όταν θερμαίνεται· στα ψυχρά οξέα το μέταλλο παθητικοποιείται:
Fe+H2SO4 (συμπυκνωμένο) = Fe2 (SO4)3+3SO2+6H2O
Fe+6HNO3 = Fe (NO3)3+3NO2+3H2O
- Οι αμφοτερικές ιδιότητες του σιδήρου εμφανίζονται μόνο όταν αλληλεπιδρά με συμπυκνωμένα αλκάλια:
Fe+2KOH+2H2O = K2+H2 - ιζήματα τετραϋδροξυφερικού καλίου (II).
Η διαδικασία παραγωγής χυτοσιδήρου σε υψικάμινο
- Καβούρδισμα και επακόλουθη αποσύνθεση θειούχων και ανθρακικών μεταλλευμάτων (απελευθέρωση οξειδίων μετάλλων):
FeS2 —> Fe2O3 (O2, 850 ⁰C, -SO2). Αυτή η αντίδραση είναι επίσης το πρώτο βήμα στη βιομηχανική σύνθεση του θειικού οξέος.
FeCO3 —> Fe2O3 (O2, 550−600 ⁰C, -CO2).
- Καύση οπτάνθρακα (σε περίσσεια):
C (οπτάνθρακας)+O2 (αέρας) —> CO2 (600−700 ⁰C)
CO2+С (κοκ) —> 2CO (750−1000 ⁰C)
- Αναγωγή οξειδίου που περιέχει μετάλλευμα με μονοξείδιο του άνθρακα:
Fe2O3 —> Fe3O4 (CO, -CO2)
Fe3O4 —> FeO (CO, -CO2)
FeO —> Fe (CO, -CO2)
- Ενανθράκωση σιδήρου (έως 6,7%) και τήξη χυτοσιδήρου (θερμοκρασία τήξης - 1145 ⁰C)
Fe (στερεό) + C (οπτάνθρακα) -> χυτοσίδηρος. Θερμοκρασία αντίδρασης - 900−1200 ⁰C.
Ο χυτοσίδηρος περιέχει πάντα τσιμεντίτη (Fe2C) και γραφίτη σε μορφή κόκκων.
Χαρακτηριστικά ενώσεων που περιέχουν Fe
Ας μελετήσουμε τα χαρακτηριστικά κάθε σύνδεσης ξεχωριστά.
Fe3O4
Μικτό ή διπλό οξείδιο του σιδήρου, που περιέχει ένα στοιχείο με κατάσταση οξείδωσης +2 και +3. Ονομάζεται επίσης Fe3O4 οξείδιο του σιδήρου. Αυτή η ένωση αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες. Δεν αντιδρά με νερό ή υδρατμούς. Υπόκειται σε αποσύνθεση από ανόργανα οξέα. Μπορεί να αναχθεί με υδρογόνο ή σίδηρο σε υψηλές θερμοκρασίες. Όπως καταλαβαίνετε από τις παραπάνω πληροφορίες, είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν στην αλυσίδα αντίδρασης της βιομηχανικής παραγωγής χυτοσιδήρου.
Η ζυγαριά σιδήρου χρησιμοποιείται άμεσα στην παραγωγή χρωμάτων με βάση τα ορυκτά, έγχρωμου τσιμέντου και κεραμικών προϊόντων. Το Fe3O4 είναι αυτό που λαμβάνεται όταν ο χάλυβας μαυρίζει και κοκκινίζει. Ένα μικτό οξείδιο λαμβάνεται με καύση σιδήρου στον αέρα (η αντίδραση δίνεται παραπάνω). Το μετάλλευμα που περιέχει οξείδια είναι ο μαγνητίτης.
Fe2O3
Οξείδιο σιδήρου (III), ασήμαντο όνομα - αιματίτης, μια κόκκινη-καφέ ένωση. Ανθεκτικό στις υψηλές θερμοκρασίες. Δεν σχηματίζεται στην καθαρή του μορφή από την οξείδωση του σιδήρου με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Δεν αντιδρά με το νερό, σχηματίζει υδρίτες που κατακρημνίζονται. Αντιδρά άσχημα με αραιά αλκάλια και οξέα. Μπορεί να κάνει κράμα με οξείδια άλλων μετάλλων, σχηματίζοντας σπινέλια - διπλά οξείδια.
Το κόκκινο σιδηρομετάλλευμα χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη στη βιομηχανική παραγωγή χυτοσιδήρου με τη μέθοδο της υψικαμίνου. Επίσης, επιταχύνει την αντίδραση, δηλαδή δρα ως καταλύτης, στη βιομηχανία αμμωνίας. Χρησιμοποιείται στις ίδιες περιοχές με το οξείδιο του σιδήρου. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκε ως φορέας ήχου και εικόνων σε μαγνητικές ταινίες.
FeOH2
Υδροξείδιο σιδήρου (II)., μια ένωση που έχει και όξινες και βασικές ιδιότητες, με την τελευταία να κυριαρχεί, δηλαδή είναι αμφοτερική. Μια λευκή ουσία που οξειδώνεται γρήγορα στον αέρα και «γίνεται καφέ» σε υδροξείδιο του σιδήρου (III). Υπόκειται σε αποσύνθεση όταν εκτίθεται σε θερμοκρασία. Αντιδρά τόσο με ασθενή διαλύματα οξέων όσο και με αλκάλια. Δεν θα διαλυθούμε στο νερό. Στην αντίδραση δρα ως αναγωγικός παράγοντας. Είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν στην αντίδραση διάβρωσης.
Ανίχνευση ιόντων Fe2+ και Fe3+ («ποιοτικές» αντιδράσεις)
Η αναγνώριση των ιόντων Fe2+ και Fe3+ σε υδατικά διαλύματα πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας πολύπλοκες ενώσεις - Κ3, κόκκινο άλας αίματος και Κ4, κίτρινο άλας αίματος, αντίστοιχα. Και στις δύο αντιδράσεις, σχηματίζεται ένα πλούσιο μπλε ίζημα με την ίδια ποσοτική σύνθεση, αλλά διαφορετική θέση σιδήρου με σθένος +2 και +3. Αυτό το ίζημα ονομάζεται επίσης συχνά μπλε της Πρωσίας ή μπλε Turnbull.
Αντίδραση γραμμένη σε ιοντική μορφή
Fe2++K++3- K+1Fe+2
Fe3++K++4- K+1Fe+3
Ένα καλό αντιδραστήριο για την ανίχνευση του Fe3+ είναι το θειοκυανικό ιόν (NCS-)
Fe3++ NCS- 3- - αυτές οι ενώσεις έχουν έντονο κόκκινο («αιματηρό») χρώμα.
Αυτό το αντιδραστήριο, για παράδειγμα, θειοκυανικό κάλιο (τύπος - KNCS), σας επιτρέπει να προσδιορίσετε ακόμη και αμελητέες συγκεντρώσεις σιδήρου σε διαλύματα. Έτσι, κατά την εξέταση του νερού της βρύσης, είναι σε θέση να προσδιορίσει εάν οι σωλήνες είναι σκουριασμένοι.
Ο σίδηρος είναι το κύριο δομικό υλικό. Το μέταλλο χρησιμοποιείται κυριολεκτικά παντού - από ρουκέτες και υποβρύχια μέχρι μαχαιροπίρουνα και διακοσμήσεις σχάρας από σφυρήλατο σίδερο. Σε μεγάλο βαθμό, αυτό διευκολύνεται από ένα στοιχείο στη φύση. Ωστόσο, ο πραγματικός λόγος είναι η δύναμη και η αντοχή του.
Σε αυτό το άρθρο θα χαρακτηρίσουμε το σίδηρο ως μέταλλο και θα αναφέρουμε τις χρήσιμες φυσικές και χημικές του ιδιότητες. Ξεχωριστά, σας λέμε γιατί ο σίδηρος ονομάζεται σιδηρούχο μέταλλο και πώς διαφέρει από τα άλλα μέταλλα.
Παραδόξως, το ερώτημα εάν ο σίδηρος είναι μέταλλο ή μη μέταλλο εξακολουθεί να τίθεται μερικές φορές. Ο σίδηρος είναι ένα στοιχείο της ομάδας 8, περίοδος 4 του πίνακα του D.I. Mendeleev. Το μοριακό βάρος είναι 55,8, το οποίο είναι αρκετά υψηλό.
Αυτό είναι ένα ασημί-γκρι μέταλλο, αρκετά μαλακό, όλκιμο και έχει μαγνητικές ιδιότητες. Στην πραγματικότητα, ο καθαρός σίδηρος βρίσκεται και χρησιμοποιείται εξαιρετικά σπάνια, αφού το μέταλλο είναι χημικά ενεργό και υφίσταται ποικίλες αντιδράσεις.
Αυτό το βίντεο θα σας πει τι είναι ο σίδηρος:
Έννοια και χαρακτηριστικά
Ο σίδηρος συνήθως ονομάζεται κράμα με μικρή αναλογία ακαθαρσιών - έως 0,8%, το οποίο διατηρεί σχεδόν όλες τις ιδιότητες του μετάλλου. Δεν είναι καν αυτή η επιλογή που χρησιμοποιείται ευρέως, αλλά ο χάλυβας και ο χυτοσίδηρος. Πήραν το όνομά τους - σιδηρούχο μέταλλο, σίδηρος, ή, ακριβέστερα, ο ίδιος χυτοσίδηρος και χάλυβας - χάρη στο χρώμα του μεταλλεύματος - μαύρο.
Σήμερα, τα κράματα σιδήρου ονομάζονται σιδηρούχα μέταλλα: χάλυβας, χυτοσίδηρος, φερρίτης, καθώς και μαγγάνιο και μερικές φορές χρώμιο.
Ο σίδηρος είναι ένα πολύ κοινό στοιχείο. Όσον αφορά την περιεκτικότητα στον φλοιό της γης, κατέχει την 4η θέση, κατώτερη από το οξυγόνο και. Ο πυρήνας της Γης περιέχει 86% σίδηρο και μόνο το 14% βρίσκεται στον μανδύα. Το θαλασσινό νερό περιέχει πολύ λίγο από την ουσία - έως 0,02 mg/l· το νερό του ποταμού περιέχει λίγο περισσότερο - έως 2 mg/l.
Ο σίδηρος είναι ένα τυπικό μέταλλο, και επίσης αρκετά ενεργό. Αντιδρά με αραιά και συμπυκνωμένα οξέα, αλλά υπό την επίδραση πολύ ισχυρών οξειδωτικών παραγόντων μπορεί να σχηματίσει άλατα τρισθενούς οξέος. Στον αέρα, ο σίδηρος καλύπτεται γρήγορα με ένα φιλμ οξειδίου, αποτρέποντας περαιτέρω αντίδραση.
Ωστόσο, παρουσία υγρασίας, εμφανίζεται σκουριά αντί για μεμβράνη οξειδίου, η οποία, λόγω της χαλαρής δομής της, δεν εμποδίζει την περαιτέρω οξείδωση. Αυτό το χαρακτηριστικό, η διάβρωση παρουσία υγρασίας, είναι το κύριο μειονέκτημα των κραμάτων σιδήρου. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι ακαθαρσίες προκαλούν διάβρωση, ενώ το χημικά καθαρό μέταλλο είναι ανθεκτικό στο νερό.
Σημαντικές παράμετροι
Ο καθαρός μεταλλικός σίδηρος είναι αρκετά όλκιμος, σφυρηλατείται εύκολα και δύσκολα χυτεύεται. Ωστόσο, μικρές ακαθαρσίες άνθρακα αυξάνουν σημαντικά τη σκληρότητα και την ευθραυστότητά του. Αυτή η ποιότητα έγινε ένας από τους λόγους για τη μετατόπιση των χάλκινων εργαλείων από σιδερένια.
- Αν συγκρίνουμε κράματα σιδήρου και, από εκείνα που ήταν γνωστά στον αρχαίο κόσμο, είναι προφανές ότι, τόσο από άποψη αντοχής στη διάβρωση, όσο και, επομένως, ανθεκτικότητας. Ωστόσο, η τεράστια κλίμακα οδήγησε στην εξάντληση των ορυχείων κασσίτερου. Και, δεδομένου ότι είναι σημαντικά λιγότερο από , οι μεταλλουργοί του παρελθόντος βρέθηκαν αντιμέτωποι με το ζήτημα της αντικατάστασης. Και ο σίδηρος αντικατέστησε το μπρούτζο. Το τελευταίο αντικαταστάθηκε εντελώς όταν εμφανίστηκε ο χάλυβας: ο μπρούτζος δεν παρέχει τέτοιο συνδυασμό σκληρότητας και ελαστικότητας.
- Ο σίδηρος σχηματίζει μια σιδερένια τριάδα με το κοβάλτιο. Οι ιδιότητες των στοιχείων είναι πολύ κοντινές, πιο κοντινές από αυτές των αναλόγων τους με την ίδια δομή του εξωτερικού στρώματος. Όλα τα μέταλλα έχουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες: μπορούν εύκολα να υποστούν επεξεργασία, να τυλιχτούν, να τραβήξουν και να σφυρηλατηθούν και να σφραγιστούν. Το κοβάλτιο είναι λιγότερο αντιδραστικό και πιο ανθεκτικό στη διάβρωση από τον σίδηρο. Ωστόσο, η μικρότερη αφθονία αυτών των στοιχείων δεν τους επιτρέπει να χρησιμοποιηθούν τόσο ευρέως όσο ο σίδηρος.
- Ο κύριος «ανταγωνιστής» του υλικού ως προς την περιοχή χρήσης είναι. Αλλά στην πραγματικότητα, και τα δύο υλικά έχουν εντελώς διαφορετικές ιδιότητες. Δεν είναι τόσο ισχυρό όσο το σίδερο, τραβιέται λιγότερο εύκολα και δεν μπορεί να σφυρηλατηθεί. Από την άλλη πλευρά, το μέταλλο είναι πολύ ελαφρύτερο σε βάρος, γεγονός που καθιστά τη δομή πολύ ελαφρύτερη.
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του σιδήρου είναι πολύ μέση, ενώ το αλουμίνιο σε αυτόν τον δείκτη είναι δεύτερο μόνο μετά το ασήμι και τον χρυσό. Ο σίδηρος είναι σιδηρομαγνητικός, δηλαδή διατηρεί τη μαγνήτιση απουσία μαγνητικού πεδίου και έλκεται σε μαγνητικό πεδίο.
Τέτοιες διαφορετικές ιδιότητες οδηγούν σε εντελώς διαφορετικούς τομείς εφαρμογής, επομένως τα δομικά υλικά «μάχονται» πολύ σπάνια, για παράδειγμα, στην παραγωγή επίπλων, όπου η ελαφρότητα ενός προφίλ αλουμινίου έρχεται σε αντίθεση με την αντοχή ενός χάλυβα.
Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του σιδήρου συζητούνται παρακάτω.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Το κύριο πλεονέκτημα του σιδήρου σε σύγκριση με άλλα δομικά μέταλλα είναι η αφθονία του και η σχετική ευκολία τήξης του. Όμως, δεδομένης της ποσότητας σιδήρου που χρησιμοποιείται, αυτός είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας.
Πλεονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα του μετάλλου περιλαμβάνουν άλλες ιδιότητες.
- Αντοχή και σκληρότητα με διατήρηση της ελαστικότητας - δεν μιλάμε για χημικά καθαρό σίδηρο, αλλά για κράματα. Επιπλέον, αυτές οι ιδιότητες ποικίλλουν αρκετά ανάλογα με την ποιότητα του χάλυβα, τη μέθοδο θερμικής επεξεργασίας, τη μέθοδο παραγωγής και ούτω καθεξής.
- Η ποικιλία από χάλυβα και φερρίτες σας επιτρέπει να δημιουργήσετε και να επιλέξετε ένα υλικό για κυριολεκτικά οποιαδήποτε εργασία - από ένα πλαίσιο γέφυρας έως ένα εργαλείο κοπής. Η ικανότητα απόκτησης συγκεκριμένων ιδιοτήτων με την προσθήκη πολύ μικρών ακαθαρσιών είναι ένα ασυνήθιστα μεγάλο πλεονέκτημα.
- Η ευκολία κατεργασίας καθιστά δυνατή την απόκτηση προϊόντων μεγάλης ποικιλίας τύπων: ράβδοι, σωλήνες, μορφοποιημένα προϊόντα, δοκοί, λαμαρίνα κ.λπ.
- Οι μαγνητικές ιδιότητες του σιδήρου είναι τέτοιες που το μέταλλο είναι το κύριο υλικό στην παραγωγή μαγνητικών μηχανισμών κίνησης.
- Το κόστος των κραμάτων εξαρτάται, φυσικά, από τη σύνθεση, αλλά εξακολουθεί να είναι σημαντικά χαμηλότερο από τα περισσότερα μη σιδηρούχα κράματα, αν και με υψηλότερα χαρακτηριστικά αντοχής.
- Η ελατότητα του σιδήρου παρέχει στο υλικό πολύ υψηλές διακοσμητικές δυνατότητες.
Ελαττώματα
Τα μειονεκτήματα των κραμάτων σιδήρου είναι σημαντικά.
- Πρώτα απ 'όλα, αυτό είναι ανεπαρκής αντίσταση στη διάβρωση. Ειδικοί τύποι χάλυβα - ανοξείδωτος χάλυβας - έχουν αυτή τη χρήσιμη ποιότητα, αλλά είναι και πολύ πιο ακριβοί. Πολύ πιο συχνά, το μέταλλο προστατεύεται χρησιμοποιώντας μια επίστρωση - μέταλλο ή πολυμερές.
- Ο σίδηρος είναι ικανός να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια, επομένως τα προϊόντα που παράγονται από τα κράματά του υπόκεινται σε ηλεκτροχημική διάβρωση. Τα περιβλήματα των οργάνων και των μηχανών, οι σωληνώσεις πρέπει να προστατεύονται με κάποιο τρόπο - καθοδική προστασία, θυσιαστική προστασία και ούτω καθεξής.
- Το μέταλλο είναι βαρύ, επομένως οι σιδερένιες κατασκευές βαραίνουν σημαντικά το αντικείμενο κατασκευής - ένα κτίριο, ένα σιδηροδρομικό βαγόνι, ένα θαλάσσιο σκάφος.
Σύνθεση και δομή
Ο σίδηρος υπάρχει σε 4 διαφορετικές τροποποιήσεις, που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τις παραμέτρους και τη δομή του πλέγματος. Η παρουσία των φάσεων είναι πραγματικά κρίσιμη για την τήξη, καθώς είναι οι μεταβάσεις φάσης και η εξάρτησή τους από στοιχεία κράματος που εξασφαλίζουν την ίδια τη ροή των μεταλλουργικών διεργασιών σε αυτόν τον κόσμο. Μιλάμε λοιπόν για τις εξής φάσεις:
- Η φάση α είναι σταθερή έως +769 C και έχει κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα. Η φάση α είναι σιδηρομαγνητική, δηλαδή διατηρεί τη μαγνήτιση απουσία μαγνητικού πεδίου. Μια θερμοκρασία 769 C είναι το σημείο Κιουρί για το μέταλλο.
- Η β-φάση υπάρχει από +769 C έως +917 C. Η δομή της τροποποίησης είναι η ίδια, αλλά οι παράμετροι του πλέγματος είναι κάπως διαφορετικές. Σε αυτή την περίπτωση, σχεδόν όλες οι φυσικές ιδιότητες διατηρούνται με εξαίρεση τις μαγνητικές: ο σίδηρος γίνεται παραμαγνητικός.
- Η φάση γ εμφανίζεται στην περιοχή από +917 έως +1394 C. Έχει ένα επικεντρωμένο κυβικό πλέγμα.
- Η φάση δ υπάρχει πάνω από μια θερμοκρασία +1394 C και έχει ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα.
Υπάρχει επίσης μια ε-τροποποίηση, η οποία εμφανίζεται σε υψηλή πίεση, καθώς και ως αποτέλεσμα ντόπινγκ με ορισμένα στοιχεία. Η φάση ε έχει ένα κλειστό εξαγωνικό πλέγμα.
Αυτό το βίντεο θα σας πει για τις φυσικές και χημικές ιδιότητες του σιδήρου:
Ιδιότητες και χαρακτηριστικά
Εξαρτώνται πολύ από την καθαρότητά του. Η διαφορά μεταξύ των ιδιοτήτων του χημικά καθαρού σιδήρου και του συνηθισμένου τεχνικού, και ακόμη περισσότερο του κραματοποιημένου χάλυβα, είναι πολύ σημαντική. Κατά κανόνα, τα φυσικά χαρακτηριστικά δίνονται για τον τεχνικό σίδηρο με κλάσμα προσμίξεων 0,8%.
Είναι απαραίτητο να διακρίνουμε τις επιβλαβείς ακαθαρσίες από τα πρόσθετα κραμάτων. Το πρώτο - το θείο και ο φώσφορος, για παράδειγμα, προσδίδουν ευθραυστότητα στο κράμα χωρίς αυξημένη σκληρότητα ή μηχανική αντίσταση. Ο άνθρακας στον χάλυβα αυξάνει αυτές τις παραμέτρους, δηλαδή είναι ένα χρήσιμο συστατικό.
- Η πυκνότητα του σιδήρου (g/cm3) εξαρτάται σε κάποιο βαθμό από τη φάση. Έτσι, το α-Fe έχει πυκνότητα 7,87 g/κυβικό μέτρο. cm σε κανονική θερμοκρασία και 7,67 g/cc. cm στους +600 C. Η πυκνότητα της γ-φάσης είναι μικρότερη - 7,59 g/κυβικό. cm, και η δ-φάση είναι ακόμη μικρότερη - 7,409 g/cc.
- Το σημείο τήξης της ουσίας είναι +1539 C. Ο σίδηρος είναι μέταλλο μετρίως πυρίμαχο.
- Σημείο βρασμού – +2862 C.
- Η αντοχή, δηλαδή η αντίσταση σε διάφορους τύπους φορτίων - πίεση, τάση, κάμψη, ρυθμίζεται για κάθε κατηγορία χάλυβα, χυτοσίδηρου και φερρίτη, επομένως είναι δύσκολο να μιλήσουμε για αυτούς τους δείκτες γενικά. Έτσι, ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας έχει αντοχή σε κάμψη 2,5–2,8 GPa. Και η ίδια παράμετρος του συνηθισμένου τεχνικού σιδήρου είναι 300 MPa.
- Η σκληρότητα στην κλίμακα Mohs είναι 4–5. Οι ειδικοί χάλυβες και ο χημικά καθαρός σίδηρος επιτυγχάνουν πολύ υψηλότερες επιδόσεις.
- Η ειδική ηλεκτρική αντίσταση είναι 9,7·10-8 ohm·m. Ο σίδηρος μεταφέρει το ρεύμα πολύ χειρότερα από τον χαλκό ή το αλουμίνιο.
- Η θερμική αγωγιμότητα είναι επίσης χαμηλότερη από αυτή αυτών των μετάλλων και εξαρτάται από τη σύνθεση της φάσης. Στους 25 C είναι 74,04 W/(m K), στους 1500 C είναι 31,8 [W/(m K)].
- Ο σίδηρος είναι τέλεια σφυρηλατημένος, τόσο σε κανονικές όσο και σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο χυτοσίδηρος και ο χάλυβας μπορούν να χυτευτούν.
- Μια ουσία δεν μπορεί να ονομαστεί βιολογικά αδρανής. Ωστόσο, η τοξικότητά του είναι πολύ χαμηλή. Αυτό, ωστόσο, συνδέεται όχι τόσο με τη δραστηριότητα του στοιχείου, αλλά με την αδυναμία του ανθρώπινου σώματος να το αφομοιώσει καλά: το μέγιστο είναι το 20% της δόσης που λαμβάνεται.
Ο σίδηρος δεν μπορεί να ταξινομηθεί ως περιβαλλοντική ουσία. Ωστόσο, η κύρια βλάβη στο περιβάλλον δεν προκαλείται από τα απόβλητά του, αφού ο σίδηρος σκουριάζει αρκετά γρήγορα, αλλά από τα απόβλητα παραγωγής - σκωρίες και αέρια που απελευθερώνονται.
Παραγωγή
Το σίδερο είναι πολύ κοινό στοιχείο, επομένως δεν απαιτεί μεγάλα έξοδα. Οι καταθέσεις αναπτύσσονται με τη χρήση μεθόδων ανοιχτού και ορυχείου. Στην πραγματικότητα, όλα τα μεταλλεύματα εξόρυξης περιέχουν σίδηρο, αλλά αναπτύσσονται μόνο εκείνα στα οποία η αναλογία μετάλλου είναι αρκετά μεγάλη. Αυτά είναι πλούσια μεταλλεύματα - κόκκινο, μαγνητικό και καφέ σιδηρομετάλλευμα με μερίδιο σιδήρου έως 74%, μεταλλεύματα με μέση περιεκτικότητα - μαρκασίτης, για παράδειγμα, και μεταλλεύματα χαμηλής ποιότητας με μερίδιο σιδήρου τουλάχιστον 26% - σιδρίτης.
Το πλούσιο μετάλλευμα αποστέλλεται αμέσως στο εργοστάσιο. Εμπλουτίζονται πετρώματα με μέτρια και χαμηλή περιεκτικότητα.
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για την παραγωγή κραμάτων σιδήρου. Κατά κανόνα, η τήξη οποιουδήποτε χάλυβα περιλαμβάνει την παραγωγή χυτοσιδήρου. Γίνεται τήξη σε υψικάμινο σε θερμοκρασία 1600 C. Η γόμωση - συσσωματώματα, σφαιρίδια, φορτώνεται μαζί με ροή στον κλίβανο και εμφυσείται με ζεστό αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, το μέταλλο λιώνει και το κοκ καίγεται, γεγονός που σας επιτρέπει να κάψετε ανεπιθύμητες ακαθαρσίες και να διαχωρίσετε τη σκωρία.
Για την παραγωγή χάλυβα, χρησιμοποιείται συνήθως λευκός χυτοσίδηρος - σε αυτό, ο άνθρακας συνδέεται με μια χημική ένωση με σίδηρο. Οι 3 πιο συνηθισμένες μέθοδοι:
- ανοιχτή εστία - λιωμένος χυτοσίδηρος με προσθήκη μεταλλεύματος και σκραπ τήκεται στους 2000 C προκειμένου να μειωθεί η περιεκτικότητα σε άνθρακα. Πρόσθετα συστατικά, εάν υπάρχουν, προστίθενται στο τέλος του τήγματος. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται η υψηλότερη ποιότητα χάλυβα.
- Ο μετατροπέας οξυγόνου είναι μια πιο παραγωγική μέθοδος. Στον κλίβανο, το πάχος του χυτοσιδήρου εμφυσάται με αέρα υπό πίεση 26 kg/sq. Ένα μείγμα οξυγόνου και αέρα ή καθαρό οξυγόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση των ιδιοτήτων του χάλυβα.
- ηλεκτρική τήξη – χρησιμοποιείται συχνότερα για την παραγωγή ειδικών κραματοποιημένων χάλυβων. Ο χυτοσίδηρος ψήνεται σε ηλεκτρικό φούρνο σε θερμοκρασία 2200 C.
Ο χάλυβας μπορεί επίσης να ληφθεί με την άμεση μέθοδο. Για να γίνει αυτό, τα σφαιρίδια με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο φορτώνονται σε έναν αξονικό κλίβανο και καθαρίζονται με υδρογόνο σε θερμοκρασία 1000 C. Το τελευταίο μειώνει το σίδηρο από το οξείδιο χωρίς ενδιάμεσα στάδια.
Λόγω των ιδιαιτεροτήτων της σιδηρούχας μεταλλουργίας, πωλούνται είτε μεταλλεύματα με συγκεκριμένη περιεκτικότητα σε σίδηρο είτε τελικά προϊόντα - χυτοσίδηρος, χάλυβας, φερρίτης. Οι τιμές τους ποικίλλουν πολύ. Το μέσο κόστος του σιδηρομεταλλεύματος το 2016 – πλούσιο, με περιεκτικότητα σε στοιχεία άνω του 60% – είναι 50 $ ανά τόνο.
Το κόστος του χάλυβα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, γεγονός που μερικές φορές κάνει τις αυξήσεις και τις μειώσεις των τιμών εντελώς απρόβλεπτες. Το φθινόπωρο του 2016, το κόστος των εξαρτημάτων και του χάλυβα θερμής και ψυχρής έλασης αυξήθηκε απότομα λόγω της εξίσου απότομης αύξησης των τιμών του άνθρακα οπτανθρακοποίησης, που είναι απαραίτητος συμμετέχων στην τήξη. Τον Νοέμβριο, οι ευρωπαϊκές εταιρείες προσφέρουν ρόλους χάλυβα θερμής έλασης με τιμή 500 ευρώ ανά τόνο.
Περιοχή εφαρμογής
Το εύρος χρήσης του σιδήρου και των κραμάτων σιδήρου είναι τεράστιο. Είναι ευκολότερο να υποδείξετε πού δεν χρησιμοποιείται μέταλλο.
- Κατασκευή - η κατασκευή όλων των τύπων κουφωμάτων, από το φέρον πλαίσιο μιας γέφυρας μέχρι το πλαίσιο ενός διακοσμητικού τζακιού σε ένα διαμέρισμα, δεν μπορεί να κάνει χωρίς χάλυβα διαφορετικών ποιοτήτων. Εξαρτήματα, ράβδοι, δοκοί I, κανάλια, γωνίες, σωλήνες: στην κατασκευή χρησιμοποιούνται απολύτως όλα τα διαμορφωμένα και τμηματικά προϊόντα. Το ίδιο ισχύει και για τη λαμαρίνα: η στέγη κατασκευάζεται από αυτήν και ούτω καθεξής.
- Μηχανολογία - από άποψη αντοχής και αντοχής στη φθορά, υπάρχουν πολύ λίγα που μπορούν να συγκριθούν με τον χάλυβα, επομένως τα μέρη του σώματος της συντριπτικής πλειονότητας των μηχανών είναι κατασκευασμένα από χάλυβα. Ειδικά σε περιπτώσεις που ο εξοπλισμός πρέπει να λειτουργεί υπό συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών και πιέσεων.
- Εργαλεία – με τη βοήθεια στοιχείων κράματος και σκλήρυνσης, το μέταλλο μπορεί να αποκτήσει σκληρότητα και αντοχή κοντά στα διαμάντια. Οι χάλυβες υψηλής ταχύτητας αποτελούν τη βάση κάθε εργαλειομηχανής.
- Στην ηλεκτρική μηχανική, η χρήση του σιδήρου είναι πιο περιορισμένη, ακριβώς επειδή οι ακαθαρσίες επιδεινώνουν αισθητά τις ηλεκτρικές του ιδιότητες, οι οποίες είναι ήδη χαμηλές. Αλλά το μέταλλο είναι απαραίτητο για την παραγωγή μαγνητικών μερών ηλεκτρικού εξοπλισμού.
- Αγωγός - οι επικοινωνίες κάθε είδους και τύπου κατασκευάζονται από χάλυβα και χυτοσίδηρο: θέρμανση, συστήματα ύδρευσης, αγωγοί φυσικού αερίου, συμπεριλαμβανομένων των κύριων γραμμών, περιβλήματα για καλώδια ρεύματος, αγωγούς πετρελαίου και ούτω καθεξής. Μόνο ο χάλυβας μπορεί να αντέξει τέτοια τεράστια φορτία και εσωτερική πίεση.
- Οικιακή χρήση – ο χάλυβας χρησιμοποιείται παντού: από εξαρτήματα και μαχαιροπίρουνα μέχρι σιδερένιες πόρτες και κλειδαριές. Η αντοχή του μετάλλου και η αντοχή στη φθορά το καθιστούν αναντικατάστατο.
Ο σίδηρος και τα κράματά του συνδυάζουν αντοχή, ανθεκτικότητα και αντοχή στη φθορά. Επιπλέον, το μέταλλο είναι σχετικά φθηνό στην παραγωγή, γεγονός που το καθιστά απαραίτητο υλικό για τη σύγχρονη εθνική οικονομία.
Αυτό το βίντεο θα σας πει για τα κράματα σιδήρου με μη σιδηρούχα και βαρέα σιδηρούχα μέταλλα:
Ο σίδηρος είναι ένα πολύ γνωστό χημικό στοιχείο. Ανήκει σε μέταλλα μέσης χημικής δραστηριότητας. Θα εξετάσουμε τις ιδιότητες και τις χρήσεις του σιδήρου σε αυτό το άρθρο.
Επικράτηση στη φύση
Υπάρχει αρκετά μεγάλος αριθμός ορυκτών που περιέχουν σίδηρο. Πρώτα απ 'όλα, είναι μαγνητίτης. Είναι εβδομήντα δύο τοις εκατό σίδηρος. Ο χημικός του τύπος είναι Fe 3 O 4. Αυτό το ορυκτό ονομάζεται επίσης μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα. Έχει ανοιχτό γκρι χρώμα, μερικές φορές με σκούρο γκρι, ακόμη και μαύρο, με μεταλλική γυαλάδα. Το μεγαλύτερο κοίτασμα της μεταξύ των χωρών της ΚΑΚ βρίσκεται στα Ουράλια.
Το επόμενο ορυκτό με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο είναι ο αιματίτης - αποτελείται από εβδομήντα τοις εκατό αυτού του στοιχείου. Ο χημικός του τύπος είναι Fe 2 O 3. Ονομάζεται επίσης κόκκινο σιδηρομετάλλευμα. Έχει χρώμα που κυμαίνεται από κόκκινο-καφέ έως κόκκινο-γκρι. Το μεγαλύτερο κοίτασμα στις χώρες της ΚΑΚ βρίσκεται στο Krivoy Rog.
Το τρίτο ορυκτό που περιέχει σίδηρο είναι ο λιμονίτης. Εδώ ο σίδηρος είναι εξήντα τοις εκατό της συνολικής μάζας. Αυτό είναι ένα κρυσταλλικό ένυδρο, δηλαδή τα μόρια του νερού είναι υφασμένα στο κρυσταλλικό πλέγμα του, ο χημικός του τύπος είναι Fe 2 O 3 .H 2 O. Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτό το ορυκτό έχει ένα κιτρινωπό-καφέ χρώμα, μερικές φορές καφέ. Είναι ένα από τα κύρια συστατικά της φυσικής ώχρας και χρησιμοποιείται ως χρωστική ουσία. Ονομάζεται επίσης καφέ σιδηρομετάλλευμα. Οι μεγαλύτερες τοποθεσίες είναι η Κριμαία και τα Ουράλια.
Ο σιδερίτης, το λεγόμενο σιδηρομετάλλευμα spar, περιέχει σαράντα οκτώ τοις εκατό σίδηρο. Ο χημικός του τύπος είναι FeCO 3. Η δομή του είναι ετερογενής και αποτελείται από κρυστάλλους διαφορετικών χρωμάτων που συνδέονται μεταξύ τους: γκρι, ανοιχτό πράσινο, γκρι-κίτρινο, καφέ-κίτρινο κ.λπ.
Το τελευταίο ορυκτό με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο στη φύση είναι ο πυρίτης. Έχει τον ακόλουθο χημικό τύπο: FeS 2. Περιέχει σίδηρο σαράντα έξι τοις εκατό της συνολικής μάζας. Χάρη στα άτομα θείου, αυτό το ορυκτό έχει ένα χρυσοκίτρινο χρώμα.
Πολλά από τα ορυκτά που συζητήθηκαν χρησιμοποιούνται για τη λήψη καθαρού σιδήρου. Επιπλέον, ο αιματίτης χρησιμοποιείται στην κατασκευή κοσμημάτων από φυσικές πέτρες. Τα εγκλείσματα πυρίτη μπορεί να υπάρχουν σε κοσμήματα lapis lazuli. Επιπλέον, ο σίδηρος βρίσκεται στη φύση σε ζωντανούς οργανισμούς - είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά των κυττάρων. Αυτό το μικροστοιχείο πρέπει να παρέχεται στον ανθρώπινο οργανισμό σε επαρκείς ποσότητες. Οι θεραπευτικές ιδιότητες του σιδήρου οφείλονται σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι αυτό το χημικό στοιχείο είναι η βάση της αιμοσφαιρίνης. Ως εκ τούτου, η χρήση σιδήρου έχει καλή επίδραση στην κατάσταση του αίματος, και επομένως σε ολόκληρο το σώμα ως σύνολο.
Σίδηρος: φυσικές και χημικές ιδιότητες
Ας δούμε αυτά τα δύο μεγάλα τμήματα με τη σειρά. σίδηρος είναι η όψη, η πυκνότητα, το σημείο τήξης του κλπ. Δηλαδή όλα τα διακριτικά γνωρίσματα μιας ουσίας που σχετίζονται με τη φυσική. Οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου είναι η ικανότητά του να αντιδρά με άλλες ενώσεις. Ας ξεκινήσουμε με τα πρώτα.
Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου
Στην καθαρή του μορφή υπό κανονικές συνθήκες είναι στερεό. Έχει ασημί-γκρι χρώμα και έντονη μεταλλική λάμψη. Οι μηχανικές ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν επίπεδο σκληρότητας τέσσερα (μέτρια). Ο σίδηρος έχει καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Το τελευταίο χαρακτηριστικό μπορεί να γίνει αισθητό αγγίζοντας ένα σιδερένιο αντικείμενο σε ένα κρύο δωμάτιο. Επειδή αυτό το υλικό μεταφέρει τη θερμότητα γρήγορα, αφαιρεί το μεγαλύτερο μέρος της από το δέρμα σας σε σύντομο χρονικό διάστημα, γι' αυτό και νιώθετε κρύο.
Αν αγγίξετε, για παράδειγμα, ξύλο, θα παρατηρήσετε ότι η θερμική του αγωγιμότητα είναι πολύ χαμηλότερη. Οι φυσικές ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν τα σημεία τήξης και βρασμού του. Η πρώτη είναι 1539 βαθμοί Κελσίου, η δεύτερη είναι 2860 βαθμοί Κελσίου. Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι χαρακτηριστικές ιδιότητες του σιδήρου είναι η καλή ολκιμότητα και η τήξη. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό.
Επίσης, οι φυσικές ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν τον σιδηρομαγνητισμό του. Τι είναι? Ο σίδηρος, του οποίου τις μαγνητικές ιδιότητες μπορούμε να παρατηρούμε σε πρακτικά παραδείγματα καθημερινά, είναι το μόνο μέταλλο που έχει ένα τόσο μοναδικό διακριτικό χαρακτηριστικό. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι αυτό το υλικό είναι ικανό να μαγνητιστεί υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου. Και μετά το τέλος της δράσης του τελευταίου, ο σίδηρος, οι μαγνητικές ιδιότητες του οποίου μόλις σχηματίστηκαν, παραμένει μαγνήτης για πολύ καιρό. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι στη δομή αυτού του μετάλλου υπάρχουν πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια που μπορούν να κινηθούν.
Από χημική άποψη
Αυτό το στοιχείο ανήκει στα μέταλλα μέσης δραστικότητας. Αλλά οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου είναι χαρακτηριστικές για όλα τα άλλα μέταλλα (εκτός από εκείνα που βρίσκονται στα δεξιά του υδρογόνου στην ηλεκτροχημική σειρά). Είναι ικανό να αντιδρά με πολλές κατηγορίες ουσιών.
Ας ξεκινήσουμε με τα απλά
Το σίδηρο αλληλεπιδρά με το οξυγόνο, το άζωτο, τα αλογόνα (ιώδιο, βρώμιο, χλώριο, φθόριο), φώσφορο και άνθρακα. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι οι αντιδράσεις με το οξυγόνο. Όταν το σίδηρο καίγεται, σχηματίζονται τα οξείδια του. Ανάλογα με τις συνθήκες αντίδρασης και τις αναλογίες μεταξύ των δύο συμμετεχόντων, μπορούν να ποικίλλουν. Ως παράδειγμα αυτού του είδους αλληλεπίδρασης, μπορούν να δοθούν οι ακόλουθες εξισώσεις αντίδρασης: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4. Και οι ιδιότητες του οξειδίου του σιδήρου (τόσο φυσικές όσο και χημικές) μπορούν να ποικίλλουν, ανάλογα με τον τύπο του. Αυτού του είδους οι αντιδράσεις συμβαίνουν σε υψηλές θερμοκρασίες.
Το επόμενο πράγμα είναι η αλληλεπίδραση με το άζωτο. Μπορεί επίσης να συμβεί μόνο υπό την προϋπόθεση της θέρμανσης. Αν πάρουμε έξι γραμμομόρια σιδήρου και ένα γραμμομόριο αζώτου, παίρνουμε δύο γραμμομόρια νιτριδίου του σιδήρου. Η εξίσωση της αντίδρασης θα μοιάζει με αυτό: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.
Όταν αλληλεπιδρά με τον φώσφορο, σχηματίζεται φωσφίδιο. Για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση, χρειάζονται τα ακόλουθα συστατικά: για τρία γραμμομόρια σιδήρου - ένα γραμμομόριο φωσφόρου, ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα γραμμομόριο φωσφιδίου. Η εξίσωση μπορεί να γραφτεί ως εξής: 3Fe + P = Fe 3 P.
Επιπλέον, μεταξύ των αντιδράσεων με απλές ουσίες, μπορεί επίσης να διακριθεί η αλληλεπίδραση με το θείο. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να ληφθεί σουλφίδιο. Η αρχή με την οποία συμβαίνει η διαδικασία σχηματισμού αυτής της ουσίας είναι παρόμοια με αυτές που περιγράφονται παραπάνω. Δηλαδή, εμφανίζεται μια αντίδραση προσθήκης. Όλες οι χημικές αλληλεπιδράσεις αυτού του είδους απαιτούν ειδικές συνθήκες, κυρίως υψηλές θερμοκρασίες, σπανιότερα καταλύτες.
Οι αντιδράσεις μεταξύ σιδήρου και αλογόνων είναι επίσης κοινές στη χημική βιομηχανία. Αυτές είναι η χλωρίωση, η βρωμίωση, η ιωδίωση, η φθορίωση. Όπως είναι σαφές από τα ονόματα των ίδιων των αντιδράσεων, αυτή είναι η διαδικασία προσθήκης ατόμων χλωρίου/βρωμίου/ιωδίου/φθορίου σε άτομα σιδήρου για να σχηματιστεί χλωρίδιο/βρωμίδιο/ιωδίδιο/φθόριο, αντίστοιχα. Αυτές οι ουσίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες. Επιπλέον, το σίδηρο μπορεί να συνδυαστεί με το πυρίτιο σε υψηλές θερμοκρασίες. Λόγω των ποικίλων χημικών ιδιοτήτων του σιδήρου, χρησιμοποιείται συχνά στη χημική βιομηχανία.
Ferrum και σύνθετες ουσίες
Από απλές ουσίες περνάμε σε εκείνες των οποίων τα μόρια αποτελούνται από δύο ή περισσότερα διαφορετικά χημικά στοιχεία. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να αναφέρουμε είναι η αντίδραση του σιδήρου με το νερό. Εδώ εμφανίζονται οι βασικές ιδιότητες του σιδήρου. Όταν το νερό θερμαίνεται, σχηματίζεται μαζί με το σίδηρο (λέγεται έτσι γιατί όταν αλληλεπιδρά με το ίδιο νερό σχηματίζει ένα υδροξείδιο, με άλλα λόγια, μια βάση). Έτσι, εάν πάρετε ένα mole και των δύο συστατικών, ουσίες όπως το διοξείδιο του σιδήρου και το υδρογόνο σχηματίζονται με τη μορφή αερίου με έντονη οσμή - επίσης σε γραμμομοριακές αναλογίες. Η εξίσωση αυτού του τύπου αντίδρασης μπορεί να γραφτεί ως εξής: Fe + H 2 O = FeO + H 2. Ανάλογα με τις αναλογίες στις οποίες αναμειγνύονται αυτά τα δύο συστατικά, μπορεί να ληφθεί δι- ή τριοξείδιο του σιδήρου. Και οι δύο αυτές ουσίες είναι πολύ κοινές στη χημική βιομηχανία και χρησιμοποιούνται επίσης σε πολλές άλλες βιομηχανίες.
Με οξέα και άλατα
Δεδομένου ότι ο σίδηρος βρίσκεται στα αριστερά του υδρογόνου στη σειρά ηλεκτροχημικής δραστηριότητας των μετάλλων, είναι ικανός να εκτοπίσει αυτό το στοιχείο από τις ενώσεις. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η αντίδραση μετατόπισης που μπορεί να παρατηρηθεί όταν προστίθεται σίδηρος σε ένα οξύ. Για παράδειγμα, εάν αναμίξετε σίδηρο και θειικό οξύ (επίσης γνωστό ως θειικό οξύ) μέσης συγκέντρωσης σε ίσες μοριακές αναλογίες, το αποτέλεσμα είναι θειικός σίδηρος (II) και υδρογόνο σε ίσες μοριακές αναλογίες. Η εξίσωση για μια τέτοια αντίδραση θα μοιάζει με αυτή: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.
Κατά την αλληλεπίδραση με άλατα, εμφανίζονται οι αναγωγικές ιδιότητες του σιδήρου. Δηλαδή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απομόνωση ενός λιγότερο ενεργού μετάλλου από το αλάτι. Για παράδειγμα, εάν πάρετε ένα mole και την ίδια ποσότητα σιδήρου, μπορείτε να πάρετε θειικό σίδηρο (II) και καθαρό χαλκό στις ίδιες μοριακές αναλογίες.
Σημασία για το σώμα
Ένα από τα πιο κοινά χημικά στοιχεία στον φλοιό της γης είναι ο σίδηρος. Το έχουμε ήδη εξετάσει, τώρα ας το προσεγγίσουμε από βιολογική άποψη. Το Ferrum εκτελεί πολύ σημαντικές λειτουργίες τόσο σε κυτταρικό επίπεδο όσο και σε επίπεδο ολόκληρου του οργανισμού. Πρώτα απ 'όλα, ο σίδηρος είναι η βάση μιας τέτοιας πρωτεΐνης όπως η αιμοσφαιρίνη. Είναι απαραίτητο για τη μεταφορά του οξυγόνου μέσω του αίματος από τους πνεύμονες σε όλους τους ιστούς, τα όργανα, σε κάθε κύτταρο του σώματος, κυρίως στους νευρώνες του εγκεφάλου. Επομένως, οι ευεργετικές ιδιότητες του σιδήρου δεν μπορούν να υπερεκτιμηθούν.
Εκτός από το ότι επηρεάζει τον σχηματισμό αίματος, το σίδηρο είναι επίσης σημαντικό για την πλήρη λειτουργία του θυρεοειδούς αδένα (αυτό δεν απαιτεί μόνο ιώδιο, όπως πιστεύουν ορισμένοι). Ο σίδηρος συμμετέχει επίσης στον ενδοκυτταρικό μεταβολισμό και ρυθμίζει την ανοσία. Το σίδηρο βρίσκεται επίσης σε ιδιαίτερα μεγάλες ποσότητες στα κύτταρα του ήπατος, καθώς βοηθά στην εξουδετέρωση των επιβλαβών ουσιών. Είναι επίσης ένα από τα κύρια συστατικά πολλών τύπων ενζύμων στο σώμα μας. Η καθημερινή διατροφή ενός ατόμου πρέπει να περιέχει από δέκα έως είκοσι χιλιοστόγραμμα αυτού του μικροστοιχείου.
Τροφές πλούσιες σε σίδηρο
Είναι πολλοί από αυτούς. Είναι φυτικής και ζωικής προέλευσης. Τα πρώτα είναι δημητριακά, όσπρια, δημητριακά (ιδιαίτερα φαγόπυρο), μήλα, μανιτάρια (λευκά), αποξηραμένα φρούτα, τριαντάφυλλα, αχλάδια, ροδάκινα, αβοκάντο, κολοκύθα, αμύγδαλα, χουρμάδες, ντομάτες, μπρόκολο, λάχανο, βατόμουρα, βατόμουρα, σέλινο, κλπ. Τα δεύτερα είναι το συκώτι και το κρέας. Η κατανάλωση τροφών με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο είναι ιδιαίτερα σημαντική κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, καθώς το σώμα του αναπτυσσόμενου εμβρύου απαιτεί μεγάλες ποσότητες αυτού του ιχνοστοιχείου για πλήρη ανάπτυξη και ανάπτυξη.
Σημάδια έλλειψης σιδήρου στον οργανισμό
Τα συμπτώματα της πολύ μικρής εισόδου σιδήρου στο σώμα είναι κόπωση, συνεχές πάγωμα χεριών και ποδιών, κατάθλιψη, εύθραυστα μαλλιά και νύχια, μειωμένη πνευματική δραστηριότητα, πεπτικές διαταραχές, χαμηλή απόδοση και δυσλειτουργία του θυρεοειδούς. Εάν παρατηρήσετε πολλά από αυτά τα συμπτώματα, ίσως αξίζει να αυξήσετε την ποσότητα των τροφίμων που περιέχουν σίδηρο στη διατροφή σας ή να αγοράσετε βιταμίνες ή συμπληρώματα διατροφής που περιέχουν σίδηρο. Θα πρέπει επίσης να συμβουλευτείτε έναν γιατρό εάν αισθάνεστε κάποιο από αυτά τα συμπτώματα πολύ έντονα.
Χρήση σιδήρου στη βιομηχανία
Οι χρήσεις και οι ιδιότητες του σιδήρου συνδέονται στενά. Λόγω της σιδηρομαγνητικής του φύσης, χρησιμοποιείται για την κατασκευή μαγνητών - τόσο πιο αδύναμων για οικιακή χρήση (σουβενίρ μαγνήτες ψυγείου κ.λπ.) όσο και ισχυρότερους για βιομηχανικούς σκοπούς. Λόγω του γεγονότος ότι το εν λόγω μέταλλο έχει υψηλή αντοχή και σκληρότητα, χρησιμοποιήθηκε από την αρχαιότητα για την κατασκευή όπλων, πανοπλιών και άλλων στρατιωτικών και οικιακών εργαλείων. Παρεμπιπτόντως, ακόμη και στην Αρχαία Αίγυπτο, ο σίδηρος μετεωρίτη ήταν γνωστός, οι ιδιότητες του οποίου ήταν ανώτερες από εκείνες του συνηθισμένου μετάλλου. Αυτό το ειδικό σίδερο χρησιμοποιήθηκε και στην Αρχαία Ρώμη. Από αυτό κατασκευάστηκαν ελίτ όπλα. Μια ασπίδα ή σπαθί από μέταλλο μετεωρίτη θα μπορούσε να ανήκει μόνο σε ένα πολύ πλούσιο και ευγενές άτομο.
Γενικά, το μέταλλο που εξετάζουμε σε αυτό το άρθρο είναι το πιο ευέλικτο από όλες τις ουσίες αυτής της ομάδας. Πρώτα απ 'όλα, κατασκευάζονται από αυτό χάλυβας και χυτοσίδηρος, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή όλων των ειδών προϊόντων που χρειάζονται τόσο στη βιομηχανία όσο και στην καθημερινή ζωή.
Ο χυτοσίδηρος είναι ένα κράμα σιδήρου και άνθρακα, στο οποίο ο τελευταίος υπάρχει από 1,7 έως 4,5 τοις εκατό. Εάν το δεύτερο είναι μικρότερο από 1,7 τοις εκατό, τότε αυτό το είδος κράματος ονομάζεται χάλυβας. Εάν υπάρχει περίπου 0,02 τοις εκατό άνθρακα στη σύνθεση, τότε αυτό είναι ήδη συνηθισμένος τεχνικός σίδηρος. Η παρουσία άνθρακα στο κράμα είναι απαραίτητη για να του δώσει μεγαλύτερη αντοχή, αντοχή στη θερμότητα και αντοχή στη σκουριά.
Επιπλέον, ο χάλυβας μπορεί να περιέχει πολλά άλλα χημικά στοιχεία ως ακαθαρσίες. Αυτό περιλαμβάνει μαγγάνιο, φώσφορο και πυρίτιο. Επίσης, χρώμιο, νικέλιο, μολυβδαίνιο, βολφράμιο και πολλά άλλα χημικά στοιχεία μπορούν να προστεθούν σε αυτό το είδος κράματος για να του δώσουν ορισμένες ιδιότητες. Ως χάλυβες μετασχηματιστών χρησιμοποιούνται τύποι χάλυβα που περιέχουν μεγάλη ποσότητα πυριτίου (περίπου τέσσερα τοις εκατό). Αυτά που περιέχουν πολύ μαγγάνιο (μέχρι δώδεκα έως δεκατέσσερα τοις εκατό) χρησιμοποιούνται στην κατασκευή εξαρτημάτων για σιδηροδρόμους, μύλους, θραυστήρες και άλλα εργαλεία, μέρη των οποίων υπόκεινται σε ταχεία τριβή.
Στο κράμα προστίθεται μολυβδαίνιο για να γίνει πιο ανθεκτικό στη θερμότητα· τέτοιοι χάλυβες χρησιμοποιούνται ως χάλυβες εργαλείων. Επιπλέον, για να ληφθούν ανοξείδωτοι χάλυβες, οι οποίοι είναι γνωστοί και χρησιμοποιούνται συχνά στην καθημερινή ζωή με τη μορφή μαχαιριών και άλλων οικιακών εργαλείων, είναι απαραίτητο να προσθέσετε χρώμιο, νικέλιο και τιτάνιο στο κράμα. Και για να αποκτήσετε ανθεκτικό στην κρούση, υψηλής αντοχής, όλκιμο χάλυβα, αρκεί να προσθέσετε βανάδιο σε αυτό. Με την προσθήκη νιοβίου στη σύνθεση, μπορεί να επιτευχθεί υψηλή αντοχή στη διάβρωση και σε χημικά επιθετικές ουσίες.
Ο ορυκτός μαγνητίτης, ο οποίος αναφέρθηκε στην αρχή του άρθρου, χρειάζεται για την κατασκευή σκληρών δίσκων, καρτών μνήμης και άλλων συσκευών αυτού του τύπου. Λόγω των μαγνητικών του ιδιοτήτων, ο σίδηρος μπορεί να βρεθεί σε μετασχηματιστές, κινητήρες, ηλεκτρονικά προϊόντα κ.λπ. Επιπλέον, ο σίδηρος μπορεί να προστεθεί σε κράματα άλλων μετάλλων για να τους δώσει μεγαλύτερη αντοχή και μηχανική σταθερότητα. Το θειικό αυτού του στοιχείου χρησιμοποιείται στην κηπουρική για τον έλεγχο παρασίτων (μαζί με θειικό χαλκό).
Είναι απαραίτητα για τον καθαρισμό του νερού. Επιπλέον, η σκόνη μαγνητίτη χρησιμοποιείται σε ασπρόμαυρους εκτυπωτές. Η κύρια χρήση του πυρίτη είναι η λήψη θειικού οξέος από αυτόν. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε εργαστηριακές συνθήκες σε τρία στάδια. Στο πρώτο στάδιο, ο πυρίτης σιδήρου καίγεται για να παραχθεί οξείδιο του σιδήρου και διοξείδιο του θείου. Στο δεύτερο στάδιο, η μετατροπή του διοξειδίου του θείου στο τριοξείδιο του γίνεται με τη συμμετοχή οξυγόνου. Και στο τελικό στάδιο, η προκύπτουσα ουσία διέρχεται με την παρουσία καταλυτών, παράγοντας έτσι θειικό οξύ.
Λήψη σιδήρου
Αυτό το μέταλλο εξορύσσεται κυρίως από τα δύο κύρια ορυκτά του: τον μαγνητίτη και τον αιματίτη. Αυτό γίνεται με τη μείωση του σιδήρου από τις ενώσεις του με άνθρακα σε μορφή οπτάνθρακα. Αυτό γίνεται σε υψικάμινους, η θερμοκρασία στις οποίες φτάνει τους δύο χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Επιπλέον, υπάρχει μια μέθοδος για τη μείωση του σιδήρου με υδρογόνο. Για να γίνει αυτό, δεν είναι απαραίτητο να έχετε υψικάμινο. Για την εφαρμογή αυτής της μεθόδου, παίρνουν ειδικό πηλό, τον αναμιγνύουν με θρυμματισμένο μετάλλευμα και τον επεξεργάζονται με υδρογόνο σε φρεάτιο κλίβανο.
συμπέρασμα
Οι ιδιότητες και οι χρήσεις του σιδήρου ποικίλλουν. Αυτό είναι ίσως το πιο σημαντικό μέταλλο στη ζωή μας. Έχοντας γίνει γνωστό στην ανθρωπότητα, πήρε τη θέση του μπρούντζου, που εκείνη την εποχή ήταν το κύριο υλικό για την κατασκευή όλων των εργαλείων, καθώς και των όπλων. Ο χάλυβας και ο χυτοσίδηρος είναι από πολλές απόψεις ανώτεροι από το κράμα χαλκού και κασσίτερου ως προς τις φυσικές τους ιδιότητες και την αντοχή τους στη μηχανική καταπόνηση.
Επιπλέον, ο σίδηρος είναι πιο άφθονος στον πλανήτη μας από πολλά άλλα μέταλλα. είναι σχεδόν πέντε τοις εκατό στον φλοιό της γης. Είναι το τέταρτο πιο άφθονο χημικό στοιχείο στη φύση. Επίσης, αυτό το χημικό στοιχείο είναι πολύ σημαντικό για τη φυσιολογική λειτουργία του σώματος των ζώων και των φυτών, κυρίως επειδή η αιμοσφαιρίνη χτίζεται στη βάση του. Ο σίδηρος είναι απαραίτητο ιχνοστοιχείο, η κατανάλωση του οποίου είναι σημαντική για τη διατήρηση της υγείας και της φυσιολογικής λειτουργίας των οργάνων. Εκτός από τα παραπάνω, αυτό είναι το μόνο μέταλλο που έχει μοναδικές μαγνητικές ιδιότητες. Είναι αδύνατο να φανταστούμε τη ζωή μας χωρίς ferrum.
Ο σίδηρος θεωρείται ένα από τα πιο κοινά μέταλλα στον φλοιό της γης μετά το αλουμίνιο. Οι φυσικές και χημικές του ιδιότητες είναι τέτοιες που έχει εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα, θερμική αγωγιμότητα και ελατότητα, έχει ασημί-λευκό χρώμα και υψηλή χημική αντιδραστικότητα για γρήγορη διάβρωση σε υψηλή υγρασία ή υψηλές θερμοκρασίες. Όντας σε μια κατάσταση λεπτής διασποράς, καίγεται σε καθαρό οξυγόνο και αναφλέγεται αυθόρμητα στον αέρα.
Η αρχή της ιστορίας του σιδήρου
Στην τρίτη χιλιετία π.Χ. μι. οι άνθρωποι άρχισαν να εξορύξουν και έμαθαν να επεξεργάζονται μπρούτζο και χαλκό. Δεν χρησιμοποιήθηκαν ευρέως λόγω του υψηλού κόστους τους. Η αναζήτηση για νέο μέταλ συνεχίστηκε. Η ιστορία του σιδήρου ξεκίνησε τον πρώτο αιώνα π.Χ. μι. Στη φύση, μπορεί να βρεθεί μόνο με τη μορφή ενώσεων με οξυγόνο. Για να αποκτήσετε καθαρό μέταλλο, είναι απαραίτητο να διαχωρίσετε το τελευταίο στοιχείο. Χρειάστηκε πολύς χρόνος για να λιώσει το σίδερο, αφού έπρεπε να θερμανθεί στους 1539 βαθμούς. Και μόνο με την εμφάνιση των κλιβάνων τυροκομίας την πρώτη χιλιετία π.Χ. άρχισαν να αποκτούν αυτό το μέταλλο. Στην αρχή ήταν εύθραυστο και περιείχε πολλά απόβλητα.
Με την εμφάνιση των σφυρήλατων, η ποιότητα του σιδήρου βελτιώθηκε σημαντικά. Επεξεργαζόταν περαιτέρω σε σιδηρουργό, όπου η σκωρία διαχωριζόταν με χτυπήματα σφυριού. Η σφυρηλάτηση έχει γίνει ένας από τους κύριους τύπους επεξεργασίας μετάλλων και η σιδηρουργία έχει γίνει ένας απαραίτητος κλάδος παραγωγής. Ο σίδηρος στην καθαρή του μορφή είναι ένα πολύ μαλακό μέταλλο. Χρησιμοποιείται κυρίως σε κράμα με άνθρακα. Αυτό το πρόσθετο ενισχύει τη φυσική ιδιότητα του σιδήρου, όπως η σκληρότητα. Το φθηνό υλικό διείσδυσε σύντομα ευρέως σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας και έφερε επανάσταση στην ανάπτυξη της κοινωνίας. Εξάλλου, ακόμη και στην αρχαιότητα, τα προϊόντα σιδήρου καλύπτονταν με ένα παχύ στρώμα χρυσού. Είχε υψηλή τιμή σε σύγκριση με το ευγενές μέταλλο.
Σίδηρος στη φύση
Η λιθόσφαιρα περιέχει περισσότερο αλουμίνιο από σίδηρο. Στη φύση, μπορεί να βρεθεί μόνο με τη μορφή ενώσεων. Ο σίδηρος σιδήρου, αντιδρώντας, κάνει το χώμα καφέ και δίνει στην άμμο μια κιτρινωπή απόχρωση. Τα οξείδια και τα σουλφίδια του σιδήρου είναι διάσπαρτα στον φλοιό της γης, μερικές φορές υπάρχουν συσσωρεύσεις ορυκτών, από τα οποία στη συνέχεια εξάγεται το μέταλλο. Η περιεκτικότητα σε σιδηρούχο σίδηρο σε ορισμένες μεταλλικές πηγές δίνει στο νερό μια ιδιαίτερη γεύση.
Το σκουριασμένο νερό που ρέει από παλιούς σωλήνες νερού χρωματίζεται από το τρισθενές μέταλλο. Τα άτομά του βρίσκονται επίσης στο ανθρώπινο σώμα. Βρίσκονται στην αιμοσφαιρίνη (πρωτεΐνη που περιέχει σίδηρο) στο αίμα, η οποία τροφοδοτεί τον οργανισμό με οξυγόνο και απομακρύνει το διοξείδιο του άνθρακα. Μερικοί μετεωρίτες περιέχουν καθαρό σίδηρο, μερικές φορές εντοπίζονται ολόκληρα πλινθώματα.
Ποιες φυσικές ιδιότητες έχει ο σίδηρος;
Είναι ένα όλκιμο ασημί-λευκό μέταλλο με γκριζωπή απόχρωση και μεταλλική γυαλάδα. Είναι καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος και της θερμότητας. Λόγω της ολκιμότητας του, προσφέρεται τέλεια για σφυρηλάτηση και έλαση. Ο σίδηρος δεν διαλύεται στο νερό, αλλά υγροποιείται στον υδράργυρο, λιώνει σε θερμοκρασία 1539 και βράζει στους 2862 βαθμούς Κελσίου και έχει πυκνότητα 7,9 g/cm³. Μια ιδιαιτερότητα των φυσικών ιδιοτήτων του σιδήρου είναι ότι το μέταλλο έλκεται από έναν μαγνήτη και, μετά την ακύρωση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, διατηρεί τη μαγνήτισή του. Χρησιμοποιώντας αυτές τις ιδιότητες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή μαγνητών.
Χημικές ιδιότητες
Ο σίδηρος έχει τις ακόλουθες ιδιότητες:
- στον αέρα και το νερό οξειδώνεται εύκολα, καλύπτεται με σκουριά.
- στο οξυγόνο, το ζεστό σύρμα καίγεται (και σχηματίζεται άλατα με τη μορφή οξειδίου του σιδήρου).
- σε θερμοκρασία 700-900 βαθμών Κελσίου, αντιδρά με υδρατμούς.
- όταν θερμαίνεται, αντιδρά με αμέταλλα (χλώριο, θείο, βρώμιο).
- αντιδρά με αραιά οξέα, με αποτέλεσμα άλατα σιδήρου και υδρογόνο.
- δεν διαλύεται σε αλκάλια.
- είναι ικανό να εκτοπίζει μέταλλα από διαλύματα αλάτων τους (ένα καρφί σιδήρου σε διάλυμα θειικού χαλκού καλύπτεται με κόκκινη επίστρωση - αυτή είναι η απελευθέρωση χαλκού).
- Στα συμπυκνωμένα αλκάλια όταν βράζει, εκδηλώνεται η αμφοτερικότητα του σιδήρου.
Ιδιότητες χαρακτηριστικών
Μία από τις φυσικές ιδιότητες του σιδήρου είναι η σιδηρομαγνητικότητα. Στην πράξη, οι μαγνητικές ιδιότητες αυτού του υλικού συναντώνται συχνά. Αυτό είναι το μόνο μέταλλο που έχει ένα τόσο σπάνιο χαρακτηριστικό.
Υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου, ο σίδηρος μαγνητίζεται. Το μέταλλο διατηρεί τις σχηματισμένες μαγνητικές του ιδιότητες για μεγάλο χρονικό διάστημα και παραμένει μαγνήτης το ίδιο. Αυτό το εξαιρετικό φαινόμενο εξηγείται από το γεγονός ότι η δομή του σιδήρου περιέχει μεγάλο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων που μπορούν να κινηθούν.
Αποθέματα και παραγωγή
Ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στη γη είναι ο σίδηρος. Όσον αφορά το περιεχόμενο στον φλοιό της γης, κατέχει την τέταρτη θέση. Υπάρχουν πολλά γνωστά μεταλλεύματα που το περιέχουν, για παράδειγμα, μαγνητικό και καφέ σιδηρομετάλλευμα. Το μέταλλο παράγεται στη βιομηχανία κυρίως από μεταλλεύματα αιματίτη και μαγνητίτη χρησιμοποιώντας τη διαδικασία της υψικαμίνου. Πρώτον, ανάγεται με άνθρακα σε κλίβανο σε υψηλή θερμοκρασία 2000 βαθμών Κελσίου.
Για να γίνει αυτό, σιδηρομετάλλευμα, οπτάνθρακας και ροή τροφοδοτούνται στον υψικάμινο από πάνω και ένα ρεύμα θερμού αέρα εγχέεται από κάτω. Χρησιμοποιείται επίσης μια άμεση διαδικασία για τη λήψη σιδήρου. Το θρυμματισμένο μετάλλευμα αναμειγνύεται με ειδικό άργιλο για να σχηματιστούν σφαιρίδια. Στη συνέχεια, πυροδοτούνται και επεξεργάζονται με υδρογόνο σε φρεατοειδή κλίβανο, όπου αποκαθίσταται εύκολα. Παίρνουν στερεό σίδηρο και μετά τον λιώνουν σε ηλεκτρικούς φούρνους. Το καθαρό μέταλλο ανάγεται από οξείδια χρησιμοποιώντας ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων αλάτων.
Οφέλη από σίδηρο
Οι βασικές φυσικές ιδιότητες της ουσίας σιδήρου δίνουν σε αυτήν και στα κράματά της τα ακόλουθα πλεονεκτήματα έναντι άλλων μετάλλων:
Ελαττώματα
Εκτός από έναν μεγάλο αριθμό θετικών ιδιοτήτων, υπάρχουν επίσης ορισμένες αρνητικές ιδιότητες του μετάλλου:
- Τα προϊόντα είναι ευαίσθητα στη διάβρωση. Για την εξάλειψη αυτής της ανεπιθύμητης επίδρασης, παράγονται ανοξείδωτοι χάλυβες με κράμα και σε άλλες περιπτώσεις πραγματοποιείται ειδική αντιδιαβρωτική επεξεργασία σε κατασκευές και εξαρτήματα.
- Ο σίδηρος συσσωρεύει στατικό ηλεκτρισμό, επομένως τα προϊόντα που τον περιέχουν υπόκεινται σε ηλεκτροχημική διάβρωση και απαιτούν επίσης πρόσθετη επεξεργασία.
- Το ειδικό βάρος του μετάλλου είναι 7,13 g/cm³. Αυτή η φυσική ιδιότητα του σιδήρου δίνει σε δομές και μέρη αυξημένο βάρος.
Σύνθεση και δομή
Ο σίδηρος έχει τέσσερις κρυσταλλικές τροποποιήσεις που διαφέρουν ως προς τη δομή και τις παραμέτρους του πλέγματος. Για την τήξη των κραμάτων, είναι σημαντική η παρουσία μεταπτώσεων φάσης και πρόσθετων κραμάτων. Διακρίνονται οι ακόλουθες καταστάσεις:
- Άλφα φάση. Αντέχει έως και 769 βαθμούς Κελσίου. Σε αυτή την κατάσταση, ο σίδηρος διατηρεί τις ιδιότητες ενός σιδηρομαγνήτη και έχει ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα.
- Βήτα φάση. Υπάρχει σε θερμοκρασίες από 769 έως 917 βαθμούς Κελσίου. Έχει ελαφρώς διαφορετικές παραμέτρους πλέγματος από ό,τι στην πρώτη περίπτωση. Όλες οι φυσικές ιδιότητες του σιδήρου παραμένουν ίδιες, με εξαίρεση τις μαγνητικές, τις οποίες χάνει.
- Φάση γάμμα. Η δομή του πλέγματος γίνεται προσωποκεντρική. Αυτή η φάση εμφανίζεται στην περιοχή 917-1394 βαθμών Κελσίου.
- Ωμέγα φάση. Αυτή η κατάσταση του μετάλλου εμφανίζεται σε θερμοκρασίες πάνω από 1394 βαθμούς Κελσίου. Διαφέρει από το προηγούμενο μόνο στις παραμέτρους του πλέγματος.
Ο σίδηρος είναι το πιο περιζήτητο μέταλλο στον κόσμο. Πάνω από το 90 τοις εκατό της συνολικής μεταλλουργικής παραγωγής πέφτει σε αυτό.
Εφαρμογή
Οι άνθρωποι άρχισαν για πρώτη φορά να χρησιμοποιούν μετεωρίτη σίδηρο, ο οποίος εκτιμήθηκε υψηλότερη από τον χρυσό. Από τότε, το πεδίο εφαρμογής αυτού του μετάλλου έχει επεκταθεί μόνο. Ακολουθούν οι χρήσεις του σιδήρου με βάση τις φυσικές του ιδιότητες:
- Τα σιδηρομαγνητικά οξείδια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μαγνητικών υλικών: βιομηχανικές εγκαταστάσεις, ψυγεία, αναμνηστικά.
- Τα οξείδια του σιδήρου χρησιμοποιούνται ως ορυκτά χρώματα.
- Ο χλωριούχος σίδηρος είναι απαραίτητος στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη.
- Οι θειικοί σίδηρος χρησιμοποιούνται στην κλωστοϋφαντουργία.
- Το μαγνητικό οξείδιο του σιδήρου είναι ένα από τα σημαντικά υλικά για την παραγωγή συσκευών μακροπρόθεσμης μνήμης υπολογιστών.
- Η εξαιρετικά λεπτή σκόνη σιδήρου χρησιμοποιείται σε ασπρόμαυρους εκτυπωτές λέιζερ.
- η αντοχή του μετάλλου καθιστά δυνατή την κατασκευή όπλων και πανοπλιών.
- Ο ανθεκτικός στη φθορά χυτοσίδηρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή φρένων, δίσκων συμπλέκτη και εξαρτημάτων για αντλίες.
- ανθεκτικό στη θερμότητα - για υψικάμινους, θερμικούς φούρνους, φούρνους ανοιχτής εστίας.
- ανθεκτικό στη θερμότητα - για εξοπλισμό συμπιεστή, κινητήρες ντίζελ.
- Ο χάλυβας υψηλής ποιότητας χρησιμοποιείται για αγωγούς αερίου, περιβλήματα λεβήτων θέρμανσης, στεγνωτήρια, πλυντήρια ρούχων και πλυντήρια πιάτων.
συμπέρασμα
Ο σίδηρος συχνά δεν σημαίνει το ίδιο το μέταλλο, αλλά το κράμα του - ηλεκτρικό χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Η απόκτηση καθαρού σιδήρου είναι μια αρκετά περίπλοκη διαδικασία και ως εκ τούτου χρησιμοποιείται μόνο για την παραγωγή μαγνητικών υλικών. Όπως έχει ήδη σημειωθεί, η εξαιρετική φυσική ιδιότητα της απλής ουσίας σιδήρου είναι ο σιδηρομαγνητισμός, δηλαδή η ικανότητα να μαγνητίζεται παρουσία μαγνητικού πεδίου.
Οι μαγνητικές ιδιότητες του καθαρού μετάλλου είναι έως και 200 φορές υψηλότερες από αυτές του τεχνικού χάλυβα. Αυτή η ιδιότητα επηρεάζεται επίσης από το μέγεθος των κόκκων του μετάλλου. Όσο μεγαλύτερος είναι ο κόκκος, τόσο υψηλότερες είναι οι μαγνητικές ιδιότητες. Η μηχανική επεξεργασία έχει επίσης αποτέλεσμα σε κάποιο βαθμό. Τέτοιος καθαρός σίδηρος που πληροί αυτές τις απαιτήσεις χρησιμοποιείται για την παραγωγή μαγνητικών υλικών.