Hekuri është element i një nëngrupi anësor të grupit të tetë të periudhës së katërt të sistemit periodik të elementeve kimike të D. I. Mendeleev me numër atomik 26. Përcaktohet me simbolin Fe (lat. Ferrum). Një nga metalet më të zakonshme në koren e tokës (vendi i dytë pas aluminit). Metal me aktivitet mesatar, reduktues.
Gjendjet kryesore të oksidimit - +2, +3
Një substancë e thjeshtë hekuri është një metal i lakueshëm në ngjyrë argjendi të bardhë me një reaktivitet të lartë kimik: hekuri gërryhet shpejt në temperatura të larta ose lagështi të lartë në ajër. Në oksigjen të pastër, hekuri digjet dhe në një gjendje të shpërndarë imët, ai ndizet spontanisht në ajër.
Karakteristikat kimike të një substance të thjeshtë - hekuri:
Ndryshk dhe djegie në oksigjen
1) Në ajër, hekuri oksidohet lehtësisht në prani të lagështirës (ndryshk):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3
Një tel hekuri i ndezur digjet në oksigjen, duke formuar shkallë - oksid hekuri (II, III):
3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4
3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 ° С)
2) Në temperatura të larta (700–900°C), hekuri reagon me avujt e ujit:
3Fe + 4H 2 O - t ° → Fe 3 O 4 + 4H 2
3) Hekuri reagon me jometalet kur nxehet:
2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °С)
Fe + S – t° → FeS (600 °C)
Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° С)
4) Në një seri tensionesh, është në të majtë të hidrogjenit, reagon me acidet e holluara Hcl dhe H 2 SO 4, ndërsa krijohen kripëra hekuri (II) dhe lirohet hidrogjen:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (reaksionet kryhen pa akses ajri, përndryshe Fe +2 konvertohet gradualisht nga oksigjeni në Fe +3)
Fe + H 2 SO 4 (ndryshim) → FeSO 4 + H 2
Në acidet oksiduese të përqendruara, hekuri tretet vetëm kur nxehet, ai kalon menjëherë në kationin Fe 3+:
2Fe + 6H 2 SO 4 (konc.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO 3 (konc.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
(në të ftohtë, acidet nitrik dhe sulfurik të koncentruar pasivizoj
Një gozhdë hekuri e zhytur në një zgjidhje kaltërosh të sulfatit të bakrit mbulohet gradualisht me një shtresë bakri metalik të kuq.
5) Hekuri zhvendos metalet në të djathtë të tij në tretësirat e kripërave të tyre.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Amfoteriteti i hekurit manifestohet vetëm në alkalet e përqendruara gjatë zierjes:
Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \u003d Na 2 ↓ + H 2
dhe formohet një precipitat i tetrahidroksoferratit të natriumit (II).
Hekuri teknik- lidhjet e hekurit me karbon: giza përmban 2,06-6,67% C, çeliku 0,02-2,06% C, papastërti të tjera natyrore (S, P, Si) dhe aditivë të veçantë të futur artificialisht (Mn, Ni, Cr) janë shpesh të pranishme, gjë që u jep lidhjeve të hekurit veti teknikisht të dobishme - fortësi, rezistencë termike dhe korrozioni, lakueshmëri, etj. . .
Procesi i prodhimit të hekurit në furrën e shpërthimit
Procesi i prodhimit të hekurit në furrën e shpërthimit përbëhet nga fazat e mëposhtme:
a) përgatitja (pjekja) e mineraleve sulfide dhe karbonate - shndërrimi në mineral oksid:
FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2, 800 ° С, -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2, 500-600 ° С, -CO 2)
b) djegia e koksit me shpërthim të nxehtë:
C (koks) + O 2 (ajër) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (koks) ⇌ 2CO (700-1000 ° C)
c) reduktimi i mineralit oksid me monoksid karboni CO në vazhdimësi:
Fe2O3 → (CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 → (CO) FeO → (CO) Fe
d) karburizimi i hekurit (deri në 6,67% C) dhe shkrirja e gize:
Fe (t ) →(C(koks)900-1200°С) Fe (g) (gize, t pl 1145°C)
Në gize, çimentiti Fe 2 C dhe grafiti janë gjithmonë të pranishëm në formën e kokrrave.
Prodhimi i çelikut
Rishpërndarja e gize në çelik kryhet në furra speciale (konverter, vatër e hapur, elektrike), të cilat ndryshojnë në metodën e ngrohjes; temperatura e procesit 1700-2000 °C. Fryrja e ajrit të pasuruar me oksigjen djeg karbonin e tepërt nga gize, si dhe squfurin, fosforin dhe silikonin në formën e oksideve. Në këtë rast, oksidet ose kapen në formën e gazrave të shkarkimit (CO 2, SO 2), ose lidhen në një skorje lehtësisht të ndara - një përzierje e Ca 3 (PO 4) 2 dhe CaSiO 3. Për të marrë çeliqe speciale, aditivët aliazh të metaleve të tjerë futen në furrë.
Faturë hekuri i pastër në industri - elektroliza e një solucioni të kripërave të hekurit, për shembull:
FeCl 2 → Fe↓ + Cl 2 (90°C) (elektrolizë)
(ka metoda të tjera të veçanta, duke përfshirë reduktimin e oksideve të hekurit me hidrogjen).
Hekuri i pastër përdoret në prodhimin e lidhjeve speciale, në prodhimin e bërthamave të elektromagnetëve dhe transformatorëve, giza përdoret në prodhimin e derdhjeve dhe çelikut, çeliku përdoret si materiale strukturore dhe mjetesh, duke përfshirë konsumin, nxehtësinë dhe korrozionin. - materiale rezistente.
Oksid i hekurit (II). F OE . Oksid amfoterik me një mbizotërim të madh të vetive themelore. E zezë, ka një strukturë jonike Fe 2+ O 2-. Kur nxehet, së pari dekompozohet, pastaj riformohet. Nuk formohet gjatë djegies së hekurit në ajër. Nuk reagon me ujin. I zbërthyer nga acidet, i shkrirë me alkalet. Ngadalë oksidohet në ajër të lagësht. Rikuperohet nga hidrogjeni, koksi. Merr pjesë në procesin e shkrirjes së hekurit në furrën e shpërthimit. Përdoret si përbërës i qeramikës dhe bojrave minerale. Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:
4FeO ⇌ (Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 ° С, 900-1000 ° С)
FeO + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + H 2 O
FeO + 4HNO 3 (konc.) \u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O
FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + Na 4FeO3 (e kuqe.) trioksoferrat (II)(400-500 °С)
FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (pastërti e lartë) (350 ° C)
FeO + C (koks) \u003d Fe + CO (mbi 1000 ° C)
FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 ° C)
4FeO + 2H 2 O (lagështi) + O 2 (ajër) → 4FeO (OH) (t)
6FeO + O 2 \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° С)
Faturë V laboratorët: zbërthimi termik i përbërjeve të hekurit (II) pa akses ajri:
Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C)
FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° С)
Oksidi i diurit (III) - hekuri ( II ) ( Fe II Fe 2 III) O 4 . Oksid i dyfishtë. E zezë, ka strukturën jonike të Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Termikisht i qëndrueshëm deri në temperatura të larta. Nuk reagon me ujin. Zbërthehet nga acidet. Reduktohet nga hidrogjeni, hekuri i nxehtë. Merr pjesë në procesin e prodhimit të hekurit në furrën e shpërthimit. Përdoret si përbërës i bojrave minerale ( hekur minimal), qeramika, çimento me ngjyrë. Produkti i oksidimit të veçantë të sipërfaqes së produkteve të çelikut ( nxirje, bluarje). Përbërja korrespondon me ndryshkun kafe dhe shkallën e errët në hekur. Nuk rekomandohet përdorimi i formulës Fe 3 O 4. Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:
2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (mbi 1538 ° С)
(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 (konc.) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (ajër) \u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° С)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (pastërti e lartë, 1000 ° C)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO \u003d 3 FeO + CO 2 (500-800 ° C)
(Fe II Fe 2 III) O4 + Fe ⇌4 FeO (900-1000 ° С, 560-700 ° С)
Faturë: djegia e hekurit (shih) në ajër.
magnetit.
Oksid i hekurit (III). F e 2 O 3 . Oksid amfoterik me mbizotërim të vetive themelore. E kuqe-kafe, ka strukturë jonike (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Termikisht e qëndrueshme deri në temperatura të larta. Nuk formohet gjatë djegies së hekurit në ajër. Nuk reagon me ujin, nga tretësira precipiton një hidratim amorf kafe Fe 2 O 3 nH 2 O. Reagon ngadalë me acidet dhe alkalet. Reduktohet nga monoksidi i karbonit, hekuri i shkrirë. Lidhjet me oksidet e metaleve të tjera dhe formon okside të dyfishta - spinelet(produktet teknike quhen ferrite). Përdoret si lëndë e parë në shkrirjen e hekurit në procesin e furrës së lartë, si katalizator në prodhimin e amoniakut, si përbërës i qeramikës, çimentos me ngjyrë dhe bojrave minerale, në saldimin me termit të strukturave të çelikut, si bartës i zërit dhe imazhit. në shirita magnetikë, si lustrues për çelik dhe xhami.
Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:
6Fe 2 O 3 \u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° С)
Fe 2 O 3 + 6HC1 (razb.) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 ° C, p)
Fe 2 O 3 + 2NaOH (konc.) → H 2 O+ 2 NAFeO 2 (e kuqe)dioksoferrat (III)
Fe 2 O 3 + MO \u003d (M II Fe 2 II I) O 4 (M \u003d Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)
Fe 2 O 3 + ZN 2 \u003d ZN 2 O + 2Fe (shumë i pastër, 1050-1100 ° С)
Fe 2 O 3 + Fe \u003d ZFeO (900 ° C)
3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° С)
Faturë në laborator - dekompozimi termik i kripërave të hekurit (III) në ajër:
Fe 2 (SO 4) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° С)
4 (Fe (NO 3) 3 9 H 2 O) \u003d 2 Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 ° С)
Në natyrë - xeheroret e oksidit të hekurit hematiti Fe 2 O 3 dhe limonit Fe 2 O 3 nH 2 O
Hidroksidi i hekurit (II). F e(OH) 2 . Hidroksidi amfoterik me mbizotërim të vetive themelore. Të bardha (nganjëherë me një nuancë të gjelbër), lidhjet Fe-OH janë kryesisht kovalente. Termikisht i paqëndrueshëm. Oksidohet lehtësisht në ajër, veçanërisht kur laget (errësohet). I pazgjidhshëm në ujë. Reagon me acide të holluara, alkale të koncentruara. Restaurues tipik. Një produkt i ndërmjetëm në ndryshkjen e hekurit. Përdoret në prodhimin e masës aktive të baterive hekur-nikel.
Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:
Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C, në atm.N 2)
Fe (OH) 2 + 2HC1 (razb.) \u003d FeC1 2 + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \u003d Na 2 ↓ (blu-jeshile) (me valë)
4Fe(OH) 2 (suspension) + O 2 (ajër) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)
2Fe (OH) 2 (suspension) + H 2 O 2 (razb.) \u003d 2FeO (OH) ↓ + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + KNO 3 (konc.) \u003d FeO (OH) ↓ + NO + KOH (60 ° С)
Faturë: reshjet nga tretësira me alkali ose hidrat amoniaku në një atmosferë inerte:
Fe 2+ + 2OH (razb.) = Fe(OH) 2 ↓
Fe 2+ + 2 (NH 3 H 2 O) = Fe(OH) 2 ↓+ 2NH4
Metahidroksid hekuri F eO(OH). Hidroksidi amfoterik me mbizotërim të vetive themelore. Lidhjet kafe të lehta, Fe-O dhe Fe-OH janë kryesisht kovalente. Kur nxehet, dekompozohet pa shkrirë. I pazgjidhshëm në ujë. Precipiton nga tretësira në formën e një polihidrati amorf kafe Fe 2 O 3 nH 2 O, i cili, kur mbahet nën një tretësirë të holluar alkaline ose kur thahet, shndërrohet në FeO (OH). Reagon me acide, alkale të ngurta. Agjent i dobët oksidues dhe reduktues. Sintered me Fe(OH) 2 . Një produkt i ndërmjetëm në ndryshkjen e hekurit. Përdoret si bazë për bojërat dhe smaltet minerale të verdha, si absorbues i gazrave të shkarkimit, si katalizator në sintezën organike.
Përbërja e lidhjes Fe(OH) 3 nuk dihet (nuk është marrë).
Ekuacionet e reaksioneve më të rëndësishme:
Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 ° С, -H 2 O) FeO(OH)→( 560-700°C në ajër, -H2O)→ Fe 2 O 3
FeO (OH) + ZNS1 (razb.) \u003d FeC1 3 + 2H 2 O
FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-koloid(NaOH (konc.))
FeO(OH) → Na 3 [Fe(OH) 6]të bardhë, Na 5 dhe K4, respektivisht; në të dyja rastet, precipiton një produkt blu me të njëjtën përbërje dhe strukturë, KFe III. Në laborator, ky precipitat quhet Blu prusiane, ose turnbull blu:
Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓
Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓
Emrat kimikë të reagentëve fillestarë dhe produktit të reaksionit:
K 3 Fe III - hekzacianoferrat kaliumi (III)
K4 Fe III - hekzacianoferrat kaliumi (II)
KFe III - hekscianoferrat (II) hekur (III) kalium
Për më tepër, joni i tiocianatit NCS - është një reagent i mirë për jonet Fe 3+, hekuri (III) kombinohet me të dhe shfaqet një ngjyrë e kuqe e ndezur ("e përgjakshme"):
Fe 3+ + 6NCS - = 3-
Me këtë reagent (për shembull, në formën e kripës KNCS), edhe gjurmët e hekurit (III) mund të zbulohen në ujin e rubinetit nëse ai kalon nëpër tuba hekuri të mbuluar me ndryshk nga brenda.
Duke u bërë mirë. nga xehet u shpik në zap. pjesë të Azisë në mijëvjeçarin II para Krishtit. e.; më pas aplikimi i e përhapur në Babiloni, Egjipt, Greqi; për të zëvendësuar bronzet, c. hyri hekuri. Sipas përmbajtjes në litosferë (4,65 wt.%) Well. zë vendin e 2-të midis metaleve (në vendin e parë alumini) dhe formon përafërsisht. 300 minerale (okside, sulfide, silikate, karbonate etj.).
Zh. mund të ekzistojë në formën e tre allo-ropich. modifikime: a-Fe me bcc, y-Fe me fcc dhe 8-Fe me bcc kristalore. grila; a-Fe është ferromagnetik deri në 769 "C (pika Curie). Modifikimet y ~ Fe dhe b-Fe janë paramagnetike. Transformimet polimorfike të hekurit dhe çelikut gjatë ngrohjes dhe ftohjes u zbuluan në 1868 nga D.K. Chernov. Fe shfaq një valencë të ndryshueshme ( komponimet e vajit 2- dhe 3-valent janë më të qëndrueshme.) Me oksigjen, vaji formon oksidet FeO, Fe2O3 dhe Fe3O4.< 0,01 мае %) 7,874 г/ /см3, /т=1539"С, /КИЛ*3200«С.
Zh. - metali më i rëndësishëm i teknologjisë moderne. Në formën e tij të pastër për shkak të forcës së ulët. praktike nuk përdoret Kryesor masazh. Përdoret në formën e lidhjeve që janë shumë të ndryshme në përbërje dhe St. Për pjesën e lidhjeve përbën ~ 95% të të gjithë metalit. produkteve.
Fe i pastër përftohet në sasi relativisht të vogla nga elektroliza e tretësirave ujore të kripërave të tij ose nga reduktimi me hidrogjen. Mjaft. pastër marrin restaurim të drejtpërdrejtë. jo të ndërmjetme nga koncentratet e xeheve (duke anashkaluar domenin, furrën), hidrogjenin, natyrën, gazin ose qymyrin në temperaturë të ulët (Fe sfungjer, pluhur hekuri, fishekë të metalizuar):
Hekuri sfungjer - një masë poroze me përmbajtje të lartë hekuri, merrni. reduktimi i oksideve në /< /пл. Сырье - ж. руда, окатыши, железорудный концентрат и прокатная окалина , а восстановитель -углерод (некоксующийся уголь , антрацит , торф, сажа), газы (водород, конверторов., природ, и др. горючие газы) или их сочетание. Г. ж. для выплавки качеств, стали в электропечах, должно иметь степень металлизации рем/реобш ^ 85 % (желат. 92-95 %) и пустой породы < 4-5 %. Содержание углерода зависит от способа произ-ва г. ж. В процессах FIOR, SL-RN и HIB получают г. ж. с 0,2-0,7 % С, в процессе Midrex 0,8-2,5 % С. При газ. восстановлении содерж. 0,01-0,015 % S. Фосфор присутствует в виде оксидов и после расплавления переходит в шлак. Из г. ж., получаемого способами H-Iron, Heganes и Сулинского мет. з-да с 97-99 % FeM механич. измельчением с последующим отжигом изготовляют жел. порошок. Общая пористость г. ж. из руды - 45- 50 %, из окатышей 45-70 %. Насыпная масса - 1,6-2,1 т/м3. Для г. ж. характерна большая уд. поверхность , к-рая, включая внутр. пов-ть открытых пор, сост. 0,2-1 М3/г. Г. ж. имеет по-выш. склонность к вторичному окислению. При темп-pax в печи ниже 550-575 °С охлажд. металлизов. продукт пирофорен (самовозгорается на воздухе при комн. темп-ре). В совр. процессах г. ж. получают при / >700 °C, i cili redukton aktivitetin e tij dhe lejon ruajtjen në ajër (në mungesë lagështie) pa një rënie të dukshme të shkallës së metalizimit. G. Zh., i prodhuar nga teknologjia me temperaturë të lartë - në /> 850 ° C, ka një tendencë të ulët ndaj oksidimit sekondar kur laget, gjë që siguron. transportimi i sigurt i tij në vagona të hapura, transporti me rrugë detare (lumore), ruajtja në pirgje të hapura;
Hekuri i prodhimit direkt - hekuri i përftuar kimikisht, elektrokimik. ose kimiotermale. mënyra direkt. nga minerali, duke anashkaluar domenin, furrën, në formë pluhuri, sfungjeri. hekuri (metalizim. fishekë), krisur ose metal i lëngshëm. Naib, prodhimi i sfungjerëve ka marrë zhvillim. hekur në 700-1150 ° C me metoda gazi. rikuperimi i mineralit (peletave) në furrat me bosht dhe me ndihmën e TV. karburanti në rrotullim furrat. L.p.p. me 88-93% FeM përdoret si ngarkesë për prodhimin e çelikut, dhe me një përmbajtje më të lartë (98-99%) për prodhimin e hekurit. pluhur;
Hekuri karbonil - pluhur hekuri i marrë nga termik. zbërthimi i pentakarbonilit të hekurit; është me pastërti të lartë;
hekur amtare - f., që gjendet në natyrë në trajtë mineralesh. Të dallojë sipas kushteve të gjetjes së telurikut. ose tokësore (nikel-hekur) dhe meteorit (kozmik). dhe. Telluric. hekuri - një mineral i rrallë - modifikimi i a-Fe, ndodh në formën e otd. thekon, kokrra, sfungjer masat dhe grupimet. Përbërja - tv. tretësirë e Fe dhe Ni (deri në 30% Ni). Meteori s. dhe. e formuar në proceset e formimit të kozmikëve. trupa dhe bie në Tokë në formën e meteoritëve; përmban deri në 25% Ni. Ngjyrë çeliku gri në të zezë, metalike. vezullim, opak, tv. pikat 4-5 për mineralogjike. shkallë, y = 7,3-8,2 g/cm3 (në varësi të përmbajtjes së Ni). Fuqishëm magnetik, i falsifikuar mirë;
Hekur elektrolitik - f., i marrë me elektrolitik. rafinim; ka një pastërti të lartë të papastërtive (<0,02 % С; 0,01 % О2);
hekuri elektrik - çelik i përdorur në inxhinieri elektrike (ose i ashtuquajturi hekur i pastër teknik) me përmbajtje totale. papastërtitë deri në 0,08-0,10%, duke përfshirë deri në 0,05% S. E.zh. ka një ritëm të vogël. elektrike rezistenca, ka një nxitje. humbjet e rrymës vorbull, dhe për këtë arsye përdorimi i saj është i kufizuar kryesisht. qarqe postmagnetike, fluks magnetik (pjesë polesh, qarqe magnetike, rele etj.);
A-hekur - modifikim në temperaturë të ulët të hekurit me një grilë bcc (në 20 ° C a \u003d 286.645 pasdite), i qëndrueshëm< 910 °С; a-Fe ферромагнитно при t < 769 °С (точка Кюри);
U-hekur - modifikim në temperaturë të lartë i hekurit me një grilë fcc (a = 364 pm), i qëndrueshëm në 910-1400 ° C; paramagnetike;
5-hekuri është një modifikim në temperaturë të lartë i hekurit me një grilë bcc (a = 294 pm), i qëndrueshëm nga 1400 °C në tm, paramagnetik.
- Emërtimi - Fe (Hekuri);
- Periudha - IV;
- Grupi - 8 (VIII);
- Masa atomike - 55.845;
- Numri atomik - 26;
- Rrezja e një atomi = 126 pm;
- Rrezja kovalente = 117 pm;
- Shpërndarja e elektroneve - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2;
- t shkrirja = 1535°C;
- pika e vlimit = 2750°C;
- Elektronegativiteti (sipas Pauling / sipas Alpred dhe Rochov) = 1,83 / 1,64;
- Gjendja e oksidimit: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
- Dendësia (n.a.) \u003d 7,874 g / cm 3;
- Vëllimi molar = 7,1 cm 3 / mol.
Komponimet e hekurit:
Hekuri është metali më i bollshëm në koren e Tokës (5.1% në masë) pas aluminit.
Në Tokë, hekuri në gjendje të lirë gjendet në sasi të vogla në formën e copave, si dhe në meteoritët e rënë.
Industrialisht, hekuri nxirret në depozitat e mineralit të hekurit, nga mineralet që përmbajnë hekur: mineral hekuri magnetik, i kuq, kafe.
Duhet thënë se hekuri është pjesë e shumë mineraleve natyrore, duke shkaktuar ngjyrën e tyre natyrale. Ngjyra e mineraleve varet nga përqendrimi dhe raporti i joneve të hekurit Fe 2+ /Fe 3+ , si dhe nga atomet që rrethojnë këto jone. Për shembull, prania e papastërtive të joneve të hekurit ndikon në ngjyrën e shumë gurëve të çmuar dhe gjysëm të çmuar: topaz (nga e verdha e zbehtë në të kuqe), safirët (nga blu në blu të errët), akuamarin (nga blu e hapur në blu të gjelbër) dhe kështu me radhë.
Hekuri gjendet në indet e kafshëve dhe bimëve, për shembull, rreth 5 g hekur është i pranishëm në trupin e një të rrituri. Hekuri është një element jetik, është pjesë e hemoglobinës së proteinës, që merr pjesë në transportin e oksigjenit nga mushkëritë në inde dhe qeliza. Me mungesë hekuri në trupin e njeriut, zhvillohet anemia (anemia e mungesës së hekurit).
Oriz. Struktura e atomit të hekurit.
Konfigurimi elektronik i një atomi hekuri është 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (shih Struktura elektronike e atomeve). Në formimin e lidhjeve kimike me elementë të tjerë, mund të marrin pjesë 2 elektrone të vendosura në nivelin e jashtëm 4s + 6 elektrone të nënnivelit 3d (8 elektrone gjithsej), prandaj, në përbërje, hekuri mund të marrë gjendje oksidimi +8, +6, +4, +3, +2, +1, (më të zakonshmet janë +3, +2). Hekuri ka një aktivitet kimik mesatar.
Oriz. Gjendjet e oksidimit të hekurit: +2, +3.
Karakteristikat fizike të hekurit:
- metal argjend-bardhë;
- në formën e tij të pastër është mjaft e butë dhe plastike;
- ka përçueshmëri të mirë termike dhe elektrike.
Hekuri ekziston në formën e katër modifikimeve (ato ndryshojnë në strukturën e rrjetës kristalore): α-hekur; β-hekur; γ-hekur; δ-hekur.
Vetitë kimike të hekurit
- reagon me oksigjenin, në varësi të temperaturës dhe përqendrimit të oksigjenit, mund të formohen produkte të ndryshme ose një përzierje e produkteve të oksidimit të hekurit (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4):
3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4; - oksidimi i hekurit në temperatura të ulëta:
4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; - reagon me avujt e ujit:
3Fe + 4H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2; - hekuri i grimcuar imët reagon kur nxehet me squfur dhe klor (sulfid hekuri dhe klorur):
Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3; - reagon me silikon, karbon, fosfor në temperatura të larta:
3Fe + C = Fe 3 C; - me metale të tjera dhe me jometale, hekuri mund të formojë lidhje;
- hekuri zhvendos metalet më pak aktive nga kripërat e tyre:
Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu; - me acide të holluara, hekuri vepron si një agjent reduktues, duke formuar kripëra:
Fe + 2HCl \u003d FeCl2 + H2; - me acid nitrik të holluar, hekuri formon produkte të ndryshme reduktuese të acidit, në varësi të përqendrimit të tij (N 2, N 2 O, NO 2).
Marrja dhe përdorimi i hekurit
Përftohet hekuri industrial shkrirja gize dhe çeliku.
Gize është një aliazh hekuri me papastërti të silikonit, manganit, squfurit, fosforit, karbonit. Përmbajtja e karbonit në gize tejkalon 2% (në çelik, më pak se 2%).
Përftohet hekur i pastër:
- në konvertuesit e oksigjenit të bërë prej gize;
- reduktimi i oksideve të hekurit me hidrogjen dhe monoksid karboni dyvalent;
- elektroliza e kripërave përkatëse.
Gize fitohet nga xehet e hekurit nga reduktimi i oksideve të hekurit. Hekuri i derrit shkrihet në furrat e zjarrit. Koksi përdoret si burim nxehtësie në një furrë shpërthyese.
Furra shpërthyese është një strukturë teknike shumë komplekse disa dhjetëra metra e lartë. Është shtruar nga tulla zjarrduruese dhe mbrohet nga një shtresë e jashtme çeliku. Që nga viti 2013, furra më e madhe e shpërthimit u ndërtua në Korenë e Jugut nga kompania e çelikut POSCO në një fabrikë metalurgjike në qytetin e Kwangyang (vëllimi i furrës pas modernizimit ishte 6,000 metra kub me një kapacitet vjetor prej 5,700,000 ton).
Oriz. Furra shpërthyese.
Procesi i shkrirjes së hekurit në një furrë shpërthyese vazhdon vazhdimisht për disa dekada, derisa furra të arrijë fundin e jetës së saj.
Oriz. Procesi i shkrirjes së hekurit në një furrë shpërthyese.
- xeherorët e pasuruar ( mineral hekuri magnetik, i kuq, kafe) dhe koksi derdhen përmes majës së vendosur në majë të furrës së shpërthimit;
- proceset e rikuperimit të hekurit nga xeherori nën veprimin e monoksidit të karbonit (II) vazhdojnë në pjesën e mesme të furrës së shpërthimit (bosht) në një temperaturë prej 450-1100 ° C (oksidet e hekurit reduktohen në metal):
- 450-500°C - 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2;
- 600°C - Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2;
- 800°C - FeO + CO = Fe + CO2;
- një pjesë e oksidit të hekurit reduktohet me koks: FeO + C = Fe + CO.
- Paralelisht, ekziston një proces i reduktimit të oksideve të silikonit dhe manganit (të përfshira në mineral hekuri në formën e papastërtive), silikoni dhe mangani janë pjesë e hekurit të shkrirjes së derrit:
- SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO;
- Mn 2 O 3 + 3C \u003d 2Mn + 3CO.
- gjatë dekompozimit termik të gurit gëlqeror (i futur në një furrë shpërthyese), formohet oksidi i kalciumit, i cili reagon me oksidet e silikonit dhe aluminit që përmbahen në mineral:
- CaCO 3 \u003d CaO + CO 2;
- CaO + SiO 2 \u003d CaSiO 3;
- CaO + Al 2 O 3 \u003d Ca (AlO 2) 2.
- në 1100°C, procesi i reduktimit të hekurit ndalon;
- poshtë boshtit ka një dhomë me avull, pjesa më e gjerë e furrës së shpërthimit, poshtë së cilës ka një shpatull, në të cilin koksi digjet dhe formohen produkte të lëngshme të shkrirjes - gize dhe skorje, të cilat grumbullohen në fund të furrës. - vatra;
- në pjesën e sipërme të vatrës në temperaturën 1500°C, djegia intensive e koksit ndodh në rrymën e ajrit të fryrë: C + O 2 = CO 2 ;
- duke kaluar nëpër koks të nxehtë, monoksidi i karbonit (IV) shndërrohet në monoksid karboni (II), i cili është një agjent reduktues i hekurit (shih më lart): CO 2 + C \u003d 2CO;
- skorjet e formuara nga silikatet e kalciumit dhe aluminosilikatet janë të vendosura mbi gize, duke e mbrojtur atë nga veprimi i oksigjenit;
- përmes hapjeve speciale të vendosura në nivele të ndryshme të vatrës, gize dhe skorje lëshohen jashtë;
- Shumica e hekurit të derrit shkon në përpunim të mëtejshëm - shkrirjen e çelikut.
Çeliku shkrihet nga gize dhe skrap me metodën e konvertuesit (vatra e hapur tashmë është e vjetëruar, megjithëse përdoret ende) ose me shkrirje elektrike (në furrat elektrike, furrat me induksion). Thelbi i procesit (përpunimi i hekurit) është zvogëlimi i përqendrimit të karbonit dhe papastërtive të tjera me anë të oksidimit me oksigjen.
Siç u përmend më lart, përqendrimi i karbonit në çelik nuk kalon 2%. Për shkak të kësaj, çeliku, ndryshe nga gize, është mjaft i lehtë për t'u falsifikuar dhe rrokullisur, gjë që bën të mundur prodhimin e produkteve të ndryshme prej tij me fortësi dhe forcë të lartë.
Fortësia e çelikut varet nga përmbajtja e karbonit (sa më shumë karbon, aq më i fortë është çeliku) në një shkallë të veçantë çeliku dhe kushte të trajtimit termik. Gjatë kalitjes (ftohjes së ngadaltë), çeliku bëhet i butë; kur shuhet (ftohet shpejt), çeliku bëhet shumë i fortë.
Për t'i dhënë çelikut vetitë specifike të dëshiruara, atij i shtohen aditivë aliazh: krom, nikel, silikon, molibden, vanadium, mangan, etj.
Gize dhe çeliku janë materialet më të rëndësishme strukturore në shumicën dërrmuese të sektorëve të ekonomisë kombëtare.
Roli biologjik i hekurit:
- trupi i një të rrituri përmban rreth 5 g hekur;
- hekuri luan një rol të rëndësishëm në punën e organeve hematopoietike;
- hekuri është pjesë e shumë komplekseve komplekse proteinike (hemoglobina, mioglobina, enzima të ndryshme).
Hekuri është një element kimik i njohur. I përket metaleve me reaktivitet mesatar. Ne do të shqyrtojmë vetitë dhe përdorimin e hekurit në këtë artikull.
Prevalenca në natyrë
Ekziston një numër mjaft i madh i mineraleve që përfshijnë ferrumin. Para së gjithash, është magnetit. Është shtatëdhjetë e dy për qind hekur. Formula e tij kimike është Fe 3 O 4 . Ky mineral quhet edhe mineral hekuri magnetik. Ka ngjyrë gri të çelur, ndonjëherë me gri të errët, deri në të zezë, me shkëlqim metalik. Depozita e saj më e madhe midis vendeve të CIS ndodhet në Urale.
Minerali tjetër me përmbajtje të lartë hekuri është hematiti - ai përbëhet nga shtatëdhjetë përqind e këtij elementi. Formula e tij kimike është Fe 2 O 3 . Quhet edhe mineral hekuri i kuq. Ka një ngjyrë nga e kuqe-kafe në të kuqe-gri. Depozita më e madhe në territorin e vendeve të CIS ndodhet në Krivoy Rog.
Minerali i tretë për sa i përket përmbajtjes së hekurit është limoniti. Këtu, hekuri është gjashtëdhjetë për qind e masës totale. Është një hidrat kristalor, domethënë, molekulat e ujit janë të endura në rrjetën e tij kristalore, formula e tij kimike është Fe 2 O 3 .H 2 O. Siç nënkupton edhe emri, ky mineral ka një ngjyrë të verdhë-kafe, herë pas here kafe. Është një nga përbërësit kryesorë të okërit natyral dhe përdoret si pigment. Quhet gjithashtu gur hekuri kafe. Dukuritë më të mëdha janë Krimea, Uralet.
Në siderite, i ashtuquajturi mineral hekuri spar, dyzet e tetë për qind e ferrumit. Formula e tij kimike është FeCO 3. Struktura e tij është heterogjene dhe përbëhet nga kristale me ngjyra të ndryshme të lidhura së bashku: gri, jeshile e zbehtë, gri-verdhë, kafe-verdhë etj.
Minerali i fundit natyral me përmbajtje të lartë ferumi është piriti. Ka formulën kimike të mëposhtme FeS 2 . Hekuri në të është dyzet e gjashtë për qind e masës totale. Për shkak të atomeve të squfurit, ky mineral ka një ngjyrë të verdhë të artë.
Shumë nga mineralet e konsideruara përdoren për të marrë hekur të pastër. Përveç kësaj, hematiti përdoret në prodhimin e bizhuterive nga gurët natyrorë. Përfshirjet e piritit mund të gjenden në bizhuteri lapis lazuli. Përveç kësaj, hekuri gjendet në natyrë në përbërjen e organizmave të gjallë - është një nga komponentët më të rëndësishëm të qelizës. Ky mikroelement duhet t'i jepet trupit të njeriut në sasi të mjaftueshme. Vetitë shëruese të hekurit janë kryesisht për shkak të faktit se ky element kimik është baza e hemoglobinës. Prandaj, përdorimi i ferrumit ka një efekt të mirë në gjendjen e gjakut, dhe për rrjedhojë të gjithë organizmin në tërësi.
Hekuri: vetitë fizike dhe kimike
Le të hedhim një vështrim në këto dy seksione kryesore me radhë. hekuri është pamja, dendësia, pika e shkrirjes, etj. Domethënë, të gjitha tiparet dalluese të një lënde që lidhen me fizikën. Vetitë kimike të hekurit janë aftësia e tij për të reaguar me komponime të tjera. Le të fillojmë me të parën.
Vetitë fizike të hekurit
Në formën e tij të pastër në kushte normale, ajo është e ngurtë. Ka një ngjyrë gri të argjendtë dhe një shkëlqim të theksuar metalik. Vetitë mekanike të hekurit përfshijnë një nivel fortësie prej She të barabartë me katër (mesatare). Hekuri ka përçueshmëri të mirë elektrike dhe termike. Tipari i fundit mund të ndihet duke prekur një objekt hekuri në një dhomë të ftohtë. Meqenëse ky material e përçon shpejt nxehtësinë, ai e merr shumë atë nga lëkura juaj në një kohë të shkurtër, prandaj ndiheni të ftohtë.
Duke prekur, për shembull, një pemë, mund të vërehet se përçueshmëria e saj termike është shumë më e ulët. Vetitë fizike të hekurit janë pikat e tij të shkrirjes dhe vlimit. E para është 1539 gradë Celsius, e dyta është 2860 gradë Celsius. Mund të konkludohet se vetitë karakteristike të hekurit janë duktiliteti dhe shkrirja e mirë. Por kjo nuk është e gjitha.
Vetitë fizike të hekurit përfshijnë gjithashtu ferromagnetizmin e tij. Cfare eshte? Hekuri, vetitë magnetike të të cilit mund t'i vëzhgojmë në shembuj praktikë çdo ditë, është i vetmi metal që ka një veçori kaq unike dalluese. Kjo për faktin se ky material është në gjendje të magnetizohet nën ndikimin e një fushe magnetike. Dhe pas përfundimit të veprimit të këtij të fundit, hekuri, vetitë magnetike të të cilit sapo janë formuar, mbetet një magnet për një kohë të gjatë. Ky fenomen mund të shpjegohet me faktin se në strukturën e këtij metali ka shumë elektrone të lira që janë në gjendje të lëvizin.
Për sa i përket kimisë
Ky element i përket metaleve me aktivitet mesatar. Por vetitë kimike të hekurit janë tipike për të gjitha metalet e tjera (përveç atyre që janë në të djathtë të hidrogjenit në serinë elektrokimike). Ai është i aftë të reagojë me shumë klasa substancash.
Le të fillojmë thjesht
Ferrum ndërvepron me oksigjen, azot, halogjene (jod, brom, klor, fluor), fosfor, karbon. Gjëja e parë që duhet marrë parasysh është reagimi me oksigjen. Kur ferumi digjet, formohen oksidet e tij. Në varësi të kushteve të reagimit dhe proporcioneve midis dy pjesëmarrësve, ato mund të ndryshojnë. Si shembull i ndërveprimeve të tilla, mund të jepen ekuacionet e mëposhtme të reagimit: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4. Dhe vetitë e oksidit të hekurit (si fizike ashtu edhe kimike) mund të ndryshojnë, në varësi të shumëllojshmërisë së tij. Këto reagime ndodhin në temperatura të larta.
Tjetra është ndërveprimi me azotin. Mund të ndodhë gjithashtu vetëm në kushtet e ngrohjes. Nëse marrim gjashtë mol hekur dhe një mol azot, marrim dy mol nitrid hekuri. Ekuacioni i reagimit do të duket kështu: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.
Kur bashkëveproni me fosforin, formohet një fosfid. Për të kryer reagimin, përbërësit e mëposhtëm janë të nevojshëm: për tre mol ferrum - një mol fosfor, si rezultat, formohet një mol fosfid. Ekuacioni mund të shkruhet si më poshtë: 3Fe + P = Fe 3 P.
Përveç kësaj, midis reaksioneve me substanca të thjeshta, mund të dallohet edhe ndërveprimi me squfurin. Në këtë rast, sulfide mund të merret. Parimi me të cilin ndodh procesi i formimit të kësaj substance është i ngjashëm me ato të përshkruara më sipër. Gjegjësisht, ndodh një reaksion shtesë. Të gjitha ndërveprimet kimike të këtij lloji kërkojnë kushte të veçanta, kryesisht temperatura të larta, më rrallë katalizatorë.
Gjithashtu të zakonshme në industrinë kimike janë reaksionet midis hekurit dhe halogjeneve. Këto janë klorinimi, brominimi, jodimi, fluorizimi. Siç është e qartë nga emrat e vetë reaksioneve, ky është procesi i shtimit të atomeve të klorit / bromit / jodit / fluorit në atomet e ferit për të formuar përkatësisht klorur / brom / jodur / fluor. Këto substanca përdoren gjerësisht në industri të ndryshme. Përveç kësaj, ferri është në gjendje të kombinohet me silikon në temperatura të larta. Për shkak të faktit se vetitë kimike të hekurit janë të ndryshme, ai përdoret shpesh në industrinë kimike.
Ferrum dhe substanca komplekse
Nga substancat e thjeshta, le të kalojmë tek ato molekulat e të cilave përbëhen nga dy ose më shumë elementë kimikë të ndryshëm. Gjëja e parë që duhet përmendur është reagimi i ferrumit me ujin. Këtu janë vetitë kryesore të hekurit. Kur uji nxehet, ai formohet së bashku me hekurin (quhet kështu sepse, kur ndërvepron me të njëjtin ujë, formon një hidroksid, me fjalë të tjera, një bazë). Pra, nëse merrni një mol të të dy komponentëve, substanca të tilla si dioksidi i ferumit dhe hidrogjeni formohen në formën e një gazi me një erë të fortë - gjithashtu në përmasa molare një me një. Ekuacioni për këtë lloj reagimi mund të shkruhet si më poshtë: Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2. Në varësi të përmasave në të cilat përzihen këto dy përbërës, mund të përftohet di- ose trioksid hekuri. Të dyja këto substanca janë shumë të zakonshme në industrinë kimike dhe përdoren gjithashtu në shumë industri të tjera.
Me acide dhe kripëra
Meqenëse ferumi ndodhet në të majtë të hidrogjenit në serinë elektrokimike të aktivitetit metalik, ai është në gjendje ta zhvendosë këtë element nga komponimet. Një shembull i kësaj është reaksioni i zëvendësimit që mund të vërehet kur hekuri i shtohet një acidi. Për shembull, nëse përzieni hekurin dhe acidin sulfat (aka acid sulfurik) me përqendrim mesatar në të njëjtat përmasa molare, rezultati do të jetë sulfat hekuri (II) dhe hidrogjen në të njëjtat përmasa molare. Ekuacioni për një reagim të tillë do të duket si ky: Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.
Kur ndërveprohet me kripërat, manifestohen vetitë reduktuese të hekurit. Kjo do të thotë, me ndihmën e tij, një metal më pak aktiv mund të izolohet nga kripa. Për shembull, nëse merrni një mol dhe të njëjtën sasi ferrum, atëherë mund të merrni sulfat hekuri (II) dhe bakër të pastër në të njëjtat përmasa molare.
Rëndësia për trupin
Një nga elementët kimikë më të zakonshëm në koren e tokës është hekuri. ne kemi konsideruar tashmë, tani do t'i qasemi nga pikëpamja biologjike. Ferrum kryen funksione shumë të rëndësishme si në nivel qelizor ashtu edhe në nivelin e të gjithë organizmit. Para së gjithash, hekuri është baza e një proteine të tillë si hemoglobina. Është i nevojshëm për transportin e oksigjenit përmes gjakut nga mushkëritë në të gjitha indet, organet, në çdo qelizë të trupit, kryesisht në neuronet e trurit. Prandaj, vetitë e dobishme të hekurit nuk mund të mbivlerësohen.
Përveç faktit që ndikon në formimin e gjakut, ferumi është gjithashtu i rëndësishëm për funksionimin e plotë të gjëndrës tiroide (për këtë nuk kërkohet vetëm jod, siç besojnë disa). Hekuri gjithashtu merr pjesë në metabolizmin ndërqelizor, rregullon imunitetin. Ferrum gjendet gjithashtu në sasi veçanërisht të mëdha në qelizat e mëlçisë, pasi ndihmon në neutralizimin e substancave të dëmshme. Është gjithashtu një nga përbërësit kryesorë të shumë llojeve të enzimave në trupin tonë. Dieta ditore e një personi duhet të përmbajë nga dhjetë deri në njëzet miligramë të këtij elementi gjurmë.
Ushqimet e pasura me hekur
Ka shume. Ato janë me origjinë bimore dhe shtazore. E para janë drithërat, bishtajoret, drithërat (sidomos hikërror), mollët, kërpudhat (të bardha), frutat e thata, kofshët e trëndafilit, dardha, pjeshkët, avokadot, kungulli, bajamet, hurmat, domatet, brokoli, lakra, boronicat, manaferrat, selino, etj E dyta - mëlçia, mishi. Përdorimi i ushqimeve me përmbajtje të lartë hekuri është veçanërisht i rëndësishëm gjatë shtatzënisë, pasi trupi i fetusit në zhvillim kërkon një sasi të madhe të këtij elementi gjurmë për rritjen dhe zhvillimin e duhur.
Shenjat e mungesës së hekurit në trup
Simptomat e hyrjes së tepërt të hekurit në trup janë lodhja, ngrirja e vazhdueshme e duarve dhe këmbëve, depresioni, flokët dhe thonjtë e brishtë, ulja e aktivitetit intelektual, çrregullimet e tretjes, performanca e ulët dhe çrregullimet e tiroides. Nëse vëreni më shumë se një nga këto simptoma, mund të dëshironi të rrisni sasinë e ushqimeve të pasura me hekur në dietën tuaj ose të blini vitamina ose suplemente që përmbajnë ferrum. Gjithashtu, sigurohuni që të konsultoheni me një mjek nëse ndonjë nga këto simptoma ndiheni shumë akute.
Përdorimi i ferrumit në industri
Përdorimet dhe vetitë e hekurit janë të lidhura ngushtë. Për shkak të ferromagnetizmit të tij, përdoret për të bërë magnet - si më të dobët për qëllime shtëpiake (magnetet e frigoriferit suvenir, etj.), ashtu edhe më të fortë - për qëllime industriale. Për faktin se metali në fjalë ka forcë dhe fortësi të lartë, ai është përdorur që në lashtësi për prodhimin e armëve, armaturës dhe mjeteve të tjera ushtarake dhe shtëpiake. Nga rruga, edhe në Egjiptin e lashtë ishte i njohur hekuri meteorit, vetitë e të cilit janë më të larta se ato të metalit të zakonshëm. Gjithashtu, një hekur i tillë i veçantë përdorej në Romën e lashtë. Prej saj bënë armë elitare. Vetëm një person shumë i pasur dhe fisnik mund të kishte një mburojë ose shpatë të bërë nga metali meteorit.
Në përgjithësi, metali që po shqyrtojmë në këtë artikull është më i gjithanshëm midis të gjitha substancave në këtë grup. Para së gjithash, prej tij bëhen çeliku dhe gize, të cilat përdoren për të prodhuar të gjitha llojet e produkteve të nevojshme si në industri ashtu edhe në jetën e përditshme.
Gize është një aliazh i hekurit dhe karbonit, në të cilin i dyti është i pranishëm nga 1.7 në 4.5 përqind. Nëse e dyta është më pak se 1.7 përqind, atëherë kjo lloj aliazh quhet çelik. Nëse rreth 0.02 përqind e karbonit është i pranishëm në përbërje, atëherë ky është tashmë hekur teknik i zakonshëm. Prania e karbonit në aliazh është e nevojshme për t'i dhënë asaj forcë më të madhe, stabilitet termik dhe rezistencë ndaj ndryshkut.
Përveç kësaj, çeliku mund të përmbajë shumë elementë të tjerë kimikë si papastërti. Ky është mangani, fosfori dhe silikoni. Gjithashtu, krom, nikeli, molibden, tungsten dhe shumë elementë të tjerë kimikë mund të shtohen në këtë lloj aliazhi për t'i dhënë asaj cilësi të caktuara. Llojet e çelikut në të cilat ka një sasi të madhe silikoni (rreth katër përqind) përdoren si çeliqe transformatorësh. Ato që përmbajnë shumë mangan (deri në dymbëdhjetë deri në katërmbëdhjetë përqind) e gjejnë përdorimin e tyre në prodhimin e pjesëve për hekurudha, mullinj, dërrmues dhe mjete të tjera, pjesë të të cilave janë subjekt i gërryerjes së shpejtë.
Molibdeni futet në përbërjen e aliazhit për ta bërë atë më të qëndrueshëm termikisht - çeliqet e tillë përdoren si çeliqe veglash. Përveç kësaj, për të marrë çelik inox të njohur dhe shpesh të përdorur në jetën e përditshme në formën e thikave dhe mjeteve të tjera shtëpiake, është e nevojshme të shtoni krom, nikel dhe titan në lidhje. Dhe për të marrë çelik rezistent ndaj goditjeve, me forcë të lartë, duktil, mjafton t'i shtoni vanadium. Kur futet në përbërjen e niobiumit, është e mundur të arrihet rezistencë e lartë ndaj korrozionit dhe efekteve të substancave kimikisht agresive.
Magnetiti mineral, i cili u përmend në fillim të artikullit, është i nevojshëm për prodhimin e disqeve, kartave të kujtesës dhe pajisjeve të tjera të këtij lloji. Për shkak të vetive të tij magnetike, hekuri mund të gjendet në ndërtimin e transformatorëve, motorëve, produkteve elektronike, etj. Përveç kësaj, hekuri mund të shtohet në lidhjet e tjera metalike për t'u dhënë atyre forcë dhe qëndrueshmëri më të madhe mekanike. Sulfati i këtij elementi përdoret në hortikulturë për kontrollin e dëmtuesve (së bashku me sulfat bakri).
Ato janë të domosdoshme në pastrimin e ujit. Përveç kësaj, pluhuri i magnetitit përdoret në printera bardh e zi. Përdorimi kryesor i piritit është marrja e acidit sulfurik prej tij. Ky proces ndodh në laborator në tre faza. Në fazën e parë, piriti i hekurit digjet për të prodhuar oksid hekuri dhe dioksid squfuri. Në fazën e dytë, shndërrimi i dioksidit të squfurit në trioksidin e tij ndodh me pjesëmarrjen e oksigjenit. Dhe në fazën përfundimtare, substanca që rezulton kalohet në prani të katalizatorëve, duke marrë kështu acid sulfurik.
Marrja e hekurit
Ky metal është nxjerrë kryesisht nga dy mineralet e tij kryesore: magnetiti dhe hematiti. Kjo bëhet duke reduktuar hekurin nga përbërjet e tij me karbon në formën e koksit. Kjo bëhet në furrat shpërthyese, temperatura në të cilat arrin dy mijë gradë Celsius. Përveç kësaj, ekziston një mënyrë për të reduktuar ferrumin me hidrogjen. Kjo nuk kërkon një furrë shpërthyese. Për të zbatuar këtë metodë, merret balta e veçantë, përzihet me mineral të grimcuar dhe trajtohet me hidrogjen në një furrë bosht.
konkluzioni
Vetitë dhe përdorimet e hekurit janë të ndryshme. Ky është ndoshta metali më i rëndësishëm në jetën tonë. Pasi u bë i njohur për njerëzimin, ai zuri vendin e bronzit, i cili në atë kohë ishte materiali kryesor për prodhimin e të gjitha veglave, si dhe armëve. Çeliku dhe gize janë në shumë mënyra superiore ndaj lidhjes së bakrit dhe kallajit për sa i përket vetive të tyre fizike, rezistencës ndaj stresit mekanik.
Përveç kësaj, hekuri është më i zakonshëm në planetin tonë se shumë metale të tjera. ajo në koren e tokës është pothuajse pesë për qind. Është elementi i katërt kimik më i bollshëm në natyrë. Gjithashtu, ky element kimik është shumë i rëndësishëm për funksionimin normal të organizmit të kafshëve dhe bimëve, në radhë të parë për shkak se hemoglobina është ndërtuar mbi bazën e tij. Hekuri është një element gjurmë thelbësor, përdorimi i të cilit është i rëndësishëm për ruajtjen e shëndetit dhe funksionimin normal të organeve. Përveç sa më sipër, është i vetmi metal që ka veti unike magnetike. Pa ferrum është e pamundur të imagjinohet jeta jonë.
Katalizatorë feroksid për pluhurin e mjedrës, përbërje ndezës, karburant karamel.
Metoda 1. Marrja e oksidit të hekurit Fe 2 O 3 nga sulfati i hekurit
Oksidet e hekurit përdoren shumë shpesh si katalizatorë në përbërjet piroteknike. Më parë, ato mund të bliheshin në dyqane. Për shembull, monohidrati i oksidit të hekurit FeOOH është hasur si një pigment "pigment i verdhë i oksidit të hekurit". Oksidi i hekurit Fe 2 O 3 shitej në formën e hekurit minium. Aktualisht, nuk është e lehtë për të blerë të gjitha këto, siç doli. Më duhej të kujdesesha që ta merrja në shtëpi. Unë nuk jam kimist, por jeta më detyroi. Shikoni rekomandimet në rrjet. Mjerisht, normale, d.m.th. e thjeshtë dhe e sigurt, një recetë për kushtet e shtëpisë nuk ishte e lehtë për t'u gjetur. Vetëm një recetë dukej se më përshtatej, por nuk munda ta gjeja më. Lista e komponentëve të pranueshëm në një kokë u shty. Vendosa të shkoj në rrugën time. Mjaft e çuditshme, rezultati ishte shumë i pranueshëm. Komponimi rezultoi me shenja të qarta të oksidit të hekurit është shumë homogjen dhe i shpërndarë imët. Përdorimi i tij në pluhurin e mjedrës dhe ndezësin dytësor konfirmoi plotësisht se ajo që duhej ishte marrë.
Pra, ne blejmë në një dyqan kopshtarie sulfat hekuri FeSO 4, në farmaci blejmë pilula hidroperita, tre pako dhe rezervoni në kuzhinë Pirja e sodës NaHCO 3. I kemi të gjithë përbërësit, le të fillojmë gatimin. Në vend të tabletave hidroperite, mund të përdorni një zgjidhje peroksid hidrogjeni H 2 0 2, ndodh edhe në farmaci.
Në një enë qelqi me vëllim 0,5 litra, shpërndajmë në ujë të nxehtë rreth 80 g (një e treta e paketës) sulfat hekuri. Shtoni sodën e bukës në pjesë të vogla duke e trazuar. Formohet një lloj plehrash me një ngjyrë shumë të keqe, e cila shkumon shumë.
FeSO 4 + 2NaHCO 3 \u003d FeCO 3 + Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2
Prandaj, gjithçka duhet të bëhet në lavaman. Shtoni sodë buke derisa shkuma pothuajse të ndalojë. Pasi kemi vendosur pak përzierjen, fillojmë të hedhim ngadalë tabletat e grimcuara të hidroperitit. Reagimi përsëri vazhdon mjaft fuqishëm me formimin e shkumës. Përzierja merr një ngjyrë karakteristike dhe një erë të njohur të ndryshkut.
2FeCO 3 + H 2 O 2 \u003d 2FeOOH + 2CO 2
Vazhdojmë përsëri mbushjen e hidroperitit derisa shkumëzimi, pra reaksioni, pothuajse të ndalojë plotësisht.
Ne e lëmë enën tonë kimike të qetë dhe shohim se si bie një precipitat i kuq - ky është oksidi ynë, më saktë oksidi monohidrat FeOOH, ose hidroksidi. Mbetet për të neutralizuar lidhjen. Mbrojme sedimentin dhe kullojme lengun e tepert. Më pas shtoni ujë të pastër, mbrojeni dhe kullojeni përsëri. Kështu e përsërisim 3-4 herë. Në fund e hedhim sedimentin në një peshqir letre dhe e thajmë. Pluhuri që rezulton është një katalizator i shkëlqyeshëm dhe tashmë mund të përdoret në prodhimin e stacioneve dhe përbërjes dytësore të ndezësit, barutit "mjedër" dhe për katalizimin e karburanteve të raketave karamel. /25.01.2008, kia-soft/
Sidoqoftë, receta origjinale për barutin "të kuqërremtë" përshkruante përdorimin e oksidit të kuq të pastër Fe 2 O 3. Siç kanë treguar eksperimentet me katalizën e karamelit, Fe 2 O 3 është me të vërtetë një katalizator disi më aktiv se FeOOH. Për të marrë oksid hekuri, mjafton të ndizni hidroksidin që rezulton në një fletë hekuri të nxehtë, ose thjesht në një kanaçe. Rezultati është një pluhur i kuq Fe 2 O 3 .
Pasi bëj furrën e muffle-it, bëj kalcinimin në të për 1-1,5 orë në temperaturë 300-350°C. Shumë komode. /kia-soft 06.12.2007/
P.S.
Studimet e pavarura nga shkencëtari i raketave vega kanë treguar se katalizatori i përftuar me këtë metodë ka një aktivitet të shtuar në krahasim me feroksidet industriale, gjë që vihet re veçanërisht në karburantin e karamelit të sheqerit të marrë nga avullimi.
Metoda 2. Marrja e oksidit të hekurit Fe 2 O 3 nga kloruri i hekurit
Ka informacione për këtë mundësi në rrjet, për shembull, oksidi është marrë duke përdorur bikarbonat në forumin e shkencëtarëve bullgarë të raketave, kjo metodë është përmendur në forumin e kimistëve, por unë nuk i kushtova shumë vëmendje, pasi nuk kisha ferrik. klorur. Kohët e fundit, një mysafir në faqen time të internetit RubberBigPepper më kujtoi këtë opsion. Shumë në kohën e duhur, pasi isha i angazhuar në mënyrë aktive në elektronikë dhe u grumbullova me klorur. Vendosa të testoj këtë opsion për marrjen e hidroksidit të hekurit. Metoda është financiarisht disi më e shtrenjtë, dhe përbërësi kryesor i klorurit të hekurit është më i vështirë për t'u marrë, por në aspektin e përgatitjes është më i lehtë. Kështu që ne kemi nevojë klorur ferrik FeCl 3 Dhe Pirja e sodës NaHCO 3. Kloruri i hekurit përdoret zakonisht për gdhendjen e pllakave të qarkut të printuar dhe shitet në dyqanet e radios.
Hidhni dy lugë çaji pluhur FeCl3 në një gotë me ujë të nxehtë dhe përziejini derisa të treten. Tani shtoni ngadalë sodën me përzierje të vazhdueshme. Reagimi vazhdon gjallërisht me flluska dhe shkumë, kështu që nuk ka nevojë të nxitoni.
FeCl 3 + 3NaHCO 3 \u003d FeOOH + 3NaCl + 3CO 2 + H 2 O
Skuqje derisa të ndalojë flluska. Ne mbrojmë dhe marrim të njëjtin hidroksid FeOOH në sediment. Më pas, ne neutralizojmë përbërjen, si në metodën e parë, me disa kullime të tretësirës, duke e mbushur me ujë dhe duke u vendosur. Në fund, precipitati thahet dhe përdoret si katalizator ose për të marrë oksid hekuri Fe 2 O 3 me kalcinim (shih metodën 1).
Këtu është një mënyrë e lehtë. Rendimenti është shumë i mirë, nga dy lugë çaji (~15 g) klorur fitohen 10 g hidroksid. Katalizatorët e marrë me këtë metodë janë testuar dhe janë në përputhje të mirë. /kia-soft 11.03.2010/
P.S.
Nuk mund të garantoj saktësinë 100% të ekuacioneve të reaksioneve kimike, por në fakt ato korrespondojnë me proceset kimike të vazhdueshme. Veçanërisht i errët është rasti me hidroksidin Fe(III). Sipas të gjitha kanuneve, Fe (OH) 3 duhet të precipitojë. Por në prani të peroksidit (metoda 1) dhe në temperaturë të ngritur (metoda 2), në teori, trihidroksidi dehidrohet në monohidrat FeOOH. Në pamje, kjo është pikërisht ajo që po ndodh. Pluhuri i hidroksidit që rezulton duket si ndryshk betoni, dhe përbërësi kryesor i ndryshkut është FeOOH. ***
