Järn är ett element i sidoundergruppen av den åttonde gruppen av den fjärde perioden av det periodiska systemet av kemiska element i D.I. Mendeleev med atomnummer 26. Det betecknas med symbolen Fe (lat. Ferrum). En av de vanligaste metallerna i jordskorpan (andra plats efter aluminium). Medelaktiv metall, reduktionsmedel.
Huvudoxidationstillstånd - +2, +3
Det enkla ämnet järn är en formbar silvervit metall med hög kemisk reaktivitet: järn korroderar snabbt vid höga temperaturer eller hög luftfuktighet. Järn brinner i rent syre, och i fint dispergerat tillstånd antänds det spontant i luften.
Kemiska egenskaper hos ett enkelt ämne - järn:
Rostar och brinner i syre
1) I luft oxiderar järn lätt i närvaro av fukt (rostning):
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3
Varm järntråd brinner i syre och bildar avlagringar - järnoxid (II, III):
3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4
3Fe+2O2 →(Fe II Fe2III)O4 (160 °C)
2) Vid höga temperaturer (700–900°C) reagerar järn med vattenånga:
3Fe + 4H 2 O – t° → Fe 3 O 4 + 4H 2
3) Järn reagerar med icke-metaller vid upphettning:
2Fe+3Cl2 →2FeCl3 (200 °C)
Fe + S – t° → FeS (600 °C)
Fe+2S → Fe+2 (S2-1) (700°C)
4) I spänningsserien ligger den till vänster om väte, reagerar med utspädda syror HCl och H 2 SO 4, och järn(II)-salter bildas och väte frigörs:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (reaktioner utförs utan lufttillgång, annars omvandlas Fe +2 gradvis av syre till Fe +3)
Fe + H2SO4 (utspädd) → FeSO4 + H2
I koncentrerade oxiderande syror löses järn endast när det upphettas; det omvandlas omedelbart till Fe 3+ katjonen:
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
(i den kalla, koncentrerad salpetersyra och svavelsyra passivisera
En järnspik nedsänkt i en blåaktig lösning av kopparsulfat blir gradvis belagd med en beläggning av röd metallisk koppar.
5) Järn förskjuter metaller som ligger till höger om det från lösningar av deras salter.
Fe + CuS04 → FeS04 + Cu
Järns amfotera egenskaper visas endast i koncentrerade alkalier under kokning:
Fe + 2NaOH (50%) + 2H2O= Na2↓+ H2
och en fällning av natriumtetrahydroxoferrat(II) bildas.
Teknisk hårdvara- legeringar av järn och kol: gjutjärn innehåller 2,06-6,67 % C, stål 0,02-2,06% C, andra naturliga föroreningar (S, P, Si) och artificiellt införda specialtillsatser (Mn, Ni, Cr) förekommer ofta, vilket ger järnlegeringar tekniskt användbara egenskaper - hårdhet, termisk och korrosionsbeständighet, formbarhet, etc. . .
Process för tillverkning av masugnsjärn
Masugnsprocessen för framställning av gjutjärn består av följande steg:
a) beredning (rostning) av sulfid- och karbonatmalmer - omvandling till oxidmalm:
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)
b) förbränning av koks med varmblästring:
C (koks) + O 2 (luft) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (koks) ⇌ 2 CO (700-1000 ° C)
c) reduktion av oxidmalm med kolmonoxid CO sekventiellt:
Fe2O3 →(CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 →(CO) FeO →(CO) Fe
d) uppkolning av järn (upp till 6,67 % C) och smältning av gjutjärn:
Fe (t ) →(C(koks)900-1200°C) Fe (vätska) (gjutjärn, smältpunkt 1145°C)
Gjutjärn innehåller alltid cementit Fe 2 C och grafit i form av korn.
Stålproduktion
Omvandlingen av gjutjärn till stål utförs i speciella ugnar (omvandlare, öppen härd, elektrisk), som skiljer sig åt i uppvärmningsmetoden; processtemperatur 1700-2000 °C. Att blåsa luft berikad med syre leder till förbränning av överskott av kol, samt svavel, fosfor och kisel i form av oxider från gjutjärnet. I detta fall fångas oxiderna antingen upp i form av avgaser (CO 2, SO 2), eller binds till en lätt separerad slagg - en blandning av Ca 3 (PO 4) 2 och CaSiO 3. För att tillverka specialstål införs legeringstillsatser av andra metaller i ugnen.
Mottagande rent järn i industrin - elektrolys av en lösning av järnsalter, till exempel:
FeСl 2 → Fe↓ + Сl 2 (90°С) (elektrolys)
(det finns andra speciella metoder, inklusive reduktion av järnoxider med väte).
Rent järn används vid tillverkning av speciallegeringar, vid tillverkning av kärnor av elektromagneter och transformatorer, gjutjärn - vid tillverkning av gjutgods och stål, stål - som struktur- och verktygsmaterial, inklusive slitage-, värme- och korrosionsbeständiga ettor.
Järn(II)oxid F EO . En amfoter oxid med en hög övervikt av grundläggande egenskaper. Svart, har en jonstruktur Fe 2+ O 2- . Vid uppvärmning sönderdelas det först och bildas sedan igen. Det bildas inte när järn brinner i luften. Reagerar inte med vatten. Nedbryts med syror, smälter samman med alkalier. Oxiderar långsamt i fuktig luft. Reduceras av väte och koks. Deltar i masugnsprocessen vid järnsmältning. Det används som en komponent i keramik och mineralfärger. Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
4FeO ⇌(Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 °C, 900-1000 °C)
FeO + 2HC1 (utspädd) = FeC12 + H2O
FeO + 4HNO3 (konc.) = Fe(NO3)3 +NO2 + 2H2O
FeO + 4NaOH = 2H2O+ Nen 4FeO3 (röd.) trioxoferrat(II)(400-500 °C)
FeO + H2 =H2O + Fe (extra ren) (350°C)
FeO + C (koks) = Fe + CO (över 1000 °C)
FeO + CO = Fe + CO 2 (900°C)
4FeO + 2H2O (fukt) + O2 (luft) →4FeO(OH) (t)
6FeO + O2 = 2(Fe II Fe2III) O4 (300-500°C)
Mottagande V laboratorier: termisk nedbrytning av järn(II)föreningar utan lufttillgång:
Fe(OH)2 = FeO + H2O (150-200 °C)
FeCO3 = FeO + CO 2 (490-550 °C)
Dijärn(III)oxid - järn( II ) ( Fe II Fe 2 III)O 4 . Dubbel oxid. Svart, har jonstrukturen Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Termiskt stabil upp till höga temperaturer. Reagerar inte med vatten. Nedbryts med syror. Reduceras av väte, varmt järn. Deltar i masugnsprocessen vid tillverkning av gjutjärn. Används som en komponent i mineralfärger ( blymönja), keramik, färgad cement. Produkt av speciell oxidation av ytan på stålprodukter ( svärtande, blånande). Sammansättningen motsvarar brunrost och mörk skala på järn. Användningen av bruttoformeln Fe 3 O 4 rekommenderas inte. Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
2(Fe II Fe2III)O4 = 6FeO + O2 (över 1538 °C)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8НС1 (dil.) = FeС1 2 + 2FeС1 3 + 4Н 2 O
(Fe II Fe2III) O4 +10HNO3 (konc.) = 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (luft) = 6 Fe 2 O 3 (450-600 ° C)
(Fe II Fe2III)O4 + 4H2 = 4H2O + 3Fe (extra ren, 1000 °C)
(Fe II Fe2III) O4 + CO = 3 FeO + CO2 (500-800°C)
(Fe II Fe 2 III)O4 + Fe ⇌4FeO (900-1000 °C, 560-700 °C)
Mottagande: förbränning av järn (se) i luft.
magnetit.
Järn(III)oxid F e2O3 . Amfoter oxid med övervägande basegenskaper. Rödbrun, har jonstruktur (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Termiskt stabil upp till höga temperaturer. Det bildas inte när järn brinner i luften. Reagerar inte med vatten, brunt amorft hydrat Fe 2 O 3 nH 2 O fälls ut från lösningen Reagerar långsamt med syror och alkalier. Reduceras av kolmonoxid, smält järn. smälter samman med oxider av andra metaller och bildar dubbeloxider - spineller(tekniska produkter kallas ferriter). Det används som råmaterial vid smältning av gjutjärn i masugnsprocessen, en katalysator vid framställning av ammoniak, en komponent av keramik, färgad cement och mineralfärger, vid termitsvetsning av stålkonstruktioner, som bärare av ljud och bild på magnetband, som poleringsmedel för stål och glas.
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
6Fe2O3 = 4(Fe II Fe2III)O4 +O2 (1200-1300 °C)
Fe 2 O 3 + 6НС1 (utspädd) →2FeС1 3 + ЗН 2 O (t) (600°С,р)
Fe2O3 + 2NaOH (konc.) →H2O+ 2 NAFeO 2 (röd)dioxoferrat(III)
Fe 2 O 3 + MO=(M II Fe 2 II I) O 4 (M=Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)
Fe 2 O 3 + ZN 2 = ZN 2 O+ 2Fe (extra ren, 1050-1100 °C)
Fe 2 O 3 + Fe = 3FeO (900 °C)
3Fe 2 O 3 + CO = 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 °C)
Mottagande i laboratoriet - termisk nedbrytning av järn (III) salter i luft:
Fe 2 (SO 4) 3 = Fe 2 O 3 + 3 SO 3 (500-700 °C)
4(Fe(NO 3) 3 9 H 2 O) = 2Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36 H 2 O (600-700 °C)
I naturen - järnoxidmalmer hematit Fe 2 O 3 och limonit Fe2O3nH2O
Järn(II)hydroxid F e(OH)2. Amfoter hydroxid med övervägande basegenskaper. Vita (ibland med en grönaktig nyans), Fe-OH-bindningar är övervägande kovalenta. Termiskt instabil. Oxiderar lätt i luft, speciellt när det är vått (det mörknar). Olösligt i vatten. Reagerar med utspädda syror och koncentrerade alkalier. Typisk reducering. En mellanprodukt vid rostning av järn. Det används vid tillverkning av den aktiva massan av järn-nickel-batterier.
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
Fe(OH)2 = FeO + H2O (150-200 °C, atm.N2)
Fe(OH)2 + 2HC1 (utspädd) = FeC12 + 2H2O
Fe(OH) 2 + 2 NaOH (> 50%) = Na 2 ↓ (blågrön) (kokande)
4Fe(OH)2 (suspension) + O2 (luft) →4FeO(OH)↓ + 2H2O (t)
2Fe(OH)2 (suspension) +H2O2 (utspädd) = 2FeO(OH)↓ + 2H2O
Fe(OH)2 + KNO3 (konc.) = FeO(OH)↓ + NO+ KOH (60 °C)
Mottagande: utfällning från lösning med alkalier eller ammoniakhydrat i en inert atmosfär:
Fe2+ + 2OH (utspädd) = Fe(OH)2 ↓
Fe2+ + 2(NH3H2O) = Fe(OH)2 ↓+ 2NH4
Järnmetahydroxid F eO(OH). Amfoter hydroxid med övervägande basegenskaper. Ljusbruna, Fe - O- och Fe - OH-bindningar är övervägande kovalenta. Vid upphettning sönderdelas den utan att smälta. Olösligt i vatten. Fälls ut från lösningen i form av ett brunt amorft polyhydrat Fe 2 O 3 nH 2 O, som, när det hålls under en utspädd alkalisk lösning eller vid torkning, övergår till FeO(OH). Reagerar med syror och fasta alkalier. Svagt oxiderande och reduktionsmedel. Sintrad med Fe(OH) 2. En mellanprodukt vid rostning av järn. Den används som bas för gula mineralfärger och emaljer, en absorbator för avfallsgaser och en katalysator vid organisk syntes.
Föreningen med sammansättningen Fe(OH)3 är okänd (inte erhållen).
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
Fe2O3. nH2O→( 200-250 °C, —H 2 O) FeO(OH)→( 560-700°C i luft, -H2O)→Fe2O3
FeO(OH) + ZNS1 (utspädd) = FeCl3 + 2H2O
FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-kolloid(NaOH (konc.))
FeO(OH)→ Nen 3 [Fe(OH)6]vit Na5 respektive K4; i båda fallen fälls en blå produkt av samma sammansättning och struktur, KFe III, ut. I laboratoriet kallas denna fällning Preussisk blå, eller turnbull blå:
Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓
Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓
Kemiska namn på startreagenserna och reaktionsprodukterna:
K 3 Fe III - kaliumhexacyanoferrat (III)
K 4 Fe III - kaliumhexacyanoferrat (II)
КFe III - järn (III) kaliumhexacyanoferrat (II)
Ett bra reagens för Fe 3+-joner är dessutom tiocyanatjonen NСS -, järn (III) kombineras med det, och en ljusröd ("blodig") färg visas:
Fe 3+ + 6NCS - = 3-
Detta reagens (till exempel i form av KNCS-salt) kan till och med upptäcka spår av järn (III) i kranvatten om det passerar genom järnrör belagda med rost på insidan.
Kvitton från malmer uppfanns i väst. delar av Asien under 2:a årtusendet f.Kr. e.; följt av användningen av distribuerad i Babylon, Egypten, Grekland; att ersätta brons, c. järn kom in. Enligt innehållet i litosfären (4,65 vikt-%) l. rankas 2:a bland metaller (aluminium rankas 1:a) och bildar ca. 300 mineraler (oxider, sulfider, silikater, karbonater, etc.).
J. kan existera i form av tre allotropich. modifieringar: a-Fe med bcc, y-Fe med fcc och 8-Fe med bcc kristallint. galler; a-Fe är ferromagnetisk upp till 769 "C (Curie-punkt). Modifikationer y~Fe och b-Fe är paramagnetiska. Polymorfa omvandlingar av järn och stål vid uppvärmning och kylning upptäcktes 1868 av D.K. Chernov. Fe uppvisar variabel valens (föreningar) av 2- och 3-valent järn är de mest stabila. Med syre bildar järn oxiderna FeO, Fe2O3 och Fe3O4. Densitet av vätska (med föroreningsinnehåll< 0,01 мае %) 7,874 г/ /см3, /т=1539"С, /КИЛ*3200«С.
Järn är den viktigaste metallen i modern teknik. I sin rena form på grund av sin låga styrka. praktisk inte använd Grundläggande massage. Det används i form av legeringar som är mycket olika i sammansättning och egenskaper. Andelen legeringar är står för ~95% av all metallisk. Produkter.
Ren Fe erhålls i små mängder genom elektrolys av vattenlösningar av dess salter eller reduktion med väte. Tillräcklig rena få direkt restaurering. icke förmedlad från malmkoncentrat (som går förbi masugnen, ugnen), väte, naturgas eller kol vid låga temperaturer (fesvamp, järnpulver, metalliserade pellets):
Svampjärn är en porös massa med hög järnhalt, erhållen. reduktion av oxider vid /< /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, vilket minskar dess aktivitet och gör att den kan lagras i luft (i frånvaro av fukt) utan en märkbar minskning av metalliseringsgraden. G. l., producerad med hjälp av högtemperaturteknik - vid / > 850 ° C, har en låg tendens till sekundär oxidation när den är fuktad, vilket säkerställer. dess säker transport i öppna vagnar, transport till sjöss (flod), lagring i öppna travar;
Direkt erhållet järn - järn erhållet kemiskt, elektrokemiskt. eller kemisk-termisk. sätt direkt från malm, förbi masugnen, i form av pulver, svamp. järn (metalliserade pellets), kristall eller flytande metall. Naib, svampproduktionen har börjat utvecklas. järn vid 700-1150 °C med gasmetoder. återvinning av malm (pellets) i schaktugnar och med hjälp av TV. bränsle i rotation ugnar Järn pp med 88-93% FeM används som laddning för stålsmältning, och med ett högre innehåll (98-99%) för framställning av järn. pulver;
Karbonyljärn är järnpulver som erhålls genom värmebehandling. sönderdelning av järnpentakarbonyl; kännetecknas av hög renhet;
naturligt järn - järn som finns i naturen i form av mineraler. De särskiljs beroende på de förhållanden under vilka telluric hittas. eller terrestra (nickel-järn) och meteoritiska (kosmiska) sid. och. Tellurisk. järn är ett sällsynt mineral - en modifiering av a-Fe, som finns i form av separat. fjäll, korn, svampar. massor och kluster. Komposition - TV. lösning av Fe och Ni (upp till 30 % Ni). Byn Meteoritnoye och. bildas i processerna för kosmisk bildning. kroppar och fall till jorden i form av meteoriter; innehåller upp till 25 % Ni. Färg stålgrå till svart, metallic. glans, ogenomskinlig, tv. punkterna 4-5 i mineralogiska. skala, y = 7,3-8,2 g/cm3 (beroende på Ni-innehåll). Mycket magnetisk, bra smide;
Elektrolytiskt järn - järn som erhålls elektrolytiskt. raffinering; kännetecknas av hög renhet av föroreningar (<0,02 % С; 0,01 % О2);
elektriskt järn - stål som används inom elektroteknik (eller så kallat tekniskt rent järn) med ett totalt innehåll. föroreningar upp till 0,08-0,10 %, inklusive upp till 0,05 % S.E.zh. har ett lågt slag. elektrisk motstånd, har högre förluster på grund av virvelströmmar, och därför är dess användning generellt begränsad. postmagnetiska kretsar, magnetiskt flöde (polstycken, magnetiska kretsar, reläer, etc.);
A-järn - lågtemperaturmodifiering av järn med ett bcc-gitter (vid 20 °C a = 286.645 pm), stabilt< 910 °С; a-Fe ферромагнитно при t < 769 °С (точка Кюри);
Y-järn är en högtemperaturmodifiering av järn med ett fcc-gitter (a = 364 pm), stabilt vid 910-1400 °C; paramagnetisk;
5-järn är en högtemperaturmodifiering av järn med ett bcc-gitter (a = 294 pm), stabil från 1400 °C till tm, paramagnetisk.
- Beteckning - Fe (järn);
- Period - IV;
- Grupp - 8 (VIII);
- Atommassa - 55,845;
- Atomnummer - 26;
- Atomradie = 126 pm;
- Kovalent radie = 117 pm;
- Elektronfördelning - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ;
- smälttemperatur = 1535°C;
- kokpunkt = 2750°C;
- Elektronegativitet (enligt Pauling/enligt Alpred och Rochow) = 1,83/1,64;
- Oxidationstillstånd: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
- Densitet (antal) = 7,874 g/cm3;
- Molvolym = 7,1 cm3/mol.
Järnföreningar:
Järn är den mest förekommande metallen i jordskorpan (5,1 viktprocent) efter aluminium.
På jorden finns fritt järn i små mängder i form av nuggets, såväl som i fallna meteoriter.
Industriellt bryts järn från järnmalmsfyndigheter från järnhaltiga mineraler: magnetisk, röd, brun järnmalm.
Det bör sägas att järn är en del av många naturliga mineraler, vilket orsakar deras naturliga färg. Färgen på mineraler beror på koncentrationen och förhållandet av järnjoner Fe 2+ /Fe 3+, såväl som på atomerna som omger dessa joner. Till exempel påverkar närvaron av föroreningar av järnjoner färgen på många ädelstenar och halvädelstenar: topaser (från ljusgul till röd), safirer (från blå till mörkblå), akvamariner (från ljusblå till grönblå), etc.
Järn finns i vävnader hos djur och växter; till exempel finns cirka 5 g järn i en vuxens kropp. Järn är ett viktigt element, det är en del av hemoglobinproteinet, som deltar i transporten av syre från lungorna till vävnader och celler. Med brist på järn i människokroppen utvecklas anemi (järnbristanemi).
Ris. Järnatomens struktur.
Den elektroniska konfigurationen av järnatomen är 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (se Elektronisk struktur av atomer). I bildningen av kemiska bindningar med andra element kan 2 elektroner placerade på den yttre 4s-nivån + 6 elektroner på 3d-undernivån (8 elektroner totalt) delta, därför kan järn i föreningar ta oxidationstillstånd +8, +6, +4, +3, +2, +1, (de vanligaste är +3, +2). Järn har en genomsnittlig kemisk aktivitet.
Ris. Järnoxidationstillstånd: +2, +3.
Fysiska egenskaper hos järn:
- silver-vit metall;
- i sin rena form är den ganska mjuk och plastig;
- har god termisk och elektrisk ledningsförmåga.
Järn finns i form av fyra modifikationer (de skiljer sig åt i strukturen av kristallgittret): α-järn; p-järn; y-järn; 5-järn.
Järns kemiska egenskaper
- reagerar med syre, beroende på temperatur och syrekoncentration kan olika produkter eller en blandning av järnoxidationsprodukter (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4) bildas:
3Fe + 202 = Fe3O4; - järnoxidation vid låga temperaturer:
4Fe + 302 = 2Fe2O3; - reagerar med vattenånga:
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2; - finkrossat järn reagerar vid upphettning med svavel och klor (järnsulfid och klorid):
Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3; - vid höga temperaturer reagerar med kisel, kol, fosfor:
3Fe + C = Fe3C; - Järn kan bilda legeringar med andra metaller och icke-metaller;
- järn tränger undan mindre aktiva metaller från deras salter:
Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu; - Med utspädda syror fungerar järn som ett reduktionsmedel och bildar salter:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2; - med utspädd salpetersyra bildar järn olika syreduktionsprodukter, beroende på dess koncentration (N 2, N 2 O, NO 2).
Skaffa och använda järn
Industriellt järn erhålls smältning gjutjärn och stål.
Gjutjärn är en legering av järn med föroreningar av kisel, mangan, svavel, fosfor och kol. Kolhalten i gjutjärn överstiger 2 % (i stål mindre än 2 %).
Rent järn erhålls:
- i syreomvandlare gjorda av gjutjärn;
- reduktion av järnoxider med väte och tvåvärd kolmonoxid;
- elektrolys av motsvarande salter.
Gjutjärn erhålls från järnmalm genom reduktion av järnoxider. Järnsmältning sker i masugnar. Koks används som värmekälla i en masugn.
En masugn är en mycket komplex teknisk struktur som är flera tiotals meter hög. Den är fodrad med eldfast tegelsten och skyddad av ett yttre stålhölje. Från och med 2013 byggdes den största masugnen i Sydkorea av stålföretaget POSCO vid Gwangyang Metallurgical Plant (ugnsvolymen efter moderniseringen var 6 000 kubikmeter med en årlig kapacitet på 5 700 000 ton).
Ris. Smältugn.
Processen att smälta gjutjärn i en masugn fortsätter kontinuerligt i flera decennier tills ugnen når sitt slut.
Ris. Processen att smälta järn i en masugn.
- berikade malmer (magnetisk, röd, brun järnmalm) och koks hälls genom toppen av masugnen;
- processer för reduktion av järn från malm under påverkan av kolmonoxid (II) sker i mitten av masugnen (gruvan) vid en temperatur på 450-1100°C (järnoxider reduceras till metall):
- 450-500°C - 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2;
- 600°C - Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2;
- 800°C - FeO + CO = Fe + CO2;
- en del av den tvåvärda järnoxiden reduceras av koks: FeO + C = Fe + CO.
- Parallellt sker processen för reduktion av kisel- och manganoxider (ingår i järnmalm i form av föroreningar), kisel och mangan är en del av det smältande järnet:
- Si02 + 2C = Si + 2CO;
- Mn2O3 + 3C = 2Mn + 3CO.
- Under den termiska nedbrytningen av kalksten (införs i en masugn) bildas kalciumoxid, som reagerar med kisel- och aluminiumoxider som finns i malmen:
- CaC03 = CaO + CO2;
- CaO + Si02 = CaSi03;
- CaO + Al2O3 = Ca(AlO2)2.
- vid 1100°C upphör processen med järnreduktion;
- under schaktet finns ånga, den bredaste delen av masugnen, under vilken det finns en skuldra, i vilken koks brinner ut och flytande smältprodukter bildas - gjutjärn och slagg, som ansamlas längst ner i ugnen - smedjan ;
- I den övre delen av härden vid en temperatur av 1500°C sker intensiv förbränning av koks i en ström av blåst luft: C + O 2 = CO 2 ;
- passerar genom varm koks omvandlas kolmonoxid (IV) till kolmonoxid (II), som är ett reduktionsmedel för järn (se ovan): CO 2 + C = 2CO;
- slagg som bildas av silikater och kalciumaluminatsilikater är belägna ovanför gjutjärnet och skyddar det från syreverkan;
- genom speciella hål placerade på olika nivåer av härden släpps gjutjärn och slagg ut;
- Det mesta av gjutjärnet används för vidare bearbetning - stålsmältning.
Stål smälts av gjutjärn och metallskrot med hjälp av omvandlarmetoden (öppen härdmetoden är redan föråldrad, även om den fortfarande används) eller genom elektrisk smältning (i elektriska ugnar, induktionsugnar). Kärnan i processen (gjutjärnsbearbetning) är att minska koncentrationen av kol och andra föroreningar genom oxidation med syre.
Som nämnts ovan överstiger inte kolkoncentrationen i stål 2 %. Tack vare detta kan stål, till skillnad från gjutjärn, smidas och rullas ganska lätt, vilket gör det möjligt att göra en mängd olika produkter från det som har hög hårdhet och styrka.
Stålets hårdhet beror på kolhalten (ju mer kol, desto hårdare stål) i en viss stålkvalitet och värmebehandlingsförhållanden. Vid anlöpning (långsam kylning) blir stålet mjukt; Vid härdning (snabb kylning) blir stålet mycket hårt.
För att ge stål de erforderliga specifika egenskaperna tillsätts legeringstillsatser till det: krom, nickel, kisel, molybden, vanadin, mangan, etc.
Gjutjärn och stål är de viktigaste strukturella materialen i de allra flesta sektorer av den nationella ekonomin.
Järns biologiska roll:
- den vuxna människokroppen innehåller cirka 5 g järn;
- järn spelar en viktig roll i funktionen av hematopoetiska organ;
- järn är en del av många komplexa proteinkomplex (hemoglobin, myoglobin, olika enzymer).
Järn är ett välkänt kemiskt grundämne. Det tillhör metaller med genomsnittlig kemisk aktivitet. Vi kommer att titta på egenskaperna och användningen av järn i den här artikeln.
Prevalens i naturen
Det finns ett ganska stort antal mineraler som innehåller ferrum. Först och främst är det magnetit. Det är sjuttiotvå procent järn. Dess kemiska formel är Fe 3 O 4. Detta mineral kallas också magnetisk järnmalm. Den har en ljusgrå färg, ibland med mörkgrå, till och med svart, med en metallisk glans. Dess största fyndighet bland OSS-länderna ligger i Ural.
Nästa mineral med högt järninnehåll är hematit - det består av sjuttio procent av detta element. Dess kemiska formel är Fe 2 O 3. Det kallas också för röd järnmalm. Den har en färg som sträcker sig från röd-brun till röd-grå. Den största fyndigheten i OSS-länderna ligger i Krivoy Rog.
Det tredje mineralet som innehåller ferrum är limonit. Här är järn sextio procent av den totala massan. Detta är ett kristallint hydrat, det vill säga vattenmolekyler vävs in i dess kristallgitter, dess kemiska formel är Fe 2 O 3 .H 2 O. Som namnet antyder har detta mineral en gulbrun färg, ibland brun. Det är en av huvudkomponenterna i naturlig ockra och används som pigment. Det kallas också brun järnmalm. De största platserna är Krim och Ural.
Siderit, den så kallade sparjärnmalmen, innehåller fyrtioåtta procent ferrum. Dess kemiska formel är FeCO 3. Dess struktur är heterogen och består av kristaller av olika färger sammankopplade: grå, ljusgrön, grågul, brungul, etc.
Det sista vanligaste mineralet med högt ferruminnehåll i naturen är pyrit. Den har följande kemiska formel: FeS 2. Den innehåller järn fyrtiosex procent av den totala massan. Tack vare svavelatomer har detta mineral en gyllene gul färg.
Många av de diskuterade mineralerna används för att få rent järn. Dessutom används hematit vid tillverkning av smycken från naturstenar. Pyritinneslutningar kan finnas i lapis lazuli-smycken. Dessutom finns järn i naturen i levande organismer - det är en av de viktigaste komponenterna i celler. Detta mikroelement måste tillföras människokroppen i tillräckliga mängder. Järns helande egenskaper beror till stor del på det faktum att detta kemiska element är grunden för hemoglobin. Därför har användningen av ferrum en god effekt på blodets tillstånd, och därför hela kroppen som helhet.
Järn: fysikaliska och kemiska egenskaper
Låt oss titta på dessa två stora avsnitt i ordning. järn är dess utseende, densitet, smältpunkt etc. Det vill säga alla särdrag hos ett ämne som är förknippade med fysik. Järns kemiska egenskaper är dess förmåga att reagera med andra föreningar. Låt oss börja med de första.
Fysiska egenskaper hos järn
I sin rena form under normala förhållanden är det ett fast ämne. Den har en silvergrå färg och en uttalad metallisk lyster. De mekaniska egenskaperna hos järn inkluderar en hårdhetsnivå på fyra (medium). Järn har god elektrisk och termisk ledningsförmåga. Den sista egenskapen kan kännas genom att röra vid ett järnföremål i ett kallt rum. Eftersom detta material leder värme snabbt tar det bort det mesta från din hud på kort tid, vilket är anledningen till att du känner dig kall.
Om du rör till exempel trä kommer du att märka att dess värmeledningsförmåga är mycket lägre. De fysikaliska egenskaperna hos järn inkluderar dess smält- och kokpunkter. Den första är 1539 grader Celsius, den andra är 2860 grader Celsius. Vi kan dra slutsatsen att de karakteristiska egenskaperna hos järn är god duktilitet och smältbarhet. Men det är inte allt.
De fysiska egenskaperna hos järn inkluderar också dess ferromagnetism. Vad det är? Järn, vars magnetiska egenskaper vi kan observera i praktiska exempel varje dag, är den enda metallen som har ett så unikt särdrag. Detta förklaras av det faktum att detta material kan magnetiseras under påverkan av ett magnetfält. Och efter slutet av den senares verkan förblir järnet, vars magnetiska egenskaper just har bildats, en magnet under lång tid. Detta fenomen kan förklaras av det faktum att i strukturen av denna metall finns det många fria elektroner som kan röra sig.
Ur kemisk synvinkel
Detta element tillhör metallerna med medelhög aktivitet. Men järnets kemiska egenskaper är typiska för alla andra metaller (utom de som ligger till höger om väte i den elektrokemiska serien). Det är kapabelt att reagera med många klasser av ämnen.
Låt oss börja med enkla
Ferrum interagerar med syre, kväve, halogener (jod, brom, klor, fluor), fosfor och kol. Det första att tänka på är reaktioner med syre. När ferrum förbränns bildas dess oxider. Beroende på reaktionsförhållandena och proportionerna mellan de två deltagarna kan de varieras. Som ett exempel på denna typ av interaktion kan följande reaktionsekvationer ges: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 302 = 2Fe2O3; 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4. Och egenskaperna hos järnoxid (både fysikaliska och kemiska) kan varieras, beroende på dess typ. Dessa typer av reaktioner sker vid höga temperaturer.
Nästa sak är interaktion med kväve. Det kan också bara ske under uppvärmning. Om vi tar sex mol järn och en mol kväve får vi två mol järnnitrid. Reaktionsekvationen kommer att se ut så här: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.
Vid interaktion med fosfor bildas fosfid. För att utföra reaktionen behövs följande komponenter: för tre mol ferrum - en mol fosfor, som ett resultat bildas en mol fosfid. Ekvationen kan skrivas så här: 3Fe + P = Fe 3 P.
Dessutom, bland reaktioner med enkla ämnen, kan interaktion med svavel också särskiljas. I detta fall kan sulfid erhållas. Principen genom vilken processen för bildning av detta ämne sker liknar de som beskrivs ovan. Det uppstår nämligen en additionsreaktion. Alla kemiska interaktioner av detta slag kräver speciella förhållanden, främst höga temperaturer, mer sällan katalysatorer.
Reaktioner mellan järn och halogener är också vanliga inom den kemiska industrin. Dessa är klorering, bromering, jodering, fluorering. Som framgår av namnen på själva reaktionerna är detta processen att tillsätta klor/brom/jod/fluoratomer till ferrumatomer för att bilda klorid/bromid/jodid/fluorid. Dessa ämnen används i stor utsträckning i olika industrier. Dessutom kan ferrum kombineras med kisel vid höga temperaturer. På grund av de olika kemiska egenskaperna hos järn används det ofta inom den kemiska industrin.
Ferrum och komplexa ämnen
Från enkla ämnen går vi vidare till de vars molekyler består av två eller flera olika kemiska grundämnen. Det första att nämna är reaktionen mellan ferrum och vatten. Det är här järnets grundläggande egenskaper framträder. När vatten värms upp bildas det tillsammans med järn (det kallas så eftersom det när det interagerar med samma vatten bildar en hydroxid, med andra ord en bas). Så, om du tar en mol av båda komponenterna, bildas ämnen som ferrumdioxid och väte i form av en gas med en stickande lukt - också i en till en molära proportioner. Ekvationen för denna typ av reaktion kan skrivas på följande sätt: Fe + H 2 O = FeO + H 2. Beroende på proportionerna i vilka dessa två komponenter blandas kan järndi- eller trioxid erhållas. Båda dessa ämnen är mycket vanliga inom den kemiska industrin och används även i många andra industrier.
Med syror och salter
Eftersom ferrum är beläget till vänster om väte i den elektrokemiska aktivitetsserien av metaller, är det kapabelt att ersätta detta element från föreningar. Ett exempel på detta är den undanträngningsreaktion som kan observeras när järn tillsätts till en syra. Till exempel, om du blandar järn och sulfatsyra (även känd som svavelsyra) med medelkoncentration i lika molära proportioner, blir resultatet järn (II) sulfat och väte i lika molära proportioner. Ekvationen för en sådan reaktion kommer att se ut så här: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.
När man interagerar med salter uppträder järnets reducerande egenskaper. Det vill säga att den kan användas för att isolera en mindre aktiv metall från salt. Om du till exempel tar en mol och samma mängd ferrum kan du få järn(II)sulfat och ren koppar i samma molära proportioner.
Betydelse för kroppen
Ett av de vanligaste kemiska grundämnena i jordskorpan är järn. Vi har redan tittat på det, låt oss nu närma oss det från en biologisk synvinkel. Ferrum utför mycket viktiga funktioner både på cellnivå och på hela organismens nivå. Först och främst är järn grunden för ett sådant protein som hemoglobin. Det är nödvändigt för transport av syre genom blodet från lungorna till alla vävnader, organ, till varje cell i kroppen, i första hand till hjärnans nervceller. Därför kan de fördelaktiga egenskaperna hos järn inte överskattas.
Förutom att påverka blodbildningen är ferrum också viktigt för att sköldkörteln ska fungera fullt ut (detta kräver inte bara jod, som vissa tror). Järn deltar också i den intracellulära metabolismen och reglerar immuniteten. Ferrum finns också i särskilt stora mängder i leverceller, eftersom det hjälper till att neutralisera skadliga ämnen. Det är också en av huvudkomponenterna i många typer av enzymer i vår kropp. En persons dagliga kost bör innehålla från tio till tjugo milligram av detta mikroelement.
Järnrik mat
Det finns många av dem. De är av både vegetabiliskt och animaliskt ursprung. De första är spannmål, baljväxter, spannmål (särskilt bovete), äpplen, svamp (vit), torkad frukt, nypon, päron, persikor, avokado, pumpa, mandel, dadlar, tomater, broccoli, kål, blåbär, björnbär, selleri, etc. De andra är lever och kött. Konsumtion av livsmedel med hög järnhalt är särskilt viktig under graviditeten, eftersom det utvecklande fostrets kropp kräver stora mängder av detta spårämne för full tillväxt och utveckling.
Tecken på järnbrist i kroppen
Symtom på att för lite ferrum kommer in i kroppen är trötthet, konstant frysning av händer och fötter, depression, skört hår och naglar, minskad intellektuell aktivitet, matsmältningsstörningar, låg prestation och sköldkörteldysfunktion. Om du märker flera av dessa symtom kan det vara värt att öka mängden järnhaltig mat i kosten eller att köpa vitaminer eller kosttillskott som innehåller ferrum. Du bör också konsultera en läkare om du känner något av dessa symtom för akut.
Användning av ferrum inom industrin
Järns användningsområden och egenskaper är nära besläktade. På grund av sin ferromagnetiska natur används den för att tillverka magneter - både svagare för hushållsändamål (souvenir kylskåpsmagneter etc.) och starkare för industriella ändamål. På grund av det faktum att metallen i fråga har hög hållfasthet och hårdhet, har den använts sedan urminnes tider för tillverkning av vapen, rustningar och andra militära och hushållsredskap. Förresten, även i det antika Egypten var meteoritjärn känt, vars egenskaper var överlägsna de av vanlig metall. Detta speciella järn användes också i antikens Rom. Elitvapen tillverkades av den. En sköld eller ett svärd av meteoritmetall kunde bara ägas av en mycket rik och ädel person.
I allmänhet är metallen som vi överväger i den här artikeln den mest mångsidiga bland alla ämnen i denna grupp. Först och främst tillverkas stål och gjutjärn av det, som används för att producera alla typer av produkter som behövs både inom industrin och i vardagen.
Gjutjärn är en legering av järn och kol, där det senare är närvarande från 1,7 till 4,5 procent. Om den andra är mindre än 1,7 procent, kallas denna typ av legering stål. Om cirka 0,02 procent av kolet finns i kompositionen, är detta redan vanligt tekniskt järn. Närvaron av kol i legeringen är nödvändig för att ge den större styrka, värmebeständighet och rostbeständighet.
Dessutom kan stål innehålla många andra kemiska grundämnen som föroreningar. Detta inkluderar mangan, fosfor och kisel. Dessutom kan krom, nickel, molybden, volfram och många andra kemiska element tillsättas till denna typ av legering för att ge den vissa egenskaper. Ståltyper som innehåller en stor mängd kisel (cirka fyra procent) används som transformatorstål. De som innehåller mycket mangan (upp till tolv till fjorton procent) används vid tillverkning av delar till järnvägar, kvarnar, krossar och andra verktyg, vars delar är utsatta för snabb nötning.
Molybden tillsätts legeringen för att göra den mer värmebeständig, sådana stål används som verktygsstål. Dessutom, för att få rostfria stål, som är välkända och ofta används i vardagen i form av knivar och andra hushållsredskap, är det nödvändigt att tillsätta krom, nickel och titan till legeringen. Och för att få slagtåligt, höghållfast, segt stål räcker det att tillsätta vanadin till det. Genom att tillsätta niob till kompositionen kan hög motståndskraft mot korrosion och kemiskt aggressiva ämnen uppnås.
Mineralet magnetit, som nämndes i början av artikeln, behövs för tillverkning av hårddiskar, minneskort och andra enheter av denna typ. På grund av dess magnetiska egenskaper kan järn finnas i transformatorer, motorer, elektroniska produkter etc. Dessutom kan ferrum tillsättas legeringar av andra metaller för att ge dem större styrka och mekanisk stabilitet. Sulfatet av detta element används i trädgårdsarbete för skadedjursbekämpning (tillsammans med kopparsulfat).
De är oumbärliga för vattenrening. Dessutom används magnetitpulver i svartvita skrivare. Den huvudsakliga användningen av pyrit är att få svavelsyra från den. Denna process sker i laboratorieförhållanden i tre steg. I det första steget bränns ferrumkis för att producera järnoxid och svaveldioxid. I det andra steget sker omvandlingen av svaveldioxid till dess trioxid med deltagande av syre. Och i slutskedet passerar den resulterande substansen igenom i närvaro av katalysatorer, och producerar därigenom svavelsyra.
Får järn
Denna metall bryts huvudsakligen från dess två huvudsakliga mineraler: magnetit och hematit. Detta görs genom att reducera järn från dess föreningar med kol i form av koks. Detta görs i masugnar, vars temperatur når två tusen grader Celsius. Dessutom finns en metod för att reducera ferrum med väte. För att göra detta är det inte nödvändigt att ha en masugn. För att implementera denna metod tar de speciell lera, blandar den med krossad malm och behandlar den med väte i en schaktugn.
Slutsats
Järns egenskaper och användning är varierande. Detta är kanske den viktigaste metallen i våra liv. Efter att ha blivit känd för mänskligheten tog det platsen för brons, som vid den tiden var huvudmaterialet för tillverkning av alla verktyg, såväl som vapen. Stål och gjutjärn är på många sätt överlägsna legeringen av koppar och tenn vad gäller deras fysikaliska egenskaper och motståndskraft mot mekanisk påkänning.
Dessutom är järn rikligare på vår planet än många andra metaller. det är nästan fem procent i jordskorpan. Det är det fjärde vanligaste kemiska elementet i naturen. Detta kemiska element är också mycket viktigt för den normala funktionen av kroppen hos djur och växter, främst eftersom hemoglobin är byggt på dess grund. Järn är ett viktigt spårämne, vars konsumtion är viktig för att upprätthålla hälsa och normal funktion av organ. Förutom ovanstående är detta den enda metallen som har unika magnetiska egenskaper. Det är omöjligt att föreställa sig vårt liv utan ferrum.
Feroxidkatalysatorer för hallonpulver, tändningssammansättning, kramelbränsle.
Metod 1. Erhålla järnoxid Fe 2 O 3 från järnsulfat
Järnoxider används mycket ofta som katalysatorer i pyrotekniska föreningar. Tidigare gick de att köpa i butik. Till exempel hittades järnoxidmonohydrat FeOOH som färgämnet "gult järnoxidpigment". Järnoxid Fe 2 O 3 såldes i form av rött bly. För närvarande visar det sig att det inte är lätt att köpa allt detta. Jag var tvungen att oroa mig för att få den hemma. Jag är ingen kemist, men livet tvingade mig. Jag sökte efter rekommendationer på nätet. Ack, normalt, d.v.s. Det visade sig vara svårt att hitta ett enkelt och säkert recept för hemmabruk. Det fanns bara ett recept som såg ganska passande ut, men jag kunde inte hitta det igen. Jag har en lista över acceptabla komponenter i mitt huvud. Jag bestämde mig för att använda min egen metod. Konstigt nog visade sig resultatet vara mycket acceptabelt. Resultatet blev en förening med tydliga tecken på järnoxid, mycket homogen och fint dispergerad. Dess användning i hallonpulver och en sekundär tändare bekräftade fullständigt att det som behövdes erhölls.
Så vi köper den i trädgårdsbutiken. järnsulfat FeSO4, vi köper piller på apoteket hydroperit, tre förpackningar och magasinering i köket bakpulver NaHCO 3. Vi har alla ingredienser, låt oss börja laga mat. Istället för hydroperittabletter kan du använda en lösning väteperoxid H 2 0 2, finns även på apotek.
I en glasbehållare med en volym på 0,5 liter, lös upp cirka 80 g (en tredjedel av en förpackning) järnsulfat i varmt vatten. Tillsätt bakpulver i små portioner under omrörning. Det bildas något slags skräp i en väldigt otäck färg som skummar mycket.
FeSO4 +2NaHCO3 =FeCO3 +Na2SO4 +H2O+CO2
Därför måste allt göras i diskhon. Tillsätt bakpulver tills skummet nästan slutar. Efter att ha satt blandningen något börjar vi sakta hälla i de krossade hydroperittabletterna. Reaktionen sker återigen ganska snabbt med skumbildning. Blandningen får en karakteristisk färg och den välbekanta lukten av rost uppträder.
2FeCO3 +H2O2 =2FeOOH+2CO2
Vi fortsätter att fylla hydroperiten igen tills skumningen, det vill säga reaktionen, nästan helt slutar.
Vi lämnar vårt kemiska kärl ifred och ser hur en röd fällning bildas - det här är vår oxid, närmare bestämt FeOOH-oxidmonohydrat, eller hydroxid. Allt som återstår är att neutralisera kopplingen. Låt sedimentet lägga sig och rinna av överflödig vätska. Tillsätt sedan rent vatten, låt det sitta och rinna av igen. Vi upprepar detta 3-4 gånger. Slutligen, dumpa sedimentet på en pappershandduk och torka. Det resulterande pulvret är en utmärkt katalysator och kan redan användas för tillverkning av stopins och sekundärtändningssammansättning, "hallon"-krut och för att katalysera karamellraketbränslen. /25.01.2008, kia-soft/
Men det ursprungliga receptet för "hallon" krut specificerar användningen av ren röd oxid Fe 2 O 3. Som experiment med katalys av karamell har visat är Fe 2 O 3 verkligen en något mer aktiv katalysator än FeOOH. För att få järnoxid räcker det att kalcinera den resulterande hydroxiden på en het järnplåt eller helt enkelt i en plåtburk. Som ett resultat bildas rött Fe2O3-pulver.
Efter att ha gjort muffelugnen kalcinerar jag den i 1-1,5 timmar vid en temperatur på 300-350°C. Mycket bekvämt. /kia-soft 06.12.2007/
P.S.
Oberoende forskning av raketforskaren vega har visat att katalysatorn som erhålls med denna metod har ökad aktivitet jämfört med industriella feroxider, vilket är särskilt märkbart i sockerkaramellbränsle som erhålls genom avdunstning.
Metod 2. Erhålla järnoxid Fe 2 O 3 från järnklorid
Det finns information om denna möjlighet på Internet, till exempel på forumet för bulgariska raketforskare, oxid erhölls med hjälp av bikarbonat, på forumet för kemister nämndes denna metod, men jag ägnade inte mycket uppmärksamhet, eftersom jag inte hade järnklorid. Jag blev nyligen påmind om det här alternativet av en gäst på min webbplats RubberBigPepper. Mycket lägligt, eftersom jag var aktivt engagerad i elektronik och köpte klorid. Jag bestämde mig för att testa detta alternativ för att producera järnhydroxid. Metoden är något dyrare ekonomiskt, och huvudkomponenten järnklorid är svårare att få tag på, men beredningsmässigt är det lättare. Så vi behöver järnklorid FeCl 3 Och bakpulver NaHCO 3. Järnklorid används vanligtvis för etsning av kretskort och säljs i radiobutiker.
Häll två teskedar FeCl3-pulver i ett glas varmt vatten och rör om tills det lösts upp. Tillsätt nu bakpulver långsamt under ständig omrörning. Reaktionen fortskrider snabbt med bubblande och skumbildning, så det finns ingen anledning att rusa.
FeCl3 +3NaHCO3 =FeOOH+3NaCl+3CO2 +H2O
Rör om tills bubblandet upphör. Vi står och får samma hydroxid FeOOH i sedimentet. Därefter neutraliserar vi föreningen, som i den första metoden, genom att tömma lösningen flera gånger, tillsätta vatten och sedimentera. Slutligen torkar vi fällningen och använder den som katalysator eller för att erhålla järnoxid Fe 2 O 3 genom kalcinering (se metod 1).
Här är ett enkelt sätt. Utbytet är mycket bra, av två teskedar (~15g) klorid får du 10g hydroxid. Katalysatorerna som erhålls med denna metod har testats och är helt kompatibla. /kia-soft 03/11/2010/
P.S.
Jag kan inte garantera att de kemiska reaktionsekvationerna är 100 % tillförlitliga, men i huvudsak motsvarar de pågående kemiska processer. Fallet med Fe(III)-hydroxid är särskilt grumligt. Enligt alla kanoner bör Fe(OH) 3 fällas ut. Men i närvaro av peroxid (metod 1) och vid förhöjda temperaturer (metod 2) sker i teorin dehydrering av trihydroxiden till FeOOH-monohydrat. Från det yttre är det precis vad som händer. Det resulterande hydroxidpulvret ser ut som rost, och huvudkomponenten i rost är FeOOH. ***
