Ο σίδηρος είναι στοιχείο μιας πλευρικής υποομάδας της όγδοης ομάδας της τέταρτης περιόδου του περιοδικού συστήματος χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev με ατομικό αριθμό 26. Ονομάζεται με το σύμβολο Fe (lat. Ferrum). Ένα από τα πιο κοινά μέταλλα στον φλοιό της γης (δεύτερη θέση μετά το αλουμίνιο). Μέταλλο μέτριας δραστικότητας, αναγωγικός παράγοντας.
Κύριες καταστάσεις οξείδωσης - +2, +3
Μια απλή ουσία σίδηρος είναι ένα εύπλαστο ασημί-λευκό μέταλλο με υψηλή χημική αντιδραστικότητα: ο σίδηρος διαβρώνεται γρήγορα σε υψηλές θερμοκρασίες ή υψηλή υγρασία στον αέρα. Σε καθαρό οξυγόνο, ο σίδηρος καίγεται και σε λεπτή διασπορά, αναφλέγεται αυθόρμητα στον αέρα.
Χημικές ιδιότητες μιας απλής ουσίας - σιδήρου:
Σκουριά και καύση σε οξυγόνο
1) Στον αέρα, ο σίδηρος οξειδώνεται εύκολα παρουσία υγρασίας (σκουριάς):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3
Ένα θερμαινόμενο σύρμα σιδήρου καίγεται σε οξυγόνο, σχηματίζοντας άλατα - οξείδιο σιδήρου (II, III):
3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4
3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 ° С)
2) Σε υψηλές θερμοκρασίες (700–900°C), ο σίδηρος αντιδρά με τους υδρατμούς:
3Fe + 4H 2 O - t ° → Fe 3 O 4 + 4H 2
3) Ο σίδηρος αντιδρά με τα μη μέταλλα όταν θερμαίνεται:
2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °С)
Fe + S – t° → FeS (600 °C)
Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° С)
4) Σε μια σειρά τάσεων, βρίσκεται στα αριστερά του υδρογόνου, αντιδρά με αραιά οξέα Hcl και H 2 SO 4, ενώ σχηματίζονται άλατα σιδήρου (II) και απελευθερώνεται υδρογόνο:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (οι αντιδράσεις πραγματοποιούνται χωρίς πρόσβαση αέρα, διαφορετικά το Fe +2 μετατρέπεται σταδιακά από το οξυγόνο σε Fe +3)
Fe + H 2 SO 4 (διαφορ.) → FeSO 4 + H 2
Στα πυκνά οξειδωτικά οξέα, ο σίδηρος διαλύεται μόνο όταν θερμαίνεται, περνά αμέσως στο κατιόν Fe 3+:
2Fe + 6H 2 SO 4 (συμπ.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO 3 (συμπ.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
(στο κρύο, πυκνό νιτρικό και θειικό οξύ παθητικοποιώ
Ένα σιδερένιο καρφί βυθισμένο σε ένα γαλαζωπό διάλυμα θειικού χαλκού καλύπτεται σταδιακά με μια επίστρωση κόκκινου μεταλλικού χαλκού.
5) Ο σίδηρος εκτοπίζει τα μέταλλα στα δεξιά του σε διαλύματα των αλάτων τους.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Η αμφοτερικότητα του σιδήρου εκδηλώνεται μόνο σε συμπυκνωμένα αλκάλια κατά τη διάρκεια του βρασμού:
Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \u003d Na 2 ↓ + H 2
και σχηματίζεται ένα ίζημα τετραϋδροξοφερρικού νατρίου (II).
Τεχνικό σίδερο- κράματα σιδήρου με άνθρακα: ο χυτοσίδηρος περιέχει 2,06-6,67% C, ατσάλιΣυχνά υπάρχουν 0,02-2,06% C, άλλες φυσικές ακαθαρσίες (S, P, Si) και τεχνητά εισαγόμενα ειδικά πρόσθετα (Mn, Ni, Cr), τα οποία προσδίδουν στα κράματα σιδήρου τεχνικά χρήσιμες ιδιότητες - σκληρότητα, αντοχή σε θερμότητα και διάβρωση, ελασιμότητα κ.λπ. . .
Διαδικασία παραγωγής σιδήρου υψικαμίνων
Η διαδικασία παραγωγής σιδήρου σε υψικάμινο αποτελείται από τα ακόλουθα στάδια:
α) παρασκευή (καβούρδισμα) θειούχων και ανθρακικών μεταλλευμάτων - μετατροπή σε οξείδιο:
FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2, 800 ° С, -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2, 500-600 ° С, -CO 2)
β) καύση οπτάνθρακα με θερμή έκρηξη:
C (οπτάνθρακας) + O 2 (αέρας) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (κοκ) ⇌ 2CO (700-1000 ° C)
γ) αναγωγή του μεταλλεύματος οξειδίου με μονοξείδιο του άνθρακα CO διαδοχικά:
Fe2O3 → (CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 → (CO) FeO → (CO) Fe
δ) ενανθράκωση σιδήρου (έως 6,67% C) και τήξη χυτοσιδήρου:
Fe (t ) →(ντο(κοκ)900-1200°C) Fe (g) (χυτοσίδηρος, t pl 1145°С)
Στον χυτοσίδηρο, ο τσιμεντίτης Fe 2 C και ο γραφίτης υπάρχουν πάντα με τη μορφή κόκκων.
Παραγωγή χάλυβα
Η ανακατανομή του χυτοσιδήρου σε χάλυβα πραγματοποιείται σε ειδικούς κλιβάνους (μετατροπέας, ανοιχτή εστία, ηλεκτρική), οι οποίοι διαφέρουν ως προς τη μέθοδο θέρμανσης. θερμοκρασία διεργασίας 1700-2000 °C. Η φύσημα του εμπλουτισμένου με οξυγόνο αέρα καίει την περίσσεια άνθρακα από χυτοσίδηρο, καθώς και θείο, φώσφορο και πυρίτιο με τη μορφή οξειδίων. Στην περίπτωση αυτή, τα οξείδια είτε δεσμεύονται με τη μορφή καυσαερίων (CO 2, SO 2), είτε δεσμεύονται σε μια εύκολα διαχωρισμένη σκωρία - ένα μείγμα Ca 3 (PO 4) 2 και CaSiO 3. Για να ληφθούν ειδικοί χάλυβες, εισάγονται στον κλίβανο πρόσθετα κραμάτων άλλων μετάλλων.
Παραλαβήκαθαρός σίδηρος στη βιομηχανία - ηλεκτρόλυση διαλύματος αλάτων σιδήρου, για παράδειγμα:
FeCl 2 → Fe↓ + Cl 2 (90°C) (ηλεκτρόλυση)
(υπάρχουν και άλλες ειδικές μέθοδοι, συμπεριλαμβανομένης της αναγωγής των οξειδίων του σιδήρου με υδρογόνο).
Ο καθαρός σίδηρος χρησιμοποιείται στην παραγωγή ειδικών κραμάτων, στην κατασκευή πυρήνων ηλεκτρομαγνητών και μετασχηματιστών, ο χυτοσίδηρος χρησιμοποιείται στην παραγωγή χυτών και χάλυβα, ο χάλυβας χρησιμοποιείται ως δομικά υλικά και υλικά εργαλείων, συμπεριλαμβανομένης της φθοράς, της θερμότητας και της διάβρωσης - ανθεκτικά υλικά.
Οξείδιο σιδήρου (II). φά ΕΟ . Αμφοτερικό οξείδιο με μεγάλη υπεροχή βασικών ιδιοτήτων. Μαύρο, έχει ιοντική δομή Fe 2+ O 2-. Όταν θερμαίνεται, πρώτα αποσυντίθεται και μετά ξανασχηματίζεται. Δεν σχηματίζεται κατά την καύση του σιδήρου στον αέρα. Δεν αντιδρά με το νερό. Αποσυντίθεται από οξέα, λιωμένο με αλκάλια. Οξειδώνεται αργά στον υγρό αέρα. Ανακτάται από υδρογόνο, οπτάνθρακα. Συμμετέχει στη διαδικασία τήξης σιδήρου σε υψικάμινο. Χρησιμοποιείται ως συστατικό κεραμικών και ορυκτών χρωμάτων. Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
4FeO ⇌ (Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 ° С, 900-1000 ° С)
FeO + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + H 2 O
FeO + 4HNO 3 (συγκ.) \u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O
FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + Να 4φάμιΟ3 (κόκκινο.) τριοξοφερίτης (II)(400-500 °C)
FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (υψηλή καθαρότητα) (350 ° C)
FeO + C (κοκ) \u003d Fe + CO (πάνω από 1000 ° C)
FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 ° C)
4FeO + 2H 2 O (υγρασία) + O 2 (αέρας) → 4FeO (OH) (t)
6FeO + O 2 \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° С)
Παραλαβή V εργαστήρια: θερμική αποσύνθεση ενώσεων σιδήρου (II) χωρίς πρόσβαση στον αέρα:
Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C)
FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° С)
Οξείδιο δισιδήρου (III) - σίδηρος ( II ) ( Fe II Fe 2 III) O 4 . Διπλό οξείδιο. Μαύρο, έχει την ιοντική δομή Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Θερμικά σταθερό έως και υψηλές θερμοκρασίες. Δεν αντιδρά με το νερό. Αποσυντίθεται από οξέα. Μειώνεται από το υδρογόνο, τον καυτό σίδηρο. Συμμετέχει στη διαδικασία παραγωγής σιδήρου σε υψικάμινο. Χρησιμοποιείται ως συστατικό ορυκτών χρωμάτων ( μινιούμ σίδηρο), κεραμικά, χρωματιστό τσιμέντο. Το προϊόν ειδικής οξείδωσης της επιφάνειας των προϊόντων χάλυβα ( μαύρισμα, γαλάζιο). Η σύνθεση αντιστοιχεί σε καφέ σκουριά και σκούρα λέπια στο σίδηρο. Δεν συνιστάται η χρήση της φόρμουλας Fe 3 O 4. Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (πάνω από 1538 ° С)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8HC1 (διαφορ.) \u003d FeC1 2 + 2FeC1 3 + 4H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 10HNO 3 (συμπ.) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (αέρας) \u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° С)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (υψηλής καθαρότητας, 1000 ° C)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO \u003d 3 FeO + CO 2 (500-800 ° C)
(Fe II Fe 2 III) O4 + Fe ⇌4 FeO (900-1000 ° С, 560-700 ° С)
Παραλαβή:καύση σιδήρου (βλ.) στον αέρα.
μαγνητίτης.
Οξείδιο σιδήρου (III). φά ε 2 Ο 3 . Αμφοτερικό οξείδιο με υπεροχή βασικών ιδιοτήτων. Κόκκινο-καφέ, έχει ιοντική δομή (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Θερμικά σταθερό έως και υψηλές θερμοκρασίες. Δεν σχηματίζεται κατά την καύση του σιδήρου στον αέρα. Δεν αντιδρά με το νερό, από το διάλυμα κατακρημνίζεται ένα καφέ άμορφο ένυδρο Fe 2 O 3 nH 2 O. Αντιδρά αργά με οξέα και αλκάλια. Ανάγεται από το μονοξείδιο του άνθρακα, τον λιωμένο σίδηρο. Κράματα με οξείδια άλλων μετάλλων και σχηματίζει διπλά οξείδια - σπινελών(τα τεχνικά προϊόντα ονομάζονται φερρίτες). Χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη στην τήξη σιδήρου στη διαδικασία της υψικαμίνου, ως καταλύτης στην παραγωγή αμμωνίας, ως συστατικό κεραμικών, χρωματιστών τσιμέντων και ορυκτών χρωμάτων, σε θερμίτη συγκόλληση μεταλλικών κατασκευών, ως φορέας ήχου και εικόνας σε μαγνητικές ταινίες, ως γυαλιστικό για χάλυβα και γυαλί.
Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
6Fe 2 O 3 \u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° С)
Fe 2 O 3 + 6HC1 (razb.) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 ° C, p)
Fe 2 O 3 + 2NaOH (συμπ.) → H 2 O+ 2 ΝΕΝΑφάμιΟ 2 (το κόκκινο)διοξοφερρικός (III)
Fe 2 O 3 + MO \u003d (M II Fe 2 II I) O 4 (M \u003d Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)
Fe 2 O 3 + ZN 2 \u003d ZN 2 O + 2Fe (πολύ καθαρό, 1050-1100 ° С)
Fe 2 O 3 + Fe \u003d ZFeO (900 ° C)
3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° С)
Παραλαβήστο εργαστήριο - θερμική αποσύνθεση αλάτων σιδήρου (III) στον αέρα:
Fe 2 (SO 4) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° С)
4 (Fe (NO 3) 3 9 H 2 O) \u003d 2 Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 ° С)
Στη φύση - μεταλλεύματα οξειδίου του σιδήρου αιματίτης Fe 2 O 3 και λιμονίτης Fe 2 O 3 nH 2 O
Υδροξείδιο σιδήρου (II). φά e(OH) 2 . Αμφοτερικό υδροξείδιο με κυριαρχία βασικών ιδιοτήτων. Λευκοί (μερικές φορές με πρασινωπή απόχρωση), οι δεσμοί Fe-OH είναι κυρίως ομοιοπολικοί. Θερμικά ασταθής. Οξειδώνεται εύκολα στον αέρα, ειδικά όταν είναι υγρό (σκουραίνει). Αδιάλυτο στο νερό. Αντιδρά με αραιά οξέα, συμπυκνωμένα αλκάλια. Τυπικός αναστηλωτής. Ενδιάμεσο προϊόν στη σκουριά του σιδήρου. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή της ενεργής μάζας μπαταριών σιδήρου-νικελίου.
Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C, σε atm.N 2)
Fe (OH) 2 + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \u003d Na 2 ↓ (μπλε-πράσινο) (βραστό)
4Fe(OH) 2 (αιώρημα) + O 2 (αέρας) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)
2Fe (OH) 2 (εναιώρημα) + H 2 O 2 (razb.) \u003d 2FeO (OH) ↓ + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + KNO 3 (συγκ.) \u003d FeO (OH) ↓ + NO + KOH (60 ° С)
Παραλαβή: καθίζηση από διάλυμα με αλκάλια ή ένυδρη αμμωνία σε αδρανή ατμόσφαιρα:
Fe 2+ + 2OH (razb.) = φάe(OH) 2 ↓
Fe 2+ + 2 (ΝΗ 3 Η 2 Ο) = φάe(OH) 2 ↓+ 2ΝΗ4
Μεταϋδροξείδιο του σιδήρου φά eO(OH). Αμφοτερικό υδροξείδιο με κυριαρχία βασικών ιδιοτήτων. Οι ανοιχτό καφέ, οι δεσμοί Fe-O και Fe-OH είναι κυρίως ομοιοπολικοί. Όταν θερμαίνεται, αποσυντίθεται χωρίς να λιώσει. Αδιάλυτο στο νερό. Κατακρημνίζεται από το διάλυμα με τη μορφή ενός καφέ άμορφου πολυένυδρου Fe 2 O 3 nH 2 O, το οποίο, όταν διατηρείται σε αραιό αλκαλικό διάλυμα ή όταν ξηραίνεται, μετατρέπεται σε FeO (OH). Αντιδρά με οξέα, στερεά αλκάλια. Ασθενής οξειδωτικός και αναγωγικός παράγοντας. Συντήκεται με Fe(OH) 2. Ενδιάμεσο προϊόν στη σκουριά του σιδήρου. Χρησιμοποιείται ως βάση για κίτρινα ορυκτά χρώματα και σμάλτα, ως απορροφητής καυσαερίων, ως καταλύτης στην οργανική σύνθεση.
Η σύνθεση σύνδεσης Fe(OH) 3 δεν είναι γνωστή (δεν λαμβάνεται).
Εξισώσεις των πιο σημαντικών αντιδράσεων:
Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 °C, —H 2 Ο) FeO(OH)→( 560-700°C στον αέρα, -H2O)→ Fe 2 O 3
FeO (OH) + ZNS1 (razb.) \u003d FeC1 3 + 2H 2 O
FeO(OH)→ Fe 2 Ο 3 . nH 2 Ο-κολλοειδές(NaOH (συμπ.))
FeO(OH) → Νένα 3 [φάe(OH) 6 ]άσπρο Na 5 και K4, αντίστοιχα. Και στις δύο περιπτώσεις, ένα μπλε προϊόν της ίδιας σύνθεσης και δομής, το KFe III, κατακρημνίζεται. Στο εργαστήριο, αυτό το ίζημα ονομάζεται κυανούν χρώμα, ή μπλε τουρμπουλ:
Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓
Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓
Χημικές ονομασίες των αρχικών αντιδραστηρίων και του προϊόντος αντίδρασης:
K 3 Fe III - εξακυανοφερρικό κάλιο (III)
K 4 Fe III - εξακυανοφερτικό κάλιο (II)
KFe III - εξακυανοφερρικός (II) σίδηρος (III) κάλιο
Επιπλέον, το θειοκυανικό ιόν NCS - είναι ένα καλό αντιδραστήριο για τα ιόντα Fe 3+, ο σίδηρος (III) συνδυάζεται με αυτό και εμφανίζεται ένα έντονο κόκκινο («αιματηρό») χρώμα:
Fe 3+ + 6NCS - = 3-
Με αυτό το αντιδραστήριο (για παράδειγμα, με τη μορφή άλατος KNCS), μπορούν να ανιχνευθούν ακόμη και ίχνη σιδήρου (III) στο νερό της βρύσης εάν περάσει από σιδερένιες σωλήνες καλυμμένους με σκουριά από το εσωτερικό.
Να γίνει καλά. από μεταλλεύματα εφευρέθηκε στο ζαπ. μέρη της Ασίας τη 2η χιλιετία π.Χ. μι.; στη συνέχεια η εφαρμογή του διαδεδομένη στη Βαβυλώνα, την Αίγυπτο, την Ελλάδα. να αντικαταστήσει τα χάλκινα, γ. μπήκε το σίδερο. Σύμφωνα με το περιεχόμενο στη λιθόσφαιρα (4,65 wt.%) Λοιπόν. καταλαμβάνει τη 2η θέση μεταξύ των μετάλλων (στην 1η αλουμίνιο) και σχηματίζει περίπου. 300 ορυκτά (οξείδια, σουλφίδια, πυριτικά, ανθρακικά κ.λπ.).
Ο Ζ. μπορεί να υπάρχει με τη μορφή τριών αλλο-ρόπιχ. τροποποιήσεις: a-Fe με bcc, y-Fe με fcc και 8-Fe με κρυσταλλικό bcc. σχάρες? Το a-Fe είναι σιδηρομαγνητικό έως 769 "C (σημείο Curie). Οι τροποποιήσεις y ~ Fe και b-Fe είναι παραμαγνητικές. Πολυμορφικοί μετασχηματισμοί σιδήρου και χάλυβα κατά τη θέρμανση και την ψύξη ανακαλύφθηκαν το 1868 από τον D.K. Chernov. Το Fe παρουσιάζει μεταβλητό σθένος ( Οι ενώσεις του ελαίου 2 και 3 σθένους είναι πιο σταθερές.) Με το οξυγόνο, το λάδι σχηματίζει τα οξείδια FeO, Fe2O3 και Fe3O4.< 0,01 мае %) 7,874 г/ /см3, /т=1539"С, /КИЛ*3200«С.
Zh. - το πιο σημαντικό μέταλλο της σύγχρονης τεχνολογίας. Στην καθαρή του μορφή λόγω χαμηλής αντοχής. πρακτικός δεν χρησιμοποιείται Κύριος μασάζ. Χρησιμοποιείται σε μορφή κραμάτων που διαφέρουν πολύ σε σύνθεση και St. Για το μερίδιο των κραμάτων αντιπροσωπεύει το ~ 95% όλων των μετάλλων. προϊόντα.
Ο καθαρός Fe λαμβάνεται σε σχετικά μικρές ποσότητες με ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων των αλάτων του ή με αναγωγή με υδρογόνο. Αρκετά. ΚΑΘΑΡΗ λαμβάνουν άμεση αποκατάσταση. μη ενδιάμεσο από συμπυκνώματα μεταλλεύματος (παρακάμπτοντας τον τομέα, κλίβανο), υδρογόνο, φύση, αέριο ή άνθρακα σε χαμηλή θερμοκρασία (σπογγώδης Fe, σκόνη σιδήρου, επιμεταλλωμένα σφαιρίδια):
Σφουγγάρι - μια πορώδης μάζα με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο, πάρτε. μείωση των οξειδίων σε /< /пл. Сырье - ж. руда, окатыши, железорудный концентрат и прокатная окалина , а восстановитель -углерод (некоксующийся уголь , антрацит , торф, сажа), газы (водород, конверторов., природ, и др. горючие газы) или их сочетание. Г. ж. для выплавки качеств, стали в электропечах, должно иметь степень металлизации рем/реобш ^ 85 % (желат. 92-95 %) и пустой породы < 4-5 %. Содержание углерода зависит от способа произ-ва г. ж. В процессах FIOR, SL-RN и HIB получают г. ж. с 0,2-0,7 % С, в процессе Midrex 0,8-2,5 % С. При газ. восстановлении содерж. 0,01-0,015 % S. Фосфор присутствует в виде оксидов и после расплавления переходит в шлак. Из г. ж., получаемого способами H-Iron, Heganes и Сулинского мет. з-да с 97-99 % FeM механич. измельчением с последующим отжигом изготовляют жел. порошок. Общая пористость г. ж. из руды - 45- 50 %, из окатышей 45-70 %. Насыпная масса - 1,6-2,1 т/м3. Для г. ж. характерна большая уд. поверхность , к-рая, включая внутр. пов-ть открытых пор, сост. 0,2-1 М3/г. Г. ж. имеет по-выш. склонность к вторичному окислению. При темп-pax в печи ниже 550-575 °С охлажд. металлизов. продукт пирофорен (самовозгорается на воздухе при комн. темп-ре). В совр. процессах г. ж. получают при / >700 °C, που μειώνει τη δραστηριότητά του και επιτρέπει την αποθήκευση στον αέρα (ελλείψει υγρασίας) χωρίς αισθητή μείωση του βαθμού επιμετάλλωσης. Το G. Zh., που παράγεται με τεχνολογία υψηλής θερμοκρασίας - στους /> 850 ° C, έχει χαμηλή τάση για δευτερογενή οξείδωση όταν υγραίνεται, γεγονός που εξασφαλίζει. ασφαλής μεταφορά του σε ανοιχτά βαγόνια, μεταφορά μέσω θαλάσσης (ποτάμια) μεταφορά, αποθήκευση σε ανοιχτούς σωρούς.
Σίδηρος άμεσης παραγωγής - σίδηρος που λαμβάνεται χημικά, ηλεκτροχημικά. ή χημειοθερμική. τρόπους άμεσα. από μετάλλευμα, παρακάμπτοντας την περιοχή, φούρνος, σε μορφή σκόνης, σφουγγάρι. σίδηρος (μεταλλοποίηση. πέλλετ), κράκερ ή υγρό μέταλλο. Naib, η παραγωγή σφουγγαριών έχει λάβει ανάπτυξη. σιδήρου στους 700-1150 ° C με μεθόδους αερίου. ανάκτηση μεταλλεύματος (pellets) σε φρεατικούς κλιβάνους και με τη βοήθεια τηλεόρασης. καύσιμο σε περιστροφή φούρνους. Το L.p.p. με 88-93% FeM χρησιμοποιείται ως χρέωση για τη χαλυβουργία και με υψηλότερη περιεκτικότητα (98-99%) για την παραγωγή σιδήρου. σκόνη;
Σίδηρος καρβονυλίου - σκόνη σιδήρου που λαμβάνεται με θερμική. αποσύνθεση πεντακαρβονυλίου σιδήρου. είναι υψηλής καθαρότητας.
αυτοφυής σίδηρος - στ., που βρίσκεται στη φύση με τη μορφή ορυκτών. Διακρίνετε ανάλογα με τις συνθήκες εύρεσης τελλουρικού. ή επίγεια (νικέλιο-σίδηρος) και μετεωρίτης (κοσμική) s. και. Telluric. σίδηρος - ένα σπάνιο ορυκτό - τροποποίηση a-Fe, εμφανίζεται με τη μορφή otd. νιφάδες, κόκκους, σπογγώδεις μάζες και συστάδες. Σύνθεση - tv. διάλυμα Fe και Ni (έως 30% Ni). Μετεωρίτης s. και. που σχηματίζεται στις διαδικασίες σχηματισμού του κοσμικού. σώματα και πτώσεις στη Γη με τη μορφή μετεωριτών. περιέχει έως και 25% Ni. Χρώμα ατσάλι γκρι έως μαύρο, μεταλλικό. γκλίτερ, αδιαφανές, tv. σημεία 4-5 για ορυκτολογικά. κλίμακα, y = 7,3-8,2 g/cm3 (ανάλογα με την περιεκτικότητα σε Ni). Ισχυρά μαγνητικό, καλά σφυρηλατημένο.
Ηλεκτρολυτικό σίδηρο - φ., που λαμβάνεται με ηλεκτρολυτικό. διύλιση? έχει υψηλή καθαρότητα ακαθαρσιών (<0,02 % С; 0,01 % О2);
ηλεκτρικός σίδηρος - χάλυβας που χρησιμοποιείται στην ηλεκτρική μηχανική (ή λεγόμενος τεχνικός καθαρός σίδηρος) με συνολική περιεκτικότητα. ακαθαρσίες έως 0,08-0,10%, συμπεριλαμβανομένου έως 0,05% S. E.zh. έχει ένα μικρό ρυθμό. ηλεκτρικός αντίσταση, έχει ώθηση. απώλειες δινορευμάτων, και ως εκ τούτου η χρήση του είναι περιορισμένη κυρίως. μεταμαγνητικά κυκλώματα, μαγνητική ροή (κομμάτια πόλων, μαγνητικά κυκλώματα, ρελέ, κ.λπ.).
A-σίδερο - τροποποίηση χαμηλής θερμοκρασίας σιδήρου με πλέγμα bcc (στους 20 ° C a \u003d 286.645 μ.μ.), σταθερό< 910 °С; a-Fe ферромагнитно при t < 769 °С (точка Кюри);
U-Iron - τροποποίηση σιδήρου σε υψηλή θερμοκρασία με πλέγμα fcc (a = 364 pm), σταθερό στους 910-1400 ° C. παραμαγνητικός;
Το 5-σίδερο είναι μια τροποποίηση σιδήρου σε υψηλή θερμοκρασία με πλέγμα bcc (a = 294 pm), σταθερό από 1400 °C έως tm, παραμαγνητικό.
- Ονομασία - Fe (Σίδηρος);
- Περίοδος - IV;
- Ομάδα - 8 (VIII);
- Ατομική μάζα - 55,845;
- Ατομικός αριθμός - 26;
- Ακτίνα ατόμου = 126 μ.μ.
- Ομοιοπολική ακτίνα = 117 μ.μ.
- Κατανομή ηλεκτρονίων - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ;
- t τήξη = 1535°C;
- σημείο βρασμού = 2750°C;
- Ηλεκτραρνητικότητα (σύμφωνα με τον Pauling / σύμφωνα με τους Alpred και Rochov) = 1,83 / 1,64;
- Κατάσταση οξείδωσης: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
- Πυκνότητα (n.a.) \u003d 7,874 g / cm 3;
- Μοριακός όγκος = 7,1 cm 3 / mol.
Ενώσεις σιδήρου:
Ο σίδηρος είναι το πιο άφθονο μέταλλο στον φλοιό της Γης (5,1% κατά μάζα) μετά το αλουμίνιο.
Στη Γη, ο σίδηρος σε ελεύθερη κατάσταση βρίσκεται σε μικρές ποσότητες με τη μορφή ψήγματα, καθώς και σε πεσμένους μετεωρίτες.
Βιομηχανικά, ο σίδηρος εξορύσσεται σε κοιτάσματα σιδηρομεταλλεύματος, από ορυκτά που περιέχουν σίδηρο: μαγνητικό, κόκκινο, καφέ σιδηρομετάλλευμα.
Πρέπει να πούμε ότι ο σίδηρος είναι μέρος πολλών φυσικών ορυκτών, προκαλώντας το φυσικό τους χρώμα. Το χρώμα των ορυκτών εξαρτάται από τη συγκέντρωση και την αναλογία των ιόντων σιδήρου Fe 2+ /Fe 3+ , καθώς και από τα άτομα που περιβάλλουν αυτά τα ιόντα. Για παράδειγμα, η παρουσία ακαθαρσιών ιόντων σιδήρου επηρεάζει το χρώμα πολλών πολύτιμων και ημιπολύτιμων λίθων: τοπάζι (από ανοιχτό κίτρινο έως κόκκινο), ζαφείρια (από μπλε έως σκούρο μπλε), γαλαζοπράσινες (από ανοιχτό μπλε έως πρασινωπό μπλε) και σύντομα.
Ο σίδηρος βρίσκεται στους ιστούς των ζώων και των φυτών, για παράδειγμα, περίπου 5 g σιδήρου υπάρχουν στο σώμα ενός ενήλικα. Ο σίδηρος είναι ένα ζωτικό στοιχείο, είναι μέρος της πρωτεΐνης αιμοσφαιρίνης, που συμμετέχει στη μεταφορά του οξυγόνου από τους πνεύμονες στους ιστούς και τα κύτταρα. Με έλλειψη σιδήρου στο ανθρώπινο σώμα, αναπτύσσεται αναιμία (σιδηροανεπάρκεια αναιμία).
Ρύζι. Η δομή του ατόμου σιδήρου.
Η ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμου σιδήρου είναι 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (βλ. Ηλεκτρονική δομή ατόμων). Στο σχηματισμό χημικών δεσμών με άλλα στοιχεία, μπορούν να συμμετέχουν 2 ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο εξωτερικό επίπεδο 4s + 6 ηλεκτρόνια του 3d υποεπιπέδου (8 ηλεκτρόνια συνολικά), επομένως, στις ενώσεις, ο σίδηρος μπορεί να λάβει καταστάσεις οξείδωσης +8, +6, +4, +3, +2, +1, (τα πιο συνηθισμένα είναι τα +3, +2). Ο σίδηρος έχει μέση χημική δραστηριότητα.
Ρύζι. Καταστάσεις οξείδωσης σιδήρου: +2, +3.
Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου:
- ασημί-λευκό μέταλλο?
- στην καθαρή του μορφή είναι αρκετά μαλακό και πλαστικό.
- έχει καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Ο σίδηρος υπάρχει με τη μορφή τεσσάρων τροποποιήσεων (διαφέρουν ως προς τη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος): α-σίδηρος; β-σίδηρος; γ-σίδερο; δ-σίδερο.
Χημικές ιδιότητες του σιδήρου
- αντιδρά με το οξυγόνο, ανάλογα με τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση οξυγόνου, μπορούν να σχηματιστούν διάφορα προϊόντα ή μείγμα προϊόντων οξείδωσης σιδήρου (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4):
3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4; - οξείδωση σιδήρου σε χαμηλές θερμοκρασίες:
4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; - αντιδρά με υδρατμούς:
3Fe + 4H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2; - Ο λεπτώς θρυμματισμένος σίδηρος αντιδρά όταν θερμαίνεται με θείο και χλώριο (θειούχος και χλωριούχος σίδηρος):
Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3; - αντιδρά με πυρίτιο, άνθρακα, φώσφορο σε υψηλές θερμοκρασίες:
3Fe + C = Fe 3 C; - με άλλα μέταλλα και με αμέταλλα, ο σίδηρος μπορεί να σχηματίσει κράματα.
- Ο σίδηρος εκτοπίζει λιγότερο ενεργά μέταλλα από τα άλατά τους:
Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu; - με αραιά οξέα, ο σίδηρος δρα ως αναγωγικός παράγοντας, σχηματίζοντας άλατα:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2; - με αραιό νιτρικό οξύ, ο σίδηρος σχηματίζει διάφορα προϊόντα αναγωγής οξέος, ανάλογα με τη συγκέντρωσή του (N 2, N 2 O, NO 2).
Λήψη και χρήση σιδήρου
Λαμβάνεται βιομηχανικός σίδηρος λιώσιμοχυτοσίδηρος και χάλυβας.
Ο χυτοσίδηρος είναι ένα κράμα σιδήρου με ακαθαρσίες πυριτίου, μαγγανίου, θείου, φωσφόρου, άνθρακα. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα στο χυτοσίδηρο υπερβαίνει το 2% (στο χάλυβα, λιγότερο από 2%).
Ο καθαρός σίδηρος λαμβάνεται:
- σε μετατροπείς οξυγόνου από χυτοσίδηρο.
- Αναγωγή των οξειδίων του σιδήρου με υδρογόνο και δισθενές μονοξείδιο του άνθρακα.
- ηλεκτρόλυση των αντίστοιχων αλάτων.
Ο χυτοσίδηρος λαμβάνεται από τα μεταλλεύματα σιδήρου με την αναγωγή των οξειδίων του σιδήρου. Ο χυτοσίδηρος τήκεται σε υψικάμινους. Ο οπτάνθρακας χρησιμοποιείται ως πηγή θερμότητας σε υψικάμινο.
Η υψικάμινος είναι μια πολύ περίπλοκη τεχνική κατασκευή ύψους αρκετών δεκάδων μέτρων. Είναι στρωμένο από πυρίμαχα τούβλα και προστατεύεται από εξωτερικό χαλύβδινο περίβλημα. Από το 2013, η μεγαλύτερη υψικάμινος κατασκευάστηκε στη Νότια Κορέα από την εταιρεία χάλυβα POSCO σε μεταλλουργικό εργοστάσιο στην πόλη Kwangyang (ο όγκος του κλιβάνου μετά τον εκσυγχρονισμό ήταν 6.000 κυβικά μέτρα με ετήσια δυναμικότητα 5.700.000 τόνους).
Ρύζι. Υψικάμινος.
Η διαδικασία τήξης σιδήρου σε υψικάμινο συνεχίζεται συνεχώς για αρκετές δεκαετίες, έως ότου ο κλίβανος φτάσει στο τέλος της ζωής του.
Ρύζι. Διαδικασία τήξης σιδήρου σε υψικάμινο.
- εμπλουτισμένα μεταλλεύματα (μαγνητικό, κόκκινο, καφέ σιδηρομετάλλευμα) και οπτάνθρακας χύνονται μέσω της κορυφής που βρίσκεται στην κορυφή της υψικάμινου.
- οι διαδικασίες ανάκτησης σιδήρου από μετάλλευμα υπό τη δράση του μονοξειδίου του άνθρακα (II) προχωρούν στο μεσαίο τμήμα της υψικάμινου (άξονας) σε θερμοκρασία 450-1100 ° C (τα οξείδια του σιδήρου ανάγονται σε μέταλλο):
- 450-500°C - 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2;
- 600°C - Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2;
- 800°C - FeO + CO = Fe + CO2;
- μέρος του οξειδίου του σιδήρου ανάγεται με κωκ: FeO + C = Fe + CO.
- Παράλληλα, υπάρχει μια διαδικασία αναγωγής των οξειδίων του πυριτίου και του μαγγανίου (που περιλαμβάνονται στο σιδηρομετάλλευμα με τη μορφή ακαθαρσιών), το πυρίτιο και το μαγγάνιο αποτελούν μέρος του χυτοσιδήρου τήξης:
- SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO;
- Mn 2 O 3 + 3C \u003d 2Mn + 3CO.
- κατά τη θερμική αποσύνθεση του ασβεστόλιθου (που εισάγεται σε υψικάμινο), σχηματίζεται οξείδιο του ασβεστίου, το οποίο αντιδρά με οξείδια του πυριτίου και του αλουμινίου που περιέχονται στο μετάλλευμα:
- CaCO 3 \u003d CaO + CO 2;
- CaO + SiO 2 \u003d CaSiO 3;
- CaO + Al 2 O 3 \u003d Ca (AlO 2) 2.
- στους 1100°C σταματά η διαδικασία μείωσης του σιδήρου.
- κάτω από τον άξονα υπάρχει ένα ατμόλουτρο, το ευρύτερο τμήμα της υψικάμινου, κάτω από το οποίο υπάρχει ένας ώμος, στον οποίο καίγεται ο κοκ και σχηματίζονται υγρά προϊόντα τήξης - χυτοσίδηρος και σκωρία, που συσσωρεύονται στο κάτω μέρος του κλιβάνου - η εστία?
- Στο πάνω μέρος της εστίας σε θερμοκρασία 1500°C, λαμβάνει χώρα εντατική καύση οπτάνθρακα στον πίδακα εμφυσημένου αέρα: C + O 2 = CO 2 ;
- περνώντας από ζεστό κοκ, το μονοξείδιο του άνθρακα (IV) μετατρέπεται σε μονοξείδιο του άνθρακα (II), το οποίο είναι αναγωγικός παράγοντας σιδήρου (βλ. παραπάνω): CO 2 + C \u003d 2CO.
- Οι σκωρίες που σχηματίζονται από πυριτικά και αργιλοπυριτικά άλατα ασβεστίου βρίσκονται πάνω από τον χυτοσίδηρο, προστατεύοντάς τον από τη δράση του οξυγόνου.
- μέσω ειδικών ανοιγμάτων που βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα της εστίας, ο χυτοσίδηρος και η σκωρία απελευθερώνονται έξω.
- Το μεγαλύτερο μέρος του χυτοσιδήρου πηγαίνει σε περαιτέρω επεξεργασία - τήξη χάλυβα.
Ο χάλυβας τήκεται από χυτοσίδηρο και παλιοσίδερα με τη μέθοδο του μετατροπέα (η ανοιχτή εστία είναι ήδη ξεπερασμένη, αν και χρησιμοποιείται ακόμα) ή με ηλεκτρική τήξη (σε ηλεκτρικούς κλιβάνους, επαγωγικούς κλιβάνους). Η ουσία της διαδικασίας (επεξεργασία σιδήρου) είναι η μείωση της συγκέντρωσης άνθρακα και άλλων ακαθαρσιών με οξείδωση με οξυγόνο.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η συγκέντρωση άνθρακα στον χάλυβα δεν υπερβαίνει το 2%. Λόγω αυτού, ο χάλυβας, σε αντίθεση με τον χυτοσίδηρο, είναι αρκετά εύκολος στη σφυρηλάτηση και την κύλιση, γεγονός που καθιστά δυνατή την κατασκευή διαφόρων προϊόντων από αυτό με υψηλή σκληρότητα και αντοχή.
Η σκληρότητα του χάλυβα εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε άνθρακα (όσο περισσότερος άνθρακας, τόσο πιο σκληρός είναι ο χάλυβας) σε μια συγκεκριμένη κατηγορία χάλυβα και συνθήκες θερμικής επεξεργασίας. Κατά τη διάρκεια της σκλήρυνσης (αργή ψύξη), ο χάλυβας γίνεται μαλακός. όταν σβήσει (ψύχεται γρήγορα), ο χάλυβας γίνεται πολύ σκληρός.
Για να δώσουν στον χάλυβα τις επιθυμητές ειδικές ιδιότητες, προστίθενται πρόσθετα κραμάτων: χρώμιο, νικέλιο, πυρίτιο, μολυβδαίνιο, βανάδιο, μαγγάνιο κ.λπ.
Ο χυτοσίδηρος και ο χάλυβας είναι τα σημαντικότερα δομικά υλικά στη συντριπτική πλειοψηφία των τομέων της εθνικής οικονομίας.
Ο βιολογικός ρόλος του σιδήρου:
- το σώμα ενός ενήλικα περιέχει περίπου 5 g σιδήρου.
- ο σίδηρος παίζει σημαντικό ρόλο στο έργο των αιμοποιητικών οργάνων.
- Ο σίδηρος είναι μέρος πολλών σύνθετων πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων (αιμοσφαιρίνη, μυοσφαιρίνη, διάφορα ένζυμα).
Ο σίδηρος είναι ένα πολύ γνωστό χημικό στοιχείο. Ανήκει στα μέταλλα με μέση δραστικότητα. Θα εξετάσουμε τις ιδιότητες και τη χρήση του σιδήρου σε αυτό το άρθρο.
Επικράτηση στη φύση
Υπάρχει ένας αρκετά μεγάλος αριθμός ορυκτών που περιλαμβάνουν σίδηρο. Πρώτα απ 'όλα, είναι μαγνητίτης. Είναι εβδομήντα δύο τοις εκατό σίδηρος. Ο χημικός του τύπος είναι Fe 3 O 4 . Αυτό το ορυκτό ονομάζεται επίσης μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα. Έχει ανοιχτό γκρι χρώμα, μερικές φορές με σκούρο γκρι, μέχρι μαύρο, με μεταλλική γυαλάδα. Το μεγαλύτερο κοίτασμα της μεταξύ των χωρών της ΚΑΚ βρίσκεται στα Ουράλια.
Το επόμενο ορυκτό με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο είναι ο αιματίτης - αποτελείται από εβδομήντα τοις εκατό αυτού του στοιχείου. Ο χημικός τύπος του είναι Fe 2 O 3 . Ονομάζεται επίσης κόκκινο σιδηρομετάλλευμα. Έχει χρώμα από κόκκινο-καφέ έως κόκκινο-γκρι. Το μεγαλύτερο κοίτασμα στην επικράτεια των χωρών της ΚΑΚ βρίσκεται στο Krivoy Rog.
Το τρίτο ορυκτό από την άποψη της περιεκτικότητας σε σίδηρο είναι ο λιμονίτης. Εδώ, ο σίδηρος είναι εξήντα τοις εκατό της συνολικής μάζας. Είναι ένας κρυσταλλικός ένυδρος, δηλαδή, τα μόρια του νερού υφαίνονται στο κρυσταλλικό του πλέγμα, ο χημικός του τύπος είναι Fe 2 O 3 .H 2 O. Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτό το ορυκτό έχει ένα κιτρινοκαφέ χρώμα, περιστασιακά καφέ. Είναι ένα από τα κύρια συστατικά της φυσικής ώχρας και χρησιμοποιείται ως χρωστική ουσία. Ονομάζεται επίσης καφέ σιδερένιος λίθος. Τα μεγαλύτερα περιστατικά είναι η Κριμαία, τα Ουράλια.
Στον σιδερίτη, το λεγόμενο σιδηρομετάλλευμα spar, σαράντα οκτώ τοις εκατό του σιδήρου. Ο χημικός τύπος του είναι FeCO 3 . Η δομή του είναι ετερογενής και αποτελείται από κρυστάλλους διαφορετικών χρωμάτων που συνδέονται μεταξύ τους: γκρι, ανοιχτό πράσινο, γκρι-κίτρινο, καφέ-κίτρινο κ.λπ.
Το τελευταίο φυσικό ορυκτό με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο είναι ο πυρίτης. Έχει τον ακόλουθο χημικό τύπο FeS 2 . Ο σίδηρος σε αυτό είναι σαράντα έξι τοις εκατό της συνολικής μάζας. Λόγω των ατόμων θείου, αυτό το ορυκτό έχει ένα χρυσοκίτρινο χρώμα.
Πολλά από τα μέταλλα που εξετάζονται χρησιμοποιούνται για τη λήψη καθαρού σιδήρου. Επιπλέον, ο αιματίτης χρησιμοποιείται στην κατασκευή κοσμημάτων από φυσικές πέτρες. Τα εγκλείσματα πυρίτη μπορούν να βρεθούν σε κοσμήματα lapis lazuli. Επιπλέον, ο σίδηρος βρίσκεται στη φύση στη σύνθεση των ζωντανών οργανισμών - είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά του κυττάρου. Αυτό το ιχνοστοιχείο πρέπει να παρέχεται στο ανθρώπινο σώμα σε επαρκείς ποσότητες. Οι θεραπευτικές ιδιότητες του σιδήρου οφείλονται σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι αυτό το χημικό στοιχείο είναι η βάση της αιμοσφαιρίνης. Ως εκ τούτου, η χρήση σιδήρου έχει καλή επίδραση στην κατάσταση του αίματος, και επομένως σε ολόκληρο τον οργανισμό ως σύνολο.
Σίδηρος: φυσικές και χημικές ιδιότητες
Ας ρίξουμε μια ματιά σε αυτές τις δύο κύριες ενότητες με τη σειρά. σίδηρος είναι η όψη, η πυκνότητα, το σημείο τήξης του κλπ. Δηλαδή όλα τα διακριτικά γνωρίσματα μιας ουσίας που σχετίζονται με τη φυσική. Οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου είναι η ικανότητά του να αντιδρά με άλλες ενώσεις. Ας ξεκινήσουμε με το πρώτο.
Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου
Στην καθαρή του μορφή υπό κανονικές συνθήκες, είναι στερεό. Έχει ασημί-γκρι χρώμα και έντονη μεταλλική γυαλάδα. Οι μηχανικές ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν ένα επίπεδο σκληρότητας She ίσο με τέσσερα (μέτρια). Ο σίδηρος έχει καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Το τελευταίο χαρακτηριστικό μπορεί να γίνει αισθητό αγγίζοντας ένα σιδερένιο αντικείμενο σε ένα κρύο δωμάτιο. Επειδή αυτό το υλικό μεταφέρει τη θερμότητα γρήγορα, αφαιρεί πολύ από το δέρμα σας σε σύντομο χρονικό διάστημα, γι' αυτό και αισθάνεστε κρύο.
Αγγίζοντας, για παράδειγμα, ένα δέντρο, μπορεί να σημειωθεί ότι η θερμική του αγωγιμότητα είναι πολύ χαμηλότερη. Οι φυσικές ιδιότητες του σιδήρου είναι τα σημεία τήξης και βρασμού του. Η πρώτη είναι 1539 βαθμοί Κελσίου, η δεύτερη είναι 2860 βαθμοί Κελσίου. Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι χαρακτηριστικές ιδιότητες του σιδήρου είναι η καλή ολκιμότητα και η τήξη. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό.
Στις φυσικές ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνεται και ο σιδηρομαγνητισμός του. Τι είναι? Ο σίδηρος, του οποίου τις μαγνητικές ιδιότητες μπορούμε να παρατηρούμε σε πρακτικά παραδείγματα καθημερινά, είναι το μόνο μέταλλο που έχει τόσο μοναδικό διακριτικό χαρακτηριστικό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτό το υλικό μπορεί να μαγνητιστεί υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου. Και μετά τον τερματισμό της δράσης του τελευταίου, ο σίδηρος, οι μαγνητικές ιδιότητες του οποίου μόλις σχηματίστηκαν, παραμένει μαγνήτης για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι στη δομή αυτού του μετάλλου υπάρχουν πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια που μπορούν να κινηθούν.
Από άποψη χημείας
Αυτό το στοιχείο ανήκει στα μέταλλα μέσης δραστικότητας. Αλλά οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου είναι χαρακτηριστικές για όλα τα άλλα μέταλλα (εκτός από εκείνα που βρίσκονται στα δεξιά του υδρογόνου στην ηλεκτροχημική σειρά). Είναι ικανό να αντιδρά με πολλές κατηγορίες ουσιών.
Ας ξεκινήσουμε απλά
Το σίδηρο αλληλεπιδρά με οξυγόνο, άζωτο, αλογόνα (ιώδιο, βρώμιο, χλώριο, φθόριο), φώσφορο, άνθρακα. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι οι αντιδράσεις με το οξυγόνο. Όταν το σίδηρο καίγεται, σχηματίζονται τα οξείδια του. Ανάλογα με τις συνθήκες της αντίδρασης και τις αναλογίες μεταξύ των δύο συμμετεχόντων, μπορούν να ποικίλλουν. Ως παράδειγμα τέτοιων αλληλεπιδράσεων, μπορούν να δοθούν οι ακόλουθες εξισώσεις αντίδρασης: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4. Και οι ιδιότητες του οξειδίου του σιδήρου (τόσο φυσικές όσο και χημικές) μπορούν να ποικίλλουν, ανάλογα με την ποικιλία του. Αυτές οι αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε υψηλές θερμοκρασίες.
Το επόμενο είναι η αλληλεπίδραση με το άζωτο. Μπορεί επίσης να συμβεί μόνο υπό την προϋπόθεση της θέρμανσης. Αν πάρουμε έξι γραμμομόρια σιδήρου και ένα γραμμομόριο αζώτου, παίρνουμε δύο γραμμομόρια νιτριδίου του σιδήρου. Η εξίσωση της αντίδρασης θα μοιάζει με αυτό: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.
Κατά την αλληλεπίδραση με τον φώσφορο, σχηματίζεται ένα φωσφίδιο. Για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση, είναι απαραίτητα τα ακόλουθα συστατικά: για τρία γραμμομόρια σιδήρου - ένα γραμμομόριο φωσφόρου, ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα γραμμομόριο φωσφιδίου. Η εξίσωση μπορεί να γραφτεί ως εξής: 3Fe + P = Fe 3 P.
Επιπλέον, μεταξύ των αντιδράσεων με απλές ουσίες, μπορεί επίσης να διακριθεί η αλληλεπίδραση με το θείο. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να ληφθεί σουλφίδιο. Η αρχή με την οποία συμβαίνει η διαδικασία σχηματισμού αυτής της ουσίας είναι παρόμοια με αυτές που περιγράφονται παραπάνω. Δηλαδή, εμφανίζεται μια αντίδραση προσθήκης. Όλες οι χημικές αλληλεπιδράσεις αυτού του είδους απαιτούν ειδικές συνθήκες, κυρίως υψηλές θερμοκρασίες, σπανιότερα καταλύτες.
Επίσης συνηθισμένες στη χημική βιομηχανία είναι οι αντιδράσεις μεταξύ σιδήρου και αλογόνων. Αυτά είναι η χλωρίωση, η βρωμίωση, η ιωδίωση, η φθορίωση. Όπως είναι σαφές από τα ονόματα των ίδιων των αντιδράσεων, αυτή είναι η διαδικασία προσθήκης ατόμων χλωρίου / βρωμίου / ιωδίου / φθορίου σε άτομα σιδήρου για να σχηματιστεί χλωρίδιο / βρωμίδιο / ιωδίδιο / φθόριο, αντίστοιχα. Αυτές οι ουσίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες. Επιπλέον, το σίδηρο μπορεί να συνδυαστεί με το πυρίτιο σε υψηλές θερμοκρασίες. Λόγω του γεγονότος ότι οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου είναι ποικίλες, χρησιμοποιείται συχνά στη χημική βιομηχανία.
Ferrum και σύνθετες ουσίες
Από απλές ουσίες, ας περάσουμε σε εκείνες των οποίων τα μόρια αποτελούνται από δύο ή περισσότερα διαφορετικά χημικά στοιχεία. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να αναφέρουμε είναι η αντίδραση του σιδήρου με το νερό. Εδώ είναι οι κύριες ιδιότητες του σιδήρου. Όταν το νερό θερμαίνεται, σχηματίζεται μαζί με το σίδηρο (λέγεται έτσι γιατί, όταν αλληλεπιδρά με το ίδιο νερό, σχηματίζει ένα υδροξείδιο, με άλλα λόγια, μια βάση). Έτσι, εάν πάρετε ένα mole και από τα δύο συστατικά, ουσίες όπως το διοξείδιο του σιδήρου και το υδρογόνο σχηματίζονται με τη μορφή αερίου με έντονη οσμή - επίσης σε μοριακές αναλογίες ενός προς ένα. Η εξίσωση για αυτό το είδος αντίδρασης μπορεί να γραφτεί ως εξής: Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2. Ανάλογα με τις αναλογίες στις οποίες αναμειγνύονται αυτά τα δύο συστατικά, μπορεί να ληφθεί δι- ή τριοξείδιο του σιδήρου. Και οι δύο αυτές ουσίες είναι πολύ κοινές στη χημική βιομηχανία και χρησιμοποιούνται επίσης σε πολλές άλλες βιομηχανίες.
Με οξέα και άλατα
Δεδομένου ότι ο σίδηρος βρίσκεται στα αριστερά του υδρογόνου στην ηλεκτροχημική σειρά της μεταλλικής δραστηριότητας, είναι σε θέση να εκτοπίσει αυτό το στοιχείο από τις ενώσεις. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η αντίδραση υποκατάστασης που μπορεί να παρατηρηθεί όταν προστίθεται σίδηρος σε ένα οξύ. Για παράδειγμα, αν αναμίξετε σίδηρο και θειικό οξύ (γνωστό και ως θειικό οξύ) μέσης συγκέντρωσης στις ίδιες μοριακές αναλογίες, το αποτέλεσμα θα είναι θειικός σίδηρος (II) και υδρογόνο στις ίδιες μοριακές αναλογίες. Η εξίσωση για μια τέτοια αντίδραση θα μοιάζει με αυτή: Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.
Κατά την αλληλεπίδραση με άλατα, εκδηλώνονται οι αναγωγικές ιδιότητες του σιδήρου. Δηλαδή, με τη βοήθειά του, ένα λιγότερο ενεργό μέταλλο μπορεί να απομονωθεί από το αλάτι. Για παράδειγμα, εάν πάρετε ένα mole και την ίδια ποσότητα σιδήρου, τότε μπορείτε να πάρετε θειικό σίδηρο (II) και καθαρό χαλκό στις ίδιες μοριακές αναλογίες.
Σημασία για το σώμα
Ένα από τα πιο κοινά χημικά στοιχεία στον φλοιό της γης είναι ο σίδηρος. έχουμε ήδη εξετάσει, τώρα θα το προσεγγίσουμε από βιολογική άποψη. Το Ferrum εκτελεί πολύ σημαντικές λειτουργίες τόσο σε κυτταρικό επίπεδο όσο και σε επίπεδο ολόκληρου του οργανισμού. Πρώτα απ 'όλα, ο σίδηρος είναι η βάση μιας τέτοιας πρωτεΐνης όπως η αιμοσφαιρίνη. Είναι απαραίτητο για τη μεταφορά του οξυγόνου μέσω του αίματος από τους πνεύμονες σε όλους τους ιστούς, τα όργανα, σε κάθε κύτταρο του σώματος, κυρίως στους νευρώνες του εγκεφάλου. Επομένως, οι ευεργετικές ιδιότητες του σιδήρου δεν μπορούν να υπερεκτιμηθούν.
Εκτός από το γεγονός ότι επηρεάζει τον σχηματισμό αίματος, το σίδηρο είναι επίσης σημαντικό για την πλήρη λειτουργία του θυρεοειδούς αδένα (αυτό δεν απαιτεί μόνο ιώδιο, όπως πιστεύουν ορισμένοι). Ο σίδηρος συμμετέχει επίσης στον ενδοκυτταρικό μεταβολισμό, ρυθμίζει την ανοσία. Το σίδηρο βρίσκεται επίσης σε ιδιαίτερα μεγάλες ποσότητες στα κύτταρα του ήπατος, καθώς βοηθά στην εξουδετέρωση των επιβλαβών ουσιών. Είναι επίσης ένα από τα κύρια συστατικά πολλών τύπων ενζύμων στο σώμα μας. Η καθημερινή διατροφή ενός ατόμου πρέπει να περιέχει από δέκα έως είκοσι χιλιοστόγραμμα αυτού του ιχνοστοιχείου.
Τροφές πλούσιες σε σίδηρο
Υπάρχουν πολλά. Είναι φυτικής και ζωικής προέλευσης. Τα πρώτα είναι δημητριακά, όσπρια, δημητριακά (ιδίως φαγόπυρο), μήλα, μανιτάρια (πορτσίνι), αποξηραμένα φρούτα, τριανταφυλλιές, αχλάδια, ροδάκινα, αβοκάντο, κολοκύθες, αμύγδαλα, χουρμάδες, ντομάτες, μπρόκολο, λάχανο, βατόμουρα, βατόμουρα, σέλινο κ.λπ. Το δεύτερο - συκώτι, κρέας. Η χρήση τροφών με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο είναι ιδιαίτερα σημαντική κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, καθώς το σώμα του αναπτυσσόμενου εμβρύου απαιτεί μεγάλη ποσότητα αυτού του ιχνοστοιχείου για σωστή ανάπτυξη και ανάπτυξη.
Σημάδια έλλειψης σιδήρου στον οργανισμό
Τα συμπτώματα της πολύ μικρής εισόδου σιδήρου στο σώμα είναι κόπωση, συνεχές πάγωμα χεριών και ποδιών, κατάθλιψη, εύθραυστα μαλλιά και νύχια, μειωμένη πνευματική δραστηριότητα, πεπτικές διαταραχές, χαμηλή απόδοση και διαταραχές του θυρεοειδούς. Εάν παρατηρήσετε περισσότερα από ένα από αυτά τα συμπτώματα, μπορεί να θέλετε να αυξήσετε την ποσότητα τροφών πλούσιων σε σίδηρο στη διατροφή σας ή να αγοράσετε βιταμίνες ή συμπληρώματα που περιέχουν σίδηρο. Επίσης, φροντίστε να επισκεφτείτε έναν γιατρό εάν κάποιο από αυτά τα συμπτώματα αισθάνεστε πολύ οξύ.
Η χρήση του σιδήρου στη βιομηχανία
Οι χρήσεις και οι ιδιότητες του σιδήρου συνδέονται στενά. Λόγω του σιδηρομαγνητισμού του, χρησιμοποιείται για την κατασκευή μαγνητών - τόσο πιο αδύναμοι για οικιακούς σκοπούς (σουβενίρ μαγνήτες ψυγείου κ.λπ.), όσο και ισχυρότερους - για βιομηχανικούς σκοπούς. Λόγω του γεγονότος ότι το εν λόγω μέταλλο έχει υψηλή αντοχή και σκληρότητα, χρησιμοποιήθηκε από την αρχαιότητα για την κατασκευή όπλων, πανοπλιών και άλλων στρατιωτικών και οικιακών εργαλείων. Παρεμπιπτόντως, ακόμη και στην αρχαία Αίγυπτο ήταν γνωστός ο σίδηρος μετεωρίτης, οι ιδιότητες του οποίου είναι ανώτερες από εκείνες του συνηθισμένου μετάλλου. Επίσης, ένα τέτοιο ειδικό σίδερο χρησιμοποιήθηκε στην αρχαία Ρώμη. Έφτιαξαν ελίτ όπλα από αυτό. Μόνο ένας πολύ πλούσιος και ευγενής άνθρωπος θα μπορούσε να έχει ασπίδα ή σπαθί από μέταλλο μετεωρίτη.
Γενικά, το μέταλλο που εξετάζουμε σε αυτό το άρθρο είναι το πιο ευέλικτο από όλες τις ουσίες αυτής της ομάδας. Πρώτα απ 'όλα, κατασκευάζονται από αυτό χάλυβας και χυτοσίδηρος, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή όλων των ειδών προϊόντων που είναι απαραίτητα τόσο στη βιομηχανία όσο και στην καθημερινή ζωή.
Ο χυτοσίδηρος είναι ένα κράμα σιδήρου και άνθρακα, στο οποίο το δεύτερο είναι παρόν από 1,7 έως 4,5 τοις εκατό. Εάν το δεύτερο είναι μικρότερο από 1,7 τοις εκατό, τότε αυτό το είδος κράματος ονομάζεται χάλυβας. Εάν υπάρχει περίπου 0,02 τοις εκατό άνθρακα στη σύνθεση, τότε αυτό είναι ήδη συνηθισμένος τεχνικός σίδηρος. Η παρουσία άνθρακα στο κράμα είναι απαραίτητη για να του δώσει μεγαλύτερη αντοχή, θερμική σταθερότητα και αντοχή στη σκουριά.
Επιπλέον, ο χάλυβας μπορεί να περιέχει πολλά άλλα χημικά στοιχεία ως ακαθαρσίες. Αυτό είναι μαγγάνιο, φώσφορος και πυρίτιο. Επίσης, χρώμιο, νικέλιο, μολυβδαίνιο, βολφράμιο και πολλά άλλα χημικά στοιχεία μπορούν να προστεθούν σε αυτό το είδος κράματος για να του δώσουν ορισμένες ιδιότητες. Τύποι χάλυβα στους οποίους υπάρχει μεγάλη ποσότητα πυριτίου (περίπου τέσσερα τοις εκατό) χρησιμοποιούνται ως χάλυβες μετασχηματιστών. Αυτά που περιέχουν πολύ μαγγάνιο (έως δώδεκα έως δεκατέσσερα τοις εκατό) βρίσκουν τη χρήση τους στην κατασκευή εξαρτημάτων για σιδηροδρόμους, μύλους, θραυστήρες και άλλα εργαλεία, μέρη των οποίων υπόκεινται σε ταχεία τριβή.
Το μολυβδαίνιο εισάγεται στη σύνθεση του κράματος για να γίνει πιο θερμικά σταθερό - τέτοιοι χάλυβες χρησιμοποιούνται ως χάλυβες εργαλείων. Επιπλέον, για να αποκτήσετε γνωστούς και συχνά χρησιμοποιούμενους ανοξείδωτους χάλυβες στην καθημερινή ζωή με τη μορφή μαχαιριών και άλλων οικιακών εργαλείων, είναι απαραίτητο να προσθέσετε χρώμιο, νικέλιο και τιτάνιο στο κράμα. Και για να αποκτήσετε ανθεκτικό στους κραδασμούς, υψηλής αντοχής, όλκιμο χάλυβα, αρκεί να προσθέσετε βανάδιο σε αυτό. Όταν εισάγεται στη σύνθεση του νιοβίου, είναι δυνατό να επιτευχθεί υψηλή αντοχή στη διάβρωση και στις επιδράσεις των χημικά επιθετικών ουσιών.
Ο ορυκτός μαγνητίτης, ο οποίος αναφέρθηκε στην αρχή του άρθρου, χρειάζεται για την κατασκευή σκληρών δίσκων, καρτών μνήμης και άλλων συσκευών αυτού του τύπου. Λόγω των μαγνητικών ιδιοτήτων του, ο σίδηρος μπορεί να βρεθεί στην κατασκευή μετασχηματιστών, κινητήρων, ηλεκτρονικών προϊόντων κ.λπ. Επιπλέον, ο σίδηρος μπορεί να προστεθεί σε άλλα κράματα μετάλλων για να τους δώσει μεγαλύτερη αντοχή και μηχανική σταθερότητα. Το θειικό αυτού του στοιχείου χρησιμοποιείται στην κηπουρική για τον έλεγχο των παρασίτων (μαζί με τον θειικό χαλκό).
Είναι απαραίτητα στον καθαρισμό του νερού. Επιπλέον, η σκόνη μαγνητίτη χρησιμοποιείται σε ασπρόμαυρους εκτυπωτές. Η κύρια χρήση του πυρίτη είναι η λήψη θειικού οξέος από αυτόν. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο εργαστήριο σε τρία στάδια. Στο πρώτο στάδιο, ο πυρίτης σιδήρου καίγεται για να παραχθεί οξείδιο του σιδήρου και διοξείδιο του θείου. Στο δεύτερο στάδιο, η μετατροπή του διοξειδίου του θείου στο τριοξείδιο του γίνεται με τη συμμετοχή οξυγόνου. Και στο τελικό στάδιο, η προκύπτουσα ουσία διέρχεται με την παρουσία καταλυτών, λαμβάνοντας έτσι θειικό οξύ.
Λήψη σιδήρου
Αυτό το μέταλλο εξορύσσεται κυρίως από τα δύο κύρια ορυκτά του: τον μαγνητίτη και τον αιματίτη. Αυτό γίνεται με τη μείωση του σιδήρου από τις ενώσεις του με άνθρακα σε μορφή οπτάνθρακα. Αυτό γίνεται σε υψικάμινους, η θερμοκρασία στις οποίες φτάνει τους δύο χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Επιπλέον, υπάρχει τρόπος μείωσης του σιδήρου με υδρογόνο. Αυτό δεν απαιτεί υψικάμινο. Για την εφαρμογή αυτής της μεθόδου, λαμβάνεται ειδικός πηλός, αναμιγνύεται με θρυμματισμένο μετάλλευμα και επεξεργάζεται με υδρογόνο σε φρεατοειδή κλίβανο.
συμπέρασμα
Οι ιδιότητες και οι χρήσεις του σιδήρου ποικίλλουν. Αυτό είναι ίσως το πιο σημαντικό μέταλλο στη ζωή μας. Έχοντας γίνει γνωστός στην ανθρωπότητα, πήρε τη θέση του μπρούντζου, που εκείνη την εποχή ήταν το κύριο υλικό για την κατασκευή όλων των εργαλείων, καθώς και των όπλων. Ο χάλυβας και ο χυτοσίδηρος είναι από πολλές απόψεις ανώτεροι από το κράμα του χαλκού και του κασσίτερου ως προς τις φυσικές τους ιδιότητες, την αντοχή στη μηχανική καταπόνηση.
Επιπλέον, ο σίδηρος είναι πιο κοινός στον πλανήτη μας από πολλά άλλα μέταλλα. στον φλοιό της γης είναι σχεδόν πέντε τοις εκατό. Είναι το τέταρτο πιο άφθονο χημικό στοιχείο στη φύση. Επίσης, αυτό το χημικό στοιχείο είναι πολύ σημαντικό για τη φυσιολογική λειτουργία του οργανισμού των ζώων και των φυτών, κυρίως επειδή η αιμοσφαιρίνη χτίζεται στη βάση του. Ο σίδηρος είναι ένα απαραίτητο ιχνοστοιχείο, η χρήση του οποίου είναι σημαντική για τη διατήρηση της υγείας και της φυσιολογικής λειτουργίας των οργάνων. Εκτός από τα παραπάνω, είναι το μόνο μέταλλο που έχει μοναδικές μαγνητικές ιδιότητες. Χωρίς ferrum είναι αδύνατο να φανταστούμε τη ζωή μας.
Καταλύτες φεροξειδίου για σκόνη βατόμουρου, σύνθεση αναφλεκτήρα, καύσιμο καραμέλας.
Μέθοδος 1. Λήψη οξειδίου σιδήρου Fe 2 O 3 από θειικό σίδηρο
Τα οξείδια του σιδήρου χρησιμοποιούνται πολύ συχνά ως καταλύτες σε πυροτεχνικές ενώσεις. Προηγουμένως, μπορούσαν να αγοραστούν σε καταστήματα. Για παράδειγμα, το μονοένυδρο οξείδιο του σιδήρου FeOOH έχει συναντηθεί ως χρωστική ουσία "κίτρινη χρωστική οξειδίου του σιδήρου". Το οξείδιο του σιδήρου Fe 2 O 3 πωλήθηκε με τη μορφή σιδήρου minium. Προς το παρόν, δεν είναι εύκολο να αγοράσεις όλα αυτά, όπως αποδείχθηκε. Έπρεπε να φροντίσω να το πάρω στο σπίτι. Δεν είμαι χημικός, αλλά η ζωή με ανάγκασε. Δείτε τις συστάσεις στο διαδίκτυο. Αλίμονο, κανονικό, δηλ. απλή και ασφαλής, μια συνταγή για τις συνθήκες του σπιτιού δεν ήταν εύκολο να βρεθεί. Μόνο μια συνταγή φαινόταν να ταιριάζει, αλλά δεν μπορούσα να τη βρω ξανά. Ο κατάλογος των αποδεκτών συστατικών σε ένα κεφάλι αναβλήθηκε. Αποφάσισα να ακολουθήσω τον δικό μου δρόμο. Παραδόξως, το αποτέλεσμα ήταν πολύ αποδεκτό. Η ένωση αποδείχθηκε με σαφή σημάδια του οξειδίου του σιδήρου είναι πολύ ομοιογενής και λεπτώς διασκορπισμένη. Η χρήση του σε σκόνη βατόμουρου και δευτερεύον αναφλεκτήρα επιβεβαίωσε πλήρως ότι ελήφθη αυτό που χρειαζόταν.
Έτσι, αγοράζουμε σε ένα κατάστημα κηπουρικής θειικός σίδηρος FeSO 4, στο φαρμακείο αγοράζουμε χάπια υδρόπεριτα, τρία πακέτα και εφοδιαστείτε στην κουζίνα πόσιμο σόδα NaHCO 3. Έχουμε όλα τα υλικά, ας ξεκινήσουμε το μαγείρεμα. Αντί για δισκία υδροπερίτη, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα διάλυμα υπεροξείδιο του υδρογόνου H 2 0 2, συμβαίνει και στα φαρμακεία.
Σε ένα γυάλινο σκεύος με όγκο 0,5 λίτρων, διαλύουμε περίπου 80 g (το ένα τρίτο της συσκευασίας) θειικού σιδήρου σε ζεστό νερό. Προσθέστε μαγειρική σόδα σε μικρές μερίδες ενώ ανακατεύετε. Σχηματίζεται κάποιου είδους σκουπίδια πολύ άσχημου χρώματος, που αφρίζει πολύ.
FeSO 4 + 2NaHCO 3 \u003d FeCO 3 + Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2
Επομένως, όλα πρέπει να γίνονται στο νεροχύτη. Προσθέστε μαγειρική σόδα μέχρι να σταματήσει σχεδόν ο αφρισμός. Έχοντας κατακαθίσει ελαφρά το μείγμα, αρχίζουμε να ρίχνουμε σιγά σιγά τα θρυμματισμένα δισκία υδροπερίτη. Η αντίδραση προχωρά και πάλι αρκετά ζωηρά με το σχηματισμό αφρού. Το μείγμα παίρνει ένα χαρακτηριστικό χρώμα και μια γνώριμη σκουριασμένη μυρωδιά.
2FeCO 3 + H 2 O 2 \u003d 2FeOOH + 2CO 2
Συνεχίζουμε ξανά την επίχωση του υδροπερίτη μέχρι να σταματήσει σχεδόν τελείως ο αφρισμός, δηλαδή η αντίδραση.
Αφήνουμε το χημικό μας δοχείο μόνο του και βλέπουμε πώς πέφτει ένα κόκκινο ίζημα - αυτό είναι το οξείδιο μας, πιο συγκεκριμένα το μονοένυδρο οξείδιο FeOOH ή το υδροξείδιο. Απομένει να εξουδετερωθεί η σύνδεση. Προστατεύουμε το ίζημα και στραγγίζουμε το περιττό υγρό. Στη συνέχεια, προσθέστε καθαρό νερό, αμυνθείτε και στραγγίστε ξανά. Έτσι επαναλαμβάνουμε 3-4 φορές. Στο τέλος ρίχνουμε το ίζημα σε χαρτοπετσέτα και το στεγνώνουμε. Η σκόνη που προκύπτει είναι ένας εξαιρετικός καταλύτης και μπορεί ήδη να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή στόκων και δευτερεύουσας σύνθεσης ανάφλεξης, πυρίτιδας "βατόμουρου" και για την κατάλυση καυσίμων πυραύλων καραμέλας. /25.01.2008, kia-soft/
Ωστόσο, η αρχική συνταγή για την «βυσσινί» πυρίτιδα προέβλεπε τη χρήση καθαρού κόκκινου οξειδίου Fe 2 O 3. Όπως έδειξαν πειράματα με την κατάλυση καραμέλας, το Fe 2 O 3 είναι πράγματι ένας κάπως πιο ενεργός καταλύτης από το FeOOH. Για να ληφθεί οξείδιο του σιδήρου, αρκεί να αναφλεγεί το προκύπτον υδροξείδιο σε ένα ζεστό φύλλο σιδήρου ή απλά σε ένα κουτί από κασσίτερο. Το αποτέλεσμα είναι μια κόκκινη σκόνη Fe 2 O 3 .
Αφού φτιάξω τον φούρνο σιγαστήρα, κάνω φρύξη σε αυτό για 1-1,5 ώρα σε θερμοκρασία 300-350°C. Πολύ άνετα. /kia-soft 06.12.2007/
ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ.
Ανεξάρτητες μελέτες από τον επιστήμονα πυραύλων vega έδειξαν ότι ο καταλύτης που λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο έχει αυξημένη δραστηριότητα σε σύγκριση με τα βιομηχανικά φεροξείδια, η οποία είναι ιδιαίτερα αισθητή στο καύσιμο καραμέλας ζάχαρης που λαμβάνεται με εξάτμιση.
Μέθοδος 2. Λήψη οξειδίου σιδήρου Fe 2 O 3 από χλωριούχο σίδηρο
Υπάρχουν πληροφορίες σχετικά με αυτήν την πιθανότητα στο δίκτυο, για παράδειγμα, το οξείδιο ελήφθη με τη χρήση διττανθρακικών στο φόρουμ Βούλγαρων επιστημόνων πυραύλων, αυτή η μέθοδος αναφέρθηκε στο φόρουμ των χημικών, αλλά δεν έδωσα μεγάλη προσοχή, καθώς δεν είχα σίδηρο χλωριούχο. Πρόσφατα, ένας επισκέπτης του ιστότοπού μου RubberBigPepper μου θύμισε αυτήν την επιλογή. Πολύ επίκαιρο, καθώς ασχολήθηκα ενεργά με τα ηλεκτρονικά και είχα εφοδιαστεί με χλώριο. Αποφάσισα να δοκιμάσω αυτήν την επιλογή για τη λήψη υδροξειδίου του σιδήρου. Η μέθοδος είναι οικονομικά κάπως ακριβότερη και το κύριο συστατικό του χλωριούχου σιδήρου είναι πιο δύσκολο να ληφθεί, αλλά από την άποψη της προετοιμασίας είναι ευκολότερο. Χρειαζόμαστε λοιπόν χλωριούχος σίδηρος FeCl 3Και πόσιμο σόδα NaHCO 3. Το χλωριούχο σίδηρο χρησιμοποιείται συνήθως για τη χάραξη πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων και πωλείται σε καταστήματα ραδιοφώνου.
Ρίξτε δύο κουταλάκια του γλυκού σκόνη FeCl3 σε ένα ποτήρι ζεστό νερό και ανακατέψτε μέχρι να διαλυθεί. Τώρα προσθέστε σιγά σιγά τη σόδα με συνεχή ανάδευση. Η αντίδραση προχωρά ζωντανά με φυσαλίδες και αφρισμό, οπότε δεν χρειάζεται να βιαστείτε.
FeCl 3 + 3NaHCO 3 \u003d FeOOH + 3NaCl + 3CO 2 + H 2 O
Εξάνθημα μέχρι να σταματήσουν οι φυσαλίδες. Αμυνόμαστε και παίρνουμε το ίδιο υδροξείδιο FeOOH στο ίζημα. Στη συνέχεια, εξουδετερώνουμε την ένωση, όπως στην πρώτη μέθοδο, με πολλές αποστραγγίσεις του διαλύματος, συμπληρώνοντας νερό και καθιζάνοντας. Τέλος, το ίζημα ξηραίνεται και χρησιμοποιείται ως καταλύτης ή για να ληφθεί οξείδιο του σιδήρου Fe 2 O 3 με φρύξη (βλέπε μέθοδο 1).
Εδώ είναι ένας εύκολος τρόπος. Η απόδοση είναι πολύ καλή, από δύο κουταλάκια του γλυκού (~15 g) χλωρίου, λαμβάνονται 10 g υδροξειδίου. Οι καταλύτες που λαμβάνονται με αυτή τη μέθοδο έχουν δοκιμαστεί και είναι σε καλή συμφωνία. /kia-soft 11.03.2010/
ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ.
Δεν μπορώ να εγγυηθώ την 100% ακρίβεια των εξισώσεων των χημικών αντιδράσεων, αλλά στην πραγματικότητα αντιστοιχούν σε συνεχιζόμενες χημικές διεργασίες. Ιδιαίτερα σκοτεινή είναι η περίπτωση του υδροξειδίου του Fe(III). Σύμφωνα με όλους τους κανόνες, το Fe (OH) 3 πρέπει να καθιζάνει. Όμως, παρουσία υπεροξειδίου (μέθοδος 1) και σε αυξημένη θερμοκρασία (μέθοδος 2), θεωρητικά, το τριυδροξείδιο αφυδατώνεται σε μονοένυδρο FeOOH. Επιφανειακά, αυτό ακριβώς συμβαίνει. Η σκόνη υδροξειδίου που προκύπτει μοιάζει με σκουριά σκυροδέματος και το κύριο συστατικό της σκουριάς είναι το FeOOH. ***
