این خاصیت آهن نیست. اهن

24.11.202227.05.2017

آهن یک فلز با فعالیت شیمیایی متوسط است. این بخشی از بسیاری از مواد معدنی است: مگنتیت، هماتیت، لیمونیت، سیدریت، پیریت.

نمونه لیمونیت

خواص شیمیایی و فیزیکی آهن

در شرایط عادی و به صورت خالص، آهن جامد خاکستری نقره ای با درخشندگی فلزی درخشان است. آهن رسانای الکتریکی و حرارتی خوبی است. این را می توان با لمس یک جسم آهنی در یک اتاق سرد احساس کرد. از آنجایی که فلز به سرعت گرما را هدایت می کند، بیشتر گرما را در مدت زمان کوتاهی از پوست انسان می گیرد، بنابراین وقتی آن را لمس می کنید احساس سرما می کنید.

آهن خالص

نقطه ذوب آهن 1538 درجه سانتیگراد و نقطه جوش 2862 درجه سانتیگراد است. خواص مشخصه آهن شکل پذیری و گداختگی خوب است.

با مواد ساده واکنش نشان می دهد: اکسیژن، هالوژن (برم، ید، فلوئور)، فسفر، گوگرد. وقتی آهن می سوزد، اکسیدهای فلزی تشکیل می شود. بسته به شرایط واکنش و نسبت بین دو شرکت کننده، اکسیدهای آهن می توانند متفاوت باشند. معادلات واکنش:

2Fe + O2 = 2FeO;

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3؛

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

چنین واکنش هایی در دمای بالا رخ می دهد. شما خواهید آموخت که چه آزمایش هایی برای مطالعه خواص آهن می تواند در خانه انجام شود.

واکنش آهن با اکسیژن

برای واکنش آهن با اکسیژن، پیش گرمایش ضروری است. آهن با شعله کور می سوزد و ذرات داغ فلس آهن Fe3O4 را پراکنده می کند. همان واکنش آهن و اکسیژن در هوا رخ می دهد، زمانی که در طی پردازش مکانیکی از اصطکاک بسیار گرم می شود.

وقتی آهن در اکسیژن (یا هوا) می سوزد، رسوب آهن تشکیل می شود. معادله واکنش:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

3Fe + 2O2 = FeO Fe2O3.

فلس آهن ترکیبی است که در آن آهن مقادیر ظرفیت متفاوتی دارد.

تهیه اکسیدهای آهن

اکسیدهای آهن محصولی از برهمکنش آهن با اکسیژن هستند. معروف ترین آنها FeO، Fe2O3 و Fe3O4 هستند.

اکسید آهن (III) Fe2O3 یک پودر نارنجی مایل به قرمز است که از اکسیداسیون آهن در هوا تشکیل می شود.

این ماده از تجزیه نمک آهن در هوا در دمای بالا تشکیل می شود. کمی سولفات آهن (III) در یک بوته چینی ریخته می شود و سپس روی آتش یک مشعل گازی گرم می شود. در طی تجزیه حرارتی، سولفات آهن به اکسید گوگرد و اکسید آهن تجزیه می شود.

اکسید آهن (II, III) Fe3O4 هنگامی که آهن پودر شده در اکسیژن یا هوا سوزانده می شود تشکیل می شود. برای به دست آوردن اکسید، کمی پودر آهن ریز مخلوط با نیترات سدیم یا پتاسیم در یک بوته چینی ریخته می شود. مخلوط با یک مشعل گازی مشتعل می شود. با حرارت دادن، نیترات های پتاسیم و سدیم تجزیه شده و اکسیژن آزاد می شود. آهن در اکسیژن می سوزد و اکسید Fe₃O4 را تشکیل می دهد. پس از پایان احتراق، اکسید حاصل در کف فنجان چینی به شکل فلس آهن باقی می ماند.

توجه! سعی نکنید خودتان این آزمایش ها را تکرار کنید!

اکسید آهن (II) FeO یک پودر سیاه است که هنگام تجزیه اگزالات آهن در یک جو بی اثر تشکیل می شود.

نامگذاری - Fe (آهن)؛
دوره - IV;
گروه - 8 (VIII);
جرم اتمی - 55.845;
عدد اتمی - 26;
شعاع اتمی = 126 pm;
شعاع کووالانسی = 117 pm;
توزیع الکترون - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ;
دمای ذوب = 1535 درجه سانتیگراد؛
نقطه جوش = 2750 درجه سانتیگراد؛
الکترونگاتیوی (طبق نظر پاولینگ/طبق نظر آلپرد و روچو) = 1.83/1.64;
حالت اکسیداسیون: +8، +6، +4، +3، +2، +1، 0.
چگالی (شماره) = 7.874 گرم بر سانتی متر مکعب؛
حجم مولی = 7.1 سانتی متر 3 / مول.

ترکیبات آهن:

آهن پس از آلومینیوم فراوان ترین فلز در پوسته زمین (1/5 درصد جرمی) است.

در زمین، آهن آزاد در مقادیر کم به شکل قطعات و همچنین در شهاب سنگ های سقوط کرده یافت می شود.

از نظر صنعتی، آهن از ذخایر سنگ آهن از مواد معدنی حاوی آهن استخراج می شود: سنگ آهن مغناطیسی، قرمز، قهوه ای.

باید گفت که آهن بخشی از بسیاری از مواد معدنی طبیعی است که باعث رنگ طبیعی آنها می شود. رنگ کانی ها به غلظت و نسبت یون های آهن Fe 2 + / Fe 3 + و همچنین به اتم های اطراف این یون ها بستگی دارد. به عنوان مثال، وجود ناخالصی های یون آهن بر رنگ بسیاری از سنگ های قیمتی و نیمه قیمتی تأثیر می گذارد: توپازها (از زرد کم رنگ تا قرمز)، یاقوت کبود (از آبی تا آبی تیره)، آکوامارین ها (از آبی روشن تا آبی مایل به سبز)، و غیره.

آهن در بافت های حیوانات و گیاهان یافت می شود، به عنوان مثال، حدود 5 گرم آهن در بدن یک فرد بالغ وجود دارد. آهن یک عنصر حیاتی است، بخشی از پروتئین هموگلوبین است که در انتقال اکسیژن از ریه ها به بافت ها و سلول ها شرکت می کند. با کمبود آهن در بدن انسان، کم خونی (کم خونی فقر آهن) ایجاد می شود.

برنج. ساختار اتم آهن.

پیکربندی الکترونیکی اتم آهن 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 است (به ساختار الکترونیکی اتم ها مراجعه کنید). در تشکیل پیوندهای شیمیایی با عناصر دیگر، 2 الکترون واقع در سطح 4s بیرونی + 6 الکترون از سطح فرعی 3 بعدی (در مجموع 8 الکترون) می توانند شرکت کنند، بنابراین در ترکیبات، آهن می تواند حالت های اکسیداسیون +8، +6 را بگیرد. +4، +3، +2، +1، (متداول ترین آنها +3، +2 هستند). آهن فعالیت شیمیایی متوسطی دارد.

برنج. حالت های اکسیداسیون آهن: +2، +3.

خواص فیزیکی آهن:

فلز نقره ای سفید؛
در شکل خالص آن کاملاً نرم و پلاستیکی است.
هدایت حرارتی و الکتریکی خوبی دارد.

آهن به شکل چهار تغییر وجود دارد (آنها در ساختار شبکه کریستالی متفاوت هستند): α-آهن. بتا آهن؛ γ-آهن؛ δ-آهن.

خواص شیمیایی آهن

با اکسیژن واکنش می دهد، بسته به دما و غلظت اکسیژن، محصولات مختلف یا مخلوطی از محصولات اکسیداسیون آهن (FeO، Fe 2 O 3، Fe 3 O 4) می تواند تشکیل شود:
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4;
اکسیداسیون آهن در دماهای پایین:
4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3;
با بخار آب واکنش می دهد:
3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2;
آهن ریز خرد شده هنگامی که با گوگرد و کلر (سولفید آهن و کلرید) گرم می شود واکنش نشان می دهد:
Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;
در دماهای بالا با سیلیکون، کربن، فسفر واکنش می دهد:
3Fe + C = Fe 3 C;
آهن می تواند با سایر فلزات و غیر فلزات آلیاژ تشکیل دهد.
آهن فلزات کمتر فعال را از نمک آنها جابجا می کند:
Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu;
با اسیدهای رقیق، آهن به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کند و نمک ها را تشکیل می دهد:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2;
با اسید نیتریک رقیق، آهن بسته به غلظت آن، محصولات کاهش اسیدهای مختلفی را تشکیل می دهد (N 2، N 2 O، NO 2).

تهیه و استفاده از آهن

آهن صنعتی بدست می آید ذوب شدنچدن و فولاد.

چدن آلیاژی از آهن با ناخالصی های سیلیکون، منگنز، گوگرد، فسفر و کربن است. محتوای کربن در چدن بیش از 2٪ (در فولاد کمتر از 2٪) است.

آهن خالص بدست می آید:

در مبدل های اکسیژن ساخته شده از چدن؛
کاهش اکسیدهای آهن با هیدروژن و مونوکسید کربن دو ظرفیتی؛
الکترولیز نمک های مربوطه

چدن از سنگ معدن آهن با احیای اکسیدهای آهن به دست می آید. ذوب آهن در کوره بلند انجام می شود. کک به عنوان منبع حرارت در کوره بلند استفاده می شود.

کوره بلند یک سازه فنی بسیار پیچیده به ارتفاع چند ده متر است. با آجر نسوز پوشانده شده است و توسط یک پوشش فولادی بیرونی محافظت می شود. از سال 2013، بزرگترین کوره بلند در کره جنوبی توسط شرکت فولاد POSCO در کارخانه متالورژی گوانگ یانگ ساخته شد (حجم کوره پس از نوسازی 6000 متر مکعب با ظرفیت سالانه 5700000 تن بود).

برنج. کوره ذوب اهن.

فرآیند ذوب چدن در کوره بلند به طور مداوم برای چندین دهه ادامه دارد تا اینکه کوره به پایان خود برسد.

برنج. فرآیند ذوب آهن در کوره بلند.

سنگ معدن غنی شده (سنگ آهن مغناطیسی، قرمز، قهوه ای) و کک در بالای کوره بلند ریخته می شود.
فرآیندهای کاهش آهن از سنگ معدن تحت تأثیر مونوکسید کربن (II) در قسمت میانی کوره بلند (معدن) در دمای 450-1100 درجه سانتیگراد رخ می دهد (اکسیدهای آهن به فلز کاهش می یابد):
- 450-500 درجه سانتیگراد - 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2 ;
- 600 درجه سانتی گراد - Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 ;
- 800 درجه سانتیگراد - FeO + CO = Fe + CO 2 ;
- بخشی از اکسید آهن دو ظرفیتی توسط کک کاهش می یابد: FeO + C = Fe + CO.
به موازات آن، فرآیند کاهش اکسیدهای سیلیکون و منگنز (که در سنگ آهن به شکل ناخالصی وجود دارد) رخ می دهد؛ سیلیکون و منگنز بخشی از ذوب آهن هستند:
- SiO 2 + 2C = Si + 2CO;
- Mn 2 O 3 + 3C = 2Mn + 3CO.
در طی تجزیه حرارتی سنگ آهک (وارد شده به کوره بلند)، اکسید کلسیم تشکیل می شود که با اکسیدهای سیلیکون و آلومینیوم موجود در سنگ معدن واکنش می دهد:
- CaCO 3 = CaO + CO 2;
- CaO + SiO 2 = CaSiO 3;
- CaO + Al 2 O 3 = Ca(AlO 2) 2.
در دمای 1100 درجه سانتیگراد فرآیند کاهش آهن متوقف می شود.
در زیر شفت بخار وجود دارد، وسیع ترین قسمت کوره بلند، زیر آن یک شانه وجود دارد که در آن کک می سوزد و محصولات ذوب مایع تشکیل می شود - چدن و سرباره، که در انتهای کوره انباشته می شوند - ساختن؛
در قسمت بالایی کوره در دمای 1500 درجه سانتیگراد، احتراق شدید کک در جریان هوای دمیده رخ می دهد: C + O 2 = CO 2 .
با عبور از کک داغ، مونوکسید کربن (IV) به مونوکسید کربن (II) تبدیل می شود که یک عامل کاهنده برای آهن است (به بالا مراجعه کنید): CO 2 + C = 2CO.
سرباره های تشکیل شده توسط سیلیکات ها و آلومینوسیلیکات های کلسیم در بالای چدن قرار دارند و از آن در برابر عملکرد اکسیژن محافظت می کنند.
از طریق سوراخ های مخصوص واقع در سطوح مختلف اجاق، چدن و سرباره خارج می شوند.
بیشتر چدن برای پردازش بیشتر - ذوب فولاد استفاده می شود.

فولاد از چدن و ضایعات فلزی با استفاده از روش مبدل (روش اجاق باز منسوخ شده است، اگرچه هنوز استفاده می شود) یا با ذوب الکتریکی (در کوره های الکتریکی، کوره های القایی) ذوب می شود. ماهیت فرآیند (فرآوری چدن) کاهش غلظت کربن و سایر ناخالصی ها از طریق اکسیداسیون با اکسیژن است.

همانطور که در بالا ذکر شد، غلظت کربن در فولاد از 2٪ تجاوز نمی کند. به لطف این، فولاد، برخلاف چدن، می تواند به راحتی آهنگری و نورد شود، که باعث می شود محصولات مختلفی از آن ساخته شود که دارای سختی و استحکام بالایی هستند.

سختی فولاد به محتوای کربن (هرچه کربن بیشتر باشد، فولاد سخت تر) در درجه خاصی از فولاد و شرایط عملیات حرارتی بستگی دارد. در طی تمپر (سرد شدن آهسته)، فولاد نرم می شود. هنگامی که کوئنچ می شود (خنک شدن سریع)، فولاد بسیار سخت می شود.

برای دادن خواص خاص مورد نیاز فولاد، مواد افزودنی آلیاژی به آن اضافه می شود: کروم، نیکل، سیلیکون، مولیبدن، وانادیم، منگنز و غیره.

چدن و فولاد مهمترین مصالح سازه ای در اکثر بخش های اقتصاد ملی هستند.

نقش بیولوژیکی آهن:

بدن انسان بالغ حاوی حدود 5 گرم آهن است.
آهن نقش مهمی در عملکرد اندام های خونساز ایفا می کند.
آهن بخشی از بسیاری از مجتمع های پروتئینی پیچیده (هموگلوبین، میوگلوبین، آنزیم های مختلف) است.

اهداف درس:

بسته به درجه اکسیداسیون و ماهیت عامل اکسید کننده، ایده ای از خواص فیزیکی و شیمیایی آهن ایجاد کنید.
توسعه تفکر نظری دانش آموزان و توانایی آنها برای پیش بینی خواص یک ماده، بر اساس دانش ساختار آن؛
توسعه تفکر مفهومی از عملیات هایی مانند تجزیه و تحلیل، مقایسه، تعمیم، سیستم سازی.
ویژگی های تفکر مانند عینیت، مختصر و وضوح، خودکنترلی و فعالیت را توسعه دهید.

اهداف درس:

به روز رسانی دانش دانش آموزان در موضوع: "ساختار اتم"؛
کار جمعی دانش آموزان را از تعیین تکلیف یادگیری تا نتیجه نهایی سازماندهی کنید (یک نمودار مرجع برای درس تهیه کنید).
مطالب مربوط به موضوع: "فلزات" را خلاصه کنید و خواص آهن و کاربرد آن را در نظر بگیرید.
سازماندهی کار تحقیقاتی مستقل به صورت جفت برای مطالعه خواص شیمیایی آهن؛
سازماندهی کنترل متقابل دانش آموزان در درس.

نوع درس:یادگیری مطالب جدید

معرف ها و تجهیزات:

آهن (پودر، بشقاب، گیره کاغذ)،
گوگرد،
اسید هیدروکلریک،
سولفات مس (II).
شبکه کریستال آهنی،
پوسترهای بازی،
آهن ربا،
مجموعه ای از تصاویر در مورد موضوع،
لوله های آزمایش،
لامپ الکلی،
مسابقات،
قاشق برای سوزاندن مواد قابل اشتعال،
نقشه های جغرافیایی

ساختار درس

بخش مقدماتی.
یادگیری مطالب جدید.
پیام تکلیف.
تلفیق مطالب مورد مطالعه.

در طول کلاس ها

1. بخش مقدماتی

زمان سازماندهی

بررسی در دسترس بودن دانش آموزان

پیام موضوع درس موضوع را روی تخته و در دفتر دانش آموزان یادداشت کنید.

2. یادگیری مطالب جدید

- فکر می کنید موضوع درس امروز ما چه خواهد بود؟

1. ظاهر آهنآغاز عصر آهن در تمدن بشری بود.

مردم باستان آهن را در زمانی که هنوز نمی دانستند چگونه از سنگ معدن استخراج کنند، از کجا می آوردند؟ آهن که از زبان سومری ترجمه شده است، فلزی است که "از آسمان فرو ریخته است، بهشتی". اولین آهنی که بشر با آن مواجه شد آهن شهاب سنگ ها بود. برای اولین بار در سال 1775 توسط دانشمند روسی P.S. ثابت شد که "سنگ های آهن از آسمان می افتند". کاخ، که بلوکی از شهاب سنگ آهنی بومی به وزن 600 کیلوگرم را به سن پترزبورگ آورد. بزرگترین شهاب سنگ آهنی شهاب سنگ "گوبا" است که در سال 1920 در جنوب غربی آفریقا یافت شد و وزن آن حدود 60 تن بود. بگذارید آرامگاه توتانخ آمون را به یاد بیاوریم: طلا، طلا. کار باشکوه لذت می برد، درخشندگی چشم ها را خیره می کند. اما این چیزی است که K. Kerram در کتاب "خدایان، مقبره ها، دانشمندان" در مورد حرز کوچک آهنی توت عنخ آمون می نویسد: "طلسم یکی از اولین محصولات مصر است و ... در مقبره ای که تقریباً به اندازه ظرفیت آن پر شده است. طلا، این یافته ساده بود که از نظر تاریخ فرهنگی بیشترین ارزش را داشت.» در مقبره فرعون فقط چند اقلام آهنی یافت شد که در میان آنها یک طلسم آهنی خدای هوروس، یک خنجر کوچک با تیغه آهنی و یک دسته طلایی و یک چهارپایه آهنی کوچک "اورس" یافت شد.

دانشمندان معتقدند که کشورهای آسیای صغیر که قبایل هیتی در آن زندگی می کردند، محل پیدایش صنعت آهن و فولاد بوده است. آهن در هزاره اول قبل از میلاد از آسیای صغیر به اروپا آمد. اینگونه بود که عصر آهن در اروپا آغاز شد.

فولاد دمشق معروف (یا فولاد داماسک) در شرق در زمان ارسطو (قرن چهارم قبل از میلاد) ساخته شد. اما فناوری ساخت آن برای قرن ها مخفی نگه داشته شد.

خواب غم دیگری را دیدم
درباره فولاد خاکستری دمشق.
من دیدم که فولاد چگونه تلطیف شد
مثل یکی از غلامان جوان
آنها او را انتخاب کردند، به او غذا دادند،
تا گوشت او قوت یابد.
منتظر موعد مقرر شد
و سپس تیغه داغ
آنها در گوشت عضلانی فرو رفتند،
تیغه تمام شده خارج شد.
قوی تر از فولاد، شرق ندیده است،
قوی تر از فولاد و تلخ تر از غم.

از آنجایی که فولاد داماسک فولادی با سختی و خاصیت ارتجاعی بسیار بالا است، محصولات ساخته شده از آن این قابلیت را دارند که هنگام تراشیدن کدر نشوند. متالورژیست روسی P.P. راز فولاد داماس را فاش کرد. آنوسوف. او به آرامی فولاد داغ را در محلول ویژه ای از روغن فنی که تا دمای معینی گرم شده بود خنک کرد. در طی فرآیند خنک سازی، فولاد آهنگری شد.

(نمایش نقاشی.)

آهن یک فلز خاکستری نقره ای است	آهن یک فلز خاکستری نقره ای است
این میخ ها از آهن ساخته شده اند	از فولاد در صنعت خودرو استفاده می شود
از فولاد برای ساخت ابزار پزشکی استفاده می شود	از فولاد برای ساخت لوکوموتیو استفاده می شود
	تمام فلزات در معرض خوردگی هستند
تمام فلزات در معرض خوردگی هستند

2. موقعیت آهن در PSHEM.

ما موقعیت آهن را در PSCEM، بار هسته و توزیع الکترون ها در اتم را می یابیم.

3. خواص فیزیکی آهن.

- چه خواص فیزیکی آهن را می دانید؟

آهن یک فلز سفید نقره ای با نقطه ذوب 1539 درجه سانتیگراد است. بسیار انعطاف پذیر است، بنابراین به راحتی پردازش، آهنگری، نورد، مهر و موم می شود. آهن قابلیت مغناطیسی شدن و مغناطیس زدایی را دارد به همین دلیل از آن به عنوان هسته آهنربا در ماشین ها و دستگاه های الکتریکی مختلف استفاده می شود. می توان با روش های حرارتی و مکانیکی استحکام و سختی بیشتری به آن داد، مثلاً با سخت شدن و نورد.

آهن خالص شیمیایی و خالص تجاری وجود دارد. آهن از نظر فنی خالص اساساً فولاد کم کربن است؛ حاوی 0.02-0.04 درصد کربن و حتی اکسیژن، گوگرد، نیتروژن و فسفر کمتر است. آهن خالص شیمیایی حاوی کمتر از 0.01 درصد ناخالصی است. آهن شیمیایی خالص -نقره ای خاکستری، فلز براق، از نظر ظاهری بسیار شبیه به پلاتین است. آهن خالص از نظر شیمیایی در برابر خوردگی مقاوم است (به یاد داشته باشید خوردگی چیست؟ نشان دادن میخ خورنده) و به خوبی در برابر اسیدها مقاومت می کند. با این حال، مقادیر ناچیز ناخالصی آن را از این خواص گرانبها محروم می کند.

4. خواص شیمیایی آهن.

با توجه به شناختی که از خواص شیمیایی فلزات دارید، فکر می کنید آهن چه خواص شیمیایی خواهد داشت؟

نمایش آزمایشات

برهمکنش آهن با گوگرد.

کار عملی.

برهمکنش آهن با اسید هیدروکلریک
برهمکنش آهن با سولفات مس (II).

5. استفاده از آهن.

گفتگو در مورد سوالات:

- به نظر شما توزیع آهن در طبیعت چگونه است؟

آهن یکی از رایج ترین عناصر در طبیعت است. در پوسته زمین، کسر جرمی آن 5.1٪ است، بر اساس این شاخص، پس از اکسیژن، سیلیکون و آلومینیوم در رتبه دوم قرار دارد. همانطور که با تجزیه و تحلیل طیفی مشخص می شود، مقدار زیادی آهن نیز در اجرام آسمانی یافت می شود. در نمونه‌هایی از خاک ماه که توسط ایستگاه خودکار لونا تحویل داده شد، آهن در حالت اکسید نشده یافت شد.

سنگ آهن در زمین بسیار گسترده است. نام کوه های اورال برای خود صحبت می کند: Vysokaya، Magnitnaya، Zheleznaya. شیمیدان های کشاورزی ترکیبات آهن را در خاک پیدا می کنند.

- آهن در طبیعت به چه صورت وجود دارد؟

آهن جزء اکثر سنگها است. برای به دست آوردن آهن، از سنگ آهن با محتوای آهن 30-70٪ یا بیشتر استفاده می شود. سنگ معدن اصلی آهن عبارتند از: مگنتیت - Fe 3 O 4 حاوی 72٪ آهن است، رسوبات در اورال جنوبی، ناهنجاری مغناطیسی کورسک یافت می شود. هماتیت - Fe 2 O 3 حاوی حداکثر 65٪ آهن است، چنین رسوباتی در منطقه Krivoy Rog یافت می شود. لیمونیت - Fe 2 O 3 * nH 2 O حاوی 60٪ آهن است، رسوبات در کریمه یافت می شود. پیریت - FeS 2 حاوی تقریباً 47٪ آهن است، رسوبات در اورال یافت می شود. (کار با نقشه های کانتور).

- نقش آهن در زندگی انسان و گیاه چیست؟

بیوشیمی دانان به نقش مهم آهن در زندگی گیاهان، حیوانات و انسان پی برده اند. آهن که بخشی از یک ترکیب آلی بسیار پیچیده به نام هموگلوبین است، رنگ قرمز این ماده را تعیین می کند که به نوبه خود رنگ خون انسان و حیوان را تعیین می کند. بدن یک فرد بالغ حاوی 3 گرم آهن خالص است که 75 درصد آن بخشی از هموگلوبین است. نقش اصلی هموگلوبین انتقال اکسیژن از ریه ها به بافت ها و در جهت مخالف - CO 2 است.

گیاهان نیز به آهن نیاز دارند. بخشی از سیتوپلاسم است و در فرآیند فتوسنتز شرکت می کند. گیاهانی که روی بستری بدون آهن رشد می کنند، برگ های سفید دارند. مقدار کمی آهن به زیرلایه اضافه شده و سبز می شوند. علاوه بر این، ارزش دارد که یک ورقه سفید را با محلول نمک حاوی آهن آغشته کنید و به زودی ناحیه لکه دار سبز می شود.

بنابراین، به همین دلیل - وجود آهن در آب میوه ها و بافت ها - برگ های گیاهان به خوبی سبز می شوند و گونه های فرد به شدت سرخ می شود.

تقریباً 90 درصد از فلزات مورد استفاده بشر از آلیاژهای مبتنی بر آهن تشکیل شده است. مقدار زیادی آهن در جهان ذوب می شود، حدود 50 برابر بیشتر از آلومینیوم، غیر از فلزات دیگر. آلیاژهای مبتنی بر آهن جهانی، از نظر فناوری پیشرفته، در دسترس و ارزان هستند. آهن هنوز برای مدت طولانی پایه و اساس تمدن خواهد بود.

3. مطالب خانه را ارسال کنید

14، سابق شماره 6، 8، 9 (بر اساس کتاب کار برای کتاب درسی توسط O.S. Gabrielyan "شیمی 9"، 2003).

4. تلفیق مطالب مورد مطالعه

با استفاده از نمودار مرجع نوشته شده بر روی تخته، نتیجه گیری کنید: آهن چیست و چه خواصی دارد؟
دیکته گرافیکی (از قبل برگه های کاغذی را با یک خط مستقیم ترسیم شده آماده کنید که به 8 قسمت تقسیم شده و با توجه به سؤالات دیکته شماره گذاری شده است. تعداد موقعیتی که درست در نظر گرفته می شود را با کلبه "^" روی قسمت علامت بزنید).

انتخاب 1.

آهن یک فلز قلیایی واکنش پذیر است.
آهن به راحتی جعل می شود.
آهن بخشی از آلیاژ برنز است.
سطح انرژی بیرونی اتم آهن دارای 2 الکترون است.
آهن با اسیدهای رقیق واکنش می دهد.
با هالوژن هالیدهایی با حالت اکسیداسیون +2 تشکیل می دهد.
آهن با اکسیژن تعامل ندارد.
آهن را می توان با الکترولیز نمک آهن مذاب به دست آورد.


1	2	3	4	5	6	7	8

گزینه 2.

آهن یک فلز نقره ای مایل به سفید است.
آهن قابلیت مغناطیسی شدن را ندارد.
اتم های آهن خاصیت اکسید کنندگی از خود نشان می دهند.
در سطح انرژی بیرونی اتم آهن 1 الکترون وجود دارد.
آهن مس را از محلول نمک هایش جابجا می کند.
با هالوژن ها ترکیباتی با حالت اکسیداسیون +3 تشکیل می دهد.
با محلول اسید سولفوریک سولفات آهن (III) را تشکیل می دهد.
آهن خوردگی نمی کند.


1	2	3	4	5	6	7	8

پس از اتمام کار، دانش آموزان آثار خود را مبادله می کنند و آنها را بررسی می کنند (پاسخ آثار بر روی تخته قرار می گیرد یا از طریق پروژکتور نشان داده می شود).

معیارهای علامت گذاری:

"5" - 0 خطا،
"4" - 1-2 خطا،
"3" - 3-4 خطا،
"2" - 5 یا بیشتر خطا.

کتاب های استفاده شده

Gabrielyan O.S. شیمی پایه نهم. - M.: Bustard، 2001.
Gabrielyan O.S. کتاب برای معلمان - M.: Bustard، 2002.
Gabrielyan O.S. شیمی پایه نهم. کتاب کار. - M.: Bustard، 2003.
صنعت آموزش و پرورش. خلاصه مقالات شماره 3. - M.: MGIU، 2002.
Malyshkina V. شیمی سرگرم کننده. – سن پترزبورگ، «تریگون»، 2001.
نرم افزار و مواد روش شناختی. شیمی پایه های 8-11. - M.: Bustard، 2001.
Stepin B.D., Alikberova L.Yu. کتاب شیمی برای مطالعه خانگی. - م.: شیمی، 1995.
من دارم میرم کلاس شیمی کتاب برای معلمان - م.: "اول سپتامبر"، 2000.

برنامه های کاربردی

آیا می دانید که؟

اهن - یکی از مهمترین عناصر زندگی. خون حاوی آهن است و این است که رنگ خون و همچنین خاصیت اصلی آن - توانایی اتصال و آزادسازی اکسیژن را تعیین می کند. این توانایی توسط یک ترکیب پیچیده - هم - بخشی جدایی ناپذیر از مولکول هموگلوبین است. علاوه بر هموگلوبین، بدن ما همچنین حاوی آهن در میوگلوبین است، پروتئینی که اکسیژن را در ماهیچه ها ذخیره می کند. آنزیم های حاوی آهن نیز وجود دارد.

در نزدیکی دهلی در هند ستونی آهنی وجود دارد که کمترین ذره ای از زنگ زدگی ندارد، اگرچه قدمت آن تقریباً 2800 سال است. این ستون معروف کوتوب است که حدود هفت متر ارتفاع و 6.5 تن وزن دارد و کتیبه روی ستون نشان می دهد که در قرن نهم ساخته شده است. قبل از میلاد مسیح ه. زنگ زدگی آهن - تشکیل متا هیدروکسید آهن - با برهمکنش آن با رطوبت و اکسیژن هوا همراه است.

با این حال، این واکنش در غیاب ناخالصی های مختلف در آهن، در درجه اول کربن، سیلیکون و گوگرد رخ نمی دهد. ستون از فلز بسیار خالص ساخته شده بود: آهن موجود در ستون معلوم شد که 99.72٪ است. این امر دوام و مقاومت در برابر خوردگی آن را توضیح می دهد.

در سال 1934، مقاله "بهبود آهن و فولاد از طریق ... زنگ زدگی در زمین" در مجله معدن منتشر شد. روش تبدیل آهن به فولاد از طریق زنگ زدن در زمین از زمان های قدیم برای مردم شناخته شده است. برای مثال، چرکس‌ها در قفقاز آهن نواری را در زمین دفن می‌کردند و 10-15 سال بعد آن را حفر می‌کردند، شمشیرهای خود را از آن جعل می‌کردند که حتی می‌توانست لوله تفنگ، سپر یا استخوان‌های دشمن را برش دهد.

هماتیت

هماتیت یا سنگ آهن قرمز - سنگ معدن اصلی فلز اصلی زمان ما - آهن. میزان آهن موجود در آن به 70 درصد می رسد. هماتیت برای مدت طولانی شناخته شده است. در بابل و مصر باستان از آن در جواهرات، برای ساختن مهر و موم استفاده می شد و همراه با کلسدونی، به عنوان یک ماده مورد علاقه به عنوان سنگ تراشیده شده استفاده می شد. اسکندر مقدونی حلقه ای داشت که با هماتیت منبت کاری شده بود، که به اعتقاد او او را در جنگ آسیب ناپذیر می کرد. در دوران باستان و قرون وسطی، هماتیت به عنوان دارویی که خون را متوقف می کند، شناخته می شد. پودر حاصل از این ماده معدنی از زمان های قدیم برای اقلام طلا و نقره استفاده می شده است.

نام این ماده معدنی از یونانی گرفته شده است جزئیات– خون که با رنگ گیلاسی یا قرمز مومی پودر این ماده معدنی همراه است.

یکی از ویژگی های مهم این ماده معدنی توانایی ذخیره مداوم رنگ و انتقال آن به سایر مواد معدنی است که حداقل دارای مخلوط کمی از هماتیت هستند. رنگ صورتی ستون های گرانیتی کلیسای جامع سنت اسحاق به رنگ فلدسپات است که به نوبه خود توسط هماتیت ریز پراکنده رنگ می شود. الگوهای زیبای جاسپر که در تکمیل ایستگاه‌های متروی پایتخت استفاده می‌شود، کارنالیان نارنجی و صورتی کریمه، لایه‌های مرجانی قرمز سیلویت و کارنالیت در لایه‌های نمک - همه رنگ خود را مدیون هماتیت هستند.

رنگ قرمز از دیرباز از هماتیت ساخته شده است. تمام نقاشی های دیواری معروفی که 15 تا 20 هزار سال پیش ساخته شده اند - گاومیش کوهان دار شگفت انگیز غار آلتامیرا و ماموت های غار معروف کیپ - با اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن قهوه ای ساخته شده اند.

مگنتیت

مگنتیت یا سنگ آهن مغناطیسی - یک ماده معدنی حاوی 72 درصد آهن. این غنی ترین سنگ آهن است. نکته قابل توجه در مورد این کانی، خاصیت مغناطیسی طبیعی آن است - خاصیتی که به واسطه آن کشف شد.

همانطور که توسط دانشمند رومی پلینی گزارش شده است، مگنتیت به نام مگنس چوپان یونانی نامگذاری شده است. مگنس از گله خود در نزدیکی تپه بالای رودخانه نگهداری می کرد. هندو در تسالی ناگهان عصایی با نوک آهنی و صندل های میخ پوشیده شده توسط کوهی که از سنگ خاکستری یکپارچه ساخته شده بود به سمت خود کشیده شد. مگنتیت معدنی به نوبه خود نام خود را به آهنربا، میدان مغناطیسی و کل پدیده اسرارآمیز مغناطیس داد که از زمان ارسطو تا به امروز از نزدیک مورد مطالعه قرار گرفته است.

خواص مغناطیسی این ماده معدنی امروزه نیز عمدتاً برای جستجوی ذخایر مورد استفاده قرار می گیرد. اینگونه بود که ذخایر آهن منحصر به فرد در ناحیه ناهنجاری مغناطیسی کورسک (KMA) کشف شد. این ماده معدنی سنگین است: نمونه ای از مگنتیت به اندازه یک سیب 1.5 کیلوگرم وزن دارد.

در دوران باستان، مگنتیت دارای انواع خواص درمانی و توانایی معجزه بود. از آن برای استخراج فلز از زخم ها استفاده می شد و ایوان مخوف کریستال های بی نظیر آن را همراه با سنگ های دیگر در میان گنجینه های خود نگهداری می کرد.

پیریت یک کانی آتش مانند است

پیریت - یکی از آن مواد معدنی که وقتی آن را می بینید، می خواهید فریاد بزنید: "آیا واقعاً این اتفاق افتاده است؟" سخت است باور کنیم که بالاترین کلاس برش و پرداخت که در محصولات دست ساز، در کریستال های پیریت، ما را شگفت زده می کند، هدیه سخاوتمندانه طبیعت است.

پیریت نام خود را از کلمه یونانی "pyros" گرفته است - آتش، که با خاصیت جرقه در هنگام برخورد با اشیاء فولادی مرتبط است. این ماده معدنی زیبا با رنگ طلایی و درخشش درخشان بر لبه های تقریباً همیشه شفاف خود شگفت زده می شود. پیریت به دلیل خواصی که دارد از زمان های قدیم شناخته شده بوده است و در طی همه گیری های عجله طلا، پیریت در رگ کوارتز بیش از یک سر داغ می درخشد. حتی در حال حاضر، عاشقان سنگ مبتدی اغلب پیریت را با طلا اشتباه می گیرند.

پیریت یک کانی در همه جا است: از ماگما، از بخارات و محلول‌ها و حتی از رسوبات، هر بار به شکل‌ها و ترکیب‌های خاصی تشکیل می‌شود. یک مورد شناخته شده وجود دارد که در طی چندین دهه، جسد یک معدنچی که در معدن سقوط کرده بود به پیریت تبدیل شد. آهن زیادی در پیریت وجود دارد - 46.5٪، اما استخراج آن پرهزینه و بی سود است.

داستان

آهن به عنوان یک ماده ابزار از زمان های قدیم شناخته شده است. قدیمی ترین اشیای آهنی کشف شده در حفاری های باستان شناسی به هزاره چهارم قبل از میلاد باز می گردد. ه. و متعلق به تمدن سومری و مصر باستان است. اینها از آهن شهاب سنگی، یعنی آلیاژی از آهن و نیکل (محتوای دومی از 5 تا 30 درصد متغیر است)، جواهرات مقبره های مصری (حدود 3800 سال قبل از میلاد) و خنجر از شهر سومری اور (حدود 300 درصد) ساخته شده اند. 3100 قبل از میلاد). ظاهراً یکی از نام‌های آهن در یونانی و لاتین از منشأ آسمانی آهن شهاب‌سنگ گرفته شده است: «سایدر» (به معنی ستاره).

محصولات ساخته شده از آهن حاصل از ذوب از زمان اسکان قبایل آریایی از اروپا تا آسیا، جزایر دریای مدیترانه و فراتر از آن (اواخر هزاره چهارم و سوم قبل از میلاد) شناخته شده است. قدیمی ترین ابزار آهنی شناخته شده تیغه های فولادی هستند که در سنگ تراشی هرم خئوپس در مصر (ساخته شده در حدود 2530 قبل از میلاد) یافت می شوند. همانطور که کاوش‌ها در صحرای نوبی نشان داده است، قبلاً در آن روزها مصری‌ها در تلاش برای جدا کردن طلای استخراج شده از شن و ماسه سنگین مگنتیت، سنگ معدن را با سبوس و مواد مشابه حاوی کربن کلسینه می‌کردند. در نتیجه لایه ای از آهن خمیری روی سطح مذاب طلا شناور شد که به طور جداگانه پردازش شد. ابزارهایی از این آهن ساخته شد، از جمله ابزارهایی که در هرم خئوپس یافت شد. با این حال، پس از نوه خئوپس منکائور (2471-2465 قبل از میلاد)، آشوب در مصر رخ داد: اشراف به رهبری کاهنان خدای رع، سلسله حاکم را سرنگون کردند و جهشی از غاصبان آغاز شد و با به قدرت رسیدن حکومت خاتمه یافت. فرعون سلسله بعدی، یوزرکار، که کاهنان او را پسر و تجسم خدای خود را اعلام کردند (از آن زمان این وضعیت رسمی فراعنه شد). در خلال این آشفتگی، دانش فرهنگی و فنی مصریان رو به افول رفت و درست زمانی که هنر ساخت اهرام تنزل یافت، فناوری تولید آهن نیز از بین رفت، تا جایی که بعدها، هنگام کاوش در شبه جزیره سینا در جستجوی مس. سنگ معدن، مصریان هیچ توجهی به ذخایر سنگ آهنی که در آنجا وجود داشت نداشتند و از هیتی ها و میتانی ها همسایه آهن دریافت می کردند.

اولین کسانی که در تولید آهن تسلط یافتند، هات ها بودند، این را قدیمی ترین (هزاره دوم قبل از میلاد) ذکر آهن در متون هیتی ها نشان می دهد که امپراتوری خود را در قلمرو هات ها (آناتولی امروزی در ترکیه) تأسیس کردند. بنابراین، متن پادشاه هیتی آنیتا (حدود 1800 قبل از میلاد) می گوید:

هنگامی که به شهر پوروشکنده لشکرکشی کردم، مردی از شهر پوروشکند به تعظیم من آمد (...؟) و 1 تخت آهنین و 1 عصای آهنین (؟) را به نشانه تسلیم به من هدیه کرد. (؟)...

(منبع: Giorgadze G. G.// بولتن تاریخ باستان. 1965. شماره 4.)

در زمان های قدیم، خلیب ها به عنوان استادان محصولات آهن شناخته می شدند. افسانه آرگونوت ها (کارزار آنها در کلخیس حدود 50 سال قبل از جنگ تروا صورت گرفت) می گوید که پادشاه کلخیس، ایت، به جیسون یک گاوآهن آهنی داد تا بتواند مزرعه آرس را شخم بزند، و رعایایش، کالیبرها. ، شرح داده شده است:

آنها زمین را شخم نمی زنند، درختان میوه نمی کارند، گله ها را در چمنزارهای غنی چرا نمی کنند. سنگ و آهن را از زمین های غیر زراعتی استخراج می کنند و با آن غذا مبادله می کنند. روز برایشان بدون تلاش آغاز نمی شود، تمام روز را در تاریکی شب و دود غلیظ می گذرانند...

ارسطو روش خود را برای تولید فولاد چنین توصیف می کند: «خلیب ها چندین بار شن و ماسه رودخانه کشور خود را شستند و در نتیجه کنسانتره سیاه (بخش سنگینی که عمدتاً از مگنتیت و هماتیت تشکیل شده بود) آزاد کردند و آن را در کوره ها ذوب کردند. فلزی که بدین ترتیب به دست می‌آید دارای رنگ نقره‌ای و ضد زنگ بود.

به عنوان ماده خام برای ذوب فولاد، از ماسه های مگنتیت استفاده می شد که اغلب در سراسر سواحل دریای سیاه یافت می شود: این ماسه های مگنتیت از مخلوطی از دانه های ریز مگنتیت، تیتانو مگنتیت یا ایلمنیت و قطعات سنگ های دیگر تشکیل شده است. که فولاد ذوب شده توسط خلبانان آلیاژی بود و خواص عالی داشت. این روش منحصر به فرد برای به دست آوردن آهن نشان می دهد که خلیبی ها فقط آهن را به عنوان یک ماده تکنولوژیک پخش می کردند، اما روش آنها نمی تواند روشی برای تولید صنعتی گسترده محصولات آهن باشد. با این حال، تولید آنها به عنوان انگیزه ای برای توسعه بیشتر متالورژی آهن عمل کرد.

در زمان های قدیم، آهن را از طلا بیشتر می دانستند و طبق توصیف استرابون، قبایل آفریقایی به ازای هر یک مثقال آهن، 10 لیر طلا می دادند و طبق تحقیقات مورخ گ. آرشیان، هزینه مس، نقره، طلا و ... آهن در میان هیتی‌های باستان به نسبت 1: 160: 1280: 6400 بود. در آن روزها از آهن به عنوان فلز جواهر استفاده می‌شد؛ تاج و تخت و دیگر شاهکارهای قدرت سلطنتی از آن ساخته می‌شد: به عنوان مثال، کتاب مقدس تثنیه 3.11. "تخت آهنی" پادشاه رفائیم اوگ را توصیف می کند.

در مقبره توتانخ آمون (حدود 1350 قبل از میلاد) یک خنجر آهنی در قاب طلایی پیدا شد - احتمالاً هدیه ای از هیتی ها برای اهداف دیپلماتیک. اما هیتی ها برای انتشار گسترده آهن و فن آوری های آن تلاش نکردند، که از مکاتباتی که بین فرعون مصری توت عنخ آمون و پدر زنش هاتوسیل، پادشاه هیتی ها به ما رسیده، مشهود است. فرعون درخواست فرستادن آهن بیشتری می کند و پادشاه هیتی ها با طفره می گوید ذخایر آهن خشک شده و آهنگرها مشغول کار کشاورزی هستند، بنابراین او نمی تواند خواسته داماد سلطنتی را برآورده کند و فقط می فرستد. یک خنجر ساخته شده از "آهن خوب" (یعنی فولاد). همانطور که می بینید، هیتی ها سعی کردند از دانش خود برای دستیابی به امتیازات نظامی استفاده کنند و به دیگران فرصت نمی دادند که به آنها برسند. ظاهراً به همین دلیل است که محصولات آهن تنها پس از جنگ تروا و سقوط قدرت هیتی ها گسترش یافت، زیرا به لطف فعالیت تجاری یونانیان، فناوری آهن برای بسیاری شناخته شد و ذخایر و معادن آهن جدید کشف شد. بنابراین عصر "برنز" با عصر "آهن" جایگزین شد.

طبق توضیحات هومر، اگرچه در طول جنگ تروا (حدود 1250 قبل از میلاد) سلاح ها عمدتاً از مس و برنز ساخته می شدند، آهن از قبل به خوبی شناخته شده بود و تقاضای زیادی داشت، اگرچه بیشتر به عنوان یک فلز گرانبها. به عنوان مثال، هومر در بیست و سومین آهنگ ایلیاد می گوید که آشیل در مسابقه پرتاب دیسک، دیسکی از آهن را به برنده اهدا کرد. آخایی ها این آهن را از تروجان ها و مردم همسایه استخراج کردند (ایلیاد 7.473)، از جمله خلیب ها که در کنار تروجان ها می جنگیدند:

«دیگر مردان آخایی شراب را با مبادله خریدند،
آنها آنها را با مس زنگ دار، با آهن خاکستری معاوضه کردند،
آنهایی که برای گاوهای اکسید یا شاخدار تند،
کسانی که برای آنهایی که کامل خود را. و ضیافتی شاد تدارک دیده شده است...»

شاید آهن یکی از دلایلی بود که یونانیان آخایی را بر آن داشت که به آسیای صغیر بروند و در آنجا اسرار تولید آن را آموختند. و حفاری در آتن نشان داد که در حدود 1100 قبل از میلاد. ه. و بعدها شمشیرهای آهنی، نیزه ها، تبرها و حتی میخ های آهنی از قبل رواج یافته بود. کتاب مقدس یوشع 17:16 (ر.ک. قضات 14:4) توضیح می‌دهد که فلسطینیان (کتاب مقدس «PILISTIM» و این قبیله‌های یونانی اولیه مربوط به هلنی‌های بعدی، عمدتاً پلازژی‌ها) ارابه‌های آهنی زیادی داشتند، یعنی در این زمان، آهن قبلاً به طور گسترده در مقادیر زیاد مورد استفاده قرار گرفته بود.

هومر در ایلیاد و ادیسه آهن را "فلز سخت" می نامد و سخت شدن ابزارها را شرح می دهد:

«جعل کارآمد، با ساختن تبر یا تبر،
فلز وارد آب شود، آن را گرم کنید تا دو برابر شود
او قلعه ای داشت، غوطه ور می شود...»

هومر آهن را دشوار می نامد زیرا در زمان های قدیم روش اصلی تولید آن فرآیند دمیدن پنیر بود: لایه های متناوب سنگ آهن و زغال سنگ در کوره های مخصوص کلسینه می شدند (کوره ها - از "شاخ" باستان - شاخ، لوله، در اصل این بود. فقط یک لوله حفر شده در زمین، معمولاً به صورت افقی در شیب دره). در فورج، اکسیدهای آهن توسط زغال سنگ داغ به فلز تبدیل می شود که اکسیژن را می گیرد و به مونوکسید کربن اکسید می شود و در نتیجه چنین تکلیسی سنگ معدن با زغال سنگ، آهن کریچین (اسفنجی) خمیر مانند به دست می آید. کریتسا با آهنگری از سرباره پاک می شد و ناخالصی ها را با ضربات قوی چکش بیرون می زد. اولین آهنگرها دمای نسبتاً پایینی داشتند - به طور قابل توجهی کمتر از نقطه ذوب چدن، بنابراین معلوم شد که آهن نسبتاً کم کربن است. برای به دست آوردن فولاد قوی، لازم بود که هسته آهن را بارها با زغال سنگ کلسینه و آهنگری کنیم، در حالی که لایه سطحی فلز علاوه بر آن با کربن اشباع شده و تقویت شده بود. به این ترتیب "آهن خوب" به دست آمد - و اگرچه به کار زیادی نیاز داشت ، محصولات به دست آمده از این طریق به طور قابل توجهی قوی تر و سخت تر از محصولات برنزی بودند.

بعداً آنها یاد گرفتند که کوره های کارآمدتر (به روسی - کوره بلند، domna) برای تولید فولاد بسازند و از دم برای تامین هوا به کوره استفاده کردند. از قبل رومی ها می دانستند که چگونه دمای کوره را به ذوب فولاد برسانند (حدود 1400 درجه و آهن خالص در 1535 درجه ذوب می شود). این چدن با نقطه ذوب 1100-1200 درجه تولید می کند که در حالت جامد بسیار شکننده است (حتی قابل جعل نیست) و خاصیت ارتجاعی فولاد را ندارد. در ابتدا یک محصول جانبی مضر در نظر گرفته شد. آهن خامدر زبان روسی، چدن، شمش، که در واقع کلمه چدن از آن گرفته شده است)، اما پس از آن مشخص شد که وقتی دوباره در کوره ذوب می شود و هوای بیشتری از آن عبور می کند، چدن به فولاد با کیفیت خوب تبدیل می شود. از آنجایی که کربن اضافی می سوزد. این فرآیند دو مرحله‌ای برای تولید فولاد از چدن ساده‌تر و سودآورتر از فرآیند بحرانی بود و قرن‌هاست که این اصل بدون تغییر چندان مورد استفاده قرار می‌گیرد و تا به امروز به عنوان روش اصلی تولید مواد آهنی باقی مانده است.

کتابشناسی - فهرست کتب: کارل باکس.ثروت های باطن زمین. م.: پیشرفت، 1365، ص 244، باب آهن

منشاء نام

چندین نسخه از منشأ کلمه اسلاوی "آهن" وجود دارد (زالزا بلاروسی ، زالیزو اوکراینی ، اسلاوی قدیمی. اهن، بلغاری ژلیازو، سربوهورف. ژیژزو، لهستانی żelazo، کشور چک زلزو، اسلوونیایی زلزو).

یکی از ریشه شناسی ها پراسلاو را به هم متصل می کند. *ژلهزو با کلمه یونانی χαλκός ، که در روایت دیگر به معنای آهن و مس بوده است *ژلهزوشبیه به کلمات *ژلی"لاک پشت" و *glazъ"صخره"، با ظاهر کلی "سنگ". نسخه سوم وام گیری باستانی از زبانی ناشناخته را پیشنهاد می کند.

زبان های ژرمنی نام آهن (گوتیک. ایسارن، انگلیسی اهن، آلمانی آیزن، هلند ایزر، دات. جرن، سوئدی järn) از سلتیک.

کلمه پیش از سلتیک *ایسارنو-(> ایرلندی قدیمی iarn، Old Brett hoiarn)، احتمالاً به اجداد یعنی I.e. *h 1 esh 2 r-no- «خونین» با توسعه معنایی «خونین» > «قرمز» > «آهن». بر اساس فرضیه دیگر، این کلمه به اجداد یعنی. *(H)ish 2 ro- "قوی، مقدس، دارای قدرت ماوراء طبیعی."

کلمه یونانی باستان σίδηρος ، ممکن است از همان منبع وام گرفته شده باشد که کلمات اسلاو، آلمانی و بالتیک برای نقره.

نام کربنات آهن طبیعی (سیدریت) از لاتین گرفته شده است. سیدرئوس- ستاره دار؛ در واقع اولین آهنی که به دست مردم افتاد منشا شهاب سنگی داشت. شاید این تصادف تصادفی نباشد. به ویژه کلمه یونانی باستان sideros (σίδηρος)برای آهن و لاتین سیدوسبه معنای ستاره، احتمالاً منشأ مشترکی دارند.

ایزوتوپ ها

آهن طبیعی از چهار ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است: 54 Fe (فراوانی ایزوتوپی 5.845٪)، 56 Fe (91.754٪)، 57 Fe (2.119٪) و 58 Fe (0.282٪). بیش از 20 ایزوتوپ ناپایدار آهن نیز با اعداد جرمی 45 تا 72 شناخته شده است که پایدارترین آنها 60 Fe (نیمه عمر طبق داده های به روز شده در سال 2009 2.6 میلیون سال است)، 55 Fe (2.737 سال)، 59 است. Fe (44.495 روز) و 52 Fe (8.275 ساعت)؛ ایزوتوپ های باقی مانده نیمه عمر کمتر از 10 دقیقه دارند.

ایزوتوپ آهن 56 Fe یکی از پایدارترین هسته‌ها است: همه عناصر زیر می‌توانند انرژی اتصال در هر نوکلئون را با واپاشی کاهش دهند، و همه عناصر قبلی، در اصل، می‌توانند انرژی اتصال در هر نوکلئون را از طریق همجوشی کاهش دهند. اعتقاد بر این است که آهن به مجموعه ای از سنتز عناصر در هسته ستارگان معمولی پایان می دهد (به ستاره آهنی مراجعه کنید)، و تمام عناصر بعدی فقط می توانند در نتیجه انفجارهای ابرنواختری تشکیل شوند.

ژئوشیمی آهن

چشمه گرمابی با آب آهن دار. رنگ اکسیدهای آهن آب قهوه ای است.

آهن یکی از رایج ترین عناصر در منظومه شمسی، به ویژه در سیارات زمینی، به ویژه روی زمین است. بخش قابل توجهی از آهن سیارات زمینی در هسته سیارات قرار دارد که میزان آن حدود 90 درصد تخمین زده می شود. میزان آهن در پوسته زمین 5 درصد و در گوشته حدود 12 درصد است. از میان فلزات، آهن پس از آلومینیوم به وفور در پوست دوم است. در عین حال، حدود 86٪ از کل آهن در هسته و 14٪ در گوشته یافت می شود. محتوای آهن در سنگ های آذرین مافیک به طور قابل توجهی افزایش می یابد، جایی که با پیروکسن، آمفیبول، الیوین و بیوتیت همراه است. آهن در غلظت‌های صنعتی تقریباً در تمام فرآیندهای برون‌زا و درون‌زا که در پوسته زمین اتفاق می‌افتد، تجمع می‌یابد. آب دریا حاوی آهن در مقادیر بسیار کم، 0.002-0.02 میلی گرم در لیتر است. در آب رودخانه کمی بالاتر است - 2 میلی گرم در لیتر.

خواص ژئوشیمیایی آهن

مهمترین ویژگی ژئوشیمیایی آهن وجود چندین حالت اکسیداسیون است. آهن به شکل خنثی - فلزی - هسته زمین را تشکیل می دهد، احتمالاً در گوشته وجود دارد و به ندرت در پوسته زمین یافت می شود. آهن آهنی FeO شکل اصلی آهن موجود در گوشته و پوسته است. آهن اکسید Fe 2 O 3 مشخصه بالایی ترین و اکسید شده ترین قسمت های پوسته زمین، به ویژه سنگ های رسوبی است.

از نظر خواص شیمیایی کریستالی، یون Fe 2 + نزدیک به یون های Mg 2 + و Ca 2 + است - عناصر اصلی دیگری که بخش قابل توجهی از تمام سنگ های زمینی را تشکیل می دهند. به دلیل شباهت شیمیایی کریستالی، آهن در بسیاری از سیلیکات ها جایگزین منیزیم و تا حدی کلسیم می شود. در این حالت، محتوای آهن در کانی‌های با ترکیب متغیر معمولاً با کاهش دما افزایش می‌یابد.

مواد معدنی آهن

تعداد زیادی سنگ معدن و مواد معدنی حاوی آهن شناخته شده است. سنگ آهن قرمز (هماتیت، Fe 2 O 3؛ حاوی 70 درصد آهن)، سنگ آهن مغناطیسی (مگنتیت، FeFe 2 O 4، Fe 3 O 4، حاوی 72.4 درصد Fe)، سنگ آهن قهوه ای یا لیمونیت (گوتیت و هیدروگوتیت، به ترتیب FeOOH و FeOOH·nH 2 O). گوتیت و هیدروگوتیت اغلب در پوسته های هوازدگی یافت می شوند و به اصطلاح "کلاه آهنی" را تشکیل می دهند که ضخامت آن به چند صد متر می رسد. آنها همچنین می توانند منشأ رسوبی داشته باشند و از محلول های کلوئیدی در دریاچه ها یا مناطق ساحلی دریاها بیرون بیایند. در این حالت سنگ آهن اولیتیک یا حبوبات تشکیل می شود. Vivianite Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O اغلب در آنها یافت می شود و کریستال های کشیده سیاه رنگ و دانه های شعاعی را تشکیل می دهد.

سولفیدهای آهن نیز در طبیعت گسترده هستند - پیریت FeS 2 (گوگرد یا پیریت آهن) و پیروتیت. آنها سنگ آهن نیستند - پیریت برای ساخت اسید سولفوریک استفاده می شود و پیروتیت اغلب حاوی نیکل و کبالت است.

روسیه از نظر ذخایر سنگ آهن در رتبه اول جهان قرار دارد. میزان آهن موجود در آب دریا 1·10-5 -1·10-8 درصد است.

سایر مواد معدنی آهن رایج:

Siderite - FeCO 3 - حاوی تقریباً 35٪ آهن است. دارای رنگ سفید مایل به زرد (با رنگ خاکستری یا قهوه ای در صورت کثیف شدن) است. چگالی 3 گرم بر سانتی متر مکعب و سختی 3.5-4.5 در مقیاس Mohs است.
مارکازیت - FeS 2 - حاوی 46.6 درصد آهن است. این به شکل بلورهای لوزی دو هرمی زرد، برنج مانند با چگالی 4.6-4.9 g/cm³ و سختی 5-6 در مقیاس Mohs وجود دارد.
Löllingite - FeAs 2 - حاوی 27.2 درصد آهن است و به شکل کریستال های لوزی دو هرمی به رنگ سفید نقره ای وجود دارد. چگالی 7-7.4 g/cm³، سختی 5-5.5 در مقیاس Mohs است.
Mispickel - FeAsS - حاوی 34.3 درصد آهن است. به شکل منشورهای مونوکلینیک سفید با چگالی 5.6-6.2 g/cm³ و سختی 5.5-6 در مقیاس Mohs رخ می دهد.
ملانتریت - FeSO 4 · 7H 2 O - در طبیعت کمتر رایج است و به رنگ سبز (یا خاکستری به دلیل ناخالصی ها) بلورهای مونوکلینیک با درخشندگی شیشه ای و شکننده است. چگالی 1.8-1.9 g/cm³ است.
Vivianite - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - به شکل بلورهای مونوکلینیک خاکستری آبی یا سبز مایل به خاکستری با چگالی 2.95 g/cm³ و سختی 1.5-2 در مقیاس Mohs وجود دارد.

علاوه بر مواد معدنی آهن که در بالا توضیح داده شد، به عنوان مثال موارد زیر وجود دارد:

سپرده های اصلی

بر اساس برآورد سازمان زمین شناسی ایالات متحده (2011)، ذخایر اثبات شده سنگ آهن در جهان حدود 178 میلیارد تن است. ذخایر اصلی آهن در برزیل (مقام اول)، استرالیا، ایالات متحده آمریکا، کانادا، سوئد، ونزوئلا، لیبریا، اوکراین، فرانسه و هند واقع شده است. در روسیه، آهن در ناهنجاری مغناطیسی کورسک (KMA)، شبه جزیره کولا، کارلیا و سیبری استخراج می شود. ذخایر پایین اقیانوسی که در آن آهن همراه با منگنز و سایر فلزات ارزشمند در گره‌ها یافت می‌شود، اخیراً نقش مهمی پیدا کرده‌اند.

اعلام وصول

در صنعت، آهن از سنگ آهن، عمدتاً از هماتیت (Fe 2 O 3 ) و مگنتیت ( FeO Fe 2 O 3 ) به دست می آید.

روش های مختلفی برای استخراج آهن از سنگ معدن وجود دارد. رایج ترین فرآیند دامنه است.

مرحله اول تولید، احیای آهن با کربن در کوره بلند در دمای 2000 درجه سانتی گراد است. در کوره بلند، کربن به شکل کک، سنگ آهن به شکل آگلومرا یا گلوله و شار (مانند سنگ آهک) از بالا تغذیه می شود و از پایین توسط جریان هوای گرم اجباری برخورد می شود.

در کوره، کربن به شکل کک به مونوکسید کربن اکسید می شود. این اکسید در هنگام احتراق در کمبود اکسیژن تشکیل می شود:

به نوبه خود، مونوکسید کربن آهن موجود در سنگ معدن را کاهش می دهد. برای اینکه این واکنش سریعتر انجام شود، مونوکسید کربن گرم شده از اکسید آهن (III) عبور می کند:

اکسید کلسیم با دی اکسید سیلیکون ترکیب می شود و سرباره - متاسیلیکات کلسیم را تشکیل می دهد:

سرباره برخلاف دی اکسید سیلیکون در کوره ذوب می شود. سرباره، سبک تر از آهن، روی سطح شناور است - این ویژگی به شما امکان می دهد سرباره را از فلز جدا کنید. سپس سرباره می تواند در ساخت و ساز و کشاورزی استفاده شود. آهن ذوب شده تولید شده در کوره بلند حاوی مقدار زیادی کربن (چدن) است. به جز در مواردی که چدن مستقیماً استفاده می شود، نیاز به پردازش بیشتری دارد.

کربن اضافی و سایر ناخالصی ها (گوگرد، فسفر) با اکسیداسیون در کوره ها یا مبدل های باز از چدن حذف می شود. کوره های الکتریکی نیز برای ذوب فولادهای آلیاژی استفاده می شود.

علاوه بر فرآیند کوره بلند، فرآیند تولید مستقیم آهن رایج است. در این مورد، سنگ معدن پیش خرد شده با خاک رس مخصوص مخلوط می شود و گلوله هایی را تشکیل می دهد. گلوله ها پخته می شوند و در یک کوره شفت با محصولات تبدیل متان داغ که حاوی هیدروژن هستند پردازش می شوند. هیدروژن به راحتی آهن را کاهش می دهد:

در این صورت آهن به ناخالصی هایی مانند گوگرد و فسفر که ناخالصی های رایج در زغال سنگ هستند آلوده نمی شود. آهن به صورت جامد به دست می آید و متعاقباً در کوره های الکتریکی ذوب می شود.

آهن خالص شیمیایی از الکترولیز محلول نمک های آن بدست می آید.

مشخصات فیزیکی

پدیده پلی مورفیسم برای متالورژی فولاد بسیار مهم است. به لطف انتقال α-γ شبکه کریستالی است که عملیات حرارتی فولاد رخ می دهد. بدون این پدیده، آهن به عنوان پایه فولاد چنین استفاده گسترده ای را دریافت نمی کرد.

آهن یک فلز نسبتاً نسوز است. در سری پتانسیل های استاندارد الکترود، آهن قبل از هیدروژن رتبه بندی می شود و به راحتی با اسیدهای رقیق واکنش می دهد. بنابراین، آهن متعلق به فلزات با فعالیت متوسط است.

نقطه ذوب آهن 1539 درجه سانتیگراد و نقطه جوش 2862 درجه سانتیگراد است.

خواص شیمیایی

حالت های اکسیداسیون مشخصه

اسید به شکل آزاد وجود ندارد - فقط نمک های آن به دست می آید.

آهن با حالت های اکسیداسیون آهن - 2 + و 3 + مشخص می شود.

حالت اکسیداسیون +2 مربوط به اکسید سیاه FeO و هیدروکسید سبز Fe(OH) 2 است. آنها در طبیعت پایه هستند. در نمک ها، Fe(+2) به صورت کاتیون وجود دارد. Fe(+2) یک عامل کاهنده ضعیف است.

حالت اکسیداسیون +3 مربوط به اکسید قرمز قهوه ای Fe 2 O 3 و هیدروکسید قهوه ای Fe(OH) 3 است. آنها ماهیتی آمفوتر دارند، اگرچه اسیدی هستند و خواص اساسی آنها ضعیف است. بنابراین یونهای Fe 3+ حتی در محیط اسیدی کاملاً هیدرولیز می شوند. Fe(OH) 3 فقط در قلیاهای غلیظ حل می شود (و حتی پس از آن نه به طور کامل). Fe 2 O 3 تنها در صورت همجوشی با قلیاها واکنش می دهد و فریت ها (نمک های اسیدی رسمی اسید HFeO 2 که به صورت آزاد وجود ندارد) ایجاد می کند.

آهن (+3) اغلب خواص اکسید کننده ضعیفی از خود نشان می دهد.

حالت های اکسیداسیون +2 و +3 به راحتی با تغییر شرایط ردوکس بین یکدیگر تغییر می کنند.

علاوه بر این، اکسید Fe 3 O 4 وجود دارد که حالت اکسیداسیون رسمی آهن در آن +8/3 است. با این حال، این اکسید را می توان به عنوان آهن (II) فریت Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 نیز در نظر گرفت.

همچنین حالت اکسیداسیون 6+ وجود دارد. اکسید و هیدروکسید مربوطه به شکل آزاد وجود ندارد، اما نمک ها به دست می آیند - فرات ها (به عنوان مثال، K 2 FeO 4). آهن (6+) به صورت آنیون در آنها وجود دارد. فرات ها عوامل اکسید کننده قوی هستند.

خواص یک ماده ساده

هنگامی که آهن در دمای حداکثر 200 درجه سانتیگراد در هوا ذخیره می شود، به تدریج با یک لایه اکسید متراکم پوشانده می شود که از اکسید شدن بیشتر فلز جلوگیری می کند. در هوای مرطوب، آهن با یک لایه شل زنگ پوشیده می شود که مانع از دسترسی اکسیژن و رطوبت به فلز و از بین رفتن آن نمی شود. زنگ ترکیب شیمیایی ثابتی ندارد، تقریباً فرمول شیمیایی آن را می توان Fe 2 O 3 xH 2 O نوشت.

ترکیبات آهن (II).

اکسید آهن (II) FeO دارای خواص اساسی است؛ پایه Fe(OH) 2 مربوط به آن است. نمک های آهن (II) دارای رنگ سبز روشن هستند. هنگامی که ذخیره می شوند، به ویژه در هوای مرطوب، به دلیل اکسیداسیون به آهن (III) قهوه ای می شوند. همین فرآیند هنگام ذخیره محلول های آبی نمک های آهن (II) اتفاق می افتد:

از بین نمک‌های آهن (II) موجود در محلول‌های آبی، پایدارترین نمک موهر - دو آمونیوم و سولفات آهن (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O است.

پتاسیم هگزاسیانوفرات (III) K3 (نمک قرمز خون) می تواند به عنوان یک معرف برای یون های Fe 2+ در محلول عمل کند. هنگامی که یون های Fe 2+ و 3- برهم کنش می کنند، رسوب آبی Turnboole تشکیل می شود:

برای تعیین کمی آهن (II) در محلول، از فنانترولین Phen استفاده می شود که یک کمپلکس قرمز FePhen 3 را با آهن (II) تشکیل می دهد (حداکثر جذب نور - 520 نانومتر) در محدوده pH وسیع (4-9).

ترکیبات آهن (III).

ترکیبات آهن (III) در محلول ها توسط آهن فلزی کاهش می یابد:

آهن (III) قادر به تشکیل سولفات های مضاعف با کاتیون های تک باردار مانند آلوم است، به عنوان مثال، KFe(SO 4) 2 - زاج آهن پتاسیم، (NH 4) Fe(SO 4) 2 - آلوم آهن-آمونیم و غیره. .

برای تشخیص کیفی ترکیبات آهن (III) در محلول، از واکنش کیفی یون‌های Fe 3+ با یون‌های تیوسیانات SCN- استفاده می‌شود. هنگامی که یون های Fe 3+ با آنیون های SCN- تعامل می کنند، مخلوطی از کمپلکس های تیوسیانات آهن قرمز روشن 2+، +، Fe(SCN) 3، - تشکیل می شود. ترکیب مخلوط (و بنابراین شدت رنگ آن) به عوامل مختلفی بستگی دارد، بنابراین این روش برای تعیین دقیق کیفی آهن قابل استفاده نیست.

یکی دیگر از معرف های با کیفیت بالا برای یون های Fe 3، پتاسیم هگزاسیانوفرات (II) K4 (نمک خون زرد) است. هنگامی که یون های Fe 3+ و 4- برهم کنش می کنند، یک رسوب آبی روشن از آبی پروس تشکیل می شود:

ترکیبات آهن (VI)

از خواص اکسید کننده فرات ها برای ضدعفونی آب استفاده می شود.

ترکیبات آهن VII و VIII

گزارش هایی از آماده سازی الکتروشیمیایی ترکیبات آهن (VIII) وجود دارد. با این حال، هیچ مطالعه مستقلی وجود ندارد که این نتایج را تایید کند.

کاربرد

سنگ آهن

آهن یکی از پرمصرف ترین فلزات است که تا 95 درصد از تولید جهانی متالورژی را به خود اختصاص داده است.

آهن جزء اصلی فولادها و چدن ها - مهمترین مواد ساختاری - است.
آهن می تواند بخشی از آلیاژهای مبتنی بر فلزات دیگر باشد - به عنوان مثال، نیکل.
اکسید آهن مغناطیسی (مگنتیت) یک ماده مهم در تولید دستگاه های حافظه بلند مدت کامپیوتر است: هارد دیسک، فلاپی دیسک و غیره.
پودر مگنتیت فوق ریز در بسیاری از پرینترهای لیزری سیاه و سفید مخلوط با گرانول های پلیمری به عنوان تونر استفاده می شود. این هم از رنگ سیاه مگنتیت و هم از توانایی آن برای چسبیدن به غلتک انتقال مغناطیسی استفاده می کند.
خواص فرومغناطیسی منحصر به فرد تعدادی از آلیاژهای مبتنی بر آهن به استفاده گسترده از آنها در مهندسی برق برای هسته های مغناطیسی ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی کمک می کند.
کلرید آهن (III) (کلرید آهن) در رادیو آماتوری برای اچ کردن بردهای مدار چاپی استفاده می شود.
هپات سولفات آهن (سولفات آهن) مخلوط با سولفات مس برای مبارزه با قارچ های مضر در باغبانی و ساختمان سازی استفاده می شود.
آهن به عنوان آند در باتری های آهن نیکل و باتری های آهن-هوا استفاده می شود.
محلول های آبی کلریدهای آهن و آهن و همچنین سولفات های آن به عنوان منعقد کننده در فرآیندهای تصفیه آب طبیعی و فاضلاب در تصفیه آب شرکت های صنعتی استفاده می شود.

اهمیت بیولوژیکی آهن

در موجودات زنده، آهن یک عنصر کمیاب مهم است که فرآیندهای تبادل اکسیژن (تنفس) را کاتالیز می کند. بدن انسان بالغ حاوی حدود 3.5 گرم آهن (حدود 0.02٪) است که 78٪ آن عنصر فعال اصلی هموگلوبین خون است، بقیه بخشی از آنزیم های سلول های دیگر است که فرآیندهای تنفسی را در سلول ها کاتالیز می کند. کمبود آهن خود را به عنوان یک بیماری بدن (کلروز در گیاهان و کم خونی در حیوانات) نشان می دهد.

به طور معمول، آهن به شکل کمپلکسی به نام هم وارد آنزیم ها می شود. به ویژه، این مجموعه در هموگلوبین، مهم ترین پروتئینی که انتقال اکسیژن در خون را به تمام اندام های انسان و حیوانات تضمین می کند، وجود دارد. و اوست که خون را به رنگ قرمز مشخص خود رنگ می کند.

کمپلکس های آهن به غیر از هِم، به عنوان مثال، در آنزیم متان مونواکسیژناز، که متان را به متانول اکسید می کند، در آنزیم مهم ریبونوکلئوتید ردوکتاز، که در سنتز DNA نقش دارد، یافت می شود.

ترکیبات غیر آلی آهن در برخی باکتری ها یافت می شود و گاهی اوقات توسط آنها برای تثبیت نیتروژن هوا استفاده می شود.

آهن با غذا وارد بدن حیوانات و انسان می شود (جگر، گوشت، تخم مرغ، حبوبات، نان، غلات و چغندر غنی ترین آن ها هستند). جالب اینجاست که اسفناج یک بار به اشتباه در این لیست گنجانده شده است (به دلیل اشتباه تایپی در نتایج تجزیه و تحلیل - صفر "اضافی" پس از از بین رفتن نقطه اعشار).

دوز بیش از حد آهن (200 میلی گرم یا بیشتر) می تواند اثر سمی داشته باشد. مصرف بیش از حد آهن سیستم آنتی اکسیدانی بدن را مهار می کند، بنابراین مصرف مکمل های آهن برای افراد سالم توصیه نمی شود.

یادداشت

دایره المعارف شیمی: در 5 جلد / هیئت تحریریه: Knunyants I. L. (سریراستار). - م.: دایره المعارف شوروی، 1990. - T. 2. - P. 140. - 671 p. - 100000 نسخه.
کاراپتیانتز م.خ.، دراکین اس. آی.شیمی عمومی و معدنی: کتاب درسی برای دانشگاه ها. - چاپ چهارم، پاک شد. - م.: شیمی، 2000، ISBN 5-7245-1130-4، ص. 529
M. Vasmer.فرهنگ لغت ریشه شناسی زبان روسی. - پیش رفتن. - 1986. - T. 2. - P. 42-43.
تروباچف O.N.ریشه شناسی اسلاوی. // پرسش های زبان شناسی اسلاوی، شماره 2، 1957.
Boryś W. Słownik etymologiczny języka polskiego. - کراکوف: Wydawnictwo Literackie. - 2005. - ص 753-754.
والده آ. Lateinisches etymologisches Wörterbuch. - دانشگاه کارل وینترز Universitätsbuchhandlung. - 1906. - ص 285.
می ای آ.ویژگی های اصلی گروه زبان های ژرمنی. - URSS. - 2010. - ص 141.
ماتاسوویچ آر.فرهنگ ریشه‌شناسی پروتو سلتیک. - بریل - 2009. - ص 172.
مالوری، جی پی، آدامز، دی.کیو.دایره المعارف فرهنگ هند و اروپایی. - فیتزروی-دیربرن. - 1997. - ص 314.
"اندازه گیری جدید نیمه عمر 60 Fe". نامه های بررسی فیزیکی 103 : 72502. DOI:10.1103/PhysRevLett.103.072502.
G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). "ارزیابی NUBASE خواص هسته ای و واپاشی." فیزیک هسته ای الف 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
یو. ام. شیروکوف، ن. پی. یودین.فیزیک هسته ای. M.: Nauka، 1972. فصل کیهان فیزیک هسته ای.
R. Ripan، I. Ceteanu.شیمی معدنی // شیمی غیر فلزات = شیمیا متالور. - مسکو: میر، 1972. - T. 2. - P. 482-483. - 871 ص.
طلا و فلزات گرانبها
متالورژی و عملیات حرارتی فولاد. مرجع. ویرایش در 3 جلد / ویرایش. M. L. Bershtein، A. G. Rakhstadt. - ویرایش چهارم، بازبینی شده. و اضافی T. 2. مبانی عملیات حرارتی. در 2 کتاب کتاب 1. م.: متالورژی، 1995. 336 ص.
T. Takahashi & W.A. باست، "چند شکلی پرفشار آهن" علوم پایه، جلد. 145 #3631، 31 ژوئیه 1964، ص 483-486.
Schilt A. کاربرد تحلیلی 1،10-فنانترولین و ترکیبات مرتبط. آکسفورد، چاپ پرگامون، 1969.
Lurie Yu. Yu. کتابچه راهنمای شیمی تجزیه. م.، شیمی، 1989. ص 297.
Lurie Yu. Yu. کتابچه راهنمای شیمی تجزیه. م.، شیمی، 1989، ص 315.
Brouwer G. (ed.) Handbook of Inorganic Synthesis. ج 5. م.، میر، 1985. صص 1757-1757.
Remi G. دوره در شیمی معدنی. ج 2. م.، میر، 1966. ص 309.
Kiselev Yu. M.، Kopelev N. S.، Spitsyn V. I.، Martynenko L. I. آهن هشت ظرفیتی // Dokl. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی. 1987. T.292. ص 628-631
Perfilyev Yu. D.، Kopelev N. S.، Kiselev Yu. M.، Spitsyn V. I. Mössbauer مطالعه آهن هشت ظرفیتی // Dokl. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی. 1987. T.296. صص 1406-1409
Kopelev N.S.، Kiselev Yu.M.، Perfiliev Yu.D. طیف سنجی Mossbauer از oxocomplexes آهن در حالت های اکسیداسیون بالاتر // J. Radioanal. هسته شیمی. 1992.V.157. R.401-411.
"هنجارهای نیازهای فیزیولوژیکی برای انرژی و مواد مغذی برای گروه های مختلف جمعیت فدراسیون روسیه" MR 2.3.1.2432-08

منابع (به بخش تاریخچه)

G. G. Giorgadze."متن آنیتا" و چند سوال از تاریخ اولیه هیتی ها
آر. ام. آبرامیشویلی.در مورد مسئله توسعه آهن در قلمرو گرجستان شرقی، VGMG، XXII-B، 1961.
خاخوتایشویلی D. A.در مورد تاریخ متالورژی آهن باستانی کلخی. پرسش های تاریخ باستان (مجموعه قفقازی-خاورمیانه، شماره 4). تفلیس، 1973.
هرودوت«تاریخ»، 1:28.
هومر."ایلیاد"، "ادیسه".
ویرژیل.«آینه»، 3:105.
ارسطو.«درباره شایعات باور نکردنی»، II، 48. VDI، 1947، شماره 2، ص 327.
لومونوسوف M. V.اولین پایه های متالورژی.

همچنین ببینید

رده:ترکیبات آهن

پیوندها

بیماری های ناشی از کمبود و بیش از حد آهن در بدن انسان

جدول تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I. مندلیف




																						Fe

آهن به شکل خالص یک فلز خاکستری شکل پذیر است که به راحتی قابل پردازش است. و با این حال، برای انسان، عنصر Fe در ترکیب با کربن و سایر ناخالصی‌ها که امکان تشکیل آلیاژهای فلزی - فولاد و چدن را فراهم می‌کند، کاربردی‌تر است. 95٪ - این دقیقاً همان مقدار است که از تمام محصولات فلزی تولید شده در کره زمین حاوی آهن به عنوان عنصر اصلی است.

آهن: تاریخ

اولین محصولات آهنی ساخته شده توسط انسان توسط دانشمندان به هزاره چهارم قبل از میلاد می رسد. e.، و مطالعات نشان داده است که آهن شهاب سنگی که با محتوای نیکل 5-30 درصد مشخص می شود، برای تولید آنها استفاده شده است. جالب است، اما تا زمانی که بشر در استخراج آهن با ذوب آن تسلط پیدا کرد، ارزش آهن بیشتر از طلا بود. این با این واقعیت توضیح داده شد که فولاد قوی تر و قابل اطمینان تر برای ساخت ابزار و سلاح بسیار مناسب تر از مس و برنز بود.

رومیان باستان یاد گرفتند که چگونه اولین چدن را تولید کنند: کوره های آنها می توانست دمای سنگ معدن را تا 1400 درجه سانتیگراد افزایش دهد، در حالی که 1100-1200 درجه سانتیگراد برای چدن کافی بود. متعاقباً آنها فولاد خالص را نیز بدست آوردند که نقطه ذوب آن بود. که همانطور که مشخص است 1535 درجه سانتیگراد است.

خواص شیمیایی آهن

آهن با چه چیزی تعامل دارد؟ آهن با اکسیژن تعامل دارد که با تشکیل اکسیدها همراه است. با آب در حضور اکسیژن؛ با اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک:

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

همچنین، آهن تنها در صورتی به قلیایی ها واکنش نشان می دهد که ذوبی از عوامل اکسید کننده قوی باشند. آهن در دمای معمولی با عوامل اکسید کننده واکنش نشان نمی دهد، اما همیشه با افزایش آن شروع به واکنش می کند.

استفاده از آهن در ساختمان سازی

امروزه استفاده از آهن در صنعت ساخت و ساز را نمی توان دست بالا گرفت، زیرا سازه های فلزی اساس مطلقاً هر ساختمان مدرن هستند. در این منطقه از آهن در فولادهای معمولی، چدن و فرفورژه استفاده می شود. این عنصر در همه جا یافت می شود، از سازه های حیاتی گرفته تا پیچ و مهره ها و میخ ها.

ساخت سازه های ساختمانی از فولاد بسیار ارزان تر است و همچنین می توان در مورد نرخ ساخت و ساز بالاتر صحبت کرد. این امر به طور قابل توجهی استفاده از آهن را در ساخت و ساز افزایش می دهد، در حالی که خود صنعت استفاده از آلیاژهای جدید، کارآمدتر و قابل اعتمادتر مبتنی بر آهن را پذیرفته است.

استفاده از آهن در صنعت

استفاده از آهن و آلیاژهای آن - چدن و فولاد - اساس ماشین آلات مدرن، هواپیما، ابزارسازی و ساخت سایر تجهیزات است. به لطف سیانیدها و اکسیدهای آهن، صنعت رنگ و لاک عمل می کند؛ سولفات آهن در تصفیه آب استفاده می شود. صنعت سنگین بدون استفاده از آلیاژهای مبتنی بر Fe+C کاملا غیرقابل تصور است. در یک کلام، آهن یک فلز غیرقابل جایگزین، اما در عین حال در دسترس و نسبتاً ارزان است که به عنوان بخشی از آلیاژهای آن، دامنه کاربرد تقریباً نامحدودی دارد.

استفاده از آهن در پزشکی

مشخص است که هر فرد بالغ تا 4 گرم آهن دارد. این عنصر برای عملکرد بدن، به ویژه برای سلامت سیستم گردش خون (هموگلوبین در گلبول های قرمز) بسیار مهم است. بسیاری از داروهای مبتنی بر آهن وجود دارند که می توانند سطح آهن را برای جلوگیری از ایجاد کم خونی فقر آهن افزایش دهند.

اهن- فلزی که استفاده از آن در صنعت و زندگی روزمره عملاً هیچ حد و مرزی ندارد. سهم آهن در تولید فلزات جهانی حدود 95 درصد است. استفاده از آن، مانند هر ماده دیگری، با خواص خاصی تعیین می شود.

آهن نقش بزرگی در توسعه تمدن بشری ایفا کرد. انسان بدوی چندین هزار سال قبل از میلاد شروع به استفاده از ابزار آهنی کرد. در آن زمان، تنها منبع این فلز، شهاب‌سنگ‌هایی بود که به زمین سقوط کردند و حاوی آهن نسبتاً خالص بودند. این امر باعث ایجاد افسانه هایی در میان بسیاری از مردمان در مورد منشاء بهشتی آهن شد.

در اواسط هزاره دوم ق.م. در مصر، استخراج آهن از سنگ آهن به طور کامل انجام شد. اعتقاد بر این است که این آغاز عصر آهن در تاریخ بشریت بود که جایگزین عصر حجر و برنز شد. با این حال، در حال حاضر 3-4 هزار سال پیش، ساکنان منطقه شمال دریای سیاه - Cimmerians - آهن را از سنگ معدن باتلاق ذوب کردند.

آهن تا به امروز اهمیت خود را از دست نداده است. این مهمترین فلز تکنولوژی مدرن است. به دلیل استحکام کم، آهن عملاً به صورت خالص استفاده نمی شود. با این حال، در زندگی روزمره، محصولات فولادی یا چدنی اغلب "آهن" نامیده می شوند. از این گذشته، مواد مهم ساختاری - فولادها و چدن ها - آلیاژهای آهن و کربن هستند. طیف گسترده ای از اقلام از آنها ساخته می شود.

پایه هشت ضلعی بنای یادبود شاهزاده ولادیمیر از آجر ساخته شده و با چدن اندود شده است.

نمونه اولیه ساختار غول پیکر اتمیوم در بروکسل مدلی از شبکه کریستال آهنی بود. پس از بازسازی، Atomium دوباره برای عموم باز است. پوشش اولیه هر توپ 240 متر مربعی از 720 صفحه آلومینیومی مثلثی ساخته شده بود. اکنون 48 صفحه فولادی ضد زنگ جایگزین آنها شده است.

علاوه بر این، آهن می تواند جزئی از آلیاژهای مبتنی بر فلزات دیگر مانند نیکل باشد. آلیاژهای مغناطیسی نیز حاوی آهن هستند.

موادی بر پایه آهن ایجاد می شوند که می توانند دماهای بالا و پایین، خلاء و فشارهای بالا را تحمل کنند. آنها با موفقیت در برابر محیط های تهاجمی، ولتاژ متناوب، تشعشعات رادیواکتیو و غیره مقاومت می کنند.

تولید آهن و آلیاژهای آن به طور مداوم در حال رشد است. این مواد جهانی، از نظر فناوری پیشرفته، در دسترس و ارزان در مقادیر زیاد هستند. پایه مواد خام آهن بسیار بزرگ است. ذخایر سنگ آهن که قبلا اکتشاف شده است حداقل برای دو قرن دوام خواهد داشت. بنابراین، آهن برای مدت طولانی "پایه" تمدن باقی خواهد ماند.

آهن از دیرباز به عنوان یک ماده هنری در مصر، بین النهرین و هند مورد استفاده قرار می گرفته است. از قرون وسطی، بسیاری از محصولات بسیار هنری ساخته شده از آلیاژهای آهن حفظ شده است. هنرمندان مدرن نیز به طور گسترده از آلیاژهای آهن استفاده می کنند. مطالب از سایت

در میان بسیاری از محصولات هنری، نمی توان "نخل مرتسالوف" - یک اثر هنری از استادان اوکراینی را از نظر دور داشت. این توسط الکسی مرتسالوف در کارخانه متالورژی یوزوفسکی در سال 1886 ساخته شد. او به عنوان شایسته جایزه بزرگ نمایشگاه صنعتی و هنری همه روسیه در نیژنی نووگورود شناخته شد. در سال 1900، "Palma Mertsalova" به عنوان بخشی از نمایشگاه کارخانه یوزوفسکی، بالاترین جایزه را در نمایشگاه جهانی پاریس دریافت کرد.

و در قرن 21. سخت است صنعتی را پیدا کنید که از آهن استفاده نکند. اهمیت آن با انتقال بسیاری از عملکردهای فلزی به مواد مصنوعی ایجاد شده توسط صنایع شیمیایی کاهش نیافته است.

اهداف درس:

بسته به درجه اکسیداسیون و ماهیت عامل اکسید کننده، ایده ای از خواص فیزیکی و شیمیایی آهن ایجاد کنید.
توسعه تفکر نظری دانش آموزان و توانایی آنها برای پیش بینی خواص یک ماده بر اساس دانش ساختار آن؛
توسعه تفکر مفهومی از عملیات هایی مانند تجزیه و تحلیل، مقایسه، تعمیم، سیستم سازی.
ویژگی های تفکر مانند عینیت، مختصر و وضوح، خودکنترلی و فعالیت را توسعه دهید.

اهداف درس:

به روز رسانی دانش دانش آموزان در موضوع: "ساختار اتم"؛
کار جمعی دانش آموزان را از تعیین تکلیف یادگیری تا نتیجه نهایی سازماندهی کنید (یک نمودار مرجع برای درس تهیه کنید).
مطالب مربوط به موضوع: "فلزات" را خلاصه کنید و خواص آهن و کاربرد آن را در نظر بگیرید.
سازماندهی کار تحقیقاتی مستقل به صورت جفت برای مطالعه خواص شیمیایی آهن؛
سازماندهی کنترل متقابل دانش آموزان در درس.

نوع درس:یادگیری مطالب جدید

معرف ها و تجهیزات:

آهن (پودر، بشقاب، گیره کاغذ)،
گوگرد،
اسید هیدروکلریک،
سولفات مس (II).
شبکه کریستال آهنی،
پوسترهای بازی،
آهن ربا،
مجموعه ای از تصاویر در مورد موضوع،
لوله های آزمایش،
لامپ الکلی،
مسابقات،
قاشق برای سوزاندن مواد قابل اشتعال،
نقشه های جغرافیایی

ساختار درس

بخش مقدماتی.
یادگیری مطالب جدید.
پیام تکلیف.
تلفیق مطالب مورد مطالعه.

در طول کلاس ها

1. بخش مقدماتی

زمان سازماندهی

بررسی در دسترس بودن دانش آموزان

پیام موضوع درس موضوع را روی تخته و در دفتر دانش آموزان یادداشت کنید.

2. یادگیری مطالب جدید

- فکر می کنید موضوع درس امروز ما چه خواهد بود؟

1. ظاهر آهنآغاز عصر آهن در تمدن بشری بود.

خواب غم دیگری را دیدم
درباره فولاد خاکستری دمشق.
من دیدم که فولاد چگونه تلطیف شد
مثل یکی از غلامان جوان
آنها او را انتخاب کردند، به او غذا دادند،
تا گوشت او قوت یابد.
منتظر موعد مقرر شد
و سپس تیغه داغ
آنها در گوشت عضلانی فرو رفتند،
تیغه تمام شده خارج شد.
قوی تر از فولاد، شرق ندیده است،
قوی تر از فولاد و تلخ تر از غم.

(نمایش نقاشی.)

آهن یک فلز خاکستری نقره ای است	آهن یک فلز خاکستری نقره ای است
این میخ ها از آهن ساخته شده اند	از فولاد در صنعت خودرو استفاده می شود
از فولاد برای ساخت ابزار پزشکی استفاده می شود	از فولاد برای ساخت لوکوموتیو استفاده می شود
	تمام فلزات در معرض خوردگی هستند
تمام فلزات در معرض خوردگی هستند

2. موقعیت آهن در PSHEM.

ما موقعیت آهن را در PSCEM، بار هسته و توزیع الکترون ها در اتم را می یابیم.

3. خواص فیزیکی آهن.

- چه خواص فیزیکی آهن را می دانید؟

4. خواص شیمیایی آهن.

با توجه به شناختی که از خواص شیمیایی فلزات دارید، فکر می کنید آهن چه خواص شیمیایی خواهد داشت؟

نمایش آزمایشات

برهمکنش آهن با گوگرد.

کار عملی.

برهمکنش آهن با اسید هیدروکلریک
برهمکنش آهن با سولفات مس (II).

5. استفاده از آهن.

گفتگو در مورد سوالات:

- به نظر شما توزیع آهن در طبیعت چگونه است؟

- آهن در طبیعت به چه صورت وجود دارد؟

- نقش آهن در زندگی انسان و گیاه چیست؟

3. مطالب خانه را ارسال کنید

14، سابق شماره 6، 8، 9 (بر اساس کتاب کار برای کتاب درسی توسط O.S. Gabrielyan "شیمی 9"، 2003).

4. تلفیق مطالب مورد مطالعه

با استفاده از نمودار مرجع نوشته شده بر روی تخته، نتیجه گیری کنید: آهن چیست و چه خواصی دارد؟
دیکته گرافیکی (از قبل برگه های کاغذی را با یک خط مستقیم ترسیم شده آماده کنید که به 8 قسمت تقسیم شده و با توجه به سؤالات دیکته شماره گذاری شده است. تعداد موقعیتی که درست در نظر گرفته می شود را با کلبه "^" روی قسمت علامت بزنید).

انتخاب 1.

آهن یک فلز قلیایی واکنش پذیر است.
آهن به راحتی جعل می شود.
آهن بخشی از آلیاژ برنز است.
سطح انرژی بیرونی اتم آهن دارای 2 الکترون است.
آهن با اسیدهای رقیق واکنش می دهد.
با هالوژن هالیدهایی با حالت اکسیداسیون +2 تشکیل می دهد.
آهن با اکسیژن تعامل ندارد.
آهن را می توان با الکترولیز نمک آهن مذاب به دست آورد.


1	2	3	4	5	6	7	8

گزینه 2.

آهن یک فلز نقره ای مایل به سفید است.
آهن قابلیت مغناطیسی شدن را ندارد.
اتم های آهن خاصیت اکسید کنندگی از خود نشان می دهند.
در سطح انرژی بیرونی اتم آهن 1 الکترون وجود دارد.
آهن مس را از محلول نمک هایش جابجا می کند.
با هالوژن ها ترکیباتی با حالت اکسیداسیون +3 تشکیل می دهد.
با محلول اسید سولفوریک سولفات آهن (III) را تشکیل می دهد.
آهن خوردگی نمی کند.


1	2	3	4	5	6	7	8

معیارهای علامت گذاری:

"5" - 0 خطا،
"4" - 1-2 خطا،
"3" - 3-4 خطا،
"2" - 5 یا بیشتر خطا.

کتاب های استفاده شده

Gabrielyan O.S. شیمی پایه نهم. - M.: Bustard، 2001.
Gabrielyan O.S. کتاب برای معلمان - M.: Bustard، 2002.
Gabrielyan O.S. شیمی پایه نهم. کتاب کار. - M.: Bustard، 2003.
صنعت آموزش و پرورش. خلاصه مقالات شماره 3. - M.: MGIU، 2002.
Malyshkina V. شیمی سرگرم کننده. – سن پترزبورگ، «تریگون»، 2001.
نرم افزار و مواد روش شناختی. شیمی پایه های 8-11. - M.: Bustard، 2001.
Stepin B.D., Alikberova L.Yu. کتاب شیمی برای مطالعه خانگی. - م.: شیمی، 1995.
من دارم میرم کلاس شیمی کتاب برای معلمان - م.: "اول سپتامبر"، 2000.

خواص شیمیایی و فیزیکی آهن

واکنش آهن با اکسیژن

تهیه اکسیدهای آهن

خواص شیمیایی آهن

تهیه و استفاده از آهن

1. بخش مقدماتی

2. یادگیری مطالب جدید

3. مطالب خانه را ارسال کنید

4. تلفیق مطالب مورد مطالعه

کتاب های استفاده شده

برنامه های کاربردی

آیا می دانید که؟

هماتیت

مگنتیت

پیریت یک کانی آتش مانند است

داستان

منشاء نام

ایزوتوپ ها

ژئوشیمی آهن

خواص ژئوشیمیایی آهن

مواد معدنی آهن

سپرده های اصلی

اعلام وصول

مشخصات فیزیکی

خواص شیمیایی

حالت های اکسیداسیون مشخصه

خواص یک ماده ساده

ترکیبات آهن (II).

ترکیبات آهن (III).

ترکیبات آهن (VI)

ترکیبات آهن VII و VIII

کاربرد

اهمیت بیولوژیکی آهن

یادداشت

منابع (به بخش تاریخچه)

همچنین ببینید

پیوندها

آهن: تاریخ

خواص شیمیایی آهن

استفاده از آهن در ساختمان سازی

استفاده از آهن در صنعت

استفاده از آهن در پزشکی

1. بخش مقدماتی

2. یادگیری مطالب جدید

3. مطالب خانه را ارسال کنید

4. تلفیق مطالب مورد مطالعه

کتاب های استفاده شده

برنامه های کاربردی

آیا می دانید که؟

هماتیت

مگنتیت

پیریت یک کانی آتش مانند است

عملکرد اندامک های سلولی

الگوریتم نگارش مقاله در مطالعات اجتماعی

چرنوبیل در خاطرات شاهدان عینی داستان های ترسناک چرنوبیل