Това не е свойство на желязото. Желязо

24.11.202227.05.2017

Желязото е метал със средна химическа активност. Влиза в състава на много минерали: магнетит, хематит, лимонит, сидерит, пирит.

Проба лимонит

Химични и физични свойства на желязото

При нормални условия и в чиста форма желязото е сребристо-сиво твърдо вещество с ярък метален блясък. Желязото е добър електрически и топлинен проводник. Това може да се усети при докосване на железен предмет в студена стая. Тъй като металът бързо провежда топлина, той отнема по-голямата част от топлината от човешката кожа за кратък период от време, така че когато го докоснете, усещате студ.

Чисто желязо

Точката на топене на желязото е 1538 °C, точката на кипене е 2862 °C. Характерните свойства на желязото са добра пластичност и топимост.

Реагира с прости вещества: кислород, халогени (бром, йод, флуор), фосфор, сяра. Когато желязото се изгаря, се образуват метални оксиди. В зависимост от условията на реакцията и пропорциите между двамата участници, железните оксиди могат да варират. Реакционни уравнения:

2Fe + O₂ = 2FeO;

4Fe + 3O₂ = 2Fe2O3;

3Fe + 2O₂ = Fe3O₄.

Такива реакции протичат при високи температури. Ще научите какви експерименти за изследване на свойствата на желязото могат да се извършват у дома.

Реакция на желязо с кислород

За реакцията на желязото с кислорода е необходимо предварително нагряване. Желязото гори с ослепителен пламък, разпръсквайки горещи частици от желязо Fe₃O₄. Същата реакция на желязо и кислород протича във въздуха, когато по време на механична обработка той става много горещ от триене.

Когато желязото гори в кислород (или въздух), се образува железен котлен камък. Уравнение на реакцията:

3Fe + 2O₂ = Fe3O₄

3Fe + 2O₂ = FeO Fe2O₃.

Желязната скала е съединение, в което желязото има различни стойности на валентност.

Получаване на железни оксиди

Железните оксиди са продукти от взаимодействието на желязото с кислорода. Най-известните от тях са FeO, Fe₂O₃ и Fe3O₄.

Железен (III) оксид Fe₂O₃ е оранжево-червен прах, образуван от окисляването на желязото във въздуха.

Веществото се образува при разлагането на железна сол във въздуха при висока температура. Малко железен (III) сулфат се излива в порцеланов тигел и след това се нагрява на огъня на газова горелка. По време на термично разлагане железният сулфат ще се разпадне на серен оксид и железен оксид.

Железен (II, III) оксид Fe3O4 се образува при изгаряне на желязо на прах в кислород или във въздух. За да се получи оксидът, малко фин железен прах, смесен с натриев или калиев нитрат, се изсипва в порцеланов тигел. Сместа се запалва с газова горелка. При нагряване калиевите и натриевите нитрати се разлагат, като се отделя кислород. Желязото изгаря в кислород, образувайки оксида Fe3O4. След приключване на горенето, полученият оксид остава на дъното на порцелановата чаша под формата на железен котлен камък.

внимание! Не се опитвайте сами да повтаряте тези експерименти!

Железен (II) оксид FeO е черен прах, който се образува, когато железният оксалат се разлага в инертна атмосфера.

Обозначение - Fe (желязо);
Период - IV;
Група - 8 (VIII);
Атомна маса - 55.845;
Атомен номер - 26;
Атомен радиус = 126 pm;
Ковалентен радиус = 117 pm;
Електронно разпределение - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ;
температура на топене = 1535°C;
точка на кипене = 2750°C;
Електроотрицателност (според Pauling/според Alpred и Rochow) = 1.83/1.64;
Степен на окисление: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
Плътност (бр.) = 7,874 g/cm3;
Моларен обем = 7,1 cm3/mol.

Железни съединения:

Желязото е най-разпространеният метал в земната кора (5,1% от масата) след алуминия.

На Земята свободното желязо се намира в малки количества под формата на късчета, както и в паднали метеорити.

Индустриално желязото се добива от находища на желязна руда от желязосъдържащи минерали: магнитна, червена, кафява желязна руда.

Трябва да се каже, че желязото е част от много естествени минерали, причинявайки естествения им цвят. Цветът на минералите зависи от концентрацията и съотношението на железните йони Fe 2+ /Fe 3+, както и от атомите около тези йони. Например наличието на примеси на железни йони влияе на цвета на много скъпоценни и полускъпоценни камъни: топази (от бледожълт до червен), сапфири (от синьо до тъмно синьо), аквамарини (от светло синьо до зеленикаво синьо), и т.н.

Желязото се намира в тъканите на животни и растения, например в тялото на възрастен човек има около 5 g желязо. Желязото е жизненоважен елемент, то е част от протеина хемоглобин, участва в транспорта на кислород от белите дробове до тъканите и клетките. При липса на желязо в човешкото тяло се развива анемия (желязодефицитна анемия).

Ориз. Структура на атома на желязото.

Електронната конфигурация на железния атом е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (виж Електронна структура на атомите). При образуването на химични връзки с други елементи могат да участват 2 електрона, разположени на външното ниво 4s + 6 електрона от подниво 3d (общо 8 електрона), следователно в съединенията желязото може да приеме степени на окисление +8, +6, +4, +3, +2, +1, (най-често срещаните са +3, +2). Желязото има средна химическа активност.

Ориз. Степени на окисление на желязото: +2, +3.

Физични свойства на желязото:

сребристо-бял метал;
в чистата си форма е доста мек и пластичен;
има добра топло- и електрическа проводимост.

Желязото съществува под формата на четири модификации (те се различават по структурата на кристалната решетка): α-желязо; β-желязо; γ-желязо; δ-желязо.

Химични свойства на желязото

реагира с кислород, в зависимост от температурата и концентрацията на кислород, могат да се образуват различни продукти или смес от продукти на окисляване на желязо (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4):
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4;
окисляване на желязо при ниски температури:
4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3;
реагира с водна пара:
3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2;
фино натрошеното желязо реагира при нагряване със сяра и хлор (железен сулфид и хлорид):
Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;
при високи температури реагира със силиций, въглерод, фосфор:
3Fe + C = Fe 3 C;
Желязото може да образува сплави с други метали и неметали;
желязото измества по-малко активните метали от техните соли:
Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu;
С разредени киселини желязото действа като редуциращ агент, образувайки соли:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2;
с разредена азотна киселина желязото образува различни киселинно-редукционни продукти в зависимост от концентрацията си (N 2, N 2 O, NO 2).

Получаване и използване на желязо

Получава се индустриално желязо топенечугун и стомана.

Чугунът е сплав от желязо с примеси на силиций, манган, сяра, фосфор и въглерод. Съдържанието на въглерод в чугуна надвишава 2% (в стоманата по-малко от 2%).

Чисто желязо се получава:

в кислородни конвертори от чугун;
редукция на железни оксиди с водород и двувалентен въглероден оксид;
електролиза на съответните соли.

Чугунът се получава от железни руди чрез редукция на железни оксиди. Топенето на желязо се извършва в доменни пещи. Коксът се използва като източник на топлина в доменна пещ.

Доменната пещ е много сложна техническа конструкция с височина няколко десетки метра. Облицована е с огнеупорни тухли и е защитена с външен стоманен кожух. Към 2013 г. най-голямата доменна пещ е построена в Южна Корея от стоманодобивната компания POSCO в металургичния завод Gwangyang (обемът на пещта след модернизацията е 6000 кубически метра с годишен капацитет от 5 700 000 тона).

Ориз. Доменна пещ.

Процесът на топене на чугун в доменна пещ продължава непрекъснато в продължение на няколко десетилетия, докато пещта достигне своя край.

Ориз. Процесът на топене на желязо в доменна пещ.

обогатени руди (магнитна, червена, кафява желязна руда) и кокс се изливат през горната част на доменната пещ;
процесите на редукция на желязото от рудата под въздействието на въглероден оксид (II) протичат в средната част на доменната пещ (рудника) при температура 450-1100 ° C (железните оксиди се редуцират до метал):
- 450-500°C - 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2;
- 600°C - Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2;
- 800°C - FeO + CO = Fe + CO 2 ;
- част от двувалентния железен оксид се редуцира от кокс: FeO + C = Fe + CO.
Успоредно с това протича процесът на редукция на силициевите и мангановите оксиди (включени в желязната руда под формата на примеси); силицият и манганът са част от топещото се желязо:
- SiO 2 + 2C = Si + 2CO;
- Mn 2 O 3 + 3C = 2Mn + 3CO.
По време на термичното разлагане на варовик (въведен в доменна пещ) се образува калциев оксид, който реагира със силициевите и алуминиевите оксиди, съдържащи се в рудата:
- CaCO 3 = CaO + CO 2;
- CaO + SiO 2 = CaSiO 3;
- CaO + Al 2 O 3 = Ca(AlO 2) 2.
при 1100°C процесът на редукция на желязото спира;
под шахтата има пара, най-широката част на доменната пещ, под която има рамо, в което изгаря коксът и се образуват течни продукти на топене - чугун и шлака, които се натрупват в самото дъно на пещта - ковачница;
В горната част на огнището при температура 1500°C протича интензивно изгаряне на кокс в поток от издухан въздух: C + O 2 = CO 2 ;
преминавайки през горещ кокс, въглеродният оксид (IV) се превръща във въглероден оксид (II), който е редуциращ агент за желязото (виж по-горе): CO 2 + C = 2CO;
шлаките, образувани от силикати и калциеви алумосиликати, се намират над чугуна, предпазвайки го от действието на кислорода;
през специални отвори, разположени на различни нива на огнището, се изхвърлят чугун и шлака;
По-голямата част от чугуна се използва за по-нататъшна обработка - топене на стомана.

Стоманата се топи от чугун и метален скрап по конверторния метод (методът с отворено огнище вече е остарял, въпреки че все още се използва) или чрез електрическо топене (в електрически пещи, индукционни пещи). Същността на процеса (преработка на чугун) е да се намали концентрацията на въглерод и други примеси чрез окисление с кислород.

Както бе споменато по-горе, концентрацията на въглерод в стоманата не надвишава 2%. Благодарение на това стоманата, за разлика от чугуна, може да се кове и валцува доста лесно, което прави възможно производството на различни продукти от нея, които имат висока твърдост и здравина.

Твърдостта на стоманата зависи от съдържанието на въглерод (колкото повече въглерод, толкова по-твърда е стоманата) в определен клас стомана и условията на топлинна обработка. По време на темпериране (бавно охлаждане) стоманата става мека; При закаляване (бързо охлаждане) стоманата става много твърда.

За да се придадат на стоманата необходимите специфични свойства, към нея се добавят легиращи добавки: хром, никел, силиций, молибден, ванадий, манган и др.

Чугунът и стоманата са най-важните структурни материали в по-голямата част от секторите на националната икономика.

Биологична роля на желязото:

тялото на възрастен човек съдържа около 5 g желязо;
желязото играе важна роля във функционирането на хемопоетичните органи;
желязото е част от много сложни протеинови комплекси (хемоглобин, миоглобин, различни ензими).

Цели на урока:

формират представа за физичните и химичните свойства на желязото в зависимост от степента на окисление, което проявява, и естеството на окислителя;
развиват теоретичното мислене на учениците и способността им да предсказват свойствата на дадено вещество въз основа на знанията за неговата структура;
развиват концептуално мислене за такива операции като анализ, сравнение, обобщение, систематизиране;
развиват такива качества на мислене като обективност, сбитост и яснота, самоконтрол и активност.

Цели на урока:

актуализиране на знанията на учениците по темата: „Структура на атома“;
организирайте колективната работа на учениците от поставянето на учебна задача до крайния резултат (съставете справочна диаграма за урока);
обобщете материала по темата: „Метали“ и разгледайте свойствата на желязото и неговото приложение;
организират самостоятелна изследователска работа по двойки за изучаване на химичните свойства на желязото;
организират взаимен контрол на учениците в урока.

Тип урок:изучаване на нов материал.

Реактиви и оборудване:

желязо (прах, плоча, кламер),
сяра,
солна киселина,
меден (II) сулфат
желязна кристална решетка,
плакати за игри,
магнит,
селекция от илюстрации по темата,
епруветки,
спиртна лампа,
мачове,
лъжица за изгаряне на запалими вещества,
географски карти.

Структура на урока

Уводна част.
Учене на нов материал.
Съобщение за домашна работа.
Затвърдяване на изучения материал.

По време на часовете

1. Уводна част

Организиране на времето.

Проверка на наличността на учениците.

Съобщение за темата на урока. Записване на темата на дъската и в тетрадките на учениците.

2. Учене на нов материал

– Как мислите, каква ще бъде темата на нашия урок днес?

1. Появата на желязобележи началото на желязната епоха в човешката цивилизация.

Откъде древните хора са черпили желязо, когато още не са знаели как да го извличат от рудата? Желязото, преведено от шумерски език, е метал, който „пада от небето, небесен“. Първото желязо, с което се сблъсква човечеството, е желязото от метеорити. За първи път е доказано, че „железните камъни падат от небето” през 1775 г. от руския учен П.С. Палас, който донесе в Санкт Петербург блок от самороден железен метеорит с тегло 600 кг. Най-големият железен метеорит е метеоритът „Гоба“, открит през 1920 г. в Югозападна Африка, с тегло около 60 т. Да си спомним гробницата на Тутанкамон: злато, злато. Великолепната работа радва, блясъкът заслепява очите. Но ето какво пише К. Керам в книгата „Богове, гробници, учени“ за малкия железен амулет на Тутанкамон: „Амулетът е един от най-ранните продукти на Египет и ... в гробница, пълна почти докрай с злато, именно тази скромна находка имаше най-голяма стойност от гледна точка на културната история. В гробницата на фараона са намерени само няколко железни предмета, сред които железен амулет на бог Хор, малка кама с желязно острие и златна дръжка и малко желязно столче „Урс“.

Учените предполагат, че именно страните от Мала Азия, където са живели хетските племена, са били мястото на произход на желязо и стомана. Желязото идва в Европа от Мала Азия още през 1-во хилядолетие пр.н.е.; Така започва желязната епоха в Европа.

Известната дамаска стомана (или дамаска стомана) е произведена на Изток още по времето на Аристотел (IV век пр.н.е.). Но технологията за производството му се пазеше в тайна в продължение на много векове.

Мечтаех за друга тъга
За сивата дамаска стомана.
Видях как се закаля стоманата
Като един от младите роби
Избраха го, нахраниха го,
Така че плътта му придобива сила.
Изчака датата на падежа
И тогава нажеженото острие
Те се потопиха в мускулестата плът,
Готовото острие беше извадено.
По-силен от стомана, Изтокът не е виждал,
По-силен от стомана и по-горчив от мъка.

Тъй като дамаската е стомана с много висока твърдост и еластичност, изделията от нея имат свойството да не се затъпяват при заточване. Руският металург П.П. разкри тайната на дамаската стомана. Аносов. Той много бавно охлаждаше горещата стомана в специален разтвор от техническо масло, нагрято до определена температура; По време на процеса на охлаждане стоманата е изкована.

(Демонстрация на рисунки.)

Желязото е сребристосив метал	Желязото е сребристосив метал
Тези гвоздеи са направени от желязо	Стоманата се използва в автомобилната индустрия
Стоманата се използва за производството на медицински инструменти	Стоманата се използва за направата на локомотиви
	Всички метали са обект на корозия
Всички метали са обект на корозия

2. Позиция на желязото в PSHEM.

Откриваме позицията на желязото в PSCEM, заряда на ядрото и разпределението на електроните в атома.

3. Физични свойства на желязото.

– Какви физични свойства на желязото знаете?

Желязото е сребристо-бял метал с точка на топене 1539 o C. Той е много пластичен, поради което лесно се обработва, кове, валцува, щампова. Желязото има способността да се магнетизира и демагнетизира, поради което се използва като електромагнитни сърцевини в различни електрически машини и устройства. Може да му се даде по-голяма якост и твърдост чрез термични и механични методи, например чрез закаляване и валцуване.

Има химически чисто и технически чисто желязо. Технически чистото желязо е по същество нисковъглеродна стомана; съдържа 0,02-0,04% въглерод и още по-малко кислород, сяра, азот и фосфор. Химически чистото желязо съдържа по-малко от 0,01% примеси. Химически чисто желязо -сребристосив, лъскав метал, много подобен на външен вид на платина. Химически чистото желязо е устойчиво на корозия (спомняте ли си какво е корозия? Демонстрация на корозивен пирон) и издържа добре на киселини. Въпреки това, незначителни количества примеси го лишават от тези ценни свойства.

4. Химични свойства на желязото.

Въз основа на вашите познания за химичните свойства на металите, какви химични свойства мислите, че ще има желязото?

Демонстрация на опити.

Взаимодействие на желязо със сяра.

Практическа работа.

Взаимодействие на желязото със солна киселина.
Взаимодействие на желязо с меден (II) сулфат.

5. Използване на желязо.

Разговор по въпроси:

– Какво според вас е разпространението на желязото в природата?

Желязото е един от най-често срещаните елементи в природата. В земната кора масовата му част е 5,1%, по този показател тя е на второ място след кислорода, силиция и алуминия. Много желязо се намира и в небесните тела, както се установява чрез спектрален анализ. В проби от лунна почва, доставени от автоматичната станция "Луна", желязото е открито в неокислено състояние.

Желязните руди са доста разпространени на Земята. Имената на планините в Урал говорят сами за себе си: Vysokaya, Magnitnaya, Zheleznaya. Агрохимиците откриват железни съединения в почвите.

– Под каква форма се среща желязото в природата?

Желязото е съставна част на повечето скали. За получаване на желязо се използват железни руди със съдържание на желязо 30-70% или повече. Основните железни руди са: магнетит - Fe 3 O 4 съдържа 72% желязо, находища се намират в Южен Урал, Курска магнитна аномалия; хематит - Fe 2 O 3 съдържа до 65% желязо, такива находища се намират в района на Кривой Рог; лимонит - Fe 2 O 3 * nH 2 O съдържа до 60% желязо, находища се намират в Крим; пирит - FeS 2 съдържа приблизително 47% желязо, находища се намират в Урал. (Работа с контурни карти).

– Каква е ролята на желязото в живота на хората и растенията?

Биохимиците са открили важната роля на желязото в живота на растенията, животните и хората. Като част от изключително сложно органично съединение, наречено хемоглобин, желязото определя червения цвят на това вещество, което от своя страна определя цвета на човешката и животинската кръв. Тялото на възрастен човек съдържа 3 g чисто желязо, 75% от което е част от хемоглобина. Основната роля на хемоглобина е да транспортира кислород от белите дробове до тъканите, а в обратна посока - CO 2 .

Растенията също се нуждаят от желязо. Той е част от цитоплазмата и участва в процеса на фотосинтеза. Растенията, отглеждани върху субстрат, който не съдържа желязо, имат бели листа. Малка добавка на желязо към субстрата и те стават зелени. Освен това си струва да намажете бял лист с разтвор на сол, съдържащ желязо, и скоро намазаното място става зелено.

И така, поради същата причина - наличието на желязо в соковете и тъканите - листата на растенията стават весело зелени и бузите на човека ярко се изчервяват.

Приблизително 90% от металите, използвани от човечеството, са сплави на основата на желязо. В света се топи много желязо, около 50 пъти повече от алуминий, да не говорим за други метали. Сплавите на основата на желязо са универсални, технологични, достъпни и евтини. Желязото още дълго време ще бъде в основата на цивилизацията.

3. Публикувайте домашни материали

14, пр. № 6, 8, 9 (въз основа на работната тетрадка към учебника на О. С. Габриелян „Химия 9“, 2003 г.).

4. Затвърдяване на изучения материал

Използвайки референтната схема, написана на дъската, направете заключение: какво е желязото и какви са неговите свойства?
Графична диктовка (предварително подгответе листове хартия с начертана права линия, разделена на 8 сегмента и номерирана според въпросите за диктовка. Маркирайте с количка „^“ върху сегмента номера на позицията, която се счита за правилна).

Опция 1.

Желязото е реактивен алкален метал.
Желязото се кове лесно.
Желязото е част от бронзовата сплав.
Външното енергийно ниво на железния атом има 2 електрона.
Желязото реагира с разредени киселини.
С халогените образува халогениди със степен на окисление +2.
Желязото не взаимодейства с кислорода.
Желязото може да се получи чрез електролиза на разтопена желязна сол.


1	2	3	4	5	6	7	8

Вариант 2.

Желязото е сребристо-бял метал.
Желязото няма способността да се магнетизира.
Атомите на желязото проявяват окислителни свойства.
Във външното енергийно ниво на железния атом има 1 електрон.
Желязото измества медта от разтворите на нейните соли.
С халогените образува съединения със степен на окисление +3.
С разтвор на сярна киселина образува железен (III) сулфат.
Желязото не корозира.


1	2	3	4	5	6	7	8

След като изпълнят задачата, учениците разменят своите работи и ги проверяват (отговорите на произведенията се поставят на дъската или се показват на проектора).

Критерии за маркиране:

„5“ – 0 грешки,
„4“ – 1-2 грешки,
„3“ – 3-4 грешки,
„2“ – 5 или повече грешки.

Използвани книги

Габриелян О.С. Химия 9 клас. – М.: Дропла, 2001.
Габриелян О.С. Книга за учители. – М.: Дропла, 2002.
Габриелян О.С. Химия 9 клас. Работна тетрадка. – М.: Дропла, 2003.
Образователна индустрия. Дайджест на статиите. Брой 3. – М.: MGIU, 2002.
Малышкина В. Занимателна химия. - Санкт Петербург, "Тригон", 2001 г.
Програмни и методически материали. Химия 8-11 клас. – М.: Дропла, 2001.
Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химия за домашно четене. – М.: Химия, 1995.
Отивам на час по химия. Книга за учители. – М.: „Първи септември”, 2000 г.

Приложения

Знаеш ли това?

Желязо - един от най-важните елементи на живота. Кръвта съдържа желязо и именно то определя цвета на кръвта, както и нейното основно свойство - способността да свързва и освобождава кислород. Тази способност притежава сложно съединение – хем – неразделна част от молекулата на хемоглобина. В допълнение към хемоглобина, нашето тяло също съдържа желязо в миоглобина, протеин, който съхранява кислород в мускулите. Има и ензими, съдържащи желязо.

Близо до Делхи в Индия има желязна колона без ни най-малко ръжда, въпреки че възрастта й е почти 2800 години. Това е известната колона Кутуб, висока около седем метра и тежаща 6,5 т. Надписът на колоната показва, че е издигната през 9 век. пр.н.е д. Ръждясването на желязото - образуването на железен метахидроксид - е свързано с взаимодействието му с влагата и кислорода във въздуха.

Тази реакция обаче не се случва при липса на различни примеси в желязото, предимно въглерод, силиций и сяра. Колоната беше направена от много чист метал: желязото в колоната се оказа 99,72%. Това обяснява неговата издръжливост и устойчивост на корозия.

През 1934 г. статията „Подобряване на желязо и стомана чрез ... ръждясване в земята“ се появява в Mining Journal. Методът за превръщане на желязото в стомана чрез ръждясване в земята е известен на хората от древни времена. Например, черкезите в Кавказ заравяха желязо в земята и след като го изкопаха 10-15 години по-късно, изковаха от него сабите си, които дори можеха да пробият цев, щит или кости на враг.

Хематит

Хематит или червена желязна руда – основната руда на основния метал на нашето време – желязото. Съдържанието на желязо в него достига 70%. Хематитът е известен отдавна. Във Вавилон и Древен Египет е бил използван в бижутерията, за изработка на печати и, заедно с халцедона, е бил любим материал като дялан камък. Александър Велики е имал пръстен, инкрустиран с хематит, който според него го прави неуязвим в битка. В древността и Средновековието хематитът е бил известен като лекарство, което спира кръвта. Прахът от този минерал се използва за златни и сребърни изделия от древни времена.

Името на минерала идва от гръцки подробности– кръв, което се свързва с вишневия или восъчночервен цвят на праха от този минерал.

Важна характеристика на минерала е способността постоянно да съхранява цвета и да го прехвърля към други минерали, които съдържат поне малка добавка на хематит. Розовият цвят на гранитните колони на Исакиевската катедрала е цветът на фелдшпатите, които от своя страна са оцветени от фино диспергиран хематит. Живописните шарки от яспис, използвани за довършване на метростанциите на столицата, оранжеви и розови карнеоли на Крим, коралово-червени слоеве от силвит и карналит в солни слоеве - всички те дължат цвета си на хематита.

Червената боя отдавна се прави от хематит. Всички известни фрески, направени преди 15-20 хиляди години - прекрасният бизон от пещерата Алтамира и мамутите от известната пещера Кейп - са направени с кафяви железни оксиди и хидроксиди.

Магнетит

Магнетит или магнитна желязна руда – минерал, съдържащ 72% желязо. Това е най-богатата желязна руда. Забележителното при този минерал е неговият естествен магнетизъм – свойството, благодарение на което е открит.

Както съобщава римският учен Плиний, магнетитът е кръстен на гръцкия пастир Магнес. Магнес пасеше стадото си близо до хълма над реката. Индус в Тесалия. Внезапно жезъл с железен връх и сандали, подплатени с гвоздеи, бяха дръпнати към себе си от планина, направена от плътен сив камък. Минералът магнетит от своя страна е дал името си на магнита, магнитното поле и целия мистериозен феномен на магнетизма, който е изучаван внимателно от времето на Аристотел до днес.

Магнитните свойства на този минерал се използват и днес, предимно за търсене на находища. Така са открити уникални находища на желязо в района на Курската магнитна аномалия (KMA). Минералът е тежък: проба от магнетит с размер на ябълка тежи 1,5 кг.

В древни времена магнетитът е бил надарен с всякакви лечебни свойства и способността да върши чудеса. Той е бил използван за извличане на метал от рани, а Иван Грозни е държал неговите незабележими кристали сред съкровищата си заедно с други камъни.

Пиритът е огнеподобен минерал

Пирит - един от онези минерали, които, когато го видите, искате да възкликнете: „Наистина ли се случи това?“ Трудно е да се повярва, че най-високата класа на рязане и полиране, която ни удивлява в ръчно изработените продукти, в кристалите на пирит, е щедър дар от природата.

Пиритът получава името си от гръцката дума "pyros" - огън, което се свързва със свойството му да искри при удар със стоманени предмети. Този красив минерал изумява със своя златист цвят и ярък блясък на почти винаги ясни ръбове. Благодарение на свойствата си, пиритът е известен от древни времена, а по време на епидемиите от златната треска пиритните искри в кварцова жила обърнаха повече от една гореща глава. Дори сега начинаещите любители на камъните често бъркат пирита със злато.

Пиритът е вездесъщ минерал: образува се от магма, от пари и разтвори и дори от утайки, всеки път в специфични форми и комбинации. Известен е случай, когато в продължение на няколко десетилетия тялото на миньор, паднал в мина, се превърна в пирит. В пирита има много желязо - 46,5%, но извличането му е скъпо и нерентабилно.

История

Желязото, като инструментален материал, е познато от дълбока древност. Най-старите железни предмети, открити при археологически разкопки, датират от 4-то хилядолетие пр.н.е. д. и принадлежат към древните шумерски и древноегипетските цивилизации. Те са направени от метеоритно желязо, тоест сплав от желязо и никел (съдържанието на последния варира от 5 до 30%), бижута от египетски гробници (около 3800 г. пр. н. е.) и кама от шумерския град Ур (около 3100 г. пр.н.е.). Очевидно едно от имената на желязото на гръцки и латински идва от небесния произход на метеоритното желязо: „сидер” (което означава „звезден”).

Продукти, изработени от желязо, получено чрез топене, са известни от заселването на арийски племена от Европа в Азия, островите на Средиземно море и отвъд (края на 4-то и 3-то хилядолетие пр.н.е.). Най-старите известни железни инструменти са стоманени остриета, открити в зидарията на Хеопсовата пирамида в Египет (построена около 2530 г. пр.н.е.). Както показват разкопките в Нубийската пустиня, още в онези дни египтяните, опитвайки се да отделят добитото злато от тежкия магнетитов пясък, са калцинирали рудата с трици и подобни вещества, съдържащи въглерод. В резултат на това върху повърхността на златната стопилка изплува слой от тесто желязо, който беше обработен отделно. От това желязо са изковани инструменти, включително тези, открити в Хеопсовата пирамида. Въпреки това, след внука на Хеопс Менкаур (2471-2465 г. пр. н. е.), в Египет настъпва смут: благородството, водено от жреците на бог Ра, сваля управляващата династия и започва скок на узурпаторите, завършващ с присъединяването на фараон от следващата династия Усеркар, когото жреците обявили за син и въплъщение на самия бог Ра (оттогава това станало официалният статут на фараоните). По време на този смут културните и технически познания на египтяните западнаха и точно както изкуството да се строят пирамиди се влоши, технологията за производство на желязо беше загубена до такава степен, че по-късно, когато изследваха Синайския полуостров в търсене на мед руда, египтяните не обърнаха никакво внимание на находищата на желязна руда, които съществуваха там, и получиха желязо от съседните хети и митанийци.

Първите, които овладяват производството на желязо, са хутите, това се посочва от най-старото (2-ро хилядолетие пр.н.е.) споменаване на желязото в текстовете на хетите, които основават своята империя на територията на хутите (съвременна Анатолия в Турция). Така текстът на хетския цар Анитта (около 1800 г. пр.н.е.) казва:

Когато отидох на поход в град Пурусханда, един човек от град Пурусханда дойде да ми се поклони (...?) и ми подари 1 железен трон и 1 железен скиптър (?) в знак на подчинение (?) ...

(източник: Гиоргадзе Г. Г.// Бюлетин за древна история. 1965. № 4.)

В древността халибите са били известни като майстори на изделия от желязо. Легендата за аргонавтите (походът им в Колхида се състоя около 50 години преди Троянската война) разказва, че царят на Колхида, Еет, дал на Язон железен плуг, за да може да оре полето на Арес и неговите поданици, Калибри , са описани:

Те не орат земята, не садят овощни дървета, не пасат стада в богати ливади; те добиват руда и желязо от необработена земя и обменят храна за това. Денят за тях не започва без труд, те прекарват целия ден в мрака на нощта и гъст дим...

Аристотел описва техния метод за производство на стомана: „Халибите измиват речния пясък на своята страна няколко пъти, като по този начин освобождават черен концентрат (тежка фракция, състояща се главно от магнетит и хематит) и го топят в пещи; Така полученият метал имаше сребрист цвят и беше неръждаема”.

Като суровина за топене на стомана са използвани магнетитни пясъци, които често се срещат по цялото черноморско крайбрежие: тези магнетитни пясъци се състоят от смес от малки зърна магнетит, титано-магнетит или илменит и фрагменти от други скали, т. че стоманата, топена от халибаните, е легирана и има отлични свойства. Този уникален метод за получаване на желязо предполага, че халибите са разпространявали желязото само като технологичен материал, но техният метод не може да бъде метод за широко разпространено промишлено производство на железни продукти. Въпреки това производството им послужи като тласък за по-нататъшното развитие на желязната металургия.

В древността желязото е било ценено повече от златото и според описанието на Страбон африканските племена са давали 10 фунта злато за 1 фунт желязо, а според изследванията на историка Г. Арешян цената на медта, среброто, златото и желязото сред древните хети е било в съотношение 1: 160: 1280: 6400. В онези дни желязото е било използвано като метал за бижута; от него са правени тронове и други регалии на царската власт: например библейската книга Второзаконие 3.11 описва „желязното легло“ на рефаимския цар Ог.

В гробницата на Тутанкамон (около 1350 г. пр. н. е.) е намерена желязна кама в златна рамка - вероятно подарък от хетите за дипломатически цели. Но хетите не са се стремили към широкото разпространение на желязото и неговите технологии, което е видно от достигналата до нас кореспонденция между египетския фараон Тутанкамон и неговия тъст Хатусил, царят на хетите. Фараонът моли да изпрати още желязо, а царят на хетите уклончиво отговаря, че запасите от желязо са изсъхнали и ковачите са заети със селскостопанска работа, така че той не може да изпълни молбата на царския зет и изпраща само един кинжал, направен от „добро желязо“ (тоест стомана). Както можете да видите, хетите се опитаха да използват знанията си, за да постигнат военни предимства и не дадоха на другите възможност да ги настигнат. Очевидно затова изделията от желязо са широко разпространени едва след Троянската война и падането на хетската власт, когато благодарение на търговската дейност на гърците технологията на желязото става известна на мнозина и се откриват нови железни находища и мини. Така „бронзовата“ епоха е заменена от „желязната“ епоха.

Според описанията на Омир, въпреки че по време на Троянската война (около 1250 г. пр. н. е.) оръжията са направени предимно от мед и бронз, желязото вече е добре познато и много търсено, макар и повече като благороден метал. Например в 23-та песен на Илиада Омир казва, че Ахил е наградил диск, направен от желязо, на победителя в състезание по хвърляне на диск. Ахейците добивали това желязо от троянците и съседните народи (Илиада 7.473), включително халибите, които се биели на страната на троянците:

„Други ахейци купуваха вино с бартер,
Размениха ги за звънтяща мед, за сиво желязо,
Тези за волска кожа или волове със стръмни рога,
Тези за пълните им. И весело угощение е приготвено..."

Може би желязото е една от причините, които са подтикнали ахейските гърци да се преместят в Мала Азия, където са научили тайните на неговото производство. А разкопките в Атина показаха, че още около 1100 г. пр.н.е. д. а по-късно железните мечове, копия, брадви и дори железни гвоздеи вече са широко разпространени. Библейската книга на Исус Навиев 17:16 (вж. Съдии 14:4) описва, че филистимците (библейските „PILISTIM“, а това са били протогръцки племена, свързани с по-късните елини, главно пеласги) са имали много железни колесници, т.е. по това време желязото вече е станало широко използвано в големи количества.

Омир в Илиада и Одисея нарича желязото „твърд метал“ и описва втвърдяването на инструментите:

„Ефективният фалшификатор, направил брадва или брадва,
Метал във водата, загрявайки го така, че да се удвои
Той имаше крепост, той потапя ... "

Омир нарича желязото трудно, защото в древни времена основният метод за производството му е бил процесът на издухване на сирене: редуващи се слоеве желязна руда и въглен са били калцинирани в специални пещи (пещи - от древния „Рог“ - рог, тръба, първоначално е просто тръба, вкопана в земята, обикновено хоризонтално в склона на дере). В ковачницата железните оксиди се редуцират до метал чрез горещ въглен, който поглъща кислород, окислявайки се до въглероден окис и в резултат на такова калциниране на руда с въглища се получава крихиново (гъбесто) желязо, подобно на тесто. Крица се почиства от шлака чрез коване, изстискване на примеси със силни удари на чук. Първите ковачи имаха сравнително ниска температура - значително по-ниска от точката на топене на чугуна, така че желязото се оказа сравнително нисковъглеродно. За да се получи здрава стомана, беше необходимо многократно калциниране и изковаване на желязното ядро с въглища, докато повърхностният слой на метала беше допълнително наситен с въглерод и укрепен. Така се получавало „хубавото желязо” – и въпреки че изисквало много работа, получените по този начин изделия били значително по-здрави и твърди от бронзовите.

По-късно се научили да правят по-ефективни пещи (на руски - доменна пещ, домна) за производство на стомана и използвали мехове за подаване на въздух в пещта. Още римляните са знаели как да доведат температурата в пещта до топене на стомана (около 1400 градуса, а чистото желязо се топи при 1535 градуса). Така се получава чугун с точка на топене 1100-1200 градуса, който е много крехък в твърдо състояние (дори не се кове) и няма еластичността на стоманата. Първоначално се смяташе за вреден страничен продукт. чугун, на руски чугун, слитъци, откъдето всъщност идва думата чугун), но след това беше открито, че при повторно топене в пещ с повишено движение на въздух, чугунът се превръща в качествена стомана, тъй като излишният въглерод изгаря. Този двуетапен процес за производство на стомана от чугун се оказа по-прост и по-изгоден от критичния и този принцип се използва без много промени в продължение на много векове, оставайки и до днес основният метод за производство на железни материали.

Библиография: Карл Бакс.Богатствата на земните недра. М.: Прогрес, 1986, стр. 244, глава „Желязото“

произход на името

Има няколко версии за произхода на славянската дума „желязо“ (белоруски zaleza, украински zalizo, старослав. желязо, Български Желязо, Сърбохорв. zhejezo, полски żelazo, чешки železo, словенски. желязо).

Една от етимологиите свързва Праслав. *želězo с гръцката дума χαλκός , което означава желязо и мед, според друга версия *želězoсродни на думите *жели"костенурка" и *глазъ“скала”, с обща семена “камък”. Третата версия предполага древна заемка от непознат език.

Германските езици заемат името желязо (гот. eisarn, Английски желязо, Немски Айзен, Холандия иджър, дат. jern, шведски järn) от келтски.

Предкелтска дума *isarno-(> староирландски iarn, Old Brett hoiarn), вероятно се връща към прародителя, т.е. *h 1 esh 2 r-no- “кървав” със семантичен развой “кървав” > “червен” > “желязен”. Според друга хипотеза тази дума се връща към прародителя, т.е. *(H)ish 2 ro- „силен, свят, притежаващ свръхестествена сила“.

старогръцка дума σίδηρος , може да са заети от същия източник като славянските, германските и балтийските думи за сребро.

Името на естествения железен карбонат (сидерит) идва от лат. сидереус- звезден; Наистина първото желязо, попаднало в ръцете на хората, е с метеоритен произход. Може би това съвпадение не е случайно. По-специално древногръцката дума сидерос (σίδηρος)за желязо и лат сидус, което означава "звезда", вероятно имат общ произход.

Изотопи

Естественото желязо се състои от четири стабилни изотопа: 54 Fe (изотопно изобилие 5,845%), 56 Fe (91,754%), 57 Fe (2,119%) и 58 Fe (0,282%). Известни са и повече от 20 нестабилни изотопа на желязото с масови числа от 45 до 72, най-стабилните от които са 60 Fe (периодът на полуразпад според данните, актуализирани през 2009 г. е 2,6 милиона години), 55 Fe (2,737 години), 59 Fe (44,495 дни) и 52 Fe (8,275 часа); останалите изотопи имат полуживот по-малък от 10 минути.

Изотопът на желязото 56 Fe е едно от най-стабилните ядра: всички от следните елементи могат да намалят енергията на свързване на нуклон чрез разпадане, а всички предишни елементи по принцип биха могли да намалят енергията на свързване на нуклон чрез синтез. Смята се, че желязото завършва поредицата от синтез на елементи в ядрата на нормалните звезди (виж Желязна звезда) и всички следващи елементи могат да се образуват само в резултат на експлозии на свръхнова.

Геохимия на желязото

Хидротермален извор с желязна вода. Железните оксиди оцветяват водата в кафяво.

Желязото е един от най-често срещаните елементи в Слънчевата система, особено на земните планети, по-специално на Земята. Значителна част от желязото на планетите от земна група се намира в ядрата на планетите, където съдържанието му се оценява на около 90%. Съдържанието на желязо в земната кора е 5%, а в мантията около 12%. От металите желязото е на второ място след алуминия по изобилие в кората. В същото време около 86% от цялото желязо се намира в ядрото и 14% в мантията. Съдържанието на желязо се увеличава значително в мафичните магмени скали, където се свързва с пироксен, амфибол, оливин и биотит. Желязото се натрупва в индустриални концентрации по време на почти всички екзогенни и ендогенни процеси, протичащи в земната кора. Морската вода съдържа желязо в много малки количества, 0,002-0,02 mg/l. В речните води то е малко по-високо - 2 mg/l.

Геохимични свойства на желязото

Най-важната геохимична характеристика на желязото е наличието на няколко степени на окисление. Желязото в неутрална форма - метално - съставлява ядрото на земята, вероятно присъства в мантията и много рядко се среща в земната кора. Двувалентното желязо FeO е основната форма на желязото, намираща се в мантията и кората. Железният оксид Fe 2 O 3 е характерен за най-горните, най-окислените части на земната кора, по-специално за седиментните скали.

По кристалохимични свойства йонът Fe 2+ е близо до йоните Mg 2+ и Ca 2+ - други основни елементи, които съставляват значителна част от всички земни скали. Поради кристално химичното сходство желязото замества магнезия и частично калция в много силикати. В този случай съдържанието на желязо в минерали с променлив състав обикновено се увеличава с понижаване на температурата.

Желязни минерали

Известни са голям брой руди и минерали, съдържащи желязо. С най-голямо практическо значение са червената желязна руда (хематит, Fe 2 O 3; съдържа до 70% Fe), магнитната желязна руда (магнетит, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; съдържа 72,4% Fe), кафявата желязна руда или лимонит (гьотит и хидрогьотит, съответно FeOOH и FeOOH·nH 2 O). Гьотитът и хидрогетитът най-често се срещат в изветрителните кори, образувайки така наречените „железни шапки“, чиято дебелина достига няколкостотин метра. Те могат да бъдат и от седиментен произход, изпадащи от колоидни разтвори в езера или крайбрежни райони на моретата. В този случай се образуват оолитови или бобови железни руди. В тях често се среща вивианит Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, който образува черни продълговати кристали и радиални агрегати.

Железните сулфиди също са широко разпространени в природата - пирит FeS 2 (сярен или железен пирит) и пиротин. Те не са желязна руда - пиритът се използва за производство на сярна киселина, а пиротинът често съдържа никел и кобалт.

Русия е на първо място в света по запаси от желязна руда. Съдържанието на желязо в морската вода е 1·10−5 -1·10−8%.

Други често срещани железни минерали:

Сидеритът - FeCO 3 - съдържа приблизително 35% желязо. Има жълтеникаво-бял (със сив или кафяв оттенък, ако е мръсен) цвят. Плътността е 3 g/cm³, а твърдостта е 3,5-4,5 по скалата на Mohs.
Марказит - FeS 2 - съдържа 46,6% желязо. Среща се под формата на жълти, подобни на месинг, бипирамидални ромбични кристали с плътност 4,6-4,9 g/cm³ и твърдост 5-6 по скалата на Моос.
Löllingite - FeAs 2 - съдържа 27,2% желязо и се среща под формата на сребристо-бели бипирамидални ромбични кристали. Плътността е 7-7,4 g/cm³, твърдостта е 5-5,5 по скалата на Моос.
Mispikel - FeAsS - съдържа 34,3% желязо. Среща се под формата на бели моноклинни призми с плътност 5,6-6,2 g/cm³ и твърдост 5,5-6 по скалата на Моос.
Мелантеритът - FeSO 4 · 7H 2 O - се среща по-рядко в природата и представлява зелени (или сиви поради примеси) моноклинни кристали със стъклен блясък и крехки. Плътността е 1,8-1,9 g/cm³.
Вивианит - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - се среща под формата на синьо-сиви или зелено-сиви моноклинни кристали с плътност 2,95 g/cm³ и твърдост 1,5-2 по скалата на Моос.

В допълнение към железните минерали, описани по-горе, има например:

Основни находища

Според Геоложката служба на САЩ (оценка от 2011 г.) световните доказани запаси от желязна руда са около 178 милиарда тона. Основните находища на желязо се намират в Бразилия (1-во място), Австралия, САЩ, Канада, Швеция, Венецуела, Либерия, Украйна, Франция, Индия. В Русия желязото се добива в Курската магнитна аномалия (KMA), Колския полуостров, Карелия и Сибир. Отлаганията на дъното на океана, в които желязото, заедно с манган и други ценни метали, се намират в нодули, напоследък придобиха значителна роля.

Касова бележка

В промишлеността желязото се получава от желязна руда, главно от хематит (Fe 2 O 3) и магнетит (FeO Fe 2 O 3).

Има различни начини за извличане на желязо от руди. Най-често срещаният е процесът на домейн.

Първият етап от производството е редукция на желязо с въглерод в доменна пещ при температура 2000 °C. В доменната пещ въглеродът под формата на кокс, желязна руда под формата на агломерат или пелети и флюс (като варовик) се подават отгоре и се посрещат отдолу от поток от принудителен горещ въздух.

В пещта въглеродът под формата на кокс се окислява до въглероден оксид. Този оксид се образува при горене при липса на кислород:

На свой ред въглеродният окис намалява желязото от рудата. За да се ускори тази реакция, нагрятият въглероден оксид преминава през железен (III) оксид:

Калциевият оксид се свързва със силициев диоксид, образувайки шлака - калциев метасиликат:

Шлаката, за разлика от силициевия диоксид, се топи в пещ. Шлаката, по-лека от желязото, плува на повърхността - това свойство ви позволява да отделите шлаката от метала. След това шлаката може да се използва в строителството и селското стопанство. Разтопеното желязо, произведено в доменна пещ, съдържа доста много въглерод (чугун). Освен в случаите, когато чугунът се използва директно, той изисква допълнителна обработка.

Излишъкът от въглерод и други примеси (сяра, фосфор) се отстраняват от чугуна чрез окисляване в пещи с отворен огнище или конвертори. Електрическите пещи се използват и за топене на легирани стомани.

В допълнение към процеса на доменна пещ, процесът на директно производство на желязо е често срещан. В този случай предварително натрошената руда се смесва със специална глина, образувайки пелети. Пелетите се изпичат и обработват в шахтова пещ с горещи продукти за преобразуване на метан, които съдържат водород. Водородът лесно редуцира желязото:

в този случай желязото не се замърсява с такива примеси като сяра и фосфор, които са често срещани примеси във въглищата. Желязото се получава в твърда форма и след това се топи в електрически пещи.

Химически чистото желязо се получава чрез електролиза на разтвори на неговите соли.

Физични свойства

Явлението полиморфизъм е изключително важно за металургията на стоманата. Благодарение на α-γ преходите на кристалната решетка се получава термична обработка на стоманата. Без това явление желязото като основа на стоманата не би получило толкова широко приложение.

Желязото е умерено огнеупорен метал. В серията от стандартни електродни потенциали желязото се нарежда преди водорода и лесно реагира с разредени киселини. Така желязото принадлежи към металите с междинна активност.

Точката на топене на желязото е 1539 °C, точката на кипене е 2862 °C.

Химични свойства

Характерни степени на окисление

Киселината не съществува в свободна форма - получават се само нейните соли.

Желязото се характеризира със степен на окисление на желязото - +2 и +3.

Степента на окисление +2 съответства на черен оксид FeO и зелен хидроксид Fe(OH) 2. Те са основни по природа. В солите Fe(+2) присъства като катион. Fe(+2) е слаб редуциращ агент.

Степента на окисление +3 съответства на червено-кафявия оксид Fe 2 O 3 и кафявия хидроксид Fe (OH) 3. Те са амфотерни по природа, макар и киселинни, и основните им свойства са слабо изразени. По този начин Fe 3+ йони се хидролизират напълно дори в кисела среда. Fe(OH) 3 се разтваря (и дори тогава не напълно) само в концентрирани алкали. Fe 2 O 3 реагира с алкали само при сливане, като дава ферити (формални киселинни соли на киселината HFeO 2, която не съществува в свободна форма):

Желязото (+3) най-често проявява слаби окислителни свойства.

Степените на окисление +2 и +3 лесно се променят помежду си, когато редокс условията се променят.

Освен това има оксид Fe 3 O 4, формалното състояние на окисление на желязото, в което е +8/3. Този оксид обаче може да се разглежда и като железен (II) ферит Fe +2 (Fe +3 O 2) 2.

Има и степен на окисление +6. Съответният оксид и хидроксид не съществуват в свободна форма, но се получават соли - ферати (например K 2 FeO 4). Желязото (+6) присъства в тях под формата на анион. Фератите са силни окислители.

Свойства на просто вещество

Когато се съхранява на въздух при температури до 200 °C, желязото постепенно се покрива с плътен филм от оксид, който предотвратява по-нататъшното окисляване на метала. Във влажен въздух желязото се покрива с хлабав слой ръжда, който не пречи на достъпа на кислород и влага до метала и неговото разрушаване. Ръждата няма постоянен химичен състав, приблизително нейната химична формула може да бъде написана като Fe 2 O 3 xH 2 O.

Съединения на желязо(II).

Железният (II) оксид FeO има основни свойства, основата Fe (OH) 2 съответства на него. Солите на желязото (II) имат светлозелен цвят. При съхранение, особено на влажен въздух, те стават кафяви поради окисление до желязо (III). Същият процес протича при съхраняване на водни разтвори на железни (II) соли:

От солите на желязото (II) във водни разтвори най-стабилна е солта на Мор - двоен амониев и железен (II) сулфат (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

Калиев хексацианоферат (III) K3 (червена кръвна сол) може да служи като реагент за Fe 2+ йони в разтвор. Когато Fe 2+ и 3− йони взаимодействат, се образува Turnboole синя утайка:

За количествено определяне на желязо (II) в разтвор се използва фенантролин Phen, който образува червен комплекс FePhen 3 с желязо (II) (максимална абсорбция на светлина - 520 nm) в широк диапазон на рН (4-9).

Съединения на желязо(III).

Съединенията на желязото (III) в разтвори се редуцират от метално желязо:

Желязото(III) е способно да образува двойни сулфати с еднократно заредени катиони като стипца, например KFe(SO 4) 2 - желязо-калиева стипца, (NH 4)Fe(SO 4) 2 - желязо-амониева стипца и др. .

За качествено откриване на съединения на желязо(III) в разтвор се използва качествена реакция на Fe 3+ йони с SCN − тиоцианатни йони. Когато Fe 3+ йони взаимодействат с SCN - аниони, се образува смес от яркочервени железни тиоцианатни комплекси 2+ , + , Fe(SCN) 3 , -. Съставът на сместа (и следователно интензивността на нейния цвят) зависи от различни фактори, поради което този метод не е приложим за точно качествено определяне на желязото.

Друг висококачествен реагент за Fe 3+ йони е калиев хексацианоферат (II) K 4 (жълта кръвна сол). Когато Fe 3+ и 4− йони взаимодействат, се образува яркосиня утайка от пруско синьо:

Съединения на желязо(VI).

Окислителните свойства на фератите се използват за дезинфекция на водата.

Железни съединения VII и VIII

Има съобщения за електрохимично получаване на съединения на желязо (VIII). , , , обаче, няма независими проучвания, потвърждаващи тези резултати.

Приложение

Желязна руда

Желязото е един от най-използваните метали, което представлява до 95% от световното металургично производство.

Желязото е основният компонент на стоманите и чугуните - най-важните конструкционни материали.
Желязото може да бъде част от сплави на базата на други метали - например никел.
Магнитният железен оксид (магнетит) е важен материал в производството на устройства с дълготрайна компютърна памет: твърди дискове, флопи дискове и др.
Ултрафиният прах от магнетит се използва в много черно-бели лазерни принтери, смесен с полимерни гранули като тонер. Това използва както черния цвят на магнетита, така и способността му да се придържа към намагнетизираната трансферна ролка.
Уникалните феромагнитни свойства на редица сплави на основата на желязо допринасят за широкото им използване в електротехниката за магнитни сърцевини на трансформатори и електродвигатели.
Железен (III) хлорид (железен хлорид) се използва в радиолюбителската практика за ецване на печатни платки.
Железен сулфат хептат (железен сулфат), смесен с меден сулфат, се използва за борба с вредните гъбички в градинарството и строителството.
Желязото се използва като анод в желязо-никелови батерии и желязо-въздушни батерии.
Водните разтвори на железни и железни хлориди, както и техните сулфати се използват като коагуланти в процесите на пречистване на природни и отпадъчни води при пречистване на водите на промишлени предприятия.

Биологично значение на желязото

В живите организми желязото е важен микроелемент, който катализира процесите на обмен на кислород (дишане). Тялото на възрастен човек съдържа около 3,5 грама желязо (около 0,02%), от които 78% е основният активен елемент на кръвния хемоглобин, останалата част е част от ензимите на други клетки, катализиращи дихателните процеси в клетките. Недостигът на желязо се проявява като заболяване на тялото (хлороза при растенията и анемия при животните).

Обикновено желязото влиза в ензимите под формата на комплекс, наречен хем. По-специално, този комплекс присъства в хемоглобина, най-важният протеин, който осигурява транспортирането на кислород в кръвта до всички органи на хората и животните. И именно той оцветява кръвта в характерния й червен цвят.

Железни комплекси, различни от хема, се намират например в ензима метан монооксигеназа, който окислява метана до метанол, във важния ензим рибонуклеотид редуктаза, който участва в синтеза на ДНК.

Неорганичните съединения на желязото се намират в някои бактерии и понякога се използват от тях за фиксиране на азот от въздуха.

Желязото влиза в тялото на животните и хората с храната (черен дроб, месо, яйца, бобови растения, хляб, зърнени храни и цвекло са най-богати на него). Интересното е, че спанакът веднъж беше погрешно включен в този списък (поради печатна грешка в резултатите от анализа - „допълнителната“ нула след десетичната запетая беше загубена).

Прекомерната доза желязо (200 mg или повече) може да има токсичен ефект. Предозирането на желязо инхибира антиоксидантната система на организма, така че не се препоръчва за здрави хора да приемат добавки с желязо.

Бележки

Химическа енциклопедия: в 5 тома / Редакционна колегия: Knunyants I. L. (главен редактор). - М.: Съветска енциклопедия, 1990. - Т. 2. - С. 140. - 671 с. - 100 000 копия.
Карапетянц М. Х., Дракин С. И.Обща и неорганична химия: Учебник за ВУЗ. - 4-то изд., изтрито. - М.: Химия, 2000, ISBN 5-7245-1130-4, стр. 529
М. Васмер.Етимологичен речник на руския език. - Напредък. - 1986. - Т. 2. - С. 42-43.
Трубачов О. Н.Славянски етимологии. // Въпроси на славянското езикознание, бр.2, 1957г.
Борис В. Słownik etymologiczny języka polskiego. - Краков: Wydawnictwo Literackie. - 2005. - С. 753-754.
Валде А. Lateinisches etymologisches Wörterbuch. - Carl Winter's Universitätsbuchhandlung. - 1906. - С. 285.
Мейе А.Основни характеристики на германската група езици. - УРСС. - 2010. - С. 141.
Матасович Р.Етимологичен речник на прото-келтски. - Брил. - 2009. - С. 172.
Малори, Дж.П., Адамс, Д.К.Енциклопедия на индоевропейската култура. - Фицрой-Диърборн. - 1997. - С. 314.
„Ново измерване на полуразпада на 60 Fe“. Писма за физически преглед 103 : 72502. DOI:10.1103/PhysRevLett.103.072502.
G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot и A. H. Wapstra (2003). „Оценката на NUBASE за ядрени и разпадни свойства.“ Ядрена физика А 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
Ю. М. Широков, Н. П. Юдин.Ядрена физика. М.: Наука, 1972. Глава Ядрена космофизика.
Р. Рипан, И. Четяну.Неорганична химия // Химия на неметалите = Chimia metalelor. - Москва: Мир, 1972. - Т. 2. - С. 482-483. - 871 стр.
Злато и благородни метали
Металургия и термична обработка на стомана. Реф. изд. В 3 тома / Ред. M. L. Bershtein, A. G. Rakhstadt. - 4-то изд., преработено. и допълнителни Т. 2. Основи на термичната обработка. В 2 книги. Книга 1. М.: Металургия, 1995. 336 с.
Т. Такахаши и У.А. Басет, "Полиморф на желязо под високо налягане", Наука, Vol. 145 #3631, 31 юли 1964 г., стр. 483-486.
Schilt A. Аналитично приложение на 1,10-фенантролин и сродни съединения. Оксфорд, Pergamon Press, 1969 г.
Лури Ю. Ю. Наръчник по аналитична химия. М., Химия, 1989. С. 297.
Лури Ю. Ю. Наръчник по аналитична химия. М., Химия, 1989, стр. 315.
Брауер Г. (ред.) Наръчник по неорганичен синтез. том 5. М., Мир, 1985. стр. 1757-1757.
Реми Г. Курс по неорганична химия. т. 2. М., Мир, 1966. С. 309.
Киселев Ю. М., Копелев Н. С., Спицин В. И., Мартиненко Л. И. Осмивалентно желязо // Докл. Академия на науките на СССР. 1987. Т.292. P.628-631
Перфилев Ю. Д., Копелев Н. С., Киселев Ю. М., Спицин В. И. Мьосбауер изследване на октавалентно желязо // Dokl. Академия на науките на СССР. 1987. Т.296. стр.1406-1409
Копелев Н.С., Киселев Ю.М., Перфилиев Ю.Д. Mossbauer спектроскопия на оксокомплексите желязо в по-високи степени на окисление // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1992.V.157. Р.401-411.
„Норми на физиологичните нужди от енергия и хранителни вещества за различни групи от населението на Руската федерация“ MR 2.3.1.2432-08

Източници (към раздел История)

Г. Г. Гиоргадзе.„Текстът на Анитта“ и някои въпроси от ранната история на хетите
Р. М. Абрамишвили.По въпроса за развитието на желязото на територията на Източна Грузия, VGMG, XXII-B, 1961.
Хахутаишвили Д. А.За историята на древната колхийска металургия на желязото. Въпроси на древната история (Кавказко-близкоизточен сборник, брой 4). Тбилиси, 1973 г.
Херодот."История", 1:28.
Омир."Илиада", "Одисея".
Вергилий.„Енеида“, 3:105.
Аристотел.„За невероятните слухове”, II, 48. ВДИ, 1947, № 2, с. 327.
Ломоносов М. В.Първите основи на металургията.

Вижте също

Категория:Съединения на желязото

Връзки

Заболявания, причинени от дефицит и излишък на желязо в човешкото тяло

Периодична таблица на химичните елементи от Д. И. Менделеев




																						Fe

Желязото в чиста форма е пластичен сив метал, който може лесно да се обработва. И все пак за хората елементът Fe е по-практичен в комбинация с въглерод и други примеси, които позволяват образуването на метални сплави - стомана и чугун. 95% - точно толкова от всички метални продукти, произведени на планетата, съдържат желязо като основен елемент.

Желязо: история

Първите железни изделия, направени от човека, са датирани от учените през 4-то хилядолетие пр.н.е. д. и проучванията показват, че за производството им е използвано метеоритно желязо, което се характеризира с 5-30 процента съдържание на никел. Интересно е, но докато човечеството не усвои извличането на Fe чрез топенето му, желязото беше ценено повече от златото. Това се обяснява с факта, че по-здравата и надеждна стомана е много по-подходяща за производството на инструменти и оръжия, отколкото медта и бронза.

Древните римляни се научили как да произвеждат първия чугун: техните пещи можели да повишат температурата на рудата до 1400 o C, докато за чугуна било достатъчно 1100-1200 o C. Впоследствие те получили и чиста стомана, точката на топене на която, както е известно, е 1535 градуса по Целзий.

Химични свойства на Fe

С какво взаимодейства желязото? Желязото взаимодейства с кислорода, което е придружено от образуването на оксиди; с вода в присъствието на кислород; със сярна и солна киселина:

3Fe+2O2 = Fe3O4
4Fe+3O 2 +6H 2 O = 4Fe(OH) 3
Fe+H2SO4 = FeSO4 +H2
Fe+2HCl = FeCl2 +H2

Освен това желязото реагира на алкали само ако те са стопилки на силни окислители. Желязото не реагира с окислители при нормални температури, но винаги започва да реагира при повишаване.

Използване на желязо в строителството

Използването на желязо в строителната индустрия днес не може да бъде надценено, тъй като металните конструкции са в основата на абсолютно всяка модерна сграда. В тази област Fe се използва в обикновени стомани, чугун и ковано желязо. Този елемент се намира навсякъде, от критични конструкции до анкерни болтове и гвоздеи.

Изграждането на строителни конструкции от стомана е много по-евтино, а може да се говори и за по-високи темпове на строителство. Това значително увеличава използването на желязо в строителството, докато самата индустрия възприема използването на нови, по-ефективни и надеждни сплави на основата на Fe.

Използване на желязо в промишлеността

Използването на желязо и неговите сплави - чугун и стомана - е в основата на съвременното машиностроене, самолетостроенето, инструментостроенето и производството на друго оборудване. Благодарение на Fe цианидите и оксидите функционира промишлеността за бои и лакове; железните сулфати се използват за пречистване на водата. Тежката промишленост е напълно немислима без използването на сплави на основата на Fe+C. С една дума желязото е незаменим, но в същото време достъпен и сравнително евтин метал, който като част от сплавите си има почти неограничен обхват на приложение.

Използване на желязо в медицината

Известно е, че всеки възрастен човек съдържа до 4 грама желязо. Този елемент е изключително важен за функционирането на организма, по-специално за здравето на кръвоносната система (хемоглобин в червените кръвни клетки). Има много лекарства на основата на желязо, които могат да повишат нивата на Fe, за да предотвратят развитието на желязодефицитна анемия.

Желязо- метал, чиято употреба в промишлеността и бита практически няма граници. Делът на желязото в световното производство на метал е около 95%. Използването му, както всеки друг материал, се определя от определени свойства.

Желязото изигра огромна роля в развитието на човешката цивилизация. Първобитният човек започва да използва железни инструменти няколко хилядолетия преди новата ера. По това време единственият източник на този метал са падналите на Земята метеорити, които съдържат доста чисто желязо. Това породило легенди сред много народи за небесния произход на желязото.

В средата на 2 хилядолетие пр.н.е. В Египет е овладян добивът на желязо от железни руди. Смята се, че това поставя началото на желязната епоха в историята на човечеството, която заменя каменната и бронзовата епоха. Но още преди 3-4 хиляди години жителите на Северното Черноморие - кимерийците - топят желязо от блатна руда.

Желязото не е загубило значението си и до днес. Това е най-важният метал на съвременната технология. Поради ниската си якост желязото практически не се използва в чиста форма. В ежедневието обаче продуктите от стомана или чугун често се наричат „желязо“. В края на краищата, важни структурни материали - стомани и чугуни - са сплави на желязо и въглерод. От тях се произвежда голямо разнообразие от предмети.

Осмоъгълният пиедестал на паметника на княз Владимир е изграден от тухли и облицован с чугун.

Прототипът на гигантската структура на Атомиума в Брюксел беше модел на желязна кристална решетка. След реконструкция Атомиумът отново е отворен за обществеността. Оригиналното покритие на всяка топка от 240 m2 е направено от 720 триъгълни алуминиеви плочи. Сега те са заменени от 48 плочи от неръждаема стомана.

В допълнение, желязото може да бъде компонент на сплави на основата на други метали, като никел. Магнитните сплави също съдържат желязо.

Създават се материали на основата на желязо, които могат да издържат на високи и ниски температури, вакуум и високо налягане. Успешно издържат на агресивни среди, променливо напрежение, радиоактивно излъчване и др.

Производството на желязо и неговите сплави непрекъснато нараства. Тези материали са универсални, технологични, достъпни и евтини в големи количества. Суровинната база на желязото е доста голяма. Вече проучените запаси от желязна руда ще стигнат поне за два века. Следователно желязото дълго ще остане „основата“ на цивилизацията.

Желязото отдавна се използва като художествен материал в Египет, Месопотамия и Индия. От Средновековието са запазени множество високохудожествени изделия от железни сплави. Съвременните художници също широко използват железни сплави. Материал от сайта

Сред многото художествени произведения не може да се изпусне „Планта на Мерцалов“ - произведение на изкуството на украински майстори. Изкован е от Алексей Мерцалов в Юзовския металургичен завод през 1886 г. Тя беше призната за достойна за Голямата награда на Всеруската индустриална и художествена изложба в Нижни Новгород. През 1900 г. „Палма Мерцалова“, като част от експозицията на Юзовския завод, получава най-високата награда на Световното изложение в Париж.

И в 21 век. Трудно е да се намери индустрия, която да не използва желязо. Неговото значение не е намаляло с прехода на много метални функции към синтетични материали, създадени от химическата промишленост.

Цели на урока:

формират представа за физичните и химичните свойства на желязото в зависимост от степента на окисление, което проявява, и естеството на окислителя;
развиват теоретичното мислене на учениците и способността им да предсказват свойствата на дадено вещество въз основа на познаването на неговата структура;
развиват концептуално мислене за такива операции като анализ, сравнение, обобщение, систематизиране;
развиват такива качества на мислене като обективност, сбитост и яснота, самоконтрол и активност.

Цели на урока:

актуализиране на знанията на учениците по темата: „Структура на атома“;
организирайте колективната работа на учениците от поставянето на учебна задача до крайния резултат (съставете справочна диаграма за урока);
обобщете материала по темата: „Метали“ и разгледайте свойствата на желязото и неговото приложение;
организират самостоятелна изследователска работа по двойки за изучаване на химичните свойства на желязото;
организират взаимен контрол на учениците в урока.

Тип урок:изучаване на нов материал.

Реактиви и оборудване:

желязо (прах, плоча, кламер),
сяра,
солна киселина,
меден (II) сулфат
желязна кристална решетка,
плакати за игри,
магнит,
селекция от илюстрации по темата,
епруветки,
спиртна лампа,
мачове,
лъжица за изгаряне на запалими вещества,
географски карти.

Структура на урока

Уводна част.
Учене на нов материал.
Съобщение за домашна работа.
Затвърдяване на изучения материал.

По време на часовете

1. Уводна част

Организиране на времето.

Проверка на наличността на учениците.

Съобщение за темата на урока. Записване на темата на дъската и в тетрадките на учениците.

2. Учене на нов материал

– Как мислите, каква ще бъде темата на нашия урок днес?

1. Появата на желязобележи началото на желязната епоха в човешката цивилизация.

Мечтаех за друга тъга
За сивата дамаска стомана.
Видях как се закаля стоманата
Като един от младите роби
Избраха го, нахраниха го,
Така че плътта му придобива сила.
Изчака датата на падежа
И тогава нажеженото острие
Те се потопиха в мускулестата плът,
Готовото острие беше извадено.
По-силен от стомана, Изтокът не е виждал,
По-силен от стомана и по-горчив от мъка.

(Демонстрация на рисунки.)

Желязото е сребристосив метал	Желязото е сребристосив метал
Тези гвоздеи са направени от желязо	Стоманата се използва в автомобилната индустрия
Стоманата се използва за производството на медицински инструменти	Стоманата се използва за направата на локомотиви
	Всички метали са обект на корозия
Всички метали са обект на корозия

2. Позиция на желязото в PSHEM.

Откриваме позицията на желязото в PSCEM, заряда на ядрото и разпределението на електроните в атома.

3. Физични свойства на желязото.

– Какви физични свойства на желязото знаете?

4. Химични свойства на желязото.

Демонстрация на опити.

Взаимодействие на желязо със сяра.

Практическа работа.

Взаимодействие на желязото със солна киселина.
Взаимодействие на желязо с меден (II) сулфат.

5. Използване на желязо.

Разговор по въпроси:

– Какво според вас е разпространението на желязото в природата?

– Под каква форма се среща желязото в природата?

– Каква е ролята на желязото в живота на хората и растенията?

3. Публикувайте домашни материали

14, пр. № 6, 8, 9 (въз основа на работната тетрадка към учебника на О. С. Габриелян „Химия 9“, 2003 г.).

4. Затвърдяване на изучения материал

Използвайки референтната схема, написана на дъската, направете заключение: какво е желязото и какви са неговите свойства?
Графична диктовка (предварително подгответе листове хартия с начертана права линия, разделена на 8 сегмента и номерирана според въпросите за диктовка. Маркирайте с количка „^“ върху сегмента номера на позицията, която се счита за правилна).

Опция 1.

Желязото е реактивен алкален метал.
Желязото се кове лесно.
Желязото е част от бронзовата сплав.
Външното енергийно ниво на железния атом има 2 електрона.
Желязото реагира с разредени киселини.
С халогените образува халогениди със степен на окисление +2.
Желязото не взаимодейства с кислорода.
Желязото може да се получи чрез електролиза на разтопена желязна сол.


1	2	3	4	5	6	7	8

Вариант 2.

Желязото е сребристо-бял метал.
Желязото няма способността да се магнетизира.
Атомите на желязото проявяват окислителни свойства.
Във външното енергийно ниво на железния атом има 1 електрон.
Желязото измества медта от разтворите на нейните соли.
С халогените образува съединения със степен на окисление +3.
С разтвор на сярна киселина образува железен (III) сулфат.
Желязото не корозира.


1	2	3	4	5	6	7	8

Критерии за маркиране:

„5“ – 0 грешки,
„4“ – 1-2 грешки,
„3“ – 3-4 грешки,
„2“ – 5 или повече грешки.

Използвани книги

Габриелян О.С. Химия 9 клас. – М.: Дропла, 2001.
Габриелян О.С. Книга за учители. – М.: Дропла, 2002.
Габриелян О.С. Химия 9 клас. Работна тетрадка. – М.: Дропла, 2003.
Образователна индустрия. Дайджест на статиите. Брой 3. – М.: MGIU, 2002.
Малышкина В. Занимателна химия. - Санкт Петербург, "Тригон", 2001 г.
Програмни и методически материали. Химия 8-11 клас. – М.: Дропла, 2001.
Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химия за домашно четене. – М.: Химия, 1995.
Отивам на час по химия. Книга за учители. – М.: „Първи септември”, 2000 г.

Химични и физични свойства на желязото

Реакция на желязо с кислород

Получаване на железни оксиди

Химични свойства на желязото

Получаване и използване на желязо

1. Уводна част

2. Учене на нов материал

3. Публикувайте домашни материали

4. Затвърдяване на изучения материал

Използвани книги

Приложения

Знаеш ли това?

Хематит

Магнетит

Пиритът е огнеподобен минерал

История

произход на името

Изотопи

Геохимия на желязото

Геохимични свойства на желязото

Желязни минерали

Основни находища

Касова бележка

Физични свойства

Химични свойства

Характерни степени на окисление

Свойства на просто вещество

Съединения на желязо(II).

Съединения на желязо(III).

Съединения на желязо(VI).

Железни съединения VII и VIII

Приложение

Биологично значение на желязото

Бележки

Източници (към раздел История)

Вижте също

Връзки

Желязо: история

Химични свойства на Fe

Използване на желязо в строителството

Използване на желязо в промишлеността

Използване на желязо в медицината

1. Уводна част

2. Учене на нов материал

3. Публикувайте домашни материали

4. Затвърдяване на изучения материал

Използвани книги

Приложения

Знаеш ли това?

Хематит

Магнетит

Пиритът е огнеподобен минерал

Функции на клетъчните органели

Алгоритъм за писане на есе по социални науки

Чернобил в мемоарите на очевидци Страшни истории за Чернобил