روشهای بدست آوردن شیمی آهن خواص شیمیایی و فیزیکی آهن

آهن عنصری از یک زیرگروه جانبی از گروه هشتم دوره چهارم سیستم تناوبی عناصر شیمیایی D.I. Mendeleev با عدد اتمی 26 است. با نماد Fe (lat. Ferrum) مشخص شده است. یکی از رایج ترین فلزات در پوسته زمین (مقام دوم بعد از آلومینیوم). فلز با فعالیت متوسط، عامل کاهنده.

حالت های اصلی اکسیداسیون - 2+، +3

یک ماده ساده آهن، فلزی شکل‌پذیر به رنگ سفید نقره‌ای با واکنش‌پذیری شیمیایی بالا است: آهن در دماهای بالا یا رطوبت بالا در هوا به سرعت خورده می‌شود. در اکسیژن خالص، آهن می سوزد و در حالت پراکنده ریز، خود به خود در هوا مشتعل می شود.

خواص شیمیایی یک ماده ساده - آهن:

زنگ زدگی و سوختن در اکسیژن

1) آهن در هوا به راحتی در مجاورت رطوبت اکسید می شود (زنگ زدگی):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

یک سیم آهنی گرم شده در اکسیژن می سوزد و رسوب تشکیل می دهد - اکسید آهن (II، III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 درجه سانتیگراد)

2) در دماهای بالا (700-900 درجه سانتیگراد)، آهن با بخار آب واکنش می دهد:

3Fe + 4H 2 O - t ° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) آهن هنگام گرم شدن با غیر فلزات واکنش نشان می دهد:

2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 درجه سانتیگراد)

Fe + S – t° → FeS (600 درجه سانتیگراد)

Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° C)

4) در یک سری ولتاژ، در سمت چپ هیدروژن است، با اسیدهای رقیق Hcl و H 2 SO 4 واکنش می دهد، در حالی که نمک های آهن (II) تشکیل شده و هیدروژن آزاد می شود:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (واکنش ها بدون دسترسی به هوا انجام می شود، در غیر این صورت Fe + 2 به تدریج توسط اکسیژن به Fe +3 تبدیل می شود)

Fe + H 2 SO 4 (تفاوت) → FeSO 4 + H 2

در اسیدهای اکسید کننده غلیظ، آهن تنها زمانی حل می شود که حرارت داده شود، بلافاصله وارد کاتیون Fe 3+ می شود:

2Fe + 6H 2 SO 4 (conc.) - t ° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (conc.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(در سرما، اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ غیرفعال کردن

یک میخ آهنی غوطه ور در محلول آبی مایل به آبی سولفات مس به تدریج با پوششی از مس فلزی قرمز پوشانده می شود.

5) آهن فلزات را در سمت راست خود در محلول نمکهای آنها جابجا می کند.

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

آمفوتریک بودن آهن فقط در قلیاهای غلیظ در هنگام جوشش آشکار می شود:

Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \u003d Na 2 ↓ + H 2

و رسوبی از سدیم تتراهیدروکسوفرات (II) تشکیل می شود.

آهن فنی- آلیاژهای آهن با کربن: چدن حاوی 2.06-6.67٪ C است. فولاد 0.02-2.06٪ C، سایر ناخالصی های طبیعی (S، P، Si) و افزودنی های ویژه معرفی شده مصنوعی (Mn، Ni، Cr) اغلب وجود دارد که به آلیاژهای آهن خواص فنی مفیدی می دهد - سختی، مقاومت حرارتی و خوردگی، چکش خواری و غیره. . .

فرآیند تولید آهن کوره بلند

فرآیند تولید آهن در کوره بلند شامل مراحل زیر است:

الف) تهیه (برشته کردن) سنگ معدن سولفیدی و کربناتی - تبدیل به سنگ معدنی اکسیدی:

FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2، 800 ° C، -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2، 500-600 ° C، -CO 2)

ب) سوزاندن کک با انفجار داغ:

C (کک) + O 2 (هوا) → CO 2 (600-700 درجه سانتیگراد) CO 2 + C (کک) ⇌ 2CO (700-1000 درجه سانتیگراد)

ج) کاهش سنگ معدن اکسیدی با مونوکسید کربن CO به صورت متوالی:

Fe2O3 → (CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 → (CO) FeO → (CO) Fe

د) کربوریزه کردن آهن (تا 6.67% C) و ذوب چدن:

Fe (t ) →(سی(کک)900-1200 درجه سانتیگراد) Fe (g) (چدن، t pl 1145 درجه سانتیگراد)

در چدن سمنتیت Fe 2 C و گرافیت همیشه به صورت دانه وجود دارد.

تولید فولاد

توزیع مجدد چدن به فولاد در کوره های ویژه (مبدل، اجاق باز، الکتریکی) انجام می شود که در روش گرمایش متفاوت است. دمای فرآیند 1700-2000 درجه سانتیگراد. دمیدن هوای غنی شده با اکسیژن باعث سوختن کربن اضافی چدن و ​​همچنین گوگرد، فسفر و سیلیکون به شکل اکسید می شود. در این مورد، اکسیدها یا به شکل گازهای خروجی (CO 2، SO 2) جذب می شوند، یا به سرباره ای که به راحتی جدا می شود - مخلوطی از Ca 3 (PO 4) 2 و CaSiO 3 متصل می شوند. برای به دست آوردن فولادهای ویژه، افزودنی های آلیاژی سایر فلزات به کوره وارد می شود.

اعلام وصولآهن خالص در صنعت - الکترولیز محلول نمک های آهن، به عنوان مثال:

FeCl 2 → Fe↓ + Cl 2 (90 درجه سانتیگراد) (الکترولیز)

(روش های ویژه دیگری از جمله احیای اکسیدهای آهن با هیدروژن وجود دارد).

از آهن خالص در تولید آلیاژهای خاص، در ساخت هسته های الکترومغناطیس و ترانسفورماتور، چدن در تولید قطعات ریخته گری و فولاد، فولاد به عنوان مصالح سازه ای و ابزاری از جمله سایش، حرارت و خوردگی استفاده می شود. -مواد مقاوم

اکسید آهن (II). اف EO . اکسید آمفوتریک با غلبه زیادی از خواص اساسی. سیاه، دارای ساختار یونی Fe 2 + O 2- است. هنگامی که گرم می شود، ابتدا تجزیه می شود، سپس دوباره تشکیل می شود. در هنگام احتراق آهن در هوا تشکیل نمی شود. با آب واکنش نشان نمی دهد. تجزیه شده توسط اسیدها، ذوب شده با مواد قلیایی. به آرامی در هوای مرطوب اکسید می شود. بازیابی شده توسط هیدروژن، کک. در فرآیند ذوب آهن در کوره بلند شرکت می کند. به عنوان جزئی از سرامیک ها و رنگ های معدنی استفاده می شود. معادلات مهم ترین واکنش ها:

4FeO ⇌ (Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 ° C، 900-1000 ° C)

FeO + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + H 2 O

FeO + 4HNO 3 (conc.) \u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O

FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + نیک 4افهO3 (قرمز.) تریاکسوفرات (II)(400-500 درجه سانتیگراد)

FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (خلوص بالا) (350 درجه سانتیگراد)

FeO + C (کک) \u003d Fe + CO (بالای 1000 درجه سانتیگراد)

FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 درجه سانتیگراد)

4FeO + 2H 2 O (رطوبت) + O 2 (هوا) → 4FeO (OH) (t)

6FeO + O 2 \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° C)

اعلام وصول V آزمایشگاه ها: تجزیه حرارتی ترکیبات آهن (II) بدون دسترسی به هوا:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 درجه سانتیگراد)

FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° C)

اکسید دی آهن (III) - آهن ( II ) ( Fe II Fe 2 III) O 4 . دو اکسید. سیاه، دارای ساختار یونی Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4 است. از نظر حرارتی تا دماهای بالا پایدار است. با آب واکنش نشان نمی دهد. توسط اسیدها تجزیه می شود. توسط هیدروژن، آهن داغ کاهش می یابد. در فرآیند تولید آهن در کوره بلند شرکت می کند. به عنوان جزئی از رنگ های معدنی استفاده می شود ( آهن مینیوم)، سرامیک، سیمان رنگی. محصول اکسیداسیون ویژه سطح محصولات فولادی ( سیاه شدن، کبود شدن). ترکیب مربوط به زنگ قهوه ای و پوسته تیره روی آهن است. استفاده از فرمول Fe 3 O 4 توصیه نمی شود. معادلات مهم ترین واکنش ها:

2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (بالای 1538 درجه سانتیگراد)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + 2FeC1 3 + 4H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 10HNO 3 (conc.) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (هوا) \u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (خلوص بالا، 1000 درجه سانتیگراد)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO \u003d 3 FeO + CO 2 (500-800 درجه سانتیگراد)

(Fe II Fe 2 III) O4 + Fe ⇌4 FeO (900-1000 ° C، 560-700 ° C)

اعلام وصول:احتراق آهن (نگاه کنید به) در هوا.

مگنتیت

اکسید آهن (III). اف e 2 O 3 . اکسید آمفوتریک با غلبه خواص اساسی. قرمز قهوه ای، دارای ساختار یونی (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. از نظر حرارتی تا دماهای بالا پایدار است. در هنگام احتراق آهن در هوا تشکیل نمی شود. با آب واکنش نمی دهد، یک هیدرات آمورف قهوه ای Fe 2 O 3 nH 2 O از محلول رسوب می کند و به آرامی با اسیدها و قلیاها واکنش می دهد. توسط مونوکسید کربن، آهن مذاب کاهش می یابد. با اکسیدهای فلزات دیگر آلیاژ می کند و اکسیدهای مضاعف را تشکیل می دهد - اسپینل ها(به محصولات فنی فریت می گویند). به عنوان ماده اولیه در ذوب آهن در فرآیند کوره بلند، به عنوان کاتالیزور در تولید آمونیاک، به عنوان جزء سرامیک ها، سیمان های رنگی و رنگ های معدنی، در جوشکاری ترمیت سازه های فولادی، به عنوان حامل صدا و تصویر استفاده می شود. بر روی نوارهای مغناطیسی، به عنوان یک عامل پولیش برای فولاد و شیشه.

معادلات مهم ترین واکنش ها:

6Fe 2 O 3 \u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° C)

Fe 2 O 3 + 6HC1 (رزب.) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 درجه سانتیگراد، ص)

Fe 2 O 3 + 2 NaOH (conc.) → H 2 O + 2 نآافهO 2 (قرمز)دیوکسوفرات (III)

Fe 2 O 3 + MO \u003d (M II Fe 2 II I) O 4 (M \u003d مس، منگنز، آهن، نیکل، روی)

Fe 2 O 3 + ZN 2 \u003d ZN 2 O + 2Fe (بسیار خالص، 1050-1100 درجه سانتیگراد)

Fe 2 O 3 + Fe \u003d ZFeO (900 درجه سانتیگراد)

3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° C)

اعلام وصولدر آزمایشگاه - تجزیه حرارتی نمک های آهن (III) در هوا:

Fe 2 (SO 4) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° C)

4 (Fe (NO 3) 3 9 H 2 O) \u003d 2 Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 ° C)

در طبیعت - سنگ معدن اکسید آهن هماتیت Fe 2 O 3 و لیمونیت Fe 2 O 3 nH 2 O

هیدروکسید آهن (II). اف e(OH) 2. هیدروکسید آمفوتریک با غلبه خواص اساسی. پیوندهای سفید (گاهی اوقات با رنگ مایل به سبز)، پیوندهای Fe-OH عمدتاً کووالانسی هستند. از نظر حرارتی ناپایدار است. به راحتی در هوا اکسید می شود، به ویژه هنگامی که مرطوب است (تاریک می شود). نامحلول در آب. با اسیدهای رقیق، قلیایی غلیظ واکنش می دهد. ترمیم کننده معمولی یک محصول میانی در زنگ زدگی آهن. در ساخت توده فعال باتری های آهن نیکل استفاده می شود.

معادلات مهم ترین واکنش ها:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 درجه سانتیگراد، در atm.N 2)

Fe (OH) 2 + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + 2 NaOH (> 50%) \u003d Na 2 ↓ (آبی-سبز) (جوش)

4Fe(OH) 2 (تعلیق) + O 2 (هوا) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe (OH) 2 (تعلیق) + H 2 O 2 (رزب.) \u003d 2FeO (OH) ↓ + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + KNO 3 (conc.) \u003d FeO (OH) ↓ + NO + KOH (60 ° C)

اعلام وصول: رسوب از محلول با مواد قلیایی یا هیدرات آمونیاک در یک جو بی اثر:

Fe 2+ + 2OH (رزب.) = افe(OH) 2 ↓

Fe 2 + + 2 (NH 3 H 2 O) = افe(OH) 2 ↓+ 2NH4

متا هیدروکسید آهن اف eO(OH). هیدروکسید آمفوتریک با غلبه خواص اساسی. پیوندهای قهوه ای روشن، Fe-O و Fe-OH عمدتاً کووالانسی هستند. هنگامی که گرم می شود، بدون ذوب تجزیه می شود. نامحلول در آب. از محلول به شکل یک پلی هیدرات آمورف قهوه ای Fe 2 O 3 nH 2 O رسوب می کند که وقتی در یک محلول قلیایی رقیق نگهداری می شود یا وقتی خشک می شود به FeO (OH) تبدیل می شود. با اسیدها، قلیایی جامد واکنش می دهد. عامل اکسید کننده و کاهنده ضعیف. تف جوشی شده با Fe(OH) 2. یک محصول میانی در زنگ زدگی آهن. به عنوان پایه ای برای رنگ های معدنی و لعاب های زرد، به عنوان جاذب گازهای خروجی، به عنوان کاتالیزور در سنتز آلی استفاده می شود.

ترکیب اتصال Fe(OH) 3 شناخته نشده است (به دست نیامده است).

معادلات مهم ترین واکنش ها:

Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 درجه سانتیگراد، —اچ 2 O) FeO(OH)→( 560-700 درجه سانتی گراد در هوا، -H2O)← Fe 2 O 3

FeO (OH) + ZNS1 (razb.) \u003d FeC1 3 + 2H 2 O

FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-کلوئید(NaOH (conc.))

FeO(OH) → نیک 3 [افe(OH) 6]سفید Na 5 و K 4 به ترتیب. در هر دو مورد، یک محصول آبی با ترکیب و ساختار یکسان، KFe III، رسوب می کند. در آزمایشگاه به این رسوب می گویند آبی پروس، یا ترنبول آبی:

Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

Fe 3 + + K + + 4- = KFe III ↓

نام شیمیایی معرف های اولیه و محصول واکنش:

K 3 Fe III - هگزاسیانوفرات پتاسیم (III)

K4 Fe III - هگزاسیانوفرات پتاسیم (II)

KFe III - هگزاسیانوفرات (II) آهن (III) پتاسیم

علاوه بر این، یون تیوسیانات NCS - یک معرف خوب برای یون های Fe 3+ است، آهن (III) با آن ترکیب می شود و رنگ قرمز روشن ("خونی") ظاهر می شود:

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

با استفاده از این معرف (مثلاً به شکل نمک KNCS) در صورت عبور از لوله های آهنی پوشیده از زنگ از داخل، حتی رد آهن (III) در آب لوله کشی قابل تشخیص است.

خوب شدن از سنگ معدن در زاپ اختراع شد. بخش هایی از آسیا در هزاره دوم قبل از میلاد. ه. پس از آن استفاده از بطور گسترده در بابل، مصر، یونان؛ برای جایگزینی برنزها، ج. آهن وارد شد با توجه به محتوای موجود در لیتوسفر (4.65 درصد وزنی) خوب است. جایگاه دوم را در بین فلزات (در رتبه اول آلومینیوم) اشغال می کند و تقریباً تشکیل می دهد. 300 کانی (اکسیدها، سولفیدها، سیلیکاتها، کربناتها و غیره).
ژ می تواند به شکل سه آلوروپیچ وجود داشته باشد. تغییرات: a-Fe با bcc، y-Fe با fcc و 8-Fe با bcc کریستالی. توری; a-Fe تا 769 اینچ فرومغناطیسی است (نقطه کوری). تغییرات y ~ Fe و b-Fe پارامغناطیس هستند. دگرگونی های چند شکلی آهن و فولاد در طول گرمایش و سرمایش در سال 1868 توسط D.K. Chernov کشف شد. Fe یک ظرفیت متغیر را نشان می دهد. ترکیبات روغن 2 و 3 ظرفیتی پایدارترین هستند.) با اکسیژن، روغن اکسیدهای FeO، Fe2O3 و Fe3O4 را تشکیل می دهد.< 0,01 мае %) 7,874 г/ /см3, /т=1539"С, /КИЛ*3200«С.
Zh. - مهمترین فلز تکنولوژی مدرن. به دلیل استحکام کم به شکل خالص. کاربردی استفاده نشده اصلی ماساژ دادن. به شکل آلیاژهایی استفاده می شود که در ترکیب و سنت شما بسیار متفاوت هستند. برای سهم آلیاژها 95 درصد از کل فلز را تشکیل می دهد. محصولات
آهن خالص در مقادیر نسبتاً کمی از طریق الکترولیز محلولهای آبی نمکهای آن یا با احیاء با هیدروژن بدست می آید. کافی. تمیز دریافت ترمیم مستقیم غیر متوسط از کنسانتره های سنگ معدن (با دور زدن دامنه، کوره)، هیدروژن، طبیعت، گاز یا زغال سنگ در دمای پایین (آهن اسفنجی، پودر آهن، گلوله های متالیز شده):

آهن اسفنجی - یک توده متخلخل با محتوای آهن بالا، دریافت کنید. کاهش اکسیدها در /< /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 درجه سانتیگراد، که فعالیت آن را کاهش می دهد و امکان ذخیره سازی در هوا (در صورت عدم وجود رطوبت) را بدون کاهش محسوس در درجه فلزی شدن فراهم می کند. G. Zh.، تولید شده توسط فناوری دمای بالا - در /> 850 درجه سانتیگراد، در هنگام مرطوب شدن تمایل کمی به اکسیداسیون ثانویه دارد، که تضمین می کند. حمل و نقل ایمن آن در واگن های باز، حمل و نقل از طریق دریا (رودخانه)، ذخیره سازی در شمع های باز.

آهن تولید مستقیم - آهن به دست آمده شیمیایی، الکتروشیمیایی. یا شیمی-حرارتی راه های مستقیم از سنگ معدن، دور زدن دامنه، کوره، به صورت پودر، اسفنج. آهن (فلزسازی. گلوله)، کراکر یا فلز مایع. نایب، تولید اسفنج توسعه یافته است. آهن در دمای 700-1150 درجه سانتیگراد به روش گاز. بازیابی سنگ معدن (پلت) در کوره های شفتی و با کمک تلویزیون. سوخت در چرخش کوره ها L.p.p با 88-93% FeM به عنوان شارژ برای فولادسازی و با محتوای بالاتر (98-99%) برای تولید آهن استفاده می شود. پودر؛

آهن کربونیل - پودر آهن به دست آمده توسط حرارت. تجزیه پنتاکاربونیل آهن؛ خلوص بالایی دارد؛
آهن بومی - f. که در طبیعت به شکل مواد معدنی یافت می شود. با توجه به شرایط یافتن تلوریک تشخیص دهید. یا زمینی (نیکل-آهن) و شهاب سنگ (کیهانی). و تلوریک آهن - یک کانی نادر - اصلاح a-Fe، به شکل otd رخ می دهد. پولک، دانه، اسفنجی توده ها و خوشه ها ترکیب - تلویزیون. محلول آهن و نیکل (تا 30٪ نیکل). شهاب سنگ s. و در فرآیندهای تشکیل کیهانی شکل گرفته است. اجسام و سقوط به زمین به شکل شهاب سنگ. حاوی 25 درصد نیکل است. رنگ استیل خاکستری تا مشکی، متالیک. زرق و برق، مات، تلویزیون امتیاز 4-5 برای کانی شناسی. مقیاس، y = 7.3-8.2 g/cm3 (بسته به محتوای Ni). به شدت مغناطیسی، به خوبی جعلی؛

آهن الکترولیتی - f.، به دست آمده توسط الکترولیتی. پالایش؛ دارای خلوص بالای ناخالصی (<0,02 % С; 0,01 % О2);
آهن الکتریکی - فولاد مورد استفاده در مهندسی برق (یا به اصطلاح آهن خالص فنی) با محتوای کل. ناخالصی تا 0.08-0.10٪، از جمله تا 0.05٪ S. E.zh. ضربان کوچکی دارد برقی مقاومت، تقویتی دارد. تلفات جریان گردابی، و بنابراین استفاده از آن در اصل محدود است. مدارهای پست مغناطیسی، شار مغناطیسی (قطعات، مدارهای مغناطیسی، رله ها و غیره)؛

A-iron - اصلاح در دمای پایین آهن با شبکه bcc (در دمای 20 درجه سانتیگراد a \u003d 286.645 بعد از ظهر)، پایدار< 910 °С; a-Fe ферромагнитно при t < 769 °С (точка Кюри);

U-iron - اصلاح در دمای بالا آهن با شبکه fcc (a = 364 pm)، پایدار در دمای 910-1400 درجه سانتیگراد. پارامغناطیس؛
5-آهن یک اصلاح در دمای بالا از آهن با شبکه bcc (a = 294 pm)، پایدار از 1400 درجه سانتیگراد تا tm، پارامغناطیسی است.

• نامگذاری - Fe (آهن)؛
• دوره - IV;
• گروه - 8 (VIII);
• جرم اتمی - 55.845;
• عدد اتمی - 26;
• شعاع اتم = 126 pm;
• شعاع کووالانسی = 117 pm;
• توزیع الکترون - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ;
• t ذوب = 1535 درجه سانتیگراد;
• نقطه جوش = 2750 درجه سانتیگراد؛
• الکترونگاتیوی (طبق نظر پاولینگ / به گفته آلپرد و روچوف) = 1.83 / 1.64;
• حالت اکسیداسیون: +8، +6، +4، +3، +2، +1، 0.
• چگالی (n.a.) \u003d 7.874 گرم بر سانتی متر 3؛
• 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 در حالت آزاد به مقدار کم به شکل قطعات و همچنین در شهاب سنگ های افتاده 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: توپاز (از زرد کم رنگ تا قرمز)، یاقوت کبود (از آبی تا آبی تیره)، آکوامارین (از آبی روشن تا آبی مایل به سبز) و به زودی.

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 کاملا 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 \u003d Fe 3 O 4؛
• اکسیداسیون آهن در دماهای پایین:
  4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3؛
• با بخار آب واکنش می دهد:
  3Fe + 4H 2 O \u003d 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 \u003d 2FeCl 3؛
• در دماهای بالا با سیلیکون، کربن، فسفر واکنش می دهد:
  3Fe + C = Fe 3 C;
• با فلزات دیگر و با غیر فلزات، آهن می تواند 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 \u003d 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، 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. آهن خام در کوره بلند ذوب می شود. کک به عنوان منبع حرارت در کوره بلند استفاده می شود.

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

برنج. کوره ذوب اهن.

فرآیند ذوب آهن در کوره بلند برای چندین دهه به طور مداوم ادامه دارد تا زمانی که کوره به پایان عمر خود برسد.

برنج. فرآیند ذوب آهن در کوره بلند.

• سنگ معدن غنی شده (سنگ آهن مغناطیسی، قرمز، قهوه ای) و کک از طریق قسمت بالایی که در بالای کوره بلند قرار دارد ریخته می شود.
• فرآیندهای بازیابی آهن از سنگ معدن تحت تأثیر مونوکسید کربن (II) در قسمت میانی کوره بلند (شفت) در دمای 450-1100 درجه سانتیگراد ادامه می یابد (اکسیدهای آهن به فلز کاهش می یابد):
  • 450-500 درجه سانتی گراد - 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 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 موجود است) وجود دارد، سیلیکون و منگنز بخشی از ذوب آهن هستند:
  • SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO؛
  • Mn 2 O 3 + 3C \u003d 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 \u003d CaO + CO 2؛
  • CaO + SiO 2 \u003d CaSiO 3؛
  • CaO + Al 2 O 3 \u003d Ca (AlO 2) 2.
• در دمای 1100 درجه سانتیگراد، فرآیند کاهش آهن متوقف می شود.
• در زیر شفت یک اتاق بخار وجود دارد، وسیع ترین قسمت کوره بلند، که در 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. - آتشدان؛
• در قسمت بالایی کوره در دمای 1500 درجه سانتیگراد، احتراق شدید کک در جت 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 آهن است (به بالا مراجعه کنید): CO 2 + C \u003d 2CO؛
• سرباره های تشکیل شده توسط سیلیکات های کلسیم و آلومینوسیلیکات ها در بالای چدن قرار دارند و از آن در برابر عملکرد اکسیژن محافظت می کنند.
• از طریق دهانه های ویژه واقع در سطوح مختلف اجاق، چدن و ​​سرباره در خارج آزاد می شود.
• بیشتر آهن خام به پردازش بیشتر می رود - ذوب فولاد.

ذوب فولاد از چدن و ​​ضایعات فلزی به روش مبدل (اجاق گاز در حال حاضر قدیمی است، اگرچه هنوز استفاده می شود) یا با ذوب الکتریکی (در کوره های الکتریکی، کوره های القایی) ذوب می شود. ماهیت فرآیند (فرآوری آهن) کاهش غلظت کربن و سایر ناخالصی ها با اکسیداسیون با اکسیژن است.

همانطور که در بالا ذکر شد، غلظت کربن در فولاد از 2٪ تجاوز نمی کند. به همین دلیل، فولاد بر خلاف چدن، آهنگری و نورد شدن کاملاً آسانی دارد و همین امر باعث می شود تا محصولات مختلفی از آن با سختی و استحکام بالا تولید شود.

سختی فولاد به محتوای کربن (هرچه کربن بیشتر باشد، فولاد سخت تر) در یک درجه فولاد خاص و شرایط عملیات حرارتی بستگی دارد. در طی تمپر (سرد شدن آهسته)، فولاد نرم می شود. هنگامی که خاموش می شود (به سرعت سرد می شود)، فولاد بسیار سخت می شود.

برای دادن خواص خاص مطلوب به فولاد، افزودنی های 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 یک بزرگسال حاوی حدود 5 گرم آهن است.
• آهن نقش مهمی در کار اندام های خونساز دارد.
• آهن بخشی از بسیاری از مجتمع های پروتئینی پیچیده (هموگلوبین، میوگلوبین، آنزیم های مختلف) است.

آهن یک عنصر شیمیایی شناخته شده است. متعلق به فلزات با واکنش پذیری متوسط ​​است. در این مقاله به بررسی خواص و کاربرد آهن می پردازیم.

شیوع در طبیعت

تعداد نسبتاً زیادی از مواد معدنی شامل فروم وجود دارد. اول از همه، مگنتیت است. هفتاد و دو درصد آن آهن است. فرمول شیمیایی آن Fe 3 O 4 است. به این ماده معدنی سنگ آهن مغناطیسی نیز می گویند. دارای رنگ خاکستری روشن، گاهی با خاکستری تیره، تا سیاه، با جلای فلزی است. بزرگترین ذخایر آن در بین کشورهای CIS در اورال واقع شده است.

ماده معدنی بعدی با محتوای آهن بالا هماتیت است - هفتاد درصد از این عنصر را تشکیل می دهد. فرمول شیمیایی آن Fe 2 O 3 است. به آن سنگ آهن قرمز نیز می گویند. دارای رنگی از قرمز قهوه ای تا قرمز مایل به خاکستری است. بزرگترین سپرده در قلمرو کشورهای مستقل مشترک المنافع در Krivoy Rog واقع شده است.

سومین ماده معدنی از نظر میزان آهن لیمونیت است. در اینجا آهن شصت درصد کل جرم است. این یک هیدرات کریستالی است، یعنی مولکول های آب در شبکه کریستالی آن بافته می شود، فرمول شیمیایی آن Fe 2 O 3 .H 2 O است. همانطور که از نام آن پیداست، این ماده معدنی دارای رنگ زرد مایل به قهوه ای، گاهی اوقات قهوه ای است. یکی از اجزای اصلی اخرای طبیعی است و به عنوان رنگدانه استفاده می شود. به آن سنگ آهن قهوه ای نیز می گویند. بزرگترین اتفاقات کریمه، اورال است.

در سیدریت، به اصطلاح سنگ آهن اسپار، چهل و هشت درصد فروم است. فرمول شیمیایی آن FeCO 3 است. ساختار آن ناهمگن است و متشکل از کریستال هایی با رنگ های مختلف است که به یکدیگر متصل شده اند: خاکستری، سبز کم رنگ، خاکستری-زرد، قهوه ای-زرد و غیره.

آخرین ماده معدنی طبیعی با محتوای آهن بالا پیریت است. دارای فرمول شیمیایی زیر FeS 2 است. آهن موجود در آن چهل و شش درصد کل جرم است. این ماده معدنی به دلیل وجود اتم های گوگرد دارای رنگ زرد طلایی است.

بسیاری از مواد معدنی در نظر گرفته شده برای به دست آوردن آهن خالص استفاده می شود. علاوه بر این، هماتیت در ساخت جواهرات از سنگ های طبیعی استفاده می شود. آخال های پیریت را می توان در جواهرات لاجورد یافت. علاوه بر این، آهن در طبیعت در ترکیب موجودات زنده یافت می شود - این یکی از مهمترین اجزای سلول است. این عنصر کمیاب باید به مقدار کافی در اختیار بدن انسان قرار گیرد. خواص درمانی آهن تا حد زیادی به این دلیل است که این عنصر شیمیایی اساس هموگلوبین است. بنابراین، استفاده از فروم تأثیر خوبی بر وضعیت خون و در نتیجه کل ارگانیسم به طور کلی دارد.

آهن: خواص فیزیکی و شیمیایی

بیایید به ترتیب به این دو بخش اصلی نگاهی بیندازیم. آهن ظاهر، چگالی، نقطه ذوب و غیره آن است. یعنی تمام ویژگی های متمایز یک ماده که با فیزیک مرتبط است. خواص شیمیایی آهن توانایی آن در واکنش با سایر ترکیبات است. بیایید با اول شروع کنیم.

خواص فیزیکی آهن

در حالت خالص در شرایط عادی، جامد است. رنگ خاکستری مایل به نقره ای و درخشندگی متالیک مشخصی دارد. خواص مکانیکی آهن شامل سطح سختی She برابر با چهار (متوسط) است. آهن رسانایی الکتریکی و حرارتی خوبی دارد. آخرین ویژگی را می توان با لمس یک جسم آهنی در اتاق سرد احساس کرد. از آنجایی که این ماده گرما را به سرعت هدایت می کند، در مدت زمان کوتاهی مقدار زیادی از آن را از پوست شما خارج می کند و به همین دلیل احساس سرما می کنید.

برای مثال، با لمس یک درخت، می توان متوجه شد که هدایت حرارتی آن بسیار کمتر است. خواص فیزیکی آهن نقطه ذوب و جوش آن است. اولی 1539 درجه سانتیگراد، دومی 2860 درجه سانتیگراد است. می توان نتیجه گرفت که ویژگی های مشخصه آهن شکل پذیری و گداخت پذیری خوب است. اما این همه ماجرا نیست.

خواص فیزیکی آهن شامل فرومغناطیس بودن آن نیز می شود. آن چیست؟ آهن که خواص مغناطیسی آن را می توانیم هر روز در نمونه های عملی مشاهده کنیم، تنها فلزی است که چنین ویژگی متمایز منحصر به فردی دارد. این به این دلیل است که این ماده می تواند تحت تأثیر میدان مغناطیسی مغناطیسی شود. و پس از پایان عمل دومی، آهن، که خواص مغناطیسی آن به تازگی شکل گرفته است، برای مدت طولانی آهنربا باقی می ماند. این پدیده را می توان با این واقعیت توضیح داد که در ساختار این فلز الکترون های آزاد زیادی وجود دارد که قادر به حرکت هستند.

از نظر شیمی

این عنصر متعلق به فلزات با فعالیت متوسط ​​است. اما خواص شیمیایی آهن برای تمام فلزات دیگر معمول است (به جز آنهایی که در سمت راست هیدروژن در سری الکتروشیمیایی قرار دارند). قادر به واکنش با بسیاری از کلاس های مواد است.

بیایید ساده شروع کنیم

فروم با اکسیژن، نیتروژن، هالوژن ها (ید، برم، کلر، فلوئور)، فسفر، کربن تعامل دارد. اولین چیزی که باید در نظر گرفت واکنش با اکسیژن است. هنگامی که فروم می سوزد، اکسیدهای آن تشکیل می شود. بسته به شرایط واکنش و نسبت های بین دو شرکت کننده، می توان آنها را تغییر داد. به عنوان نمونه ای از این گونه برهمکنش ها، معادلات واکنش زیر را می توان ارائه داد: 2Fe + O 2 = 2FeO. 4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3؛ 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4. و خواص اکسید آهن (هم فیزیکی و هم شیمیایی) بسته به تنوع آن می تواند متفاوت باشد. این واکنش ها در دمای بالا انجام می شود.

مورد بعدی برهمکنش با نیتروژن است. همچنین فقط در شرایط گرمایش می تواند رخ دهد. اگر شش مول آهن و یک مول نیتروژن بگیریم دو مول نیترید آهن به دست می آید. معادله واکنش به این صورت خواهد بود: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.

هنگام تعامل با فسفر، یک فسفید تشکیل می شود. برای انجام واکنش، اجزای زیر لازم است: برای سه مول فروم - یک مول فسفر، در نتیجه، یک مول فسفید تشکیل می شود. معادله را می توان به صورت زیر نوشت: 3Fe + P = Fe 3 P.

علاوه بر این، در میان واکنش های با مواد ساده، برهمکنش با گوگرد نیز قابل تشخیص است. در این صورت می توان سولفید را بدست آورد. اصلی که فرآیند تشکیل این ماده اتفاق می افتد مشابه مواردی است که در بالا توضیح داده شد. یعنی یک واکنش اضافه رخ می دهد. همه فعل و انفعالات شیمیایی از این نوع نیاز به شرایط ویژه ای دارند، عمدتاً دماهای بالا و کمتر کاتالیزورها.

همچنین واکنش های بین آهن و هالوژن در صنایع شیمیایی رایج است. اینها عبارتند از کلر زنی، برم زایی، ید زایی، فلوئوراسیون. همانطور که از نام خود واکنش ها مشخص است، این فرآیند اضافه کردن اتم های کلر / برم / ید / فلوئور به اتم های فروم برای تشکیل کلرید / برمید / یدید / فلوراید است. این مواد در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. علاوه بر این، فروم قادر است در دماهای بالا با سیلیکون ترکیب شود. با توجه به اینکه خواص شیمیایی آهن متنوع است، اغلب در صنایع شیمیایی از آن استفاده می شود.

فروم و مواد پیچیده

از مواد ساده، اجازه دهید به سراغ موادی برویم که مولکول هایشان از دو یا چند عنصر شیمیایی مختلف تشکیل شده است. اولین چیزی که باید به آن اشاره کرد واکنش فروم با آب است. در اینجا به خواص اصلی آهن می پردازیم. هنگامی که آب گرم می شود، همراه با آهن تشکیل می شود (به این دلیل نامیده می شود که هنگام تعامل با همان آب، یک هیدروکسید، به عبارت دیگر، یک پایه تشکیل می دهد). بنابراین، اگر یک مول از هر دو جزء را بگیرید، موادی مانند دی اکسید فرو و هیدروژن به شکل گازی با بوی تند - همچنین به نسبت مولی یک به یک - تشکیل می شوند. معادله این نوع واکنش را می توان به صورت زیر نوشت: Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2. بسته به نسبت هایی که این دو جزء با هم مخلوط می شوند، می توان دی یا تری اکسید آهن به دست آورد. هر دوی این مواد در صنایع شیمیایی بسیار رایج هستند و در بسیاری از صنایع دیگر نیز استفاده می شوند.

با اسید و نمک

از آنجایی که فروم در سمت چپ هیدروژن در سری الکتروشیمیایی فعالیت فلز قرار دارد، قادر است این عنصر را از ترکیبات جابجا کند. نمونه ای از این واکنش جایگزینی است که می توان با افزودن آهن به اسید مشاهده کرد. به عنوان مثال، اگر آهن و اسید سولفات (معروف به اسید سولفوریک) را با غلظت متوسط ​​به یک نسبت مولی مخلوط کنید، نتیجه سولفات آهن (II) و هیدروژن به همان نسبت مولی خواهد بود. معادله چنین واکنشی به این صورت خواهد بود: Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.

هنگام تعامل با نمک ها، خواص کاهشی آهن آشکار می شود. یعنی با کمک آن می توان یک فلز کمتر فعال را از نمک جدا کرد. به عنوان مثال، اگر یک مول و همان مقدار فروم را مصرف کنید، می توانید سولفات آهن (II) و مس خالص را به همان نسبت مولی دریافت کنید.

اهمیت برای بدن

یکی از رایج ترین عناصر شیمیایی در پوسته زمین آهن است. ما قبلاً در نظر گرفته ایم ، اکنون از نقطه نظر بیولوژیکی به آن خواهیم پرداخت. فروم عملکردهای بسیار مهمی را هم در سطح سلولی و هم در سطح کل ارگانیسم انجام می دهد. اول از همه، آهن اساس پروتئینی مانند هموگلوبین است. برای انتقال اکسیژن از طریق خون از ریه ها به تمام بافت ها، اندام ها، به تمام سلول های بدن، در درجه اول به نورون های مغز، ضروری است. بنابراین، نمی توان خواص مفید آهن را دست بالا گرفت.

علاوه بر این واقعیت که بر تشکیل خون تأثیر می گذارد، فروم برای عملکرد کامل غده تیروئید نیز مهم است (این نه تنها به ید نیاز دارد، همانطور که برخی معتقدند). آهن همچنین در متابولیسم داخل سلولی شرکت می کند، ایمنی را تنظیم می کند. فروم همچنین به مقدار زیادی در سلول های کبد یافت می شود، زیرا به خنثی کردن مواد مضر کمک می کند. همچنین یکی از اجزای اصلی بسیاری از انواع آنزیم ها در بدن ما است. رژیم غذایی روزانه یک فرد باید از ده تا بیست میلی گرم از این عنصر کمیاب باشد.

غذاهای غنی از آهن

بسیاری وجود دارد. آنها منشا گیاهی و حیوانی دارند. اولین آنها غلات، حبوبات، غلات (به ویژه گندم سیاه)، سیب، قارچ (سفید)، میوه های خشک، گل رز، گلابی، هلو، آووکادو، کدو تنبل، بادام، خرما، گوجه فرنگی، کلم بروکلی، کلم، زغال اخته، شاه توت، کرفس، و غیره دوم - جگر، گوشت. استفاده از غذاهای سرشار از آهن در دوران بارداری بسیار مهم است، زیرا بدن جنین در حال رشد به مقدار زیادی از این عنصر برای رشد و نمو مناسب نیاز دارد.

علائم کمبود آهن در بدن

علائم ورود کم فروم به بدن عبارتند از: خستگی، یخ زدن مداوم دست و پا، افسردگی، شکنندگی مو و ناخن، کاهش فعالیت فکری، اختلالات گوارشی، عملکرد پایین و اختلالات تیروئید. اگر بیش از یکی از این علائم را مشاهده کردید، ممکن است بخواهید مقدار غذاهای غنی از آهن را در رژیم غذایی خود افزایش دهید یا ویتامین ها یا مکمل های حاوی فروم بخرید. همچنین، اگر هر یک از این علائم را خیلی حاد احساس کردید، حتما با پزشک مشورت کنید.

استفاده از فروم در صنعت

کاربردها و خواص آهن ارتباط نزدیکی با هم دارند. به دلیل فرومغناطیس بودن، از آن برای ساخت آهنربا استفاده می شود - هم برای مصارف خانگی ضعیف تر (مگنت های یخچال سوغاتی و غیره) و هم قوی تر - برای مصارف صنعتی. با توجه به اینکه فلز مورد بحث از استحکام و سختی بالایی برخوردار است، از قدیم الایام برای ساخت اسلحه، زره و سایر ابزارهای نظامی و خانگی استفاده می شده است. به هر حال، حتی در مصر باستان آهن شهاب سنگ شناخته شده بود که خواص آن نسبت به فلز معمولی برتر است. همچنین چنین آهن خاصی در روم باستان استفاده می شد. از آن سلاح های نخبه ساختند. فقط یک شخص بسیار ثروتمند و نجیب می تواند سپر یا شمشیر ساخته شده از فلز شهاب سنگ داشته باشد.

به طور کلی، فلزی که در این مقاله مد نظر ماست، پرکاربردترین فلزی است که در بین تمام مواد این گروه وجود دارد. ابتدا فولاد و چدن از آن ساخته می شود که برای تولید انواع محصولات مورد نیاز چه در صنعت و چه در زندگی روزمره استفاده می شود.

چدن آلیاژی از آهن و کربن است که دومی از 1.7 تا 4.5 درصد در آن وجود دارد. اگر دومی کمتر از 1.7 درصد باشد، این نوع آلیاژ فولاد نامیده می شود. اگر حدود 0.02 درصد کربن در ترکیب وجود داشته باشد، آنگاه این آهن فنی معمولی است. وجود کربن در آلیاژ برای استحکام بیشتر، پایداری حرارتی و مقاومت در برابر زنگ زدگی لازم است.

علاوه بر این، فولاد می تواند حاوی بسیاری از عناصر شیمیایی دیگر به عنوان ناخالصی باشد. این منگنز و فسفر و سیلیکون است. همچنین کروم، نیکل، مولیبدن، تنگستن و بسیاری از عناصر شیمیایی دیگر را می توان به این نوع آلیاژ اضافه کرد تا کیفیت خاصی به آن بدهد. از انواع فولادهایی که مقدار زیادی سیلیکون در آنها وجود دارد (حدود چهار درصد) به عنوان فولادهای ترانسفورماتور استفاده می شود. آنهایی که حاوی مقدار زیادی منگنز هستند (تا دوازده تا چهارده درصد) در ساخت قطعات راه آهن، آسیاب، سنگ شکن و ابزارهای دیگر که قطعات آن در معرض ساییدگی سریع قرار می گیرند، کاربرد دارند.

مولیبدن به ترکیب آلیاژ وارد می شود تا از نظر حرارتی پایدارتر شود - چنین فولادهایی به عنوان فولاد ابزار استفاده می شوند. علاوه بر این، برای به دست آوردن فولادهای ضد زنگ شناخته شده و اغلب مورد استفاده در زندگی روزمره به شکل چاقو و سایر ابزارهای خانگی، لازم است کروم، نیکل و تیتانیوم به آلیاژ اضافه شود. و برای به دست آوردن فولاد مقاوم در برابر ضربه، استحکام بالا و انعطاف پذیر کافی است وانادیوم را به آن اضافه کنید. هنگامی که در ترکیب نیوبیم وارد می شود، می توان به مقاومت بالایی در برابر خوردگی و اثرات مواد شیمیایی تهاجمی دست یافت.

مگنتیت معدنی که در ابتدای مقاله به آن اشاره شد، برای ساخت هارد دیسک، کارت حافظه و سایر دستگاه ها از این نوع مورد نیاز است. آهن به دلیل خاصیت مغناطیسی آن در ساخت ترانسفورماتورها، موتورها، محصولات الکترونیکی و غیره یافت می‌شود. علاوه بر این، آهن را می‌توان به سایر آلیاژهای فلزی اضافه کرد تا استحکام و پایداری مکانیکی بیشتری به آن‌ها بدهد. از سولفات این عنصر در باغبانی برای مبارزه با آفات (به همراه سولفات مس) استفاده می شود.

آنها در تصفیه آب ضروری هستند. علاوه بر این، پودر مگنتیت در چاپگرهای سیاه و سفید استفاده می شود. کاربرد اصلی پیریت بدست آوردن اسید سولفوریک از آن است. این فرآیند در آزمایشگاه در سه مرحله انجام می شود. در مرحله اول فروم پیریت برای تولید اکسید آهن و دی اکسید گوگرد سوزانده می شود. در مرحله دوم، تبدیل دی اکسید گوگرد به تری اکسید آن با مشارکت اکسیژن اتفاق می افتد. و در مرحله پایانی ماده حاصل در حضور کاتالیزورها عبور داده می شود و در نتیجه اسید سولفوریک به دست می آید.

گرفتن آهن

این فلز عمدتاً از دو کانی اصلی خود استخراج می شود: مگنتیت و هماتیت. این کار با کاهش آهن از ترکیبات آن با کربن به شکل کک انجام می شود. این کار در کوره های بلند انجام می شود که دمای آن به دو هزار درجه سانتیگراد می رسد. علاوه بر این، راهی برای کاهش فروم با هیدروژن وجود دارد. این کار نیازی به کوره بلند ندارد. برای اجرای این روش، خاک رس مخصوص گرفته شده، با سنگ معدن خرد شده مخلوط شده و با هیدروژن در یک کوره شفت تصفیه می شود.

نتیجه

خواص و کاربرد آهن متفاوت است. این شاید مهمترین فلز در زندگی ما باشد. او پس از شناخته شدن برای بشر، جای برنز را گرفت که در آن زمان ماده اصلی برای ساخت همه ابزارها و همچنین سلاح ها بود. فولاد و چدن از بسیاری جهات بر آلیاژ مس و قلع از نظر خواص فیزیکی و مقاومت در برابر تنش مکانیکی برتری دارند.

علاوه بر این، آهن در سیاره ما بیشتر از بسیاری از فلزات دیگر رایج است. در پوسته زمین تقریباً پنج درصد است. این عنصر چهارمین عنصر شیمیایی فراوان در طبیعت است. همچنین، این عنصر شیمیایی برای عملکرد طبیعی ارگانیسم حیوانات و گیاهان بسیار مهم است، در درجه اول به این دلیل که هموگلوبین بر اساس آن ساخته شده است. آهن یک عنصر کمیاب ضروری است که استفاده از آن برای حفظ سلامت و عملکرد طبیعی اندام ها مهم است. علاوه بر موارد فوق، تنها فلزی است که خواص مغناطیسی منحصر به فردی دارد. بدون فروم تصور زندگی ما غیرممکن است.

کاتالیزورهای فروکسید برای پودر تمشک، ترکیب جرقه زن، سوخت کارامل.

روش 1. بدست آوردن اکسید آهن Fe 2 O 3 از سولفات آهن

اکسیدهای آهن اغلب به عنوان کاتالیزور در ترکیبات پیروتکنیک استفاده می شود. قبلاً آنها را می توان در فروشگاه ها خریداری کرد. به عنوان مثال، مونوهیدرات اکسید آهن FeOOH به عنوان یک رنگدانه "رنگدانه زرد اکسید آهن" مواجه شده است. اکسید آهن Fe 2 O 3 به شکل آهن مینیوم فروخته شد. در حال حاضر، همانطور که معلوم شد، خرید همه اینها آسان نیست. من باید مراقبت از آن را در خانه. من شیمیدان نیستم، اما زندگی مجبورم کرد. توصیه های موجود در شبکه را بررسی کنید. افسوس، عادی، یعنی. ساده و ایمن، یک دستور العمل برای شرایط خانه به راحتی پیدا نشد. فقط یک دستور غذا به نظر می رسید که مناسب باشد، اما من نتوانستم دوباره آن را پیدا کنم. فهرست اجزای قابل قبول در یک سر به تعویق افتاد. تصمیم گرفتم راه خودم را بروم. به اندازه کافی عجیب، نتیجه بسیار قابل قبول بود. این ترکیب با علائم واضح اکسید آهن بسیار همگن و ریز پراکنده است. استفاده از آن در پودر تمشک و جرقه زن ثانویه کاملاً تأیید می کرد که آنچه مورد نیاز بود به دست آمد.

بنابراین، ما در یک فروشگاه باغبانی خرید می کنیم سولفات آهن FeSO 4، در داروخانه ما قرص می خریم هیدروپریتا، سه بسته و در آشپزخانه انبار کنید نوشیدنی سودا NaHCO 3. ما همه مواد را داریم، شروع به پختن می کنیم. به جای قرص هیدروپریت می توانید از محلول استفاده کنید پراکسید هیدروژن H 2 0 2، در داروخانه ها نیز اتفاق می افتد.

در یک ظرف شیشه ای به حجم 0.5 لیتر، حدود 80 گرم (یک سوم بسته) سولفات آهن را در آب داغ حل می کنیم. در حین هم زدن جوش شیرین را در قسمت های کوچک اضافه کنید. نوعی زباله با رنگ بسیار تند تشکیل می شود که کف زیادی می کند.

FeSO 4 + 2NaHCO 3 \u003d FeCO 3 + Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

بنابراین، همه چیز باید در سینک انجام شود. جوش شیرین را اضافه کنید تا تقریباً کف کند. پس از ته نشین شدن کمی مخلوط، شروع به ریختن به آرامی در قرص های خرد شده هیدروپریت می کنیم. واکنش دوباره با تشکیل فوم کاملاً شدید ادامه می یابد. این مخلوط رنگ مشخص و بوی زنگ زدگی آشنا به خود می گیرد.

2FeCO 3 + H 2 O 2 \u003d 2FeOOH + 2CO 2

دوباره به پرکردن هیدروپریت ادامه می دهیم تا کف کردن، یعنی واکنش تقریباً به طور کامل متوقف شود.

ما ظرف شیمیایی خود را به حال خود رها می کنیم و می بینیم که چگونه یک رسوب قرمز می ریزد - این اکسید ما است، به طور دقیق تر، اکسید مونوهیدرات FeOOH یا هیدروکسید. باقی مانده است که اتصال را خنثی کنیم. از رسوبات دفاع می کنیم و مایع اضافی را تخلیه می کنیم. سپس آب تمیز را اضافه کنید، دفاع کنید و دوباره آبکش کنید. بنابراین 3-4 بار تکرار می کنیم. در پایان رسوب را روی دستمال کاغذی ریخته و خشک می کنیم. پودر حاصل یک کاتالیزور عالی است و می‌تواند در ساخت استاپین‌ها و ترکیبات ثانویه مشتعل، باروت "تمشک" و برای کاتالیز کردن سوخت موشک کارامل استفاده شود. /25.01.2008 kia-soft/

با این حال، دستور اصلی باروت "زرشکی" استفاده از اکسید قرمز خالص Fe 2 O 3 را تجویز می کرد. همانطور که آزمایشات با کاتالیز کارامل نشان داده است، Fe 2 O 3 در واقع یک کاتالیزور فعال تر از FeOOH است. برای به دست آوردن اکسید آهن کافی است که هیدروکسید حاصل را روی یک ورق آهن داغ یا به سادگی در یک قوطی حلبی مشتعل کنید. نتیجه یک پودر قرمز Fe 2 O 3 است.

پس از ساخت کوره مافل، 1-1.5 ساعت در دمای 300-350 درجه سانتیگراد کلسیناسیون را در آن انجام می دهم. خیلی راحت /kia-soft 06.12.2007/

P.S.
مطالعات مستقل توسط دانشمند موشکی وگا نشان داده است که کاتالیزور به دست آمده از این روش در مقایسه با فروکسیدهای صنعتی فعالیت بیشتری دارد که به ویژه در سوخت کارامل شکر حاصل از تبخیر قابل توجه است.

روش 2. بدست آوردن اکسید آهن Fe 2 O 3 از کلرید آهن

در مورد این امکان در شبکه اطلاعاتی وجود دارد، به عنوان مثال، اکسید با استفاده از بی کربنات در انجمن دانشمندان موشکی بلغارستان به دست آمده است، این روش در انجمن شیمیدانان ذکر شده است، اما من زیاد توجه نکردم، زیرا آهن نداشتم. کلرید اخیراً یکی از مهمانان وب سایت RubberBigPepper من این گزینه را به من یادآوری کرد. بسیار به موقع، زیرا من به طور فعال در الکترونیک مشغول بودم و کلرید را ذخیره می کردم. تصمیم گرفتم این گزینه را برای بدست آوردن هیدروکسید آهن آزمایش کنم. این روش از نظر مالی تا حدودی گرانتر است و جزء اصلی کلرید آهن به سختی بدست می آید، اما از نظر آماده سازی آسان تر است.

بنابراین ما نیاز داریم کلرید آهن FeCl 3و نوشیدنی سودا NaHCO 3. فریک کلرید معمولاً برای اچ کردن بردهای مدار چاپی استفاده می شود و در مغازه های رادیویی فروخته می شود.

دو قاشق چایخوری پودر FeCl3 را در یک لیوان آب داغ بریزید و هم بزنید تا حل شود. حالا نوشابه را به آرامی با هم زدن مداوم اضافه کنید. واکنش به وضوح با حباب کردن و کف کردن ادامه می یابد، بنابراین نیازی به عجله نیست.

FeCl 3 + 3NaHCO 3 \u003d FeOOH + 3NaCl + 3CO 2 + H 2 O

راش تا زمانی که حباب متوقف شود. ما از همان هیدروکسید FeOOH در رسوبات دفاع می کنیم و بدست می آوریم. در مرحله بعد، مانند روش اول، ترکیب را با چندین تخلیه از محلول خنثی می کنیم و با آب پر می کنیم و ته نشین می کنیم. در نهایت، رسوب خشک شده و به عنوان یک کاتالیزور یا برای به دست آوردن اکسید آهن Fe 2 O 3 توسط کلسینه استفاده می شود (به روش 1 مراجعه کنید).

در اینجا یک راه آسان است. عملکرد بسیار خوب است، از دو قاشق چایخوری (~ 15 گرم) کلرید، 10 گرم هیدروکسید به دست می آید. کاتالیزورهای به دست آمده با این روش آزمایش شده اند و مطابقت خوبی دارند. /kia-soft 11.03.2010/

P.S.
من نمی توانم صحت 100٪ معادلات واکنش های شیمیایی را تضمین کنم، اما در واقع آنها با فرآیندهای شیمیایی در حال انجام مطابقت دارند. در مورد هیدروکسید Fe(III) به خصوص تاریک است. طبق تمام قوانین، Fe (OH) 3 باید رسوب کند. اما در حضور پراکسید (روش 1) و در دمای بالا (روش 2)، در تئوری، تری هیدروکسید به مونوهیدرات FeOOH تبدیل می شود. در ظاهر، این دقیقاً همان چیزی است که در حال رخ دادن است. پودر هیدروکسید حاصل شبیه زنگ بتن است و جزء اصلی زنگ FeOOH است. ***