Atomska masa fe. Iron. Svojstva gvožđa. Upotreba gvožđa. Reaguje sa halogenima i sumporom na visokim temperaturama

- spoj hemoglobina. Ovaj kompleksni protein nalazi se u crvenim krvnim zrncima, poznatim i kao crvena krvna zrnca. Bez njih, zapravo, krv ne bi bila crvena, a ni života ne bi bilo.

Crvena krvna zrnca prenose ugljični dioksid i kisik po cijelom tijelu. Oni su neophodni za život. I šta je još potrebno gvožđe, koja su njegova svojstva i cijena u doslovnom i prenesenom smislu?

Hemijska i fizička svojstva željeza

Dodirujete gvožđe u hladnoj prostoriji? Hladnoća od dodirivanja metala je rezultat njegove visoke toplotne provodljivosti. Materijal trenutno preuzima energiju tijela, prenoseći je okruženje... Kao rezultat, osoba postaje hladna.

Provodljivost gvožđa takođe na vrhu. Metal prenosi struju s lakoćom zahvaljujući slobodnim elektronima u atomu. Ima 7 slojeva. Posljednja 2 imaju 8 elektrona. Kada su uzbuđeni, svi oni mogu biti valentni, odnosno mogu formirati nove veze.

Eksterno metalno gvožđe srebrno siva. Postoje izvorni oblici. Čisto gvožđe duktilna i savitljiva. Ima izražen metalni sjaj i prosječnu tvrdoću od 4 boda. 10 bodova je pokazatelj najtvrđeg kamena na zemlji, dijamant, a talk je označen sa 1 bodom.

Gvožđe je element srednja vatrostalnost. Metal ključa na 2860 stepeni, a omekšava na 1539 stepeni. U tom stanju materijal gubi svoja feromagnetna svojstva. Oni su svojstveni samo čvrstom stanju gvožđa. Element postaje magnet kada uđe u polje.

Ali, zanimljivije je da nakon svog nestanka metal ostaje magnet dugo vremena. Ova karakteristika je posljedica svih istih slobodnih elektrona u strukturi atoma. Krećući se, čestice mijenjaju svoju strukturu i svojstva.

željezo - hemijski element , lako reaguje sa bromom, fluorom, hlorom i drugim halogenima. Ovo su elementi 17. grupe periodnog sistema. At normalnim uslovima interakcija sa kiseonikom se takođe nastavlja.

Sada, o reakcijama zagrijavanja. Kada se metal sagori, nastaju njegovi oksidi. Ima ih nekoliko vrsta: - 2FeO, 2Fe 2 O 3, Fe 3 O 4. Koji će ispasti zavisi od proporcija originalnih elemenata i uslova kombinacije. Osobine oksida variraju.

Počinje zagrijavanje i reakcija c. Potrebno je 6 molova gvožđa i jedan mol gasa. Prinos je 2 mola nitrida 26. elementa. Njegov fosfid se već formira u kombinaciji sa fosforom. Još jedna jednostavna supstanca koja se kombinuje sa ferumom je. Ispada, naravno, sulfid. Reakcija dodavanja se nastavlja.

Složenih supstanci, odnosno koje se sastoje od molekula, gvožđe je u interakciji sa kiselinama. Metal istiskuje vodonik iz njih. Ispada zamena. Dakle, i interakcija sa sumpornom kiselinom ostavlja željezov sulfat i čisti vodonik.

Moguće su i reakcije sa. Njihovo gvožđe obnavlja. Drugim riječima, 26. element odvaja manje aktivni metal od supstanci. Kombinacijom željeza, na primjer, s bakar sulfatom, dobiva se željezni sulfat. ostaje u svom izvornom obliku.

Upotreba gvožđa

Gdje je gvožđe primijenjen, proizilazi iz njegovih svojstava. Feromagnetna svojstva su korisna u proizvodnji suvenira i industrijskih instalacija. Drugim riječima, magneti se izrađuju od metala, kako za frižidere tako i za velike industrije. Čvrstoća materijala, tvrdoća - razlog da se koristi za proizvodnju oružja, oklopa.

Modeli iz meteoritsko gvožđe... U svemirskim tijelima, svojstva feruma su poboljšana. Stoga su noževi i oklop posebno oštri i izdržljivi. Gvozdeni znakovi meteorit je primećen u starom Rimu.

Poznati su i legure gvožđa posebno livenog gvožđa i čelika. Koriste se za livenje stvari za domaćinstvo, svakodnevne prirode, na primjer, ograde, sjenice i pribor. Ferrum se također koristi u industrijske svrhe. Zanimljivo je da je sastav čelika i lijevanog željeza isti, a proporcije su različite. I tamo i tamo se spajaju gvožđe sa ugljenikom... U čeliku je plin manje od 1,7%. U livenom gvožđu ugljenik je od 1,7 do 4,5%.

Ugljik u legurama željeza igra ulogu elementa za jačanje. Smanjuje podložnost smjese koroziji i čini materijal otpornim na toplinu. Ostali aditivi se također miješaju sa čelicima. Nije uzalud što postoje različite vrste legure. C, na primjer, proizvodi čelik otporan na udarce i duktilni.

U obliku hlorida, 26. element se koristi za prečišćavanje vode. Metal je takođe koristan u medicini. Tretman gvožđem neophodna za anemiju. To je nedostatak crvenih krvnih zrnaca i metala u njihovom sastavu. Preparati gvožđa propisuju se, na isti način, za bolesnike sa tuberkulozom, išijasom, koji pate od konvulzija i krvarenja iz nosa.

26. element je također neophodan za normalno funkcioniranje štitne žlijezde. Obično je njena disfunkcija povezana s nedostatkom. Međutim, on nije sam u osiguravanju zdravlja žlijezde.

U ćelijama jetre ima dosta feruma. Tamo metal pomaže u neutralizaciji štetnih tvari, toksina. Za održavanje, ljudsko tijelo mora primiti najmanje 20 miligrama gvožđa dnevno.

Rudarstvo gvožđa

Gvožđe je uobičajen metal. U prirodi ima mnogo minerala, zasnovanih na 26. elementu. Većina feruma je u i. Od ovih, i ukloniti gvožđe.

Izvodi se reakcija redukcije metala. Za to je potreban koks, odnosno jedinjenje ugljika. Interakcija se odvija na temperaturi od 2000 stepeni Celzijusa, u visokim pećima.

Visoke peći se ne koriste kada se željezo obnavlja čistim vodonikom. Bit će potrebne osovinske peći. Ovo je naziv za vertikalno izdužene modele.

Radni prostor aparata je kao cilindar ili konus. Stavljaju se u zgnječeno željezna ruda pomiješan sa posebnim. Zatim se dodaje vodonik. Suština je i dalje ista - čisti ferum.

Cijena gvožđa

Cijena metala ovisi o vrsti proizvoda. Većina stvari je napravljena od legura željeza, kao što su krovni materijali. Krovni pokrivači su obično limovi. Cijena kvadratnog metra varira od 300 do 600 rubalja, ovisno o debljini glačala.

Krovni limovi su valoviti, složene geometrije i posebnog sastava. Jednostavni slojevi su jeftiniji. Postoje prijedlozi za kupovinu 30 listova 2,5 x 1,3 metra za 1000 rubalja. Debljina - 1,5 milimetara.

Čisti element u tabletama košta oko 1.600 rubalja za 180-200 komada. Ako se kupuje gotov proizvod, u koji je uložen ručni rad, može biti teško zadržati se na desetinama, stotinama hiljada. Upečatljiv primjer su krivotvoreni proizvodi za pojedinačne narudžbe.

Za neobične kapije, nameštaj, vaze, kovači "beru" veliki džekpot. Najveći dio cijene nije materijal, već ljudski rad, realizacija ideje.

Što se tiče cijene željezne rude, u Rusiji traže oko 40 američkih dolara po toni. Ovo je cijena za sirovine sa 60% sadržaja željeza. Kada se izoluje čisti prah 26. elementa, traže najmanje 560-600 američkih dolara za 1000 kilograma.

Većina firmi su veletrgovci. Ponude za kupovinu samo jednog kilograma metala su rijetke. 1000 grama košta oko 1-1,5 dolara. Neke kompanije pakuju ferum prah u vreće od 5, 10, 25 kilograma. Oglasi o prodaji se objavljuju na internetu.

17. d -elementi Gvožđe, opšte karakteristike, svojstva. Oksidi i hidroksidi, KO i OM, karakteristika, biorol, sposobnost formiranja kompleksa.

1. Opće karakteristike.

Iron - d-element sekundarne podgrupe osme grupe četvrtog perioda PSCE sa atomskim brojem 26.

Jedan od najrasprostranjenijih metala u zemljinoj kori (drugi nakon aluminijuma).

Jednostavna supstanca gvožđe je savitljiv metal srebrno-bele boje sa visokom hemijskom reaktivnošću: gvožđe brzo korodira na visokim temperaturama ili visokoj vlažnosti u vazduhu.

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe (OH) 3

U čistom kiseoniku, gvožđe gori, a u fino raspršenom stanju se spontano zapali na vazduhu.

3Fe + 2O2 = FeO + Fe2O3

3Fe + 4H2O = FeO * Fe2O3

FeO * Fe2O3 = Fe3O4 (željezna skala)

Zapravo, željezo se obično naziva njegovim legurama s niskim sadržajem nečistoća (do 0,8%), koje zadržavaju mekoću i duktilnost čistog metala. Ali u praksi se češće koriste legure željeza s ugljikom: čelik (do 2,14% ugljika) i lijevano željezo (više od 2,14% ugljika), kao i nehrđajući (legirani) čelik s dodatkom legirajućih metala ( hrom, mangan, nikl, itd.). Skup specifičnih svojstava gvožđa i njegovih legura čini ga "metalom broj 1" po važnosti za ljude.

U prirodi se željezo rijetko nalazi u čistom obliku, najčešće se nalazi u sastavu željezo-nikl meteorita. Prevalencija gvožđa u zemljinoj kori iznosi 4,65% (4. mesto posle O, Si, Al). Takođe se veruje da gvožđe čini većinu Zemljinog jezgra.

2.Properties

1.Phys. Gvožđe je tipičan metal, u slobodnom stanju je srebrno-bijele boje sa sivkastom nijansom. Čisti metal je duktilan, razne nečistoće (posebno - ugljik) povećavaju njegovu tvrdoću i lomljivost. Posjeduje izražena magnetna svojstva. Često se razlikuje takozvana "gvozdena trijada" - grupa od tri metala (gvožđe Fe, kobalt Co, nikl Ni), koji imaju slična fizička svojstva, atomske radijuse i vrednosti elektronegativnosti.

2.Chem.sv-va.

Oksidacijsko stanje	Oksid	hidroksid	karakter	Bilješke (uredi)
			Slabo osnovno
			Vrlo slaba baza, ponekad amfoterna
	Nije dobila	*	Kiselina	Jako oksidaciono sredstvo

Gvožđe karakterišu oksidaciona stanja gvožđa - +2 i +3.

Oksidacijsko stanje +2 odgovara crnom oksidu FeO i zelenom hidroksidu Fe (OH) 2. Oni su osnovni. U solima je Fe (+2) prisutan kao katjon. Fe (+2) je slab redukcioni agens.

Oksidacijsko stanje +3 odgovara crveno-smeđem oksidu Fe 2 O 3 i smeđem hidroksidu Fe (OH) 3. Oni su amfoterne prirode, iako kiseli, a njihova osnovna svojstva su slabo izražena. Dakle, Fe 3+ joni u potpunosti hidrolizovančak i u kiseloj sredini. Fe (OH) 3 se rastvara (i tada ne u potpunosti), samo u koncentriranim alkalijama. Fe 2 O 3 reaguje sa alkalijama samo pri fuziji, dajući feriti(formalne kisele soli nepostojeće slobodne kiseline HFeO 2):

Gvožđe (+3) najčešće ispoljava slaba oksidaciona svojstva.

Stanja oksidacije +2 i +3 lako prelaze između sebe kada se redoks uslovi promene.

Pored toga, postoji oksid Fe 3 O 4, formalno oksidaciono stanje gvožđa u kojem je +8/3. Međutim, ovaj oksid se može smatrati i željeznim (II) feritom Fe +2 (Fe +3 O 2) 2.

Postoji i oksidaciono stanje od +6. Odgovarajući oksid i hidroksid u slobodnom obliku ne postoje, ali su dobijene soli - ferati (na primjer, K 2 FeO 4). Gvožđe (+6) je u njima u obliku anjona. Ferati su jaki oksidanti.

Čisto metalno željezo je stabilno u vodi i razrijeđenim otopinama alkalije... Gvožđe se ne otapa u hladnoj koncentriranoj sumpornoj i dušičnoj kiselini zbog pasivizacije površine metala jakim oksidnim filmom. Vruća koncentrovana sumporna kiselina, kao jače oksidaciono sredstvo, stupa u interakciju sa gvožđem.

WITH fiziološki rastvor i razrijeđen (približno 20%) sumporna kiseline gvožđe reaguje da formira soli gvožđa (II):

Kada gvožđe reaguje sa približno 70% sumporne kiseline kada se zagrije, reakcija se nastavlja formiranjem gvožđe (III) sulfat:

3.Oksidi i hidroksidi, KO i OM har-ka ...

Jedinjenja gvožđa (II).

Oksid željeza (II) FeO ima osnovna svojstva, njemu odgovara baza Fe (OH) 2. Soli gvožđa (II) su svetlozelene boje. Kada se čuvaju, posebno na vlažnom vazduhu, postaju smeđi usled oksidacije u gvožđe (III). Isti proces se dešava i prilikom skladištenja vodenih rastvora soli gvožđa (II):

Soli gvožđa (II) u vodenim rastvorima, stabilan Mohrova so- dvostruki sulfat amonijuma i gvožđa (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

Reagens za Fe 2+ jone u rastvoru može biti kalijum heksacijanoferat (III) K 3 (crvena krvna sol). Kada Fe 2+ i 3− joni interaguju, formira se talog turnboolean blue:

Za kvantitativno određivanje gvožđa (II) u rastvoru koristite fenantrolin formiranje crvenog FePhen 3 kompleksa sa gvožđem (II) u širokom pH opsegu (4-9)

Jedinjenja željeza (III).

Gvožđe oksid (III) Fe 2 O 3 slab amfoterin, na njega odgovara još slabija baza od Fe (OH) 2, Fe (OH) 3, koja reaguje sa kiselinama:

Fe 3+ soli su sklone stvaranju kristalnih hidrata. U njima je ion Fe 3+ obično okružen sa šest molekula vode. Ove soli su ružičaste ili ljubičaste boje.Jon Fe 3+ je potpuno hidrolizovan čak iu kiseloj sredini. Pri pH> 4, ovaj ion se skoro potpuno istaloži kao Fe (OH) 3:

Parcijalnom hidrolizom Fe 3+ jona nastaju multinuklearne okso i hidroksokacije, zbog čega su rastvori smeđi.Gvožđe (III) hidroksid Fe (OH) 3 su veoma slabe. Može reagirati samo s koncentriranim alkalnim otopinama:

Nastali gvožđe (III) hidrokso kompleksi su stabilni samo u jako alkalnim rastvorima. Kada se rastvori razblaže vodom, oni se uništavaju, a Fe (OH) 3 precipitira.

Kada je legiran sa alkalijama i oksidima drugih metala, Fe 2 O 3 formira različite feriti:

Jedinjenja željeza (III) u otopinama reduciraju se metalnim željezom:

Gvožđe (III) je sposobno da formira dvostruke sulfate sa jednostrukim nabojem katjoni tip alum, na primjer, KFe (SO 4) 2 - kalijum željezo alum, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - amonijum željezo alum, itd.

Za kvalitativnu detekciju jedinjenja gvožđa (III) u rastvoru koristi se kvalitativna reakcija Fe 3+ jona sa tiocijanat ionima SCN − ... Kada ioni Fe 3+ stupe u interakciju sa SCN - anionima, nastaje mješavina svijetlocrvenih tiocijanatnih kompleksa željeza 2+, +, Fe (SCN) 3, -. Sastav smjese (a samim tim i intenzitet njene boje) ovisi o različitim faktorima, stoga ova metoda nije primjenjiva za precizno kvalitativno određivanje željeza.

Još jedan visokokvalitetni reagens za Fe 3+ ione je kalijum heksacijanoferat (II) K 4 (žuta krvna sol). Interakcija Fe 3+ i 4− jona proizvodi svijetlo plavi talog pruska plava:

Jedinjenja željeza (VI).

Ferrata- sol nepostojeće slobodne željezne kiseline H 2 FeO 4. To su jedinjenja ljubičaste boje, po oksidativnim svojstvima nalik na permanganate, a po rastvorljivosti na sulfate. Ferati se dobijaju delovanjem gasova hlor ili ozona na suspenziji Fe (OH) 3 u lužini , na primjer, kalijum ferat (VI) K 2 FeO 4. Ferati su ljubičasti.

Ferrata se također može nabaviti elektroliza 30% alkalni rastvor na gvozdenoj anodi:

Ferati su jaki oksidansi. U kiseloj sredini se razgrađuju oslobađanjem kiseonika:

Oksidirajuća svojstva ferata se koriste za dezinfekcija vode.

4 biorol

1) U živim organizmima gvožđe je važan element u tragovima koji katalizuje procese razmene kiseonika (disanje).

2) Obično je gvožđe uključeno u enzime u obliku kompleksa, a posebno je ovaj kompleks prisutan u hemoglobinu – najvažnijem proteinu koji obezbeđuje transport kiseonika krvlju do svih organa čoveka i životinja. I upravo on boji krv u karakterističnu crvenu boju.

4) Višak gvožđa (200 mg ili više) može imati toksične efekte. Predoziranje gvožđem inhibira antioksidativni sistem organizma, stoga se zdravim osobama ne preporučuje upotreba preparata gvožđa.

Prvi predmeti od gvožđa i njegovih legura pronađeni su tokom iskopavanja i datiraju iz oko 4 milenijuma pre nove ere. Odnosno, čak su i stari Egipćani i Sumerani koristili naslage meteorita ove supstance za izradu nakita i predmeta za domaćinstvo, kao i oružja.

Danas su jedinjenja željeza raznih vrsta, kao i čisti metal, najčešće i najčešće korištene tvari. Nije uzalud 20. vek smatran gvožđem. Zaista, prije pojave i široke distribucije plastike i srodnih materijala, to je jedinjenje bilo koje je za ljude odlučujuče... Što je ovaj element i koje tvari formira, razmotrit ćemo u ovom članku.

Hemijski element gvožđa

Ako uzmemo u obzir strukturu atoma, tada je prije svega potrebno naznačiti njegovu lokaciju u periodnom sistemu.

1. Serijski broj je 26.
2. Period je četvrti po redu.
3. Grupa osma, strana podgrupe.
4. Atomska težina je 55.847.
5. Struktura vanjske elektronske ljuske označena je formulom 3d 6 4s 2.
6. - Fe.
7. Ime je gvožđe, čitanje u formuli je "ferrum".
8. U prirodi postoje četiri stabilna izotopa elementa koji se razmatra sa masenim brojevima 54, 56, 57, 58.

Hemijski element željezo također ima oko 20 različitih izotopa koji nisu baš stabilni. Moguća oksidaciona stanja da dati atom može pokazati:

Nije važan samo sam element, već i njegova različita jedinjenja i legure.

Fizička svojstva

Kao jednostavna tvar, željezo ima izraženu metalnost. To jest, to je srebrno-bijeli metal sa sivom nijansom, posjedujući visok stepen savitljivost i duktilnost i visoke tačke topljenja i ključanja. Ako detaljnije razmotrimo karakteristike, onda:

• tačka topljenja - 1539 0 S;
• ključanje - 2862 0 S;
• aktivnost - srednja;
• vatrostalnost - visoka;
• pokazuje izražena magnetna svojstva.

U zavisnosti od uslova i različitih temperatura, postoji nekoliko modifikacija koje formira gvožđe. Njihova fizička svojstva se razlikuju od činjenice da se kristalne rešetke razlikuju.

Sve modifikacije imaju Razne vrste strukture kristalnih rešetki, a razlikuju se i po magnetskim svojstvima.

Hemijska svojstva

Kao što je gore pomenuto, jednostavna supstanca gvožđe pokazuje prosečnu hemijsku aktivnost. Međutim, u fino raspršenom stanju, može se spontano zapaliti na zraku, a u čistom kisiku sam metal izgara.

Sposobnost korozije je visoka, stoga su legure ove tvari prekrivene legirajućim spojevima. Gvožđe može stupiti u interakciju sa:

• kiseline;
• kiseonik (uključujući vazduh);
• siva;
• halogeni;
• kada se zagrije - sa dušikom, fosforom, ugljikom i silicijumom;
• sa solima manje aktivnih metala, reducirajući ih na jednostavne tvari;
• sa živom parom;
• sa solima gvožđa u oksidacionom stanju +3.

Očigledno je da, ispoljavajući takvu aktivnost, metal može formirati različite spojeve, različite i polarne po svojstvima. I tako se dešava. Gvožđe i njegova jedinjenja su izuzetno raznovrsni i nalaze primenu u raznim granama nauke, tehnologije i ljudske industrijske delatnosti.

Rasprostranjenost u prirodi

Prirodni spojevi željeza su prilično česti, jer je to drugi najčešći element na našoj planeti nakon aluminija. Istovremeno, u svom čistom obliku, metal je izuzetno rijedak, u sastavu meteorita, što ukazuje na njegove velike nakupine u svemiru. Najveći dio je sadržan u sastavu ruda, stijena i minerala.

Ako govorimo o postotku predmetnog elementa u prirodi, onda se mogu navesti sljedeće brojke.

1. Jezgra zemaljskih planeta - 90%.
2. U zemljinoj kori - 5%.
3. U Zemljinom omotaču - 12%.
4. U Zemljinom jezgru - 86%.
5. U riječnoj vodi - 2 mg / l.
6. U moru i oceanu - 0,02 mg / l.

Najčešći spojevi željeza formiraju sljedeće minerale:

• magnetit;
• limonit ili smeđa željezna ruda;
• vivijanit;
• pirotit;
• pirit;
• siderit;
• marcasite;
• lelingit;
• mispickel;
• milanterit i drugi.

Ovo je još uvijek duga lista, jer ih je zaista mnogo. Osim toga, rasprostranjene su razne umjetne legure. To su i takva jedinjenja gvožđa, bez kojih je teško zamisliti savremeni život ljudi. One uključuju dvije glavne vrste:

• lijevano željezo;
• postati.

Takođe, željezo je vrijedan aditiv u mnogim legurama nikla.

Jedinjenja gvožđa (II).

To uključuje one u kojima je oksidacijsko stanje elementa za formiranje +2. Oni su prilično brojni, jer uključuju:

• oksid;
• hidroksid;
• binarne veze;
• kompleksne soli;
• kompleksna jedinjenja.

Formule hemijskih jedinjenja u kojima gvožđe pokazuje naznačeno oksidaciono stanje su individualne za svaku klasu. Razmotrimo najvažnije i uobičajene.

1. Gvožđe (II) oksid. Crni prah, ne rastvara se u vodi. Priroda veze je osnovna. Sposoban je brzo oksidirati, ali se također može lako reducirati na jednostavnu supstancu. Rastvara se u kiselinama, formirajući odgovarajuće soli. Formula - FeO.
2. Gvožđe (II) hidroksid. To je bijeli amorfni talog. Nastaje reakcijom soli sa bazama (alkalijama). Pokazuje slaba osnovna svojstva, sposoban je brzo oksidirati na zraku do jedinjenja željeza +3. Formula - Fe (OH) 2.
3. Soli elementa u naznačenom oksidacionom stanju. Imaju, po pravilu, blijedo zelenu boju otopine, dobro se oksidiraju čak i na zraku, stječući i prelazeći u soli željeza 3. Rastvaraju se u vodi. Primeri jedinjenja: FeCL 2, FeSO 4, Fe (NO 3) 2.

   

   Nekoliko jedinjenja su od praktične važnosti među naznačenim supstancama. Prvo, (II). Glavni je snabdjevač jonima u tijelu osobe s anemijom. Kada se takva bolest dijagnosticira kod pacijenta, tada mu se propisuju kompleksni lijekovi, koji se temelje na dotičnom spoju. Tako se nadoknađuje nedostatak gvožđa u organizmu.

   Drugo, gvožđe (II) sulfat se zajedno sa bakrom koristi za uništavanje štetočina u usevima. Metoda dokazuje svoju efikasnost više od desetak godina, stoga je vrlo cijenjena od vrtlara i vrtlara.

   Mora's Salt

   Ovo je jedinjenje koje je kristalni hidrat željeznog i amonijum sulfata. Njegova formula je napisana kao FeSO 4 * (NH 4) 2 SO 4 * 6H 2 O. Jedno od jedinjenja gvožđa (II), koje se široko koristi u praksi. Glavna područja ljudske upotrebe su sljedeća.

   1. Pharmaceuticals.
   2. Naučno-istraživačke i laboratorijske titrimetrijske analize (za određivanje sadržaja hroma, kalijum permanganata, vanadijuma).
   3. Lijek - kao dodatak ishrani u slučaju nedostatka gvožđa u organizmu pacijenta.
   4. Za impregnaciju drvenih proizvoda, jer Mohrova sol štiti od procesa propadanja.

   Postoje i druga područja u kojima se ova supstanca koristi. Ime je dobio u čast njemačkog hemičara, koji je prvi otkrio manifestirana svojstva.

   Supstance sa oksidacionim stanjem gvožđa (III)

   Osobine jedinjenja gvožđa, u kojima ono pokazuje oksidaciono stanje od +3, donekle se razlikuju od onih o kojima se raspravljalo gore. Dakle, karakter odgovarajućeg oksida i hidroksida više nije bazičan, već izražen kao amfoteričan. Hajde da opišemo glavne supstance.

   
   

   Među navedenim primjerima, s praktične tačke gledišta, veliki je značaj takav kristalni hidrat kao što je FeCL 3 * 6H 2 O, ili željezo (III) hlorid heksahidrat. U medicini se koristi za zaustavljanje krvarenja i nadoknadu jona gvožđa u organizmu u slučaju anemije.

   Za čišćenje se koristi gvožđe (III) sulfat devet-voda pije vodu jer se ponaša kao koagulant.

   Jedinjenja željeza (VI).

   Formule za hemijska jedinjenja gvožđa, gde ono pokazuje posebno oksidaciono stanje od +6, mogu se napisati na sledeći način:

   • K 2 FeO 4;
   • Na 2 FeO 4;
   • MgFeO 4 i drugi.

   Svi imaju zajednički naziv - ferati - i imaju slična svojstva (jaka redukcijska sredstva). Oni su također sposobni za dezinfekciju i imaju baktericidni učinak. To im omogućava da se koriste za prečišćavanje vode za piće u industrijskim razmjerima.

   Kompleksna jedinjenja

   Posebne supstance su veoma važne u analitičkoj hemiji i ne samo. Takve, koje nastaju u vodenim rastvorima soli. To su složena jedinjenja gvožđa. Najpopularniji i dobro proučeni su sljedeći.

   1. Kalijum heksacijanoferat (II) K 4. Drugi naziv za jedinjenje je žuta krvna so. Koristi se za kvalitativno određivanje jona gvožđa Fe 3+ u rastvoru. Kao rezultat izlaganja, otopina poprima prekrasnu svijetlo plavu boju, jer se formira još jedan kompleks - pruska plava KFe 3+. Od davnina se koristi kao
   2. Kalijum heksacijanoferat (III) K 3. Drugi naziv je crvena krvna sol. Koristi se kao visokokvalitetan reagens za određivanje jona željeza Fe 2+. Rezultat je plavi talog koji se naziva turboolean blue. Koristi se i kao boja za tkaninu.

   

   Gvožđe u organskoj materiji

   Gvožđe i njegova jedinjenja, kao što smo već videli, imaju veliki praktični značaj u ljudskom ekonomskom životu. No, osim toga, ni njegova biološka uloga u tijelu nije ništa manje velika, naprotiv.

   Postoji jedan vrlo važan protein čiji je dio ovaj element. Ovo je hemoglobin. Zahvaljujući njemu, kiseonik se transportuje i vrši ujednačena i pravovremena izmjena plina. Stoga je uloga gvožđa u vitalnom procesu – disanju – jednostavno ogromna.

   

   Ukupno, ljudsko tijelo sadrži oko 4 grama željeza, koje se mora stalno nadoknađivati ​​iz konzumirane hrane.

DEFINICIJA

Iron- element četvrtog perioda VIII grupe sekundarne (B) podgrupe periodnog sistema. Oznaka - Fe. Kao jednostavna supstanca, gvožđe je srebrno-beli metal.

Gustina je 7,87 g / cm 3. Tačka topljenja 1539 o C, tačka ključanja 3200 o C. Gvožđe ima nekoliko modifikacija. Do 769 o Sa stabilnim α-gvožđem sa kubičnom rešetkom usredsređenom na telo i feromagnetnim svojstvima. Na 769 o C dolazi do prijelaza u β-gvožđe (kristalna struktura je ista, paramagnetna). Na 910 o With formira se γ-gvožđe sa kristalnom rešetkom usredsređenom na lice. Paramagnetna svojstva. Na 1400 o C i do tačke topljenja - δ-gvožđe sa kubičnom rešetkom usredsređenom na telo.

Oksidacijsko stanje željeza u spojevima

Gvožđe može postojati u obliku jednostavne supstance – metala, a oksidaciono stanje metala u elementarnom stanju je nula, budući da je raspodjela elektronske gustine u njima ujednačena.

Gvožđe karakterišu oksidaciona stanja (+2) i (+3) : Fe +2 O, Fe +3 2 O 3, Fe +2 (OH) 2, Fe +3 (OH) 3, Fe +2 Cl 2, Fe +3 Cl 3, Fe +2 SO 4, Fe +3 2 (SO 4) 3.

Poznata jedinjenja gvožđa sa oksidacionim stanjem (+6) , nazivaju se "ferati" (K 2 Fe +6 O 4).

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2

Gvožđe je jedan od najzastupljenijih hemijskih elemenata na Zemlji. Od davnina, ljudi su naučili da ga koriste kako bi olakšali svoj posao. Sa razvojem tehnologije, njen obim se značajno proširio. Ako se prije nekoliko hiljada godina željezo koristilo samo za proizvodnju jednostavnih alata koji se koriste za obradu zemlje, sada se ovaj kemijski element koristi u gotovo svim područjima visokotehnološke industrije.

Kao što je napisao Plinije Stariji. „Rudari gvožđa snabdevaju čoveka najizvrsnijim i najpogubnijim oružjem. Jer ovim alatom sečemo zemlju, obrađujemo plodne voćnjake i, odsijecajući divlje vinove loze s grožđem, tjeramo ih da svake godine rastu. Ovim alatom gradimo kuće, razbijamo kamenje i koristimo gvožđe za sve takve potrebe. Ali istim gvožđem proizvodimo zlostavljanje, bitke i pljačke, i koristimo ga ne samo blizu, nego stavljamo krilate u daljinu čas iz puškarnica, čas iz moćnih ruku, čas u obliku pernatih strela. Najopakiji, po mom mišljenju, trik ljudskog uma. Jer, da bi smrt brzo zahvatila čovjeka, učinili su je krilatom i dali su perje gvožđu. Za to neka se krivica pripiše čovjeku, a ne prirodi." Vrlo često se koristi za proizvodnju raznih legura, čiji sastav uključuje željezo u različitim omjerima. Najpoznatije od ovih legura su čelik i liveno gvožđe.

Struja topi gvožđe

Svojstva čelika su raznolika. Postoje čelici dizajnirani za dug boravak v morska voda, čelici koji podnose visoke temperature i agresivno djelovanje vrućih plinova, čelici od kojih se prave mekane žice za vezivanje, te čelici za izradu elastičnih i krutih opruga...

Ova raznolikost svojstava proizlazi iz različitih sastava čelika. Dakle, od čelika koji sadrži 1% ugljika i 1,5% hroma, kuglični ležajevi su napravljeni od velike izdržljivosti; Čelik koji sadrži 18% hroma i 89% nikla je dobro poznati "nerđajući čelik", a alati za struganje su napravljeni od čelika koji sadrži 18% volframa, 4% hroma i 1% vanadija.

Ova raznolikost čeličnih sastava čini ih vrlo teškim za topljenje. Zaista, u otvorenoj peći i konvertoru atmosfera se oksidira, a elementi poput kroma lako se oksidiraju i prelaze u šljaku, odnosno gube se. To znači da se za dobijanje čelika sa sadržajem hroma od 18% u peć mora ubaciti mnogo više hroma od 180 kg po toni čelika. A hrom je skup metal. Kako pronaći izlaz iz ove situacije?

Rješenje je pronađeno početkom XX vijeka. Za topljenje metala predloženo je korištenje topline električnog luka. Metalni otpad je utovaren u kružnu peć, lijevano željezo je izliveno, a ugljične ili grafitne elektrode su spuštene. Između njih i metala u peći ("kupka") pojavio se električni luk s temperaturom od oko 4000 ° C. Metal se topio lako i brzo. A u tako zatvorenoj električnoj peći možete stvoriti bilo koju atmosferu - oksidirajuću, redukcijsku ili potpuno neutralnu. Drugim riječima, sagorijevanje vrijednih elemenata može se spriječiti. Tako je nastala metalurgija visokokvalitetnih čelika.

Kasnije je predložena još jedna metoda električnog topljenja - indukcija. Iz fizike je poznato da ako se metalni provodnik stavi u zavojnicu kroz koju teče struja visoka frekvencija, tada se u njemu inducira struja i provodnik se zagrijava. Ova toplina je dovoljna određeno vrijeme istopiti metal. Indukcijska peć se sastoji od lončića obloženog spiralom. Struja visoke frekvencije prolazi spiralno, a metal u lončiću se topi. U takvoj pećnici može se stvoriti svaka atmosfera.

U elektrolučnim pećima proces topljenja se obično odvija u nekoliko faza. Prvo, nepotrebne nečistoće izgaraju iz metala, oksidirajući ih (period oksidacije). Zatim se iz peći uklanja (preuzima) šljaka koja sadrži okside ovih elemenata, a utovaruju se legure željeza - legure željeza sa elementima koje je potrebno uneti u metal. Peć se zatvara i topljenje se nastavlja bez pristupa vazduha (period oporavka). Kao rezultat, čelik je zasićen potrebnim elementima u određenoj količini. Gotovi metal se pušta u kutlaču i sipa.

Pokazalo se da su čelici, posebno kvalitetni, vrlo osjetljivi na sadržaj nečistoća. Čak i male količine kisika, dušika, vodika, sumpora, fosfora uvelike narušavaju njihova svojstva - čvrstoću, žilavost, otpornost na koroziju. Ove nečistoće stvaraju nemetalne spojeve sa željezom i drugim elementima sadržanim u čeliku, koji se uglavljuju između zrna metala, narušavaju njegovu uniformnost i smanjuju kvalitetu. Dakle, s povećanim sadržajem kisika i dušika u čelicima, njihova čvrstoća se smanjuje, vodik uzrokuje pojavu flokula - mikropukotina u metalu, što dovodi do neočekivanog uništavanja čeličnih dijelova pod opterećenjem, fosfor povećava lomljivost čelika na hladnoći, sumpor uzrokuje crvenu lomljivost - uništavanje čelika pod opterećenjem na visokim temperaturama.

Metalurzi su dugo tražili načine da uklone ove nečistoće. Nakon topljenja u otvorenim pećima, pretvaračima i električnim pećima, metal se deoksidira - dodaju mu se aluminij, ferosilicij (legura željeza sa silicijumom) ili feromangan. Ovi elementi se aktivno spajaju s kisikom, plutaju u šljaci i smanjuju sadržaj kisika u čeliku. Ali kisik i dalje ostaje u čeliku, a za visokokvalitetne čelike preostale količine su prevelike. Trebalo je pronaći druge, više efikasne načine.

U 50-im godinama, metalurzi su počeli industrijske razmjere evakuirati čelik. Bucket with tečni metal smešten u komoru iz koje se evakuiše vazduh. Metal počinje burno da ključa i iz njega se oslobađaju gasovi. Međutim, zamislite kutlaču sa 300 tona čelika i procijenite koliko će vremena trebati da proključa u potpunosti i koliko će se metal za to vrijeme ohladiti.

Odmah će vam biti jasno da je ova metoda prikladna samo za male količine čelika. Stoga su razvijene druge, brže i efikasnije metode evakuacije. Sada se koriste u svim razvijenim zemljama, a to je poboljšalo kvalitet čelika. Ali zahtjevi za to su rasli i rasli.

Početkom 60-ih u Kijevu, na Svesaveznom institutu za električno zavarivanje po imenu I. EO Paton, razvijena je metoda elektrotroske pretopljenja čelika, koja se vrlo brzo počela primjenjivati ​​u mnogim zemljama. Ova metoda je vrlo jednostavna. Ingot metala koji se čisti stavlja se u vodeno hlađenu metalnu posudu - kristalizator - i prekriva se šljakom posebnog sastava. Zatim se ingot povezuje na izvor struje. Na kraju ingota se javlja električni luk i metal se počinje topiti. Tečni čelik reagira sa šljakom i čisti se ne samo od oksida, već i od nitrida, fosfida i sulfida. Novi ingot, bez štetnih nečistoća, stvrdnjava se u kalupu. Godine 1963., za razvoj i implementaciju metode elektropretopljenja šljake, grupi radnika Svesaveznog instituta za električno zavarivanje, na čelu sa B.I.Medovarom i Yu.V. Latashom, dodijeljena je Lenjinova nagrada.

Metalurzi iz Centralnog naučno-istraživačkog instituta za crnu metalurgiju imena V.I. I.P. Bardin. U saradnji sa radnicima metalurških pogona razvili su još jednostavniju metodu. Šljaka specijalnog sastava za čišćenje metala se topi i sipa u lonac, a zatim se metal iz peći ispušta u ovu tečnu šljaku. Zgura se miješa s metalom i upija nečistoće. Ova metoda je brza, efikasna i ne zahtijeva velike troškove električne energije. Njegovi autori S.G. Voinov, A.I. Osipov, A.G. Shalimov i drugi također su nagrađeni Lenjinovom nagradom 1966. godine.

Međutim, čitalac vjerovatno već ima pitanje: čemu sve ove poteškoće? Uostalom, već smo rekli da se svaka atmosfera može stvoriti u običnoj električnoj pećnici. To znači da možete jednostavno evakuirati zrak iz peći i rastopiti se u vakuumu. Ali nemojte žuriti u patentni ured! Ova metoda se dugo koristila u malim indukcijskim pećima, a kasnih 60-ih i ranih 70-ih godina počela se koristiti u prilično velikim lučnim i indukcijskim električnim pećima. Sada su metode vakuumskog luka i vakuumsko indukcijskog pretapanja prilično raširene u industrijaliziranim zemljama.

Ovdje smo opisali samo osnovne metode čišćenja čelika od štetnih nečistoća. Postoji na desetine njihovih sorti. Pomažu metalurzima da uklone ozloglašenu muhu mast iz bureta meda i dobiju visokokvalitetan metal.

Kako doći do gvožđa bez visokih peći

Gore je već rečeno da je sa stanovišta hemičara crna metalurgija, blago rečeno, nelogična. Prvo, željezo je zasićeno ugljikom i drugim elementima, a zatim troše mnogo rada i energije da sagore te elemente. Nije li lakše odmah obnoviti željezo iz rude? Na kraju krajeva, upravo su to radili drevni metalurzi, koji su primali omekšano vruće spužvasto gvožđe u sirovo duvanim kovačnicama. V poslednjih godina ovo gledište je već napustilo pozornicu retoričkih pitanja i zasniva se na potpuno stvarnim, pa čak i realizovanim projektima. Proizvodnja gvožđa direktno iz rude, zaobilazeći proces visoke peći, bavila se još u prošlom veku. Tada je ovaj proces nazvan direktnim oporavkom. Međutim, do nedavno, nije naišao na široku upotrebu. Prvo, sve predložene metode direktne redukcije bile su neefikasne, a drugo, rezultirajući proizvod - spužvasto željezo - bio je niske kvalitete i kontaminiran nečistoćama. Pa ipak, entuzijasti su nastavili raditi u ovom pravcu.

Situacija se radikalno promijenila od vremena kada je prirodni plin počeo da se široko koristi u industriji. Pokazalo se kao idealno sredstvo za oporavak željezne rude. Glavna komponenta prirodnog gasa, metan CH 4, razlaže se oksidacijom u prisustvu katalizatora u posebnim aparatima - reformatorima prema reakciji 2SN 4 + O 2 → 2SO + 2N 2.

Ispada mješavina redukcijskih plinova - ugljičnog monoksida i vodika. Ova mješavina ulazi u reaktor, koji se također napaja željeznom rudom. Odmah da rezervišemo - oblici i dizajn reaktora su veoma raznoliki. Ponekad kao reaktor služi rotirajuća cijevna peć tipa cementa, ponekad osovinska peć, ponekad zatvorena retorta. Ovo objašnjava raznolikost naziva za metode direktnog oporavka: Midrex, Purofer, Ohalata-i-Lamina, SL-RN, itd. Broj metoda je već premašio dvadesetak. Ali njihova suština je obično ista. Bogata sirovina željezne rude se obnavlja mješavinom ugljičnog monoksida i vodonika.

Ali što učiniti s dobivenim proizvodom? Ne samo da se dobra sjekira može napraviti od spužvastog gvožđa, nego se ne može iskovati dobar nokat. Bez obzira na to koliko je izvorna ruda bogata, čisto željezo i dalje neće raditi iz nje. Prema zakonima hemijske termodinamike, neće biti moguće čak ni obnoviti sve željezo sadržano u rudi; dio će i dalje ostati u proizvodu u obliku oksida. I tu nam u pomoć priskače provjereni prijatelj - električna peć. Spužvasto željezo se pokazalo kao gotovo idealna sirovina za elektrometalurgiju. Sadrži malo štetnih nečistoća i dobro se topi.

Dakle, opet, proces u dva koraka! Ali ovo je drugačiji način. Prednost sheme direktnog oporavka - električne peći je njena niska cijena. Postrojenja za direktnu redukciju su znatno jeftinija i troše manje energije od visokih peći. Ovakva visokopećna tehnologija proizvodnje čelika ugrađena je u projekat Elektrometalurške tvornice Oskol.

Kod nas se u blizini Starog Oskola gradi velika metalurška tvornica koja će raditi upravo po ovoj shemi. Njegova prva faza je već puštena u rad. Imajte na umu da direktno pretapanje nije jedini način upotrebe spužvastog gvožđa u crnoj metalurgiji. Može se koristiti i umjesto starog metala u otvorenim pećima, pretvaračima i elektrolučnim pećima.

Metoda pretapanja spužvastog gvožđa u električnim pećima brzo se širi u inostranstvo, posebno u zemljama sa velikim rezervama nafte i prirodnog gasa, tj. Latinska amerika i Bliskom istoku. Međutim, već polazeći od ovih razmatranja (prisutnost prirodnog plina), još uvijek nema razloga vjerovati da će nova metoda ikada u potpunosti zamijeniti tradicionalnu dvostepenu metodu visoke peći - jedinicu za proizvodnju čelika.

Budućnost gvožđa

Gvozdeno doba se nastavlja. Oko 90% svih metala i legura koje koristi čovječanstvo su legure na bazi željeza. Gvožđa se u svetu topi oko 50 puta više od aluminijuma, a da ne spominjemo druge metale. Plastika? Ali u naše vrijeme najčešće nastupaju u razni dizajni samostalnu ulogu, a ako ih, u skladu s tradicijom, pokušavaju uvesti u red "nezamjenjivih supstituta", onda često zamjenjuju obojene metale, a ne crne. Samo nekoliko posto plastike koju potrošimo ide na zamjenu čelika.

Legure na bazi željeza su svestrane, tehnološki napredne, dostupne i jeftine u rasutom stanju. Sirovinska baza ovog metala također nije razlog za zabrinutost: već istražene rezerve željezna ruda bilo bi dovoljno za najmanje dva veka. Gvožđe će još dugo ostati temelj civilizacije.