Raud on D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi neljanda perioodi kaheksanda rühma külgmise alamrühma element aatomnumbriga 26. Seda tähistatakse sümboliga Fe (lat. Ferrum). Üks levinumaid metalle maapõues (alumiiniumi järel teine koht). Keskmise aktiivsusega metall, redutseerija.
Peamised oksüdatsiooniastmed - +2, +3
Lihtaine raud on tempermalmist hõbevalge metall, millel on kõrge keemiline reaktsioonivõime: raud korrodeerub kiiresti kõrgel temperatuuril või kõrge õhuniiskuse korral. Puhtas hapnikus raud põleb ja peeneks hajutatud olekus süttib õhu käes spontaanselt.
Lihtsa aine - raua keemilised omadused:
Roostetamine ja põlemine hapnikus
1) Õhus oksüdeerub raud niiskuse juuresolekul kergesti (roostetamine):
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH) 3
Kuumutatud raudtraat põleb hapnikus, moodustades katlakivi - raudoksiidi (II, III):
3Fe + 2O2 → Fe3O4
3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 ° С)
2) Kõrgel temperatuuril (700–900°C) reageerib raud veeauruga:
3Fe + 4H 2O - t ° → Fe 3 O 4 + 4H 2
3) Raud reageerib kuumutamisel mittemetallidega:
2Fe+3Cl2 →2FeCl3 (200 °C)
Fe + S – t° → FeS (600 °С)
Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° С)
4) Pingete seerias on see vesinikust vasakul, reageerib lahjendatud hapetega Hcl ja H 2 SO 4, samal ajal moodustuvad raua (II) soolad ja eraldub vesinik:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (reaktsioonid viiakse läbi ilma õhu juurdepääsuta, vastasel juhul muutub Fe +2 hapniku toimel järk-järgult Fe +3-ks)
Fe + H 2 SO 4 (erinev) → FeSO 4 + H 2
Kontsentreeritud oksüdeerivates hapetes lahustub raud ainult kuumutamisel, see läheb kohe Fe 3+ katiooniks:
2Fe + 6H 2SO 4 (konts.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO 3 (konts.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
(külmas, kontsentreeritud lämmastik- ja väävelhappes passiivne
Sinakasse vasksulfaadi lahusesse sukeldatud raudnael kaetakse järk-järgult punase metallilise vase kattega.
5) Raud tõrjub endast paremale jäävaid metalle nende soolade lahustes.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Raua amfoteersus avaldub keemise ajal ainult kontsentreeritud leelistes:
Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \u003d Na 2 ↓ + H 2
ja moodustub naatriumtetrahüdroksoferraat(II) sade.
Tehniline raud- rauasulamid süsinikuga: malm sisaldab 2,06–6,67% C, terasest 0,02-2,06% C, sageli esinevad muud looduslikud lisandid (S, P, Si) ja kunstlikult sisse viidud spetsiaalsed lisandid (Mn, Ni, Cr), mis annab rauasulamitele tehniliselt kasulikud omadused - kõvaduse, termilise ja korrosioonikindluse, vormitavuse jne. . .
Kõrgahju raua tootmisprotsess
Raua tootmise kõrgahjuprotsess koosneb järgmistest etappidest:
a) sulfiid- ja karbonaatmaakide valmistamine (röstimine) – muundamine oksiidmaagiks:
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)
b) koksi põletamine kuuma puhumisega:
C (koks) + O 2 (õhk) → CO 2 (600–700 ° C) CO 2 + C (koks) ⇌ 2CO (700–1000 ° C)
c) oksiidmaagi redutseerimine süsinikmonooksiidi COga järjestikku:
Fe2O3 → (CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 → (CO) FeO → (CO) Fe
d) raua karburiseerimine (kuni 6,67% C) ja malmi sulatamine:
Fe (t ) →(C(koks)900-1200°С) Fe (g) (malm, t pl 1145°C)
Malmis on tsementiit Fe 2 C ja grafiit alati terade kujul.
Terase tootmine
Malmi ümberjaotamine teraseks toimub spetsiaalsetes ahjudes (konverter, lahtine kolle, elektriline), mis erinevad kuumutamismeetodi poolest; protsessi temperatuur 1700-2000 °C. Hapnikuga rikastatud õhu puhumine põletab malmist liigse süsiniku, aga ka oksiididena väävli, fosfori ja räni. Sel juhul püütakse oksiidid kinni heitgaaside (CO 2, SO 2) kujul või seotakse kergesti eraldatavasse räbu - Ca 3 (PO 4) 2 ja CaSiO 3 segusse. Spetsiaalsete teraste saamiseks sisestatakse ahju teiste metallide legeerivad lisandid.
Kviitung puhas raud tööstuses - rauasoolade lahuse elektrolüüs, näiteks:
FeCl 2 → Fe↓ + Cl 2 (90°C) (elektrolüüs)
(on ka teisi erimeetodeid, sealhulgas raudoksiidide redutseerimine vesinikuga).
Puhast rauda kasutatakse spetsiaalsete sulamite tootmisel, elektromagnetite ja trafode südamike valmistamisel, malmi kasutatakse valandite ja terase tootmisel, terast kasutatakse konstruktsiooni- ja tööriistamaterjalina, sh kulumis-, kuumus- ja korrosioonimaterjalina. - vastupidavad materjalid.
Raud(II)oksiid F EO . Amfoteerne oksiid, millel on suur põhiomaduste ülekaal. Must, ioonstruktuuriga Fe 2+ O 2-. Kuumutamisel see kõigepealt laguneb, seejärel moodustub uuesti. See ei moodustu raua põlemisel õhus. Ei reageeri veega. Lagunenud hapete toimel, sulanud leelistega. Niiskes õhus oksüdeerub aeglaselt. Taastatud vesiniku, koksi abil. Osaleb raua sulatamise kõrgahjuprotsessis. Seda kasutatakse keraamika ja mineraalvärvide komponendina. Kõige olulisemate reaktsioonide võrrandid:
4FeO ⇌ (Fe II Fe 2 III) + Fe (560–700 ° С, 900–1000 ° С)
FeO + 2HC1 (rasb.) \u003d FeC1 2 + H 2 O
FeO + 4HNO 3 (konts.) \u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O
FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + Na 4FeO3 (punane.) trioksoferraat (II)(400-500 °С)
FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (kõrge puhtusastmega) (350 ° C)
FeO + C (koks) \u003d Fe + CO (üle 1000 ° C)
FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 ° C)
4FeO + 2H 2O (niiskus) + O 2 (õhk) → 4FeO (OH) (t)
6FeO + O 2 \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° С)
Kviitung V laborid: raud(II)ühendite termiline lagunemine ilma õhu juurdepääsuta:
Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C)
FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° С)
diraudoksiid (III) - raud ( II ) ( Fe II Fe 2 III) O 4 . Topeltoksiid. Must, sellel on Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4 ioonstruktuur. Termiliselt stabiilne kuni kõrgete temperatuurideni. Ei reageeri veega. Laguneb hapete toimel. Seda redutseerib vesinik, kuum raud. Osaleb raua tootmise kõrgahjuprotsessis. Seda kasutatakse mineraalvärvide komponendina ( minimaalne raud), keraamika, värviline tsement. Terasetoodete pinna erilise oksüdatsiooni saadus ( tumenemine, sinetamine). Koostis vastab pruunile roostele ja raua tumedale katlakivile. Fe 3 O 4 valemi kasutamine ei ole soovitatav. Kõige olulisemate reaktsioonide võrrandid:
2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (üle 1538 ° С)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8HC1 (diff.) \u003d FeC1 2 + 2FeC1 3 + 4H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 10HNO 3 (konts.) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (õhk) \u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° С)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (kõrge puhtusastmega, 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)
Kviitung: raua põlemine (vt) õhus.
magnetiit.
Raud(III)oksiid F e 2 O 3 . Amfoteerne oksiid, mille põhiomadused on ülekaalus. Punakaspruun, ioonse struktuuriga (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Termiliselt stabiilne kuni kõrgete temperatuurideni. See ei moodustu raua põlemisel õhus. Ei reageeri veega, lahusest sadestub pruun amorfne hüdraat Fe 2 O 3 nH 2 O. Reageerib aeglaselt hapete ja leelistega. Seda vähendavad süsinikmonooksiid, sula raud. Sulamid teiste metallide oksiididega ja moodustavad topeltoksiide - spinellid(tehnilisi tooteid nimetatakse ferriitideks). Kasutatakse toorainena kõrgahjuprotsessis raua sulatamisel, katalüsaatorina ammoniaagi tootmisel, keraamika, värviliste tsementide ja mineraalvärvide komponendina, teraskonstruktsioonide termiitkeevitamisel, heli- ja pildikandjana. magnetlintidele terase ja klaasi poleerimisvahendina.
Kõige olulisemate reaktsioonide võrrandid:
6Fe 2 O 3 \u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° С)
Fe 2 O 3 + 6HC1 (rasb.) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 ° C, p)
Fe 2 O 3 + 2NaOH (konts.) → H 2 O+ 2 NAFeO 2 (punane)dioksoferraat (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 (väga puhas, 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)
Kviitung laboris - raua (III) soolade termiline lagunemine õhus:
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)
Looduses - raudoksiidi maagid hematiit Fe 2 O 3 ja limoniit Fe 2 O 3 nH 2 O
Raud(II)hüdroksiid F e(OH)2. Amfoteerne hüdroksiid, mille põhiomadused on ülekaalus. Valged (mõnikord roheka varjundiga) Fe-OH sidemed on valdavalt kovalentsed. Termiliselt ebastabiilne. Oksüdeerub kergesti õhu käes, eriti märjana (tumeneb). Vees lahustumatu. Reageerib lahjendatud hapetega, kontsentreeritud leelistega. Tüüpiline restauraator. Vahesaadus raua roostetamisel. Seda kasutatakse raud-nikkelakude aktiivmassi tootmiseks.
Kõige olulisemate reaktsioonide võrrandid:
Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C, atm.N 2)
Fe (OH) 2 + 2HC1 (rasb.) \u003d FeC1 2 + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \u003d Na 2 ↓ (sinakasroheline) (keevad)
4Fe(OH)2 (suspensioon) + O 2 (õhk) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2O (t)
2Fe (OH) 2 (suspensioon) + H 2 O 2 (rasb.) \u003d 2FeO (OH) ↓ + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + KNO 3 (konts.) \u003d FeO (OH) ↓ + NO + KOH (60 ° С)
Kviitung: leelise või ammoniaakhüdraadi lahusest sadestumine inertses atmosfääris:
Fe 2+ + 2OH (rasb.) = Fe(OH) 2 ↓
Fe 2+ + 2 (NH 3 H 2O) = Fe(OH) 2 ↓+ 2NH4
Raudmetahüdroksiid F eO(OH). Amfoteerne hüdroksiid, mille põhiomadused on ülekaalus. Helepruunid, Fe-O ja Fe-OH sidemed on valdavalt kovalentsed. Kuumutamisel laguneb see sulamata. Vees lahustumatu. See sadestub lahusest pruuni amorfse polühüdraadi Fe 2 O 3 nH 2 O kujul, mis lahjendatud aluselise lahuse all hoidmisel või kuivatamisel muutub FeO-ks (OH). Reageerib hapetega, tahkete leelistega. Nõrk oksüdeeriv ja redutseeriv aine. Paagutatud Fe(OH)2-ga. Vahesaadus raua roostetamisel. Seda kasutatakse kollaste mineraalvärvide ja emailide alusena, heitgaaside absorbeerijana, orgaanilise sünteesi katalüsaatorina.
Ühenduse koostis Fe(OH) 3 ei ole teada (ei ole vastu võetud).
Kõige olulisemate reaktsioonide võrrandid:
Fe2O3. nH 2 O→( 200-250 °С, —H 2 O) FeO(OH)→( 560–700 °C õhus, -H2O)→Fe 2 O 3
FeO (OH) + ZNS1 (rasb.) \u003d FeC1 3 + 2H 2 O
FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-kolloid(NaOH (konts.))
FeO(OH)→ Na 3 [Fe(OH)6]valge, Na5 ja K4 vastavalt; mõlemal juhul sadestub sama koostise ja struktuuriga sinine saadus KFe III. Laboris nimetatakse seda sadet Preisi sinine, või turnbull sinine:
Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓
Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓
Algreaktiivide ja reaktsioonisaaduste keemilised nimetused:
K 3 Fe III – kaaliumheksatsüanoferraat (III)
K 4 Fe III – kaaliumheksatsüanoferraat (II)
KFe III - heksatsüanoferraat (II) raud (III) kaalium
Lisaks on tiotsüanaadi ioon NCS - hea reagent Fe 3+ ioonidele, sellega ühineb raud (III) ja ilmub helepunane (“verine”) värvus:
Fe 3+ + 6NCS - = 3-
Selle reagendiga (näiteks KNCS soola kujul) võib kraanivees tuvastada isegi raua (III) jälgi, kui see läbib seestpoolt roostega kaetud raudtorusid.
Terveks saamine. maakidest leiutati aastal zap. Aasia osad 2. aastatuhandel eKr. e.; pärast seda kohaldatakse laialt levinud Babülonis, Egiptuses, Kreekas; asendada pronksmed, c. raud tuli sisse. Vastavalt sisaldusele litosfääris (4,65 massiprotsenti) Hästi. on metallide seas 2. kohal (1. alumiiniumil) ja moodustab ca. 300 mineraali (oksiidid, sulfiidid, silikaadid, karbonaadid jne).
Zh võib eksisteerida kolme allo-ropichi kujul. modifikatsioonid: a-Fe koos bcc-ga, y-Fe koos fcc-ga ja 8-Fe koos bcc-ga kristalliline. restid; a-Fe on ferromagnetiline kuni 769 °C (Curie punkt). Modifikatsioonid y ~ Fe ja b-Fe on paramagnetilised. Raua ja terase polümorfsed muundumised kuumutamisel ja jahutamisel avastas 1868. aastal D. K. Tšernov. Fe on muutuva valentsiga ( 2- ja 3-valentse õli ühendid on kõige stabiilsemad.) Hapnikuga moodustab õli oksiidid FeO, Fe2O3 ja Fe3O4.< 0,01 мае %) 7,874 г/ /см3, /т=1539"С, /КИЛ*3200«С.
Zh. - kaasaegse tehnoloogia kõige olulisem metall. Puhtal kujul madala tugevuse tõttu. praktiline pole kasutatud Peamine massaaž. Seda kasutatakse sulamite kujul, mis on koostiselt väga erinevad ja St. Sulamite osakaalu eest moodustab ~ 95% kogu metallist. tooted.
Puhast Fe saadakse suhteliselt väikestes kogustes selle soolade vesilahuste elektrolüüsil või redutseerimisel vesinikuga. Piisav. puhas saavad otsest taastamist. mittekeskmine maagikontsentraatidest (domeenist, ahjust mööda minnes), vesinikust, loodusest, gaasist või kivisöest madalal temperatuuril (käsnjas Fe, rauapulber, metalliseeritud graanulid):
Käsnraud - suure rauasisaldusega poorne mass, saada. oksiidide redutseerimine /< /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, mis vähendab selle aktiivsust ja võimaldab säilitada õhus (niiskuse puudumisel) ilma metalliseerumisastme märgatava vähenemiseta. G. Zh., mis on toodetud kõrgtemperatuurse tehnoloogiaga - temperatuuril /> 850 ° C, on niisutamisel madal kalduvus sekundaarsele oksüdatsioonile, mis tagab. selle ohutu vedu lahtistes vagunites, vedu mere(jõe)transpordiga, ladustamine lahtistes hunnikutes;
Otsese tootmise raud – keemiliselt, elektrokeemiliselt saadud raud. või kemotermiline. viise otse. maagist, domeenist mööda minnes, ahjust, pulbri, käsna kujul. raud (metalliseerimine. graanulid), kreekerid või vedel metall. Naib, käsnade tootmine on saanud arengut. rauda temperatuuril 700-1150 ° C gaasimeetodil. maagi (graanulite) taaskasutus šahtahjudes ja teleri abil. kütus pöörlemisel ahjud. L.p.p., mille sisaldus on 88-93% FeM, kasutatakse terase valmistamisel laenguna ja suurema sisaldusega (98-99%) raua tootmisel. pulber;
Karbonüülraud - termilisel teel saadud rauapulber. raua pentakarbonüüli lagunemine; on kõrge puhtusastmega;
looduslik raud - f., leidub looduses mineraalide kujul. Eristada telluuri leidmise tingimuste järgi. või maapealsed (nikkel-raud) ja meteoriidid (kosmilised) s. ja. Telluuriline. raud - haruldane mineraal - a-Fe modifikatsioon, esineb otd kujul. helbed, terad, käsnjas massid ja klastrid. Koosseis - tv. Fe ja Ni lahus (kuni 30% Ni). Meteoriitne s. ja. moodustuvad kosmilise moodustumise protsessides. kehad ja kukkumised Maale meteoriitide kujul; sisaldab kuni 25% Ni. Värvus terashallist mustani, metallik. sädelev, läbipaistmatu, tv. punktid 4-5 mineraloogiliste jaoks. skaala, y = 7,3-8,2 g/cm3 (olenevalt Ni sisaldusest). Tugevalt magnetiline, hästi sepistatud;
Elektrolüütiline raud - f., mis saadakse elektrolüütiliselt. rafineerimine; on kõrge lisandite puhtusega (<0,02 % С; 0,01 % О2);
elektriraud - elektrotehnikas kasutatav teras (või nn tehniline puhas raud) kogusisaldusega. lisandid kuni 0,08-0,10%, sealhulgas kuni 0,05% S. E.zh. on väike löök. elektriline vastupanu, on tõuge. pöörisvoolukaod ja seetõttu on selle kasutamine üldiselt piiratud. postmagnetahelad, magnetvoog (pooluseosad, magnetahelad, releed jne);
A-raud - raua madalatemperatuuriline modifikatsioon bcc-võrega (temperatuuril 20 ° C a \u003d 286,645 pm), stabiilne< 910 °С; a-Fe ферромагнитно при t < 769 °С (точка Кюри);
U-raud - raua kõrgtemperatuuriline modifikatsioon fcc-võrega (a = 364 pm), stabiilne temperatuuril 910-1400 ° C; paramagnetiline;
5-raud on kõrge temperatuuriga modifikatsioon rauast, millel on bcc võre (a = 294 pm), stabiilne 1400 °C kuni tm, paramagnetiline.
- Nimetus - Fe (raud);
- Periood - IV;
- rühm - 8 (VIII);
- Aatommass - 55,845;
- Aatomarv - 26;
- Aatomi raadius = 126 pm;
- kovalentne raadius = 117 pm;
- Elektronide jaotus - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ;
- t sulamistemperatuur = 1535 °C;
- keemistemperatuur = 2750 °C;
- Elektronegatiivsus (Paulingi järgi / Alpredi ja Rochovi järgi) = 1,83 / 1,64;
- Oksüdatsiooniaste: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
- Tihedus (n.a.) \u003d 7,874 g / cm 3;
- Molaarmaht = 7,1 cm 3 / mol.
Rauaühendid:
Raud on alumiiniumi järel maakoores kõige enam leiduv metall (5,1 massiprotsenti).
Maal leidub vabas olekus rauda väikestes kogustes nii tükkidena kui ka langenud meteoriitides.
Tööstuslikult kaevandatakse rauda rauamaagi leiukohtadel, rauda sisaldavatest mineraalidest: magnetilisest, punasest, pruunist rauamaagist.
Olgu öeldud, et raud on osa paljudest looduslikest mineraalidest, põhjustades nende loomulikku värvust. Mineraalide värvus oleneb rauaioonide Fe 2+ /Fe 3+ kontsentratsioonist ja vahekorrast, samuti neid ioone ümbritsevatest aatomitest. Näiteks rauaioonide lisandite olemasolu mõjutab paljude vääris- ja poolvääriskivide värvust: topaas (kahvatukollasest punaseni), safiirid (sinisest tumesiniseni), akvamariinid (helesinisest rohekassiniseni) ja nii edasi.
Rauda leidub loomade ja taimede kudedes, näiteks täiskasvanud inimese kehas on rauda umbes 5 g. Raud on elutähtis element, see on osa hemoglobiinivalgust, osaledes hapniku transportimisel kopsudest kudedesse ja rakkudesse. Rauapuuduse korral inimkehas areneb aneemia (rauavaegusaneemia).
Riis. Raua aatomi struktuur.
Rauaaatomi elektrooniline konfiguratsioon on 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (vt Aatomite elektrooniline struktuur). Keemiliste sidemete moodustumisel teiste elementidega võivad osaleda 2 välisel 4s-tasandil paiknevat elektroni + 3d-alatasandi 6 elektroni (kokku 8 elektroni), seetõttu võib raud võtta ühendites oksüdatsiooniastmeid +8, +6, +4, +3, +2, +1, (enamlevinud on +3, +2). Raual on keskmine keemiline aktiivsus.
Riis. Raua oksüdatsiooniastmed: +2, +3.
Raua füüsikalised omadused:
- hõbevalge metall;
- puhtal kujul on üsna pehme ja plastiline;
- on hea soojus- ja elektrijuhtivusega.
Raud eksisteerib nelja modifikatsiooni kujul (need erinevad kristallvõre struktuuri poolest): α-raud; β-raud; y-raud; δ-raud.
Raua keemilised omadused
- reageerib hapnikuga, sõltuvalt temperatuurist ja hapniku kontsentratsioonist võivad tekkida mitmesugused tooted või raua oksüdatsiooniproduktide segu (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4):
3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3O 4; - raua oksüdatsioon madalatel temperatuuridel:
4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; - reageerib veeauruga:
3Fe + 4H20 = Fe3O4 + 4H2; - peeneks purustatud raud reageerib kuumutamisel väävli ja klooriga (raudsulfiid ja kloriid):
Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3; - reageerib kõrgel temperatuuril räni, süsiniku, fosforiga:
3Fe + C = Fe3C; - teiste metallide ja mittemetallidega võib raud moodustada sulameid;
- raud tõrjub välja vähemaktiivsed metallid nende sooladest:
Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu; - lahjendatud hapetega toimib raud redutseeriva ainena, moodustades sooli:
Fe + 2HCl \u003d FeCl2 + H2; - lahjendatud lämmastikhappega moodustab raud sõltuvalt selle kontsentratsioonist (N 2, N 2 O, NO 2) mitmesuguseid happe redutseerimisprodukte.
Raua hankimine ja kasutamine
Saadakse tööstuslik raud sulatamine malm ja teras.
Malm on raua sulam räni, mangaani, väävli, fosfori, süsiniku lisanditega. Malmi süsinikusisaldus ületab 2% (terases alla 2%).
Puhast rauda saadakse:
- malmist hapnikumuundurites;
- raudoksiidide redutseerimine vesiniku ja kahevalentse süsinikmonooksiidiga;
- vastavate soolade elektrolüüs.
Malmi saadakse rauamaakidest raudoksiidide redutseerimise teel. Malmi sulatatakse kõrgahjudes. Koksi kasutatakse kõrgahjus soojusallikana.
Kõrgahi on väga keerukas mitmekümne meetri kõrgune tehniline ehitis. See on laotud tulekindlatest tellistest ja on kaitstud välise teraskestaga. 2013. aasta seisuga ehitas Lõuna-Korea suurima kõrgahju terasefirma POSCO Kwangyangi linna metallurgiatehases (ahju maht pärast moderniseerimist oli 6000 kuupmeetrit aastavõimsusega 5 700 000 tonni).
Riis. Kõrgahju.
Raua sulatamine kõrgahjus kestab pidevalt mitu aastakümmet, kuni ahi jõuab oma eluea lõpuni.
Riis. Raua sulatusprotsess kõrgahjus.
- rikastatud maagid (magnetiline, punane, pruun rauamaak) ja koks valatakse läbi kõrgahju ülaosas asuva ülaosa;
- raua taaskasutamise protsessid maagist süsinikmonooksiidi (II) toimel toimuvad kõrgahju keskosas (šahtis) temperatuuril 450–1100 ° C (raudoksiidid redutseeritakse metalliks):
- 450-500 °C - 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2;
- 600°C - Fe 3O 4 + CO = 3FeO + CO 2;
- 800 °C - FeO + CO = Fe + CO 2;
- osa raudoksiidist redutseeritakse koksiga: FeO + C = Fe + CO.
- paralleelselt toimub räni ja mangaani oksiidide redutseerimisprotsess (mis sisaldub rauamaagis lisandite kujul), räni ja mangaan on osa sulatusmalmist:
- SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO;
- Mn 2 O 3 + 3C \u003d 2Mn + 3CO.
- lubjakivi termilisel lagunemisel (kõrgahju sisestatud) moodustub kaltsiumoksiid, mis reageerib maagis sisalduvate räni ja alumiiniumi oksiididega:
- CaCO 3 \u003d CaO + CO 2;
- CaO + SiO 2 \u003d CaSiO 3;
- CaO + Al 2 O 3 \u003d Ca (AlO 2) 2.
- temperatuuril 1100 ° C raua redutseerimise protsess peatub;
- šahti all on leiliruum, kõrgahju kõige laiem osa, mille all on õlg, milles põleb koks ära ja moodustuvad vedelad sulatusproduktid - malm ja räbu, mis kogunevad ahju põhja. - kolle;
- kolde ülemises osas temperatuuril 1500°C toimub läbipuhutava õhu joas koksi intensiivne põlemine: C + O 2 = CO 2 ;
- Kuuma koksi läbimisel muutub süsinikmonooksiid (IV) süsinikmonooksiidiks (II), mis on raua redutseerija (vt ülal): CO 2 + C \u003d 2CO;
- kaltsiumsilikaatide ja alumosilikaatide moodustunud räbu asuvad malmi kohal, kaitstes seda hapniku toime eest;
- kolde erinevatel tasanditel asuvate spetsiaalsete avade kaudu lastakse malm ja räbu väljapoole;
- Suurem osa malmist läheb edasiseks töötlemiseks – terase sulatamiseks.
Terast sulatatakse malmist ja vanametallist konvertermeetodil (lahtine kolle on juba vananenud, kuigi seda kasutatakse endiselt) või elektrisulatamise teel (elektriahjudes, induktsioonahjudes). Protsessi (raua töötlemine) olemus on süsiniku ja muude lisandite kontsentratsiooni vähendamine hapnikuga oksüdeerimise teel.
Nagu eespool mainitud, ei ületa süsiniku kontsentratsioon terases 2%. Tänu sellele on terast erinevalt malmist üsna lihtne sepistada ja valtsida, mis võimaldab valmistada sellest erinevaid kõrge kõvaduse ja tugevusega tooteid.
Terase kõvadus sõltub süsinikusisaldusest (mida rohkem süsinikku, seda kõvem teras) konkreetse terase klassi ja kuumtöötluse tingimustes. Karastamisel (aeglane jahutamine) muutub teras pehmeks; karastamisel (kiire jahutamisel) muutub teras väga kõvaks.
Terasele soovitud spetsiifiliste omaduste andmiseks lisatakse sellele legeerivaid lisandeid: kroom, nikkel, räni, molübdeen, vanaadium, mangaan jne.
Malm ja teras on kõige olulisemad konstruktsioonimaterjalid valdavas enamikus rahvamajanduse sektorites.
Raua bioloogiline roll:
- täiskasvanud inimese kehas on umbes 5 g rauda;
- raud mängib olulist rolli hematopoeetiliste organite töös;
- raud on osa paljudest keerukatest valgukompleksidest (hemoglobiin, müoglobiin, erinevad ensüümid).
Raud on hästi tuntud keemiline element. See kuulub keskmise reaktsioonivõimega metallide hulka. Selles artiklis käsitleme raua omadusi ja kasutamist.
Levimus looduses
Seal on üsna palju mineraale, mis sisaldavad rauda. Esiteks on see magnetiit. See on seitsekümmend kaks protsenti rauda. Selle keemiline valem on Fe3O4. Seda mineraali nimetatakse ka magnetiliseks rauamaagiks. Sellel on helehall värv, mõnikord tumehalliga, kuni must, metallilise läikega. Selle suurim maardla SRÜ riikide seas asub Uuralites.
Järgmine kõrge rauasisaldusega mineraal on hematiit – see koosneb seitsmekümnest protsendist sellest elemendist. Selle keemiline valem on Fe2O3. Seda nimetatakse ka punaseks rauamaagiks. Selle värvus on punakaspruunist punakashallini. SRÜ riikide territooriumi suurim maardla asub Krivoy Rogis.
Kolmas mineraal rauasisalduse poolest on limoniit. Siin moodustab raud kuuskümmend protsenti kogumassist. See on kristalne hüdraat, st veemolekulid on kootud selle kristallvõresse, selle keemiline valem on Fe 2 O 3 .H 2 O. Nagu nimigi ütleb, on see mineraal kollakaspruuni värvusega, aeg-ajalt pruun. See on loodusliku ookri üks põhikomponente ja seda kasutatakse pigmendina. Seda nimetatakse ka pruuniks raudkiviks. Suurimad esinemised on Krimmis, Uuralites.
Sideriidis, niinimetatud rauamaagis, moodustab nelikümmend kaheksa protsenti raua. Selle keemiline valem on FeCO 3 . Selle struktuur on heterogeenne ja koosneb omavahel ühendatud erinevat värvi kristallidest: hallid, kahvaturohelised, hallikaskollased, pruunikaskollased jne.
Viimane looduslikult esinev kõrge rauasisaldusega mineraal on püriit. Sellel on järgmine keemiline valem FeS2. Selles sisalduv raud moodustab nelikümmend kuus protsenti kogu massist. Tänu väävliaatomitele on sellel mineraalil kuldkollane värvus.
Paljusid vaadeldavaid mineraale kasutatakse puhta raua saamiseks. Lisaks kasutatakse hematiiti looduslikest kividest ehete valmistamisel. Lapis lazuli ehetest võib leida püriidist lisandeid. Lisaks leidub rauda looduses elusorganismide koostises – see on raku üks olulisemaid komponente. Seda mikroelementi tuleb inimkehasse tarnida piisavas koguses. Raua raviomadused on suuresti tingitud sellest, et see keemiline element on hemoglobiini aluseks. Seetõttu mõjub ferrumi kasutamine hästi vere seisundile ja seega ka kogu organismile tervikuna.
Raud: füüsikalised ja keemilised omadused
Vaatame neid kahte peamist jaotist järjekorras. raud on selle välimus, tihedus, sulamistemperatuur jne. See tähendab, et kõik aine eripärad, mis on seotud füüsikaga. Raua keemilised omadused seisnevad selle võimes reageerida teiste ühenditega. Alustame esimesest.
Raua füüsikalised omadused
Puhtal kujul tavatingimustes on see tahke aine. Sellel on hõbehall värv ja väljendunud metalliline läige. Raua mehaanilised omadused hõlmavad kõvadusastet She võrdub neljaga (keskmine). Raual on hea elektri- ja soojusjuhtivus. Viimast tunnust on tunda külmas ruumis raudeseme puudutamisel. Kuna see materjal juhib soojust kiiresti, võtab see lühikese ajaga nahast välja suure osa, mistõttu tunnete end külmana.
Puudutades näiteks puud, võib märkida, et selle soojusjuhtivus on palju madalam. Raua füüsikalised omadused on selle sulamis- ja keemistemperatuur. Esimene on 1539 kraadi Celsiuse järgi, teine on 2860 kraadi Celsiuse järgi. Sellest võib järeldada, et rauale iseloomulikud omadused on hea plastilisus ja sulavus. Kuid see pole veel kõik.
Raua füüsikaliste omaduste hulka kuulub ka selle ferromagnetism. Mis see on? Raud, mille magnetilisi omadusi võime praktilistes näidetes iga päev jälgida, on ainus metall, millel on nii ainulaadne eristav tunnus. See on tingitud asjaolust, et seda materjali on võimalik magnetvälja mõjul magnetiseerida. Ja pärast viimase toime lõppemist jääb raud, mille magnetilised omadused on just tekkinud, veel kauaks magnetiks. Seda nähtust saab seletada asjaoluga, et selle metalli struktuuris on palju vabu elektrone, mis on võimelised liikuma.
Keemia mõttes
See element kuulub keskmise aktiivsusega metallide hulka. Kuid raua keemilised omadused on tüüpilised kõigile teistele metallidele (välja arvatud need, mis asuvad elektrokeemilises seerias vesinikust paremal). See on võimeline reageerima paljude aineklassidega.
Alustame lihtsast
Ferrum interakteerub hapniku, lämmastiku, halogeenide (jood, broom, kloor, fluor), fosfori, süsinikuga. Esimene asi, mida tuleb arvestada, on reaktsioonid hapnikuga. Raua põletamisel tekivad selle oksiidid. Sõltuvalt reaktsiooni tingimustest ja kahe osaleja vahekordadest võib neid muuta. Selliste interaktsioonide näitena võib tuua järgmised reaktsioonivõrrandid: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4. Ja raudoksiidi omadused (nii füüsikalised kui keemilised) võivad olla erinevad, olenevalt selle sordist. Need reaktsioonid toimuvad kõrgel temperatuuril.
Järgmine on koostoime lämmastikuga. See võib ilmneda ka ainult kuumutamise tingimustes. Kui võtame kuus mooli rauda ja ühe mooli lämmastikku, saame kaks mooli raudnitriidi. Reaktsioonivõrrand näeb välja selline: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.
Fosforiga suhtlemisel moodustub fosfiid. Reaktsiooni läbiviimiseks on vajalikud järgmised komponendid: kolme mooli ferrumi jaoks - üks mool fosforit, mille tulemusena moodustub üks mool fosfiidi. Võrrandi saab kirjutada järgmiselt: 3Fe + P = Fe 3 P.
Lisaks võib lihtsate ainetega toimuvate reaktsioonide hulgas eristada ka koostoimet väävliga. Sel juhul võib saada sulfiidi. Selle aine moodustumise põhimõte on sarnane ülalkirjeldatule. Nimelt tekib liitumisreaktsioon. Kõik sedalaadi keemilised vastasmõjud nõuavad eritingimusi, peamiselt kõrgeid temperatuure, harvemini katalüsaatoreid.
Keemiatööstuses on levinud ka raua ja halogeenide vahelised reaktsioonid. Need on kloorimine, broomimine, jodimine, fluorimine. Nagu reaktsioonide endi nimedest selgub, on see protsess, mille käigus lisatakse raua aatomitele kloori / broomi / joodi / fluori aatomid, et moodustada vastavalt kloriid / bromiid / jodiid / fluoriid. Neid aineid kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes. Lisaks on ferrum võimeline ühinema räniga kõrgetel temperatuuridel. Kuna raua keemilised omadused on mitmekesised, kasutatakse seda sageli keemiatööstuses.
Ferrum ja kompleksained
Lihtsatest ainetest liigume edasi nende juurde, mille molekulid koosnevad kahest või enamast erinevast keemilisest elemendist. Esimese asjana tuleb mainida ferrumi reaktsiooni veega. Siin on raua peamised omadused. Kui vett koos rauaga kuumutada, tekib see (seda nimetatakse nii, sest sama veega suheldes moodustab see hüdroksiidi ehk teisisõnu aluse). Seega, kui võtta mõlemast komponendist üks mool, tekivad sellised ained nagu rauddioksiid ja vesinik terava lõhnaga gaasi kujul – ka molaarsuhtes üks kuni üks. Seda tüüpi reaktsiooni võrrandi saab kirjutada järgmiselt: Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2. Sõltuvalt nende kahe komponendi segamise vahekorrast võib saada rauddi- või trioksiidi. Mõlemad ained on keemiatööstuses väga levinud ja neid kasutatakse ka paljudes teistes tööstusharudes.
Hapete ja sooladega
Kuna raud asub metalli aktiivsuse elektrokeemilises reas vesinikust vasakul, on see võimeline selle elemendi ühenditest välja tõrjuma. Selle näiteks on asendusreaktsioon, mida võib täheldada raua lisamisel happele. Näiteks kui segate keskmise kontsentratsiooniga rauda ja sulfaathapet (teise nimega väävelhape) samades molaarsetes vahekordades, on tulemuseks raudsulfaat (II) ja vesinik samas molaarsuhtes. Sellise reaktsiooni võrrand näeb välja järgmine: Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.
Sooladega suhtlemisel avalduvad raua redutseerivad omadused. See tähendab, et selle abil saab soolast eraldada vähem aktiivse metalli. Näiteks kui võtate ühe mooli ja sama koguse rauda, saate raudsulfaati (II) ja puhast vaske samades molaarsetes vahekordades.
Tähtsus keha jaoks
Üks levinumaid keemilisi elemente maakoores on raud. oleme juba kaalunud, nüüd läheneme sellele bioloogilisest vaatenurgast. Ferrum täidab väga olulisi funktsioone nii rakutasandil kui ka kogu organismi tasandil. Esiteks on raud sellise valgu nagu hemoglobiin aluseks. See on vajalik hapniku transportimiseks läbi vere kopsudest kõikidesse kudedesse, organitesse, igasse keharakku, eelkõige aju neuronitesse. Seetõttu ei saa raua kasulikke omadusi üle hinnata.
Lisaks sellele, et see mõjutab vereloomet, on ferrum oluline ka kilpnäärme täielikuks toimimiseks (selleks pole vaja ainult joodi, nagu mõned arvavad). Raud osaleb ka rakusiseses ainevahetuses, reguleerib immuunsust. Ferrumi leidub eriti suures koguses ka maksarakkudes, kuna see aitab neutraliseerida kahjulikke aineid. See on ka üks meie keha mitut tüüpi ensüümide põhikomponente. Inimese igapäevane toit peaks sisaldama seda mikroelementi kümme kuni kakskümmend milligrammi.
Rauarikkad toidud
Seal on palju. Need on nii taimset kui loomset päritolu. Esimesed on teraviljad, kaunviljad, teraviljad (eriti tatar), õunad, seened (porcini), kuivatatud puuviljad, kibuvitsamarjad, pirnid, virsikud, avokaadod, kõrvitsad, mandlid, datlid, tomatid, spargelkapsas, kapsas, mustikad, murakad, seller jne. Teine - maks, liha. Eriti oluline on kõrge rauasisaldusega toitude kasutamine raseduse ajal, kuna areneva loote organism vajab õigeks kasvuks ja arenguks suures koguses seda mikroelementi.
Märgid rauapuudusest organismis
Liiga vähese rauasisalduse kehasse sattumise sümptomiteks on väsimus, pidev käte ja jalgade külmetamine, depressioon, rabedad juuksed ja küüned, intellektuaalse aktiivsuse vähenemine, seedehäired, vähene jõudlus ja kilpnäärme häired. Kui märkate rohkem kui üht nendest sümptomitest, võiksite suurendada oma dieedis rauarikaste toitude hulka või osta rauda sisaldavaid vitamiine või toidulisandeid. Samuti pöörduge kindlasti arsti poole, kui mõni neist sümptomitest tundub teile liiga äge.
Raua kasutamine tööstuses
Raua kasutusalad ja omadused on omavahel tihedalt seotud. Tänu oma ferromagnetilisusele valmistatakse sellest magneteid - nii nõrgemaid koduseks otstarbeks (suveniirkülmikumagnetid jne) kui ka tugevamaid - tööstuslikuks otstarbeks. Kuna kõnealusel metallil on kõrge tugevus ja kõvadus, on seda iidsetest aegadest kasutatud relvade, soomuste ja muude sõjaliste ja majapidamistööriistade valmistamiseks. Muide, isegi Vana-Egiptuses tunti meteoriiti rauda, mille omadused on paremad kui tavalisel metallil. Samuti kasutati sellist spetsiaalset rauda Vana-Roomas. Nad valmistasid sellest eliitrelvi. Meteoriitmetallist kilp või mõõk võis olla ainult väga rikkal ja üllal inimesel.
Üldiselt on metall, mida selles artiklis käsitleme, selle rühma kõigi ainete hulgast kõige mitmekülgsem. Esiteks valmistatakse sellest terast ja malmi, millest valmistatakse kõikvõimalikke nii tööstuses kui ka igapäevaelus vajalikke tooteid.
Malm on raua ja süsiniku sulam, milles teist on 1,7–4,5 protsenti. Kui teine on alla 1,7 protsendi, nimetatakse seda tüüpi sulamit teraseks. Kui koostises on süsinikku umbes 0,02 protsenti, siis on see juba tavaline tehniline raud. Süsiniku olemasolu sulamis on vajalik selle suurema tugevuse, termilise stabiilsuse ja roostekindluse tagamiseks.
Lisaks võib teras lisanditena sisaldada palju muid keemilisi elemente. See on mangaan, fosfor ja räni. Samuti võib sellisele sulamile teatud omaduste andmiseks lisada kroomi, niklit, molübdeeni, volframi ja paljusid muid keemilisi elemente. Trafoterastena kasutatakse terase liike, milles on palju räni (umbes neli protsenti). Neid, mis sisaldavad palju mangaani (kuni kaksteist kuni neliteist protsenti), leiavad kasutust raudteede, veskite, purustite ja muude tööriistade osade valmistamisel, mille osad on kiiresti hõõrduvad.
Molübdeeni lisatakse sulami koostisse, et muuta see termiliselt stabiilsemaks – selliseid teraseid kasutatakse tööriistaterastena. Lisaks on selleks, et saada teada-tuntud ja igapäevaelus sageli kasutatavaid roostevaba terasid nugade ja muude majapidamistööriistade näol, on vaja sulamile lisada kroomi, niklit ja titaani. Ja selleks, et saada löögikindel, ülitugev, plastiline teras, piisab, kui lisada sellele vanaadiumi. Kui lisada nioobiumi koostisse, on võimalik saavutada kõrge vastupidavus korrosioonile ja keemiliselt agressiivsete ainete mõjule.
Artikli alguses mainitud mineraalne magnetiit on vajalik kõvaketaste, mälukaartide ja muude seda tüüpi seadmete valmistamiseks. Tänu oma magnetilistele omadustele võib rauda leida trafode, mootorite, elektroonikatoodete jms konstruktsioonides. Lisaks saab rauda lisada teistele metallisulamitele, et anda neile suurem tugevus ja mehaaniline stabiilsus. Selle elemendi sulfaati kasutatakse aianduses kahjurite tõrjeks (koos vasksulfaadiga).
Need on vee puhastamisel asendamatud. Lisaks kasutatakse mustvalgetes printerites magnetiidipulbrit. Püriidi peamine kasutusala on saada sellest väävelhapet. See protsess toimub laboris kolmes etapis. Esimeses etapis põletatakse raudpüriit raudoksiidi ja vääveldioksiidi saamiseks. Teises etapis toimub vääveldioksiidi muundamine selle trioksiidiks hapniku osalusel. Ja viimases etapis juhitakse saadud aine katalüsaatorite juuresolekul läbi, saades seeläbi väävelhappe.
Raua saamine
Seda metalli kaevandatakse peamiselt selle kahest peamisest mineraalist: magnetiidist ja hematiidist. Selleks redutseeritakse rauda selle ühenditest koksi kujul oleva süsinikuga. Seda tehakse kõrgahjudes, mille temperatuur ulatub kahe tuhande kraadini Celsiuse järgi. Lisaks on võimalus ferrumit vesinikuga redutseerida. Selleks pole kõrgahju vaja. Selle meetodi rakendamiseks võetakse spetsiaalne savi, segatakse purustatud maagiga ja töödeldakse šahtahjus vesinikuga.
Järeldus
Raua omadused ja kasutusalad on erinevad. See on võib-olla kõige olulisem metall meie elus. Inimkonnale tuntuks saanud, asus ta pronksi asemele, mis oli sel ajal kõigi tööriistade ja ka relvade valmistamise peamine materjal. Teras ja malm on oma füüsikaliste omaduste, vastupidavuse mehaanilisele pingele poolest paljuski paremad vase ja tina sulamist.
Lisaks on raud meie planeedil levinum kui paljud teised metallid. seda on maapõues peaaegu viis protsenti. See on looduses leviku poolest neljas keemiline element. Samuti on see keemiline element väga oluline loomade ja taimede normaalseks funktsioneerimiseks, eelkõige seetõttu, et hemoglobiin on selle baasil üles ehitatud. Raud on oluline mikroelement, mille kasutamine on oluline tervise säilitamiseks ja elundite normaalseks talitluseks. Lisaks eelnevale on see ainuke metall, millel on ainulaadsed magnetilised omadused. Ilma ferrumita on meie elu võimatu ette kujutada.
Feroksiidkatalüsaatorid vaarikapulbrile, süütekompositsioon, karamellkütus.
Meetod 1. Raudoksiidi Fe 2 O 3 saamine raudsulfaadist
Raudoksiide kasutatakse väga sageli pürotehnilistes ühendites katalüsaatoritena. Varem sai neid kauplustest osta. Näiteks raudoksiidi monohüdraati FeOOH on kohatud pigmendina "raudoksiidkollane pigment". Raudoksiidi Fe 2 O 3 müüdi miiniumraua kujul. Praegu pole seda kõike lihtne osta, nagu selgus. Ma pidin selle koju hankima. Ma ei ole keemik, aga elu sundis mind. Tutvuge soovitustega võrgus. Paraku tavaline, st. lihtne ja ohutu, koduste tingimuste retsepti ei olnud lihtne leida. Tundus, et ainult üks retsept sobis, aga enam ei leidnud. Peas lubatavate komponentide loetelu lükati edasi. Otsustasin minna oma teed. Kummalisel kombel oli tulemus vägagi vastuvõetav. Selgete raudoksiidi tunnustega ühend on väga homogeenne ja hästi hajutatud. Selle kasutamine vaarikapulbris ja sekundaarses süttis kinnitas täielikult, et vajalik saadi.
Niisiis, ostame aianduspoest raudsulfaat FeSO 4, apteegis ostame pillid hydroperita, kolm pakki ja varu kööki joogisooda NaHCO 3. Meil on kõik koostisosad, hakkame küpsetama. Hüdroperiidi tablettide asemel võite kasutada lahust vesinikperoksiid H202, juhtub ka apteekides.
0,5-liitrises klaasnõus lahustame kuumas vees umbes 80 g (üks kolmandik pakist) raudsulfaati. Lisa segades väikeste portsjonitena söögisoodat. Tekib mingi väga vastikut värvi prügi, mis vahutab palju.
FeSO 4 + 2NaHCO 3 \u003d FeCO 3 + Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2
Seetõttu tuleb kõike teha kraanikausis. Lisage söögisoodat, kuni vahutamine peaaegu lakkab. Pärast segu pisut settimist hakkame aeglaselt valama hüdroperiidi purustatud tablette. Reaktsioon kulgeb jällegi üsna hoogsalt vahu moodustumisega. Segu omandab iseloomuliku värvi ja tuttava rooste lõhna.
2FeCO 3 + H 2 O 2 \u003d 2FeOOH + 2CO 2
Jätkame uuesti hüdroperiidi tagasitäitmist, kuni vahutamine, see tähendab reaktsioon, peaaegu täielikult peatub.
Jätame oma keemianõu rahule ja vaatame, kuidas punane sade välja kukub - see on meie oksiid, täpsemalt FeOOH oksiidmonohüdraat ehk hüdroksiid. Jääb ühendus neutraliseerida. Kaitseme setteid ja tühjendame liigse vedeliku. Seejärel lisage puhas vesi, kaitske ja nõrutage uuesti. Nii et kordame 3-4 korda. Lõpuks kallame sade paberrätikule ja kuivatame. Saadud pulber on suurepärane katalüsaator ja seda saab juba kasutada stopiinide ja sekundaarse süütekompositsiooni, "vaarika" püssirohu ja karamell-raketikütuste katalüüsimiseks. /25.01.2008, kia-soft/
"Karmiinpunase" püssirohu originaalretsept nägi aga ette puhta punase oksiidi Fe 2 O 3 kasutamise. Nagu karamellkatalüüsiga tehtud katsed on näidanud, on Fe2O3 tõepoolest mõnevõrra aktiivsem katalüsaator kui FeOOH. Raudoksiidi saamiseks piisab, kui põletada tekkinud hüdroksiid kuumal raudlehel või lihtsalt plekkpurgis. Tulemuseks on punane pulber Fe 2 O 3 .
Peale muhvelahju valmistamist teostan selles kaltsineerimist 1-1,5 tundi temperatuuril 300-350°C. Väga mugav. /kia-soft 06.12.2007/
P.S.
Vega raketiteadlase sõltumatud uuringud on näidanud, et selle meetodiga saadud katalüsaatoril on võrreldes tööstuslike feroksiididega kõrgem aktiivsus, mis on eriti märgatav aurustamise teel saadud suhkrukaramellkütuses.
Meetod 2. Raudoksiidi Fe 2 O 3 saamine raud(III)kloriidist
Selle võimaluse kohta on netis teavet, näiteks saadi oksiid vesinikkarbonaadi abil Bulgaaria raketiteadlaste foorumis, seda meetodit mainiti keemikute foorumis, kuid ma ei pööranud palju tähelepanu, kuna mul ei olnud raud(III) kloriid. Hiljuti tuletas mu RubberBigPepperi veebisaidi külaline mulle seda võimalust meelde. Väga õigeaegne, kuna tegelesin aktiivselt elektroonikaga ja varusin kloriidi. Otsustasin katsetada seda võimalust raudhüdroksiidi saamiseks. Meetod on rahaliselt mõnevõrra kallim ja raudkloriidi põhikomponenti on raskem kätte saada, kuid valmistamisel lihtsam. Nii et me vajame raud(III)kloriid FeCl3 Ja joogisooda NaHCO 3. Raudkloriidi kasutatakse tavaliselt trükkplaatide söövitamiseks ja seda müüakse raadiopoodides.
Valage kaks teelusikatäit FeCl3 pulbrit klaasi kuuma vette ja segage kuni lahustumiseni. Nüüd lisa pidevalt segades aeglaselt soodat. Reaktsioon kulgeb elavalt mullitamise ja vahutamisega, seega pole vaja kiirustada.
FeCl 3 + 3NaHCO 3 \u003d FeOOH + 3NaCl + 3CO 2 + H 2 O
Lööve, kuni mullitamine peatub. Kaitseme ja saame settesse sama FeOOH hüdroksiidi. Järgmisena neutraliseerime ühendi, nagu esimeses meetodis, mitme lahuse äravooluga, lisades vett ja settides. Lõpuks sade kuivatatakse ja seda kasutatakse katalüsaatorina või raudoksiidi Fe 2 O 3 saamiseks kaltsineerimise teel (vt meetod 1).
Siin on lihtne viis. Saagis on väga hea, kahest teelusikatäiest (~15 g) kloriidist saadakse 10 g hüdroksiidi. Selle meetodiga saadud katalüsaatoreid on testitud ja need on hästi kooskõlas. /kia-soft 11.03.2010/
P.S.
Ma ei saa garanteerida keemiliste reaktsioonide võrrandite 100% täpsust, kuid tegelikult vastavad need käimasolevatele keemilistele protsessidele. Eriti tume on Fe(III)hüdroksiidi puhul. Kõigi kaanonite kohaselt peaks Fe (OH) 3 sadestuma. Kuid peroksiidi juuresolekul (1. meetod) ja kõrgendatud temperatuuril (2. meetod) dehüdreeritakse trihüdroksiid teoreetiliselt FeOOH-monohüdraadiks. Pealtnäha on see täpselt see, mis toimub. Saadud hüdroksiidipulber näeb välja nagu betoonirooste ja rooste põhikomponent on FeOOH. ***
