Demirin bir özelliği değildir. Ütü

24.11.202227.05.2017

Demir orta derecede kimyasal aktiviteye sahip bir metaldir. Birçok mineralin bir parçasıdır: manyetit, hematit, limonit, siderit, pirit.

Limonit örneği

Demirin kimyasal ve fiziksel özellikleri

Normal koşullar altında ve saf haliyle demir, parlak metalik parlaklığa sahip gümüş grisi bir katıdır. Demir iyi bir elektrik ve termal iletkendir. Bu, soğuk bir odada demir bir nesneye dokunulduğunda hissedilebilir. Metal, ısıyı hızlı bir şekilde ilettiğinden, ısının çoğunu kısa sürede insan derisinden uzaklaştırır, dolayısıyla ona dokunduğunuzda üşürsünüz.

Saf demir

Demirin erime noktası 1538°C, kaynama noktası 2862°C’dir. Demirin karakteristik özellikleri iyi süneklik ve eriyebilirliktir.

Basit maddelerle reaksiyona girer: oksijen, halojenler (brom, iyot, flor), fosfor, kükürt. Demir yandığında metal oksitler oluşur. Reaksiyon koşullarına ve iki katılımcı arasındaki oranlara bağlı olarak demir oksitler değişebilir. Reaksiyon denklemleri:

2Fe + O₂ = 2FeO;

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃;

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄.

Bu tür reaksiyonlar yüksek sıcaklıklarda meydana gelir. Demirin özelliklerini incelemek için evde hangi deneylerin yapılabileceğini öğreneceksiniz.

Demirin oksijenle reaksiyonu

Demirin oksijenle reaksiyonu için ön ısıtma gereklidir. Demir kör edici bir alevle yanar ve sıcak demir pulu Fe₃O₄ parçacıklarını saçar. Demir ve oksijenin aynı reaksiyonu, mekanik işlem sırasında sürtünme nedeniyle çok ısındığında havada meydana gelir.

Demir oksijende (veya havada) yandığında demir tortusu oluşur. Reaksiyon denklemi:

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄

3Fe + 2O₂ = FeO Fe₂O₃.

Demir pulu, demirin farklı değerlik değerlerine sahip olduğu bir bileşiktir.

Demir oksitlerin hazırlanması

Demir oksitler, demirin oksijenle etkileşiminin ürünleridir. Bunlardan en ünlüleri FeO, Fe₂O₃ ve Fe₃O₄'dur.

Demir (III) oksit Fe₂O₃, demirin havadaki oksidasyonu ile oluşan turuncu-kırmızı bir tozdur.

Bu madde demir tuzunun havada yüksek sıcaklıkta ayrışmasıyla oluşur. Porselen bir potaya biraz demir (III) sülfat dökülür ve ardından bir gaz ocağının ateşinde ısıtılır. Termal ayrışma sırasında demir sülfat, kükürt oksit ve demir okside parçalanacaktır.

Demir (II, III) oksit Fe₃O₄, toz demirin oksijende veya havada yakılmasıyla oluşur. Oksidi elde etmek için, sodyum veya potasyum nitratla karıştırılmış az miktarda ince demir tozu porselen bir potaya dökülür. Karışım bir gaz yakıcı ile ateşlenir. Isıtıldığında potasyum ve sodyum nitratlar ayrışarak oksijen açığa çıkarır. Demir oksijende yanar ve Fe₃O₄ oksiti oluşturur. Yanma sona erdikten sonra ortaya çıkan oksit, demir pulu halinde porselen kabın dibinde kalır.

Dikkat! Bu deneyleri kendiniz tekrarlamaya çalışmayın!

Demir (II) oksit FeO, demir oksalat inert bir atmosferde ayrıştığında oluşan siyah bir tozdur.

Tanım - Fe (Demir);
Dönem - IV;
Grup - 8 (VIII);
Atom kütlesi - 55.845;
Atom numarası - 26;
Atom yarıçapı = 126 pm;
Kovalent yarıçap = 117 pm;
Elektron dağılımı - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2;
erime sıcaklığı = 1535°C;
kaynama noktası = 2750°C;
Elektronegatiflik (Pauling'e göre/Alred ve Rochow'a göre) = 1,83/1,64;
Oksidasyon durumu: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
Yoğunluk (sayı) = 7,874 g/cm3;
Molar hacim = 7,1 cm3 /mol.

Demir bileşikleri:

Demir, yerkabuğunda alüminyumdan sonra en çok bulunan metaldir (kütlece %5,1).

Dünya'da serbest demir, düşen meteorların yanı sıra külçe şeklinde küçük miktarlarda bulunur.

Endüstriyel olarak demir, demir içeren minerallerden demir cevheri yataklarından çıkarılır: manyetik, kırmızı, kahverengi demir cevheri.

Demirin birçok doğal mineralin bir parçası olduğu ve doğal renklerine neden olduğu söylenmelidir. Minerallerin rengi, Fe 2+ /Fe 3+ demir iyonlarının konsantrasyonuna ve oranına ve ayrıca bu iyonları çevreleyen atomlara bağlıdır. Örneğin, demir iyonlarının safsızlıklarının varlığı birçok değerli ve yarı değerli taşın rengini etkiler: topazlar (soluk sarıdan kırmızıya), safirler (maviden koyu maviye), akuamarinler (açık maviden yeşilimsi maviye), vesaire.

Demir, hayvanların ve bitkilerin dokularında bulunur; örneğin bir yetişkinin vücudunda yaklaşık 5 g demir bulunur. Demir hayati bir elementtir; oksijenin akciğerlerden dokulara ve hücrelere taşınmasına katılan hemoglobin proteininin bir parçasıdır. İnsan vücudunda demir eksikliği ile birlikte anemi (demir eksikliği anemisi) gelişir.

Pirinç. Demir atomunun yapısı.

Demir atomunun elektronik konfigürasyonu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2'dir (bkz. Atomların elektronik yapısı). Diğer elementlerle kimyasal bağ oluşumunda dış 4s seviyesinde bulunan 2 elektron + 3d alt seviyesindeki 6 elektron (toplamda 8 elektron) katılabilir, bu nedenle bileşiklerde demir +8, +6 oksidasyon durumlarını alabilir, +4, +3, +2, +1, (en yaygın olanları +3, +2'dir). Demir ortalama kimyasal aktiviteye sahiptir.

Pirinç. Demir oksidasyon durumları: +2, +3.

Demirin fiziksel özellikleri:

gümüş-beyaz metal;
saf haliyle oldukça yumuşak ve plastiktir;
iyi termal ve elektriksel iletkenliğe sahiptir.

Demir dört modifikasyon formunda mevcuttur (kristal kafesin yapısında farklılık gösterirler): a-demir; β-demir; γ-demir; δ-demir.

Demirin kimyasal özellikleri

sıcaklığa ve oksijen konsantrasyonuna bağlı olarak oksijenle reaksiyona girdiğinde çeşitli ürünler veya demir oksidasyon ürünlerinin bir karışımı (FeO, Fe203, Fe3O4) oluşturulabilir:
3Fe + 2O2 = Fe304;
Düşük sıcaklıklarda demir oksidasyonu:
4Fe + 3O2 = 2Fe203;
su buharı ile reaksiyona girer:
3Fe + 4H20 = Fe304 + 4H2;
ince kırılmış demir, kükürt ve klor (demir sülfür ve klorür) ile ısıtıldığında reaksiyona girer:
Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3;
yüksek sıcaklıklarda silikon, karbon, fosfor ile reaksiyona girer:
3Fe + C = Fe3C;
Demir, diğer metaller ve metal olmayanlarla alaşımlar oluşturabilir;
demir, daha az aktif metalleri tuzlarından uzaklaştırır:
Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu;
Seyreltik asitlerle demir, indirgeyici bir madde olarak etki ederek tuzlar oluşturur:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2;
seyreltik nitrik asit ile demir, konsantrasyonuna bağlı olarak (N2, N20, NO2) çeşitli asit indirgeme ürünleri oluşturur.

Demirin elde edilmesi ve kullanılması

Endüstriyel demir elde edilir eritme dökme demir ve çelik.

Dökme demir, silikon, manganez, kükürt, fosfor ve karbon safsızlıklarını içeren bir demir alaşımıdır. Dökme demirdeki karbon içeriği %2'yi aşar (çelikte %2'den az).

Saf demir elde edilir:

dökme demirden yapılmış oksijen dönüştürücülerde;
demir oksitlerin hidrojen ve iki değerlikli karbon monoksit ile indirgenmesi;
karşılık gelen tuzların elektrolizi.

Dökme demir, demir cevherlerinden demir oksitlerin indirgenmesiyle elde edilir. Demir eritme yüksek fırınlarda gerçekleştirilir. Kok, yüksek fırında ısı kaynağı olarak kullanılır.

Yüksek fırın, onlarca metre yüksekliğinde çok karmaşık bir teknik yapıdır. Refrakter tuğlalarla kaplanmıştır ve dış çelik kasa ile korunmaktadır. 2013 yılı itibarıyla en büyük yüksek fırın, Güney Kore'deki çelik şirketi POSCO tarafından Gwangyang Metalurji Fabrikası'nda inşa edildi (modernizasyondan sonraki fırın hacmi 6.000 metreküp ve yıllık kapasitesi 5.700.000 tondu).

Pirinç. Yüksek fırın.

Yüksek fırında dökme demirin eritilmesi işlemi, fırın sonuna ulaşana kadar birkaç on yıl boyunca sürekli olarak devam eder.

Pirinç. Yüksek fırında demir eritme işlemi.

zenginleştirilmiş cevherler (manyetik, kırmızı, kahverengi demir cevheri) ve kok, yüksek fırının üst kısmından dökülür;
Karbon monoksitin (II) etkisi altında demirin cevherden indirgenmesi işlemleri, yüksek fırının (maden) orta kısmında 450-1100°C sıcaklıkta meydana gelir (demir oksitler metale indirgenir):
- 450-500°C - 3Fe203 + CO = 2Fe304 + CO2;
- 600°C - Fe304 + CO = 3FeO + CO2;
- 800°C - FeO + CO = Fe + C02;
- iki değerlikli demir oksidin bir kısmı kok tarafından indirgenir: FeO + C = Fe + CO.
Buna paralel olarak, silikon ve manganez oksitlerin (demir cevherinde safsızlıklar halinde bulunur) indirgenme süreci meydana gelir; silikon ve manganez, demirin erimesinin bir parçasıdır:
- Si02 + 2C = Si + 2CO;
- Mn203 + 3C = 2Mn + 3CO.
Kireçtaşının termal ayrışması sırasında (yüksek fırına verilir), cevherde bulunan silikon ve alüminyum oksitlerle reaksiyona giren kalsiyum oksit oluşur:
- CaC03 = CaO + C02;
- CaO + SiO2 = CaSiO3;
- CaO + Al203 = Ca(AlO2)2.
1100°C'de demir indirgeme işlemi durur;
Şaftın altında, yüksek fırının en geniş kısmı olan buhar vardır, bunun altında kokun yandığı ve sıvı eritme ürünlerinin oluşturulduğu bir omuz vardır - fırının en altında biriken dökme demir ve cüruf - dövme ;
Ocağın üst kısmında 1500°C sıcaklıkta, üflenen hava akımında kokun yoğun yanması meydana gelir: C + O2 = CO2;
Sıcak koktan geçen karbon monoksit (IV), demir için bir indirgeyici madde olan karbon monoksite (II) dönüştürülür (yukarıya bakın): C02 + C = 2CO;
silikatlar ve kalsiyum alüminosilikatların oluşturduğu cüruflar, dökme demirin üzerinde bulunur ve onu oksijenin etkisinden korur;
ocağın farklı seviyelerinde bulunan özel deliklerden dökme demir ve cüruf dışarı atılır;
Dökme demirin çoğu daha ileri işlemler için kullanılır - çelik eritme.

Çelik, dönüştürücü yöntemi (açık ocak yöntemi hala kullanılmasına rağmen zaten modası geçmiş) veya elektrikli eritme (elektrikli fırınlarda, indüksiyon fırınlarında) kullanılarak dökme demir ve hurda metalden eritilir. Sürecin özü (dökme demir işleme), oksijenle oksidasyon yoluyla karbon ve diğer yabancı maddelerin konsantrasyonunu azaltmaktır.

Yukarıda belirtildiği gibi çelikteki karbon konsantrasyonu %2'yi geçmez. Bu sayede çelik, dökme demirden farklı olarak oldukça kolay bir şekilde dövülebilir ve haddelenebilir, bu da ondan yüksek sertlik ve mukavemete sahip çeşitli ürünlerin yapılmasını mümkün kılar.

Çeliğin sertliği, belirli bir çelik sınıfındaki karbon içeriğine (daha fazla karbon, daha sert çelik) ve ısıl işlem koşullarına bağlıdır. Temperleme (yavaş soğutma) sırasında çelik yumuşar; Söndürüldüğünde (hızlı soğutma) çelik çok sertleşir.

Çeliğe gerekli spesifik özellikleri kazandırmak için alaşım katkı maddeleri eklenir: krom, nikel, silikon, molibden, vanadyum, manganez vb.

Dökme demir ve çelik, ulusal ekonominin sektörlerinin büyük çoğunluğunda en önemli yapısal malzemelerdir.

Demirin biyolojik rolü:

yetişkin insan vücudu yaklaşık 5 g demir içerir;
demir hematopoietik organların işleyişinde önemli bir rol oynar;
demir birçok karmaşık protein kompleksinin (hemoglobin, miyoglobin, çeşitli enzimler) bir parçasıdır.

Dersin Hedefleri:

sergilediği oksidasyon derecesine ve oksitleyici maddenin doğasına bağlı olarak demirin fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında bir fikir oluşturmak;
öğrencilerin teorik düşünmelerini ve bir maddenin özelliklerini, yapısına ilişkin bilgiye dayanarak tahmin etme yeteneklerini geliştirmek;
analiz, karşılaştırma, genelleme, sistemleştirme gibi işlemlere ilişkin kavramsal düşünceyi geliştirmek;
nesnellik, kısa ve netlik, öz kontrol ve etkinlik gibi düşünme niteliklerini geliştirin.

Dersin Hedefleri:

öğrencilerin “Atomun yapısı” konusundaki bilgilerini güncellemek;
bir öğrenme görevinin belirlenmesinden nihai sonuca kadar öğrencilerin kolektif çalışmasını organize etmek (ders için bir referans diyagramı hazırlamak);
“Metaller” konusundaki materyali özetleyin ve demirin özelliklerini ve uygulamasını göz önünde bulundurun;
demirin kimyasal özelliklerini incelemek için çiftler halinde bağımsız araştırma çalışmaları düzenlemek;
Derste öğrencilerin karşılıklı kontrolünü organize etmek.

Ders türü: yeni materyal öğrenmek.

Reaktifler ve ekipmanlar:

demir (toz, plaka, ataş),
kükürt,
hidroklorik asit,
bakır(II) sülfat
demir kristal kafes,
oyun posterleri,
mıknatıs,
konuyla ilgili çeşitli resimler,
test tüpleri,
alkol lambası,
maçlar,
yanıcı maddeleri yakmak için kaşık,
coğrafi Haritalar.

Ders yapısı

Giriş kısmı.
Yeni materyal öğrenme.
Ev ödevi mesajı.
Çalışılan materyalin konsolidasyonu.

Dersler sırasında

1. Giriş kısmı

Zamanı organize etmek.

Öğrencilerin müsaitlik durumu kontrol ediliyor.

Ders konusu mesajı. Konuyu tahtaya ve öğrencilerin not defterlerine kaydedin.

2. Yeni materyal öğrenmek

– Sizce bugünkü dersimizin konusu ne olacak?

1. Demirin görünümüİnsan uygarlığında Demir Çağı'nın başlangıcını işaret ediyordu.

Eski insanlar, cevherden nasıl çıkarılacağını henüz bilmedikleri bir zamanda demiri nereden aldılar? Sümer dilinden tercüme edilen demir, "gökten düşen" bir metaldir. İnsanlığın karşılaştığı ilk demir, meteorlardan elde edilen demirdi. İlk kez 1775 yılında Rus bilim adamı P.S. tarafından "gökten demir taşların düştüğü" kanıtlandı. St.Petersburg'a 600 kg ağırlığında bir yerli demir göktaşı bloğu getiren Saray. En büyük demir göktaşı, 1920 yılında Güney Batı Afrika'da bulunan ve yaklaşık 60 ton ağırlığındaki "Goba" göktaşıdır.Tutankhamun'un mezarını hatırlayalım: altın, altın. Muhteşem işler keyif verir, parlaklık gözleri kamaştırır. Ancak K. Kerram, “Tanrılar, Mezarlar, Bilim Adamları” kitabında Tutankhamun'un küçük demir muskası hakkında şunları yazıyor: “Muska, Mısır'ın en eski ürünlerinden biri ve ... neredeyse tamamen dolu bir mezarda. altın, kültür tarihi açısından en büyük değere sahip olan şey bu mütevazı buluntuydu.” Firavunun mezarında yalnızca birkaç demir eşya bulunmuştur; bunlar arasında tanrı Horus'un demir muskası, demir bıçaklı ve altın saplı küçük bir hançer ve küçük bir demir tabure "Urs" bulunmaktadır.

Bilim adamları, demir-çelik endüstrisinin kökeninin Hitit kabilelerinin yaşadığı Küçük Asya ülkeleri olduğunu öne sürüyorlar. Demir, Avrupa'ya Küçük Asya'dan MÖ 1. binyılda geldi; Avrupa'da Demir Çağı böyle başladı.

Ünlü şam çeliği (veya şam çeliği) Doğu'da Aristoteles zamanında (MÖ IV. Yüzyıl) yapılmıştır. Ancak üretim teknolojisi yüzyıllar boyunca gizli tutuldu.

Farklı türde bir üzüntü hayal ettim
Gri Şam çeliği hakkında.
Çeliğin nasıl temperlendiğini gördüm
Genç kölelerden biri gibi
Onu seçtiler, beslediler,
Böylece eti güç kazansın.
Son tarihi bekledim
Ve sonra kırmızı-sıcak bıçak
Kaslı ete daldılar,
Bitmiş bıçak çıkarıldı.
Çelikten daha güçlüyü Doğu görmedi,
Çelikten daha güçlü ve üzüntüden daha acı.

Şam çeliği sertliği ve esnekliği çok yüksek bir çelik olduğundan, ondan yapılan ürünler bilendiğinde matlaşmama özelliğine sahiptir. Rus metalurji uzmanı P.P. şam çeliğinin sırrını ortaya çıkardı. Anosov. Sıcak çeliği, belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılan özel bir teknik yağ çözeltisi içinde çok yavaş bir şekilde soğuttu; Soğutma işlemi sırasında çelik dövüldü.

(Çizimlerin gösterimi.)

Demir gümüş grisi bir metaldir	Demir gümüş grisi bir metaldir
Bu çiviler demirden yapılmış	Çelik otomotiv endüstrisinde kullanılıyor
Çelik tıbbi aletlerin yapımında kullanılır	Lokomotif yapımında çelik kullanılıyor
	Tüm metaller korozyona maruz kalır
Tüm metaller korozyona maruz kalır

2. PSHEM'de demirin konumu.

PSCEM'de demirin konumunu, çekirdeğin yükünü ve elektronların atomdaki dağılımını öğreniyoruz.

3. Demirin fiziksel özellikleri.

– Demirin hangi fiziksel özelliklerini biliyorsunuz?

Demir, erime noktası 1539 o C olan gümüşi beyaz bir metaldir. Çok sünektir, bu nedenle kolaylıkla işlenir, dövülür, haddelenir, damgalanır. Demir, mıknatıslanma ve manyetikliği giderme özelliğine sahip olduğundan çeşitli elektrikli makine ve cihazlarda elektromıknatıs çekirdeği olarak kullanılır. Termal ve mekanik yöntemlerle, örneğin sertleştirme ve yuvarlamayla daha fazla güç ve sertlik kazandırılabilir.

Kimyasal olarak saf ve ticari olarak saf demir vardır. Teknik olarak saf demir esasen düşük karbonlu çeliktir; %0,02-0,04 oranında karbon ve daha da az oksijen, kükürt, nitrojen ve fosfor içerir. Kimyasal olarak saf demir, %0,01'den az yabancı madde içerir. Kimyasal olarak saf demir - gümüş grisi, parlak metal, görünüş olarak platine çok benzer. Kimyasal olarak saf demir korozyona karşı dayanıklıdır (korozyonun ne olduğunu hatırlayın? Aşındırıcı bir çivinin gösterilmesi) ve asitlere karşı iyi direnç gösterir. Ancak önemsiz miktardaki yabancı maddeler onu bu değerli özelliklerden mahrum bırakır.

4. Demirin kimyasal özellikleri.

Metallerin kimyasal özelliklerine ilişkin bilginize dayanarak demirin hangi kimyasal özelliklere sahip olacağını düşünüyorsunuz?

Deneylerin gösterilmesi.

Demirin kükürt ile etkileşimi.

Pratik iş.

Demirin hidroklorik asit ile etkileşimi.
Demirin bakır (II) sülfatla etkileşimi.

5. Demir kullanımı.

Sorular üzerine konuşma:

– Sizce demirin doğadaki dağılımı nasıldır?

Demir doğada en yaygın bulunan elementlerden biridir. Yer kabuğunda kütle oranı %5,1 olup, bu göstergeye göre oksijen, silikon ve alüminyumdan sonra ikinci sıradadır. Spektral analizle belirlendiği üzere gök cisimlerinde de bol miktarda demir bulunur. Luna otomatik istasyonu tarafından teslim edilen ay toprağı örneklerinde demir, oksitlenmemiş halde bulundu.

Demir cevherleri Dünya'da oldukça yaygındır. Urallardaki dağların isimleri kendi adına konuşuyor: Vysokaya, Magnitnaya, Zheleznaya. Ziraat kimyacıları toprakta demir bileşikleri buluyor.

– Demir doğada hangi formda bulunur?

Demir çoğu kayanın bir bileşenidir. Demir elde etmek için demir içeriği %30-70 veya daha fazla olan demir cevherleri kullanılır. Ana demir cevherleri şunlardır: manyetit - Fe3O4 %72 demir içerir, Güney Urallarda yataklar bulunur, Kursk manyetik anomalisi; hematit - Fe203% 65'e kadar demir içerir, bu tür birikintiler Krivoy Rog bölgesinde bulunur; limonit – Fe2O3 * nH2O %60'a kadar demir içerir, Kırım'da birikintiler bulunur; pirit - FeS 2 yaklaşık% 47 demir içerir, Urallarda birikintiler bulunur. (Kontur haritalarıyla çalışma).

– Demirin insan ve bitki yaşamındaki rolü nedir?

Biyokimyacılar demirin bitki, hayvan ve insan yaşamındaki önemli rolünü keşfettiler. Hemoglobin adı verilen son derece kompleks bir organik bileşiğin parçası olan demir, bu maddenin kırmızı rengini belirler, bu da insan ve hayvan kanının rengini belirler. Bir yetişkinin vücudu,% 75'i hemoglobinin bir parçası olan 3 g saf demir içerir. Hemoglobinin ana rolü, oksijeni akciğerlerden dokulara ve ters yönde - CO2'ye taşımaktır.

Bitkilerin de demire ihtiyacı vardır. Sitoplazmanın bir parçasıdır ve fotosentez sürecine katılır. Demir içermeyen bir alt tabaka üzerinde yetişen bitkilerin yaprakları beyazdır. Alt tabakaya küçük bir demir eklenmesiyle yeşile dönerler. Dahası, beyaz bir tabakayı demir içeren bir tuz çözeltisiyle sürmeye değer ve kısa süre sonra lekeli alan yeşile döner.

Yani, aynı nedenden dolayı - meyve sularında ve dokularda demir bulunması - bitkilerin yaprakları neşeyle yeşile döner ve kişinin yanakları parlak bir şekilde kızarır.

İnsanlığın kullandığı metallerin yaklaşık %90'ı demir bazlı alaşımlardır. Dünyada, diğer metallerden bahsetmeye bile gerek yok, alüminyumdan yaklaşık 50 kat daha fazla demir eritiliyor. Demir bazlı alaşımlar evrenseldir, teknolojik olarak gelişmiştir, erişilebilirdir ve ucuzdur. Demir, uzun bir süre daha medeniyetin temeli olmaya devam edecek.

3. Evdeki materyali yayınlayın

14, örneğin. No. 6, 8, 9 (O.S. Gabrielyan'ın “Kimya 9”, 2003 ders kitabının çalışma kitabına dayanmaktadır).

4. Çalışılan materyalin konsolidasyonu

Tahtaya yazılan referans diyagramını kullanarak bir sonuca varın: Demir nedir ve özellikleri nelerdir?
Grafik dikte (önceden düz bir çizgiyle çizilmiş, 8 parçaya bölünmüş ve dikte sorularına göre numaralandırılmış kağıt sayfaları hazırlayın. Doğru kabul edilen konumun numarasını segment üzerinde bir kulübe "^" ile işaretleyin).

Seçenek 1.

Demir reaktif bir alkali metaldir.
Demirin dövülmesi kolaydır.
Demir, bronz alaşımının bir parçasıdır.
Demir atomunun dış enerji seviyesinde 2 elektron bulunur.
Demir seyreltik asitlerle reaksiyona girer.
Halojenlerle oksidasyon durumu +2 olan halojenürler oluşturur.
Demir oksijenle etkileşime girmez.
Demir, erimiş demir tuzunun elektrolizi ile elde edilebilir.


1	2	3	4	5	6	7	8

Seçenek 2.

Demir gümüş-beyaz bir metaldir.
Demirin mıknatıslanma özelliği yoktur.
Demir atomları oksitleyici özellikler gösterir.
Demir atomunun dış enerji seviyesinde 1 elektron bulunmaktadır.
Demir, bakırı tuzlarının çözeltilerinden uzaklaştırır.
Halojenlerle oksidasyon durumu +3 olan bileşikler oluşturur.
Sülfürik asit çözeltisi ile demir (III) sülfat oluşur.
Demir paslanmaz.


1	2	3	4	5	6	7	8

Görevi tamamladıktan sonra öğrenciler çalışmalarını değiştirir ve kontrol ederler (çalışmaların yanıtları tahtaya asılır veya projektör aracılığıyla gösterilir).

İşaretleme kriterleri:

“5” – 0 hata,
“4” – 1-2 hata,
“3” – 3-4 hata,
“2” – 5 veya daha fazla hata.

İkinci El Kitaplar

Gabrielyan O.S. Kimya 9. sınıf. – M.: Bustard, 2001.
Gabrielyan O.S. Öğretmenler için kitap. – M.: Bustard, 2002.
Gabrielyan O.S. Kimya 9. sınıf. Çalışma kitabı. – M.: Bustard, 2003.
Eğitim endüstrisi. Makalelerin özeti. Sayı 3. – M.: MGIU, 2002.
Malyshkina V. Eğlenceli kimya. – St.Petersburg, “Trigon”, 2001.
Yazılım ve metodolojik materyaller. Kimya notları 8-11. – M.: Bustard, 2001.
Stepin B.D., Alikberova L.Yu. Evde okumak için kimya üzerine bir kitap. – M.: Kimya, 1995.
Kimya dersine gidiyorum. Öğretmenler için kitap. – M.: “1 Eylül”, 2000.

Uygulamalar

Bunu biliyor musun?

Ütü - yaşamın en önemli unsurlarından biri. Kan demir içerir ve kanın rengini ve ana özelliğini - oksijeni bağlama ve serbest bırakma yeteneğini - belirleyen de budur. Bu yeteneğe, hemoglobin molekülünün ayrılmaz bir parçası olan karmaşık bir bileşik - heme - sahiptir. Vücudumuzda hemoglobinin yanı sıra kaslarda oksijen depolayan bir protein olan miyoglobinde de demir bulunur. Demir içeren enzimler de vardır.

Hindistan'da Delhi yakınlarında, yaşı neredeyse 2800 olmasına rağmen en ufak bir pas lekesi bile olmayan bir demir sütun var. Bu, yaklaşık 7 metre yüksekliğinde ve 6,5 ton ağırlığındaki ünlü Kutub Sütunu'dur ve sütunun üzerindeki yazıt, onun 9. yüzyılda dikildiğini göstermektedir. M.Ö e. Demirin paslanması - demir metahidroksit oluşumu - havadaki nem ve oksijenle etkileşimi ile ilişkilidir.

Ancak bu reaksiyon demirde başta karbon, silikon ve kükürt olmak üzere çeşitli yabancı maddelerin yokluğunda gerçekleşmez. Sütun çok saf metalden yapılmıştı: sütundaki demirin %99,72 olduğu ortaya çıktı. Bu, dayanıklılığını ve korozyon direncini açıklar.

1934 yılında Maden Mecmuası'nda “Demir ve çeliğin toprakta paslanma yoluyla iyileştirilmesi” başlıklı makale çıktı. Demirin toprakta paslanarak çeliğe dönüştürülmesi yöntemi eski çağlardan beri insanlar tarafından bilinmektedir. Örneğin Kafkasya'daki Çerkesler şerit demiri toprağa gömdüler ve 10-15 yıl sonra kazarak ondan silah namlusunu, kalkanı veya düşman kemiklerini bile kesebilecek kılıçlar yaptılar.

Hematit

Hematit veya kırmızı demir cevheri – zamanımızın ana metalinin ana cevheri – demir. İçerisindeki demir içeriği %70'e ulaşır. Hematit uzun zamandır bilinmektedir. Babil ve Eski Mısır'da takılarda, mühür yapımında kullanılmış ve kalsedonla birlikte oyma taş olarak en sevilen malzeme olarak kullanılmıştır. Büyük İskender'in kendisini savaşta yenilmez kıldığına inandığı hematit kakmalı bir yüzüğü vardı. Antik çağlarda ve Orta Çağ'da hematitin kanı durduran bir ilaç olduğu biliniyordu. Bu mineralden elde edilen toz, eski çağlardan beri altın ve gümüş ürünlerinde kullanılmaktadır.

Mineralin adı Yunancadan gelmektedir. detaylar– bu mineralin tozunun kiraz veya balmumu kırmızısı rengiyle ilişkilendirilen kan.

Mineralin önemli bir özelliği, rengi kalıcı olarak saklama ve onu en azından küçük bir hematit karışımı içeren diğer minerallere aktarma yeteneğidir. Aziz Isaac Katedrali'nin granit sütunlarının pembe rengi, ince dağılmış hematit ile renklenen feldspatların rengidir. Başkentin metro istasyonlarının dekorasyonunda kullanılan pitoresk jasper desenleri, Kırım'ın turuncu ve pembe carnelianları, tuz katmanlarındaki mercan kırmızısı silvit ve karnallit katmanları, renklerini hematite borçludur.

Kırmızı boya uzun zamandır hematitten yapılmıştır. 15-20 bin yıl önce yapılan tüm ünlü freskler - Altamira Mağarası'nın harika bizonu ve ünlü Cape Mağarası'ndaki mamutlar - kahverengi demir oksitler ve hidroksitlerden yapılmıştır.

Manyetit

Manyetit veya manyetik demir cevheri – %72 oranında demir içeren bir mineral. Bu en zengin demir cevheridir. Bu mineralin dikkat çekici özelliği doğal manyetizması, yani keşfedilmesine yol açan özelliktir.

Romalı bilim adamı Pliny'nin bildirdiğine göre manyetit, adını Yunan çoban Magnes'ten alıyor. Magnes nehrin yukarısındaki tepenin yakınında sürüsünü otlatıyordu. Teselya'da Hindu. Aniden, demir uçlu bir asa ve çivilerle kaplı sandaletler, masif gri taştan yapılmış bir dağ tarafından kendine doğru çekildi. Mineral manyetit ise adını mıknatısa, manyetik alana ve Aristoteles'in zamanından bu güne kadar yakından incelenen gizemli manyetizma olgusunun tamamına vermiştir.

Bu mineralin manyetik özellikleri bugün hala esas olarak yatak aramak için kullanılmaktadır. Kursk Manyetik Anomalisi (KMA) bölgesinde benzersiz demir yatakları bu şekilde keşfedildi. Mineral ağırdır: Elma büyüklüğündeki manyetit örneği 1,5 kg ağırlığındadır.

Antik çağda manyetit, her türlü iyileştirici özelliğe ve mucizeler yaratma yeteneğine sahipti. Yaralardan metal çıkarmak için kullanılıyordu ve Korkunç İvan, onun dikkat çekici kristallerini diğer taşlarla birlikte hazineleri arasında saklıyordu.

Pirit ateşe benzer bir mineraldir

Pirit - Gördüğünüzde şunu haykırmak isteyeceğiniz minerallerden biri: "Gerçekten olan bu mu?" El yapımı ürünlerde, pirit kristallerinde bizi hayrete düşüren en yüksek kesme ve cilalama sınıfının doğanın cömert bir armağanı olduğuna inanmak zor.

Pirit, adını çelik nesnelere çarptığında kıvılcım çıkarma özelliğiyle ilişkilendirilen Yunanca "pyros" - ateş kelimesinden alır. Bu güzel mineral, altın rengi ve neredeyse her zaman net kenarlardaki parlak parlaklığıyla dikkat çekiyor. Özellikleri nedeniyle, pirit eski çağlardan beri bilinmektedir ve altına hücum salgınları sırasında, kuvars damarındaki pirit kıvılcımları birden fazla sıcak baş döndürmüştür. Şimdi bile acemi taş severler sıklıkla piriti altın sanıyor.

Pirit her yerde bulunan bir mineraldir: magmadan, buharlardan ve çözeltilerden ve hatta tortulardan her biri belirli formlarda ve kombinasyonlarda oluşur. Birkaç on yıl boyunca madene düşen bir madencinin cesedinin pirite dönüştüğü bilinen bir durum var. Piritte çok fazla demir vardır -% 46,5, ancak onu çıkarmak pahalı ve kârsızdır.

Hikaye

Demirin bir alet malzemesi olduğu eski çağlardan beri bilinmektedir. Arkeolojik kazılarda bulunan en eski demir objeler M.Ö. 4. binyıla kadar uzanıyor. e. ve eski Sümer ve eski Mısır uygarlıklarına aittir. Bunlar göktaşı demirinden, yani bir demir ve nikel alaşımından (ikincisinin içeriği% 5 ila 30 arasında değişir), Mısır mezarlarından mücevherlerden (M.Ö. 3800 civarında) ve Sümer şehri Ur'dan bir hançerden (yaklaşık olarak) yapılmıştır. MÖ 3100).e.). Görünüşe göre demirin Yunanca ve Latincedeki isimlerinden biri göktaşı demirinin göksel kökeninden geliyor: "sider" ("yıldız" anlamına gelir).

Eritme yoluyla elde edilen demirden yapılan ürünler, Aryan kabilelerinin Avrupa'dan Asya'ya, Akdeniz adalarına ve ötesine (MÖ 4. binyıl sonu ve 3. binyıl) yerleşmesinden bu yana bilinmektedir. Bilinen en eski demir aletler, Mısır'daki Keops Piramidi'nin (MÖ 2530 civarında inşa edilmiş) duvar işçiliğinde bulunan çelik bıçaklardır. Nubian Çölü'ndeki kazıların gösterdiği gibi, o günlerde Mısırlılar, çıkarılan altını ağır manyetit kumundan ayırmaya çalışırken, cevheri kepek ve karbon içeren benzer maddelerle kalsine ettiler. Sonuç olarak, ayrı olarak işlenen altın eriyiğinin yüzeyinde hamurlu bir demir tabakası yüzdü. Keops piramidinde bulunanlar da dahil olmak üzere aletler bu demirden dövülmüştür. Bununla birlikte, Cheops Menkaur'un torununun (M.Ö. 2471-2465) ardından Mısır'da bir kargaşa çıktı: tanrı Ra'nın rahipleri liderliğindeki soylular, iktidardaki hanedanı devirdi ve gaspçılardan oluşan bir sıçrama başladı ve bu, Rahiplerin oğlu ve tanrı Ra'nın enkarnasyonu ilan ettiği bir sonraki hanedan firavunu Userkar (o zamandan beri bu, firavunların resmi statüsü haline geldi). Bu kargaşa sırasında Mısırlıların kültürel ve teknik bilgisi geriledi ve piramit inşa etme sanatının gerilemesi gibi, demir üretim teknolojisi de kayboldu; öyle ki daha sonra bakır bulmak için Sina Yarımadası'nı keşfederken Mısırlılar, orada bulunan demir cevheri yataklarına hiç dikkat etmediler ve komşu Hititler ve Mitannilerden demir aldılar.

Demir üretiminde ilk ustalaşanlar Hutt'lardı; bu, imparatorluklarını Hutt'ların (Türkiye'deki modern Anadolu) topraklarında kuran Hititlerin metinlerinde demirden en eski (M.Ö. 2. binyıl) bahsedilmesiyle gösterilmektedir. Hitit kralı Anitta'nın (MÖ 1800 civarı) metni şöyle diyor:

Puruskhanda şehrine sefere çıktığımda, Puruskhanda şehrinden bir adam önümde eğilmeye geldi (...?) ve teslimiyet işareti olarak bana 1 demir taht ve 1 demir asa (?) hediye etti (?) ...

(kaynak: Giorgadze G.G.// Antik tarih bülteni. 1965. No. 4.)

Eski zamanlarda Halibler demir ürünleri ustaları olarak biliniyordu. Argonotların efsanesi (Kolhis'teki seferleri Truva Savaşı'ndan yaklaşık 50 yıl önce gerçekleşti), Kolhis kralı Eet'in Jason'a Ares'in ve tebaası Kalibrelerin tarlasını sürebilmesi için demir bir saban verdiğini anlatır. , açıklanmaktadır:

Toprağı sürmezler, meyve ağaçları dikmezler, zengin çayırlarda sürü otlatmazlar; işlenmemiş topraklardan cevher ve demir çıkarıyorlar ve bununla yiyecek alışverişinde bulunuyorlar. Emek vermeden gün onlar için başlamıyor; bütün günü gecenin karanlığında ve yoğun duman içinde geçiriyorlar...

Aristoteles çelik üretme yöntemlerini şöyle anlattı: “Halibler ülkelerindeki nehir kumunu birkaç kez yıkadılar, böylece siyah konsantreyi (çoğunlukla manyetit ve hematitten oluşan ağır bir kısım) serbest bıraktılar ve onu fırınlarda erittiler; Bu şekilde elde edilen metal gümüş rengindeydi ve paslanmazdı.”

Çelik eritme için hammadde olarak, genellikle tüm Karadeniz kıyılarında bulunan manyetit kumları kullanıldı: bu manyetit kumları, küçük manyetit, titano-manyetit veya ilmenit tanecikleri ve diğer kaya parçalarının bir karışımından oluşur. Halibanlılar tarafından eritilen çeliğin alaşımlı olduğu ve mükemmel özelliklere sahip olduğu ortaya çıktı. Demir elde etmenin bu benzersiz yöntemi, Haliblerin demiri yalnızca teknolojik bir malzeme olarak yaydıklarını, ancak yöntemlerinin demir ürünlerinin yaygın endüstriyel üretimine yönelik bir yöntem olamayacağını düşündürmektedir. Bununla birlikte, bunların üretimi demir metalurjisinin daha da gelişmesi için bir itici güç görevi gördü.

Antik çağda demire altından daha fazla değer veriliyordu ve Strabon'un anlatımına göre Afrika kabileleri 1 pound demire 10 pound altın veriyordu ve tarihçi G. Areshyan'ın araştırmasına göre bakır, gümüş, altın ve altın fiyatları Antik Hititler arasında demir 1: 160 : 1280: 6400 oranındaydı. O günlerde demir mücevher metali olarak kullanılıyordu, tahtlar ve kraliyet gücünün diğer kıyafetleri ondan yapılıyordu: örneğin İncil'deki Tesniye 3.11 kitabı Refaim kralı Og'un "demir yatağını" anlatır.

Tutankhamun'un mezarında (M.Ö. 1350 dolaylarında) altın çerçeveli demir bir hançer bulundu; muhtemelen Hititler'den diplomatik amaçlarla hediye edilmişti. Ancak Hititler, demirin ve teknolojilerinin geniş çapta yayılması için çaba göstermediler; bu, Mısır firavunu Tutankhamun ile Hitit kralı kayınpederi Hattusil arasında bize ulaşan yazışmalardan da anlaşılıyor. Firavun daha fazla demir göndermesini ister ve Hititlerin kralı kaçamak bir şekilde demir rezervlerinin tükendiğini ve demircilerin tarım işleriyle meşgul olduğunu, bu nedenle kraliyet damadının isteğini yerine getiremeyeceğini söyler ve sadece gönderir. “iyi demirden” (yani çelikten) yapılmış bir hançer. Gördüğünüz gibi Hititler, bilgilerini askeri avantajlar elde etmek için kullanmaya çalıştılar ve başkalarına kendilerine yetişme fırsatı vermediler. Görünüşe göre, demir ürünlerinin ancak Truva Savaşı'ndan ve Hitit gücünün yıkılmasından sonra yaygınlaşmasının nedeni budur; Yunanlıların ticari faaliyetleri sayesinde demir teknolojisi birçok kişi tarafından tanındı ve yeni demir yatakları ve madenleri keşfedildi. Böylece “Bronz” Çağı yerini “Demir” Çağına bıraktı.

Homeros'un açıklamalarına göre, Truva Savaşı sırasında (M.Ö. 1250 civarı) silahlar çoğunlukla bakır ve bronzdan yapılmış olsa da, demir, daha çok değerli bir metal olmasına rağmen zaten iyi biliniyordu ve büyük talep görüyordu. Örneğin İlyada'nın 23. şarkısında Homer, Aşil'in bir disk atma yarışmasında kazanana demirden yapılmış bir disk hediye ettiğini söyler. Akhalar bu demiri Truva atlarından ve Truva atlarının yanında savaşan Halibler de dahil olmak üzere komşu halklardan çıkardılar (İlyada 7.473):

“Diğer Akhalılar takas yoluyla şarap satın aldılar.
Bunları bakırla, gri demirle değiştirdiler.
Öküz derisi veya dik boynuzlu öküzler için olanlar,
Bunlar tam olanları için. Ve neşeli bir ziyafet hazırlandı..."

Belki de demir, Achaean Yunanlılarını, üretiminin sırlarını öğrendikleri Küçük Asya'ya taşınmaya iten nedenlerden biriydi. Ve Atina'daki kazılar bunu zaten MÖ 1100 civarında gösterdi. e. ve daha sonra demir kılıçlar, mızraklar, baltalar ve hatta demir çiviler zaten yaygındı. İncil'deki Yeşu 17:16 kitabı (çapraz başvuru Hakimler 14:4), Filistlilerin (kutsal kitapta geçen "PILISTIM" ve bunlar daha sonraki Helenlerle, özellikle de Pelasgyalılarla akraba olan proto-Yunan kabileleriydi) birçok demir savaş arabasına sahip olduğunu anlatır. O zamanlar demir zaten büyük miktarlarda yaygın olarak kullanılıyordu.

Homer, İlyada ve Odysseia'da demiri "sert metal" olarak adlandırır ve aletlerin sertleşmesini anlatır:

“Etkili bir kalpazan, bir balta ya da balta yapmışsa,
Metal suya atılır, iki katına çıkacak şekilde ısıtılır
Bir kalesi vardı, daldırıyor ... "

Homer demiri zor olarak nitelendiriyor çünkü eski zamanlarda üretiminin ana yöntemi peynir üfleme işlemiydi: alternatif demir cevheri ve kömür katmanları özel fırınlarda (fırınlar - eski “Boynuz”dan - boynuz, boru, başlangıçta öyleydi) kalsine edildi. sadece yere kazılmış bir boru, genellikle bir vadinin yamacında yatay olarak). Demirhanede demir oksitler, oksijeni alan sıcak kömür ile karbon monoksite oksitlenerek metale indirgenir ve cevherin kömürle bu şekilde kalsinasyonu sonucunda hamur benzeri krichine (sünger) demir elde edilir. Kritsa, güçlü çekiç darbeleriyle dövülerek ve yabancı maddeler sıkılarak cüruftan temizlendi. İlk dövmeler nispeten düşük bir sıcaklığa sahipti - dökme demirin erime noktasından belirgin şekilde daha düşüktü, bu nedenle demirin nispeten düşük karbonlu olduğu ortaya çıktı. Güçlü çelik elde etmek için demir çekirdeğin birçok kez kalsine edilmesi ve kömürle dövülmesi gerekiyordu, bu arada metalin yüzey tabakası ayrıca karbonla doyuruldu ve güçlendirildi. "İyi demir" bu şekilde elde edildi - ve çok fazla çalışma gerektirmesine rağmen, bu şekilde elde edilen ürünler bronz olanlardan önemli ölçüde daha güçlü ve daha sertti.

Daha sonra çelik üretimi için daha verimli fırınlar (Rusça'da - yüksek fırın, domna) yapmayı öğrendiler ve fırına hava sağlamak için körük kullandılar. Romalılar, fırındaki sıcaklığın çeliğin erimesine nasıl getirileceğini zaten biliyorlardı (yaklaşık 1400 derece ve saf demir 1535 derecede erir). Bu, erime noktası 1100-1200 derece olan, katı halde çok kırılgan olan (dövülemeyen bile) ve çeliğin esnekliğine sahip olmayan dökme demir üretir. Başlangıçta zararlı bir yan ürün olarak kabul edildi. dökme demir, Rusça'da pik demir, külçeler, aslında dökme demir kelimesinin geldiği yer), ancak daha sonra içinden artan hava üflenerek bir fırında yeniden eritildiğinde dökme demirin kaliteli çeliğe dönüştüğü keşfedildi, fazla karbon yandığı için. Dökme demirden çelik üretmeye yönelik bu iki aşamalı sürecin, kritik olandan daha basit ve daha karlı olduğu ortaya çıktı ve bu prensip, yüzyıllarca pek fazla değişmeden kullanıldı ve bugüne kadar demir malzemeleri üretmenin ana yöntemi olarak kaldı.

Kaynakça: Carl Bax. Dünyanın iç zenginlikleri. M.: İlerleme, 1986, s.244, “Demir” bölümü

ismin kökeni

Slavca “demir” kelimesinin kökeninin birkaç versiyonu vardır (Belarus zaleza, Ukrayna zalizo, Eski Slav. ütü, Bulgarca Zhelyazo, Serbohorv. zhejezo, Lehçe zelazo, Çek železo, Slovence. železo).

Etimolojilerden biri Praslav'ı birbirine bağlar. *želězo Yunanca kelimeyle χαλκός Başka bir versiyona göre demir ve bakır anlamına geliyordu *želězo kelimelere benzer *žely"kaplumbağa" ve *cam"kaya", genel anlam birimi "taş" ile birlikte. Üçüncü versiyon, bilinmeyen bir dilden eski bir ödünç almayı öneriyor.

Cermen dilleri demir (Gotik) adını ödünç aldı. eisarn, İngilizce ütü, Almanca Eisen, Hollanda ijzer, dat. Jern, İsveççe kavanoz) Celtic'ten.

Kelt öncesi kelime *isarno-(> Eski İrlanda iarn'ı, Old Brett hoiarn), muhtemelen atalara ait I.e.'ye kadar uzanır. *h 1 esh 2 r-hayır- “kanlı” anlamsal gelişimi ile “kanlı” > “kırmızı” > “demir”. Başka bir hipoteze göre bu kelime atalara kadar uzanmaktadır. *(H)ish 2 ro- "güçlü, kutsal, doğaüstü güce sahip."

Antik Yunanca kelime σίδηρος , gümüş için kullanılan Slav, Germen ve Baltık sözcükleriyle aynı kaynaktan ödünç alınmış olabilir.

Doğal demir karbonatın adı (siderit) Latince'den gelmektedir. sidereus- yıldızlı; Nitekim insanların eline düşen ilk demir, göktaşı kökenliydi. Belki de bu tesadüf tesadüfi değildir. Özellikle eski Yunanca kelime yanlar (σίδηρος) demir ve Latince için yan taraf"Yıldız" anlamına gelen kelime muhtemelen ortak bir kökene sahiptir.

İzotoplar

Doğal demir dört kararlı izotoptan oluşur: 54 Fe (%5,845 izotop bolluğu), 56 Fe (%91,754), 57 Fe (%2,119) ve 58 Fe (%0,282). Kütle sayıları 45'ten 72'ye kadar olan 20'den fazla kararsız demir izotopu da bilinmektedir; bunların en kararlıları 60 Fe (2009'da güncellenen verilere göre yarı ömür 2,6 milyon yıl), 55 Fe (2,737 yıl), 59 Fe'dir. Fe (44.495 gün) ve 52 Fe (8.275 saat); geri kalan izotopların yarı ömürleri 10 dakikadan azdır.

Demir izotop 56 Fe, en kararlı çekirdeklerden biridir: aşağıdaki elementlerin tümü, bozunum yoluyla nükleon başına bağlanma enerjisini azaltabilir ve önceki tüm elementler, prensip olarak, füzyon yoluyla nükleon başına bağlanma enerjisini azaltabilir. Demirin, normal yıldızların çekirdeklerindeki elementlerin sentez serisini sonlandırdığına (bkz. Demir Yıldız) ve sonraki tüm elementlerin ancak süpernova patlamaları sonucu oluşabileceğine inanılmaktadır.

Demirin jeokimyası

Demirli su ile hidrotermal kaynak. Demir oksitler suyu kahverengiye boyar.

Demir, güneş sistemindeki, özellikle karasal gezegenlerde ve özellikle Dünya'daki en yaygın elementlerden biridir. Karasal gezegenlerdeki demirin önemli bir kısmı gezegenlerin çekirdeklerinde bulunmaktadır ve içeriğinin %90 civarında olduğu tahmin edilmektedir. Yerkabuğundaki demir içeriği %5, mantodaki ise yaklaşık %12'dir. Metaller arasında demir, kabukta bol miktarda bulunan alüminyumdan sonra ikinci sırada gelir. Aynı zamanda tüm demirin yaklaşık %86'sı çekirdekte, %14'ü ise mantoda bulunur. Demir içeriği, piroksen, amfibol, olivin ve biyotit ile ilişkili mafik magmatik kayaçlarda önemli ölçüde artar. Demir, yerkabuğunda meydana gelen hemen hemen tüm dışsal ve içsel süreçler sırasında endüstriyel konsantrasyonlarda birikir. Deniz suyu çok küçük miktarlarda (0,002-0,02 mg/l) demir içerir. Nehir suyunda bu biraz daha yüksektir - 2 mg/l.

Demirin jeokimyasal özellikleri

Demirin en önemli jeokimyasal özelliği çeşitli oksidasyon durumlarının varlığıdır. Nötr formdaki (metalik) demir dünyanın çekirdeğini oluşturur, muhtemelen mantoda bulunur ve yer kabuğunda çok nadiren bulunur. Demirli demir FeO, manto ve kabukta bulunan demirin ana formudur. Oksit demir Fe2O3, yer kabuğunun en üstteki, en oksitlenmiş kısımlarının, özellikle tortul kayaların karakteristiğidir.

Kristal kimyasal özellikleri açısından Fe2+ iyonu, tüm dünyevi kayaların önemli bir bölümünü oluşturan diğer ana elementler olan Mg2+ ve Ca2+ iyonlarına yakındır. Kristal kimyasal benzerliğinden dolayı demir, birçok silikatta magnezyumun ve kısmen de kalsiyumun yerini alır. Bu durumda değişken bileşimli minerallerdeki demir içeriği genellikle sıcaklığın azalmasıyla birlikte artar.

Demir mineralleri

Demir içeren çok sayıda cevher ve mineral bilinmektedir. En büyük pratik öneme sahip olanlar kırmızı demir cevheri (hematit, Fe203; %70'e kadar Fe içerir), manyetik demir cevheri (manyetit, FeFe204, Fe304; %72,4 Fe içerir), kahverengi demir cevheri veya limonit (götit ve hidrogoetit, sırasıyla FeOOH ve FeOOH·nH20). Goetit ve hidrogoetit çoğunlukla, kalınlığı birkaç yüz metreye ulaşan “demir şapkalar” adı verilen hava koşullarına dayanıklı kabuklarda bulunur. Ayrıca göllerdeki veya denizlerin kıyı bölgelerindeki kolloidal çözeltilerden dökülen tortul kökenli de olabilirler. Bu durumda oolitik veya baklagil demir cevherleri oluşur. Vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O genellikle içlerinde bulunur ve siyah uzun kristaller ve radyal agregatlar oluşturur.

Demir sülfitler de doğada yaygındır - pirit FeS2 (kükürt veya demir pirit) ve pirotit. Bunlar demir cevheri değildir; pirit sülfürik asit yapmak için kullanılır ve pirotit sıklıkla nikel ve kobalt içerir.

Rusya demir cevheri rezervleri açısından dünyada birinci sırada yer alıyor. Deniz suyundaki demir içeriği %1·10−5 -1·10−8'dir.

Yaygın olarak bulunan diğer demir mineralleri:

Siderit - FeCO 3 - yaklaşık %35 demir içerir. Sarımsı beyaz (kirliyse gri veya kahverengi renkte) bir renge sahiptir. Yoğunluğu 3 g/cm³, sertliği ise Mohs ölçeğine göre 3,5-4,5'tir.
Markazit - FeS 2 - %46,6 demir içerir. Yoğunluğu 4,6-4,9 g/cm³ ve Mohs ölçeğine göre 5-6 sertliğinde, sarı, pirinç benzeri, bipiramidal eşkenar dörtgen kristaller formunda oluşur.
Löllingite - FeAs 2 - %27,2 demir içerir ve gümüşi beyaz bipiramidal eşkenar dörtgen kristaller formunda oluşur. Yoğunluk 7-7,4 g/cm³, sertlik ise Mohs ölçeğine göre 5-5,5'tir.
Mispickel - FeAsS - %34,3 demir içerir. Mohs ölçeğine göre 5,6-6,2 g/cm³ yoğunluğa ve 5,5-6 sertliğe sahip beyaz monoklinik prizmalar şeklinde oluşur.
Melanterit - FeSO 4 · 7H 2 O - doğada daha az yaygındır ve camsı parlaklığa ve kırılganlığa sahip yeşil (veya safsızlıklar nedeniyle gri) monoklinik kristallerdir. Yoğunluk 1,8-1,9 g/cm³'tür.
Vivianit - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - 2,95 g/cm³ yoğunluğa ve Mohs ölçeğine göre 1,5-2 sertliğe sahip mavi-gri veya yeşil-gri monoklinik kristaller formunda oluşur.

Yukarıda açıklanan demir minerallerine ek olarak örneğin:

Ana mevduat

ABD Jeoloji Araştırması'na (2011 tahmini) göre, dünyanın kanıtlanmış demir cevheri rezervleri yaklaşık 178 milyar tondur. Ana demir yatakları Brezilya (1. sıra), Avustralya, ABD, Kanada, İsveç, Venezuela, Liberya, Ukrayna, Fransa ve Hindistan'da bulunmaktadır. Rusya'da demir, Kursk Manyetik Anomalisi (KMA), Kola Yarımadası, Karelya ve Sibirya'da çıkarılmaktadır. Demirin, manganez ve diğer değerli metallerle birlikte nodüller halinde bulunduğu okyanus tabanı yatakları son zamanlarda önemli bir rol kazanmıştır.

Fiş

Endüstride demir, demir cevherinden, esas olarak hematit (Fe203) ve manyetitten (FeO Fe2O3) elde edilir.

Cevherlerden demir çıkarmanın çeşitli yolları vardır. En yaygın olanı etki alanı işlemidir.

Üretimin ilk aşaması, yüksek fırında 2000 °C sıcaklıkta demirin karbonla indirgenmesidir. Yüksek fırında, kok formundaki karbon, aglomerat veya pelet formundaki demir cevheri ve (kireçtaşı gibi) eritken, yukarıdan beslenir ve aşağıdan basınçlı sıcak hava akımıyla karşılanır.

Fırında kok formundaki karbon, karbon monoksite oksitlenir. Bu oksit, oksijen eksikliğinde yanma sırasında oluşur:

Buna karşılık, karbon monoksit cevherdeki demiri azaltır. Bu reaksiyonun daha hızlı ilerlemesi için ısıtılmış karbon monoksit demir(III) oksitten geçirilir:

Kalsiyum oksit silikon dioksit ile birleşerek cüruf - kalsiyum metasilikat oluşturur:

Cüruf, silikon dioksitin aksine bir fırında eritilir. Demirden daha hafif olan cüruf yüzeyde yüzer - bu özellik cürufu metalden ayırmanıza olanak tanır. Cüruf daha sonra inşaat ve tarımda kullanılabilir. Yüksek fırında üretilen erimiş demir oldukça fazla miktarda karbon (dökme demir) içerir. Dökme demirin doğrudan kullanıldığı durumlar dışında daha fazla işlem yapılması gerekir.

Fazla karbon ve diğer safsızlıklar (kükürt, fosfor), açık ocak fırınlarında veya dönüştürücülerde oksidasyon yoluyla dökme demirden uzaklaştırılır. Alaşımlı çeliklerin eritilmesinde elektrikli fırınlar da kullanılır.

Yüksek fırın prosesinin yanı sıra direkt demir üretimi prosesi de yaygındır. Bu durumda önceden ezilmiş cevher özel kil ile karıştırılarak peletler oluşturulur. Peletler, hidrojen içeren sıcak metan dönüşüm ürünleriyle bir şaft fırınında ateşlenir ve işlenir. Hidrojen demiri kolayca azaltır:

bu durumda demir, kömürde yaygın olarak görülen kükürt ve fosfor gibi yabancı maddelerle kirlenmez. Demir katı halde elde edilir ve daha sonra elektrikli fırınlarda eritilir.

Kimyasal olarak saf demir, tuzlarının çözeltilerinin elektrolizi ile elde edilir.

Fiziki ozellikleri

Polimorfizm olgusu çelik metalurjisi için son derece önemlidir. Çeliğin ısıl işlemi kristal kafesin α-γ geçişleri sayesinde gerçekleşir. Bu olay olmasaydı, çeliğin temeli olan demir bu kadar yaygın bir kullanıma sahip olamazdı.

Demir orta derecede refrakter bir metaldir. Standart elektrot potansiyelleri serisinde demir, hidrojenden önce gelir ve seyreltik asitlerle kolayca reaksiyona girer. Bu nedenle demir, ara aktiviteye sahip metallere aittir.

Demirin erime noktası 1539°C, kaynama noktası 2862°C’dir.

Kimyasal özellikler

Karakteristik oksidasyon durumları

Asit serbest formda mevcut değildir - yalnızca tuzları elde edilir.

Demir, demirin oksidasyon durumları - +2 ve +3 ile karakterize edilir.

Oksidasyon durumu +2, siyah oksit FeO ve yeşil hidroksit Fe(OH)2'ye karşılık gelir. Doğası gereği temeldirler. Tuzlarda Fe(+2) katyon halinde bulunur. Fe(+2) zayıf bir indirgeyici ajandır.

Oksidasyon durumu +3, kırmızı-kahverengi oksit Fe203 ve kahverengi hidroksit Fe(OH)3'e karşılık gelir. Asidik olmasına rağmen doğası gereği amfoteriktirler ve temel özellikleri zayıf bir şekilde ifade edilir. Böylece Fe 3+ iyonları asidik ortamda dahi tamamen hidrolize olur. Fe(OH) 3 yalnızca konsantre alkalilerde çözünür (ve o zaman bile tamamen çözülmez). Fe203 alkalilerle yalnızca füzyon üzerine reaksiyona girerek ferritler (serbest formda bulunmayan HFeO2 asidinin resmi asit tuzları) verir:

Demir (+3) çoğunlukla zayıf oksitleyici özellikler gösterir.

Redoks koşulları değiştiğinde oksidasyon durumları +2 ve +3 kolaylıkla birbirleri arasında değişir.

Ayrıca +8/3 olan demirin formal oksidasyon durumu olan Fe304 oksit de vardır. Ancak bu oksit demir (II) ferrit Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 olarak da düşünülebilir.

Ayrıca +6 oksidasyon durumu da vardır. Karşılık gelen oksit ve hidroksit serbest formda mevcut değildir, ancak tuzlar elde edilir - ferratlar (örneğin, K2FeO4). Demir (+6) içlerinde anyon formunda bulunur. Ferratlar güçlü oksitleyici ajanlardır.

Basit bir maddenin özellikleri

200 °C'ye kadar sıcaklıklarda havada depolandığında demir, yavaş yavaş yoğun bir oksit filmi ile kaplanır ve bu, metalin daha fazla oksidasyonunu önler. Nemli havada demir, oksijen ve nemin metale erişimini ve tahribatını engellemeyen gevşek bir pas tabakasıyla kaplanır. Pasın sabit bir kimyasal bileşimi yoktur, yaklaşık olarak kimyasal formülü Fe 2 O 3 xH 2 O olarak yazılabilir.

Demir(II) bileşikleri

Demir(II) oksit FeO temel özelliklere sahiptir; Fe(OH)2 bazı buna karşılık gelir. Demir (II) tuzları açık yeşil renktedir. Özellikle nemli havada saklandıklarında demire (III) oksidasyon nedeniyle kahverengiye dönerler. Demir(II) tuzlarının sulu çözeltileri depolanırken de aynı süreç meydana gelir:

Sulu çözeltilerdeki demir(II) tuzlarından en kararlı olanı Mohr tuzudur - çift amonyum ve demir(II) sülfat (NH4)2Fe(S04)26H20.

Potasyum hekzasiyanoferrat(III) K3 (kırmızı kan tuzu), çözeltideki Fe2+ iyonları için reaktif görevi görebilir. Fe 2+ ve 3− iyonları etkileşime girdiğinde Turnboole mavisi çökeltisi oluşur:

Solüsyondaki demirin (II) kantitatif tespiti için, geniş bir pH aralığında (4-9) demir (II) (maksimum ışık absorpsiyonu - 520 nm) ile kırmızı bir FePhen 3 kompleksi oluşturan fenantrolin Phen kullanılır.

Demir(III) bileşikleri

Çözeltilerdeki demir(III) bileşikleri metalik demir ile indirgenir:

Demir(III), şap gibi tek yüklü katyonlarla çift sülfatlar oluşturma kapasitesine sahiptir; örneğin, KFe(SO4)2 - demir-potasyum şap, (NH4)Fe(SO4)2 - demir-amonyum şap, vb. .

Solüsyondaki demir(III) bileşiklerinin kalitatif tespiti için Fe3+ iyonlarının SCN - tiyosiyanat iyonları ile kalitatif reaksiyonu kullanılır. Fe3+ iyonları SCN− anyonlarıyla etkileşime girdiğinde, parlak kırmızı demir tiyosiyanat kompleksleri 2+, +, Fe(SCN)3, -'den oluşan bir karışım oluşur. Karışımın bileşimi (ve dolayısıyla renginin yoğunluğu) çeşitli faktörlere bağlıdır, bu nedenle bu yöntem demirin kalitatif olarak doğru bir şekilde belirlenmesi için geçerli değildir.

Fe3+ iyonları için bir başka yüksek kaliteli reaktif, potasyum hekzasiyanoferrat(II) K4'tür (sarı kan tuzu). Fe 3+ ve 4− iyonları etkileştiğinde, Prusya mavisinin parlak mavi bir çökeltisi oluşur:

Demir(VI) bileşikleri

Ferratların oksitleyici özellikleri suyu dezenfekte etmek için kullanılır.

Demir bileşikleri VII ve VIII

Demir (VIII) bileşiklerinin elektrokimyasal olarak hazırlandığına dair raporlar vardır. , , , ancak bu sonuçları doğrulayan bağımsız çalışmalar yoktur.

Başvuru

Demir cevheri

Demir, en çok kullanılan metallerden biridir ve küresel metalurjik üretimin %95'ini oluşturur.

Demir, en önemli yapısal malzemeler olan çeliklerin ve dökme demirlerin ana bileşenidir.
Demir, diğer metallere (örneğin nikel) dayanan alaşımların bir parçası olabilir.
Manyetik demir oksit (manyetit), uzun vadeli bilgisayar bellek aygıtlarının üretiminde önemli bir malzemedir: sabit sürücüler, disketler vb.
Ultra ince manyetit tozu birçok siyah beyaz lazer yazıcıda toner olarak polimer granüllerle karıştırılarak kullanılır. Bu, hem manyetitin siyah rengini hem de mıknatıslanmış transfer silindirine yapışma yeteneğini kullanır.
Bir dizi demir bazlı alaşımın benzersiz ferromanyetik özellikleri, bunların elektrik mühendisliğinde transformatörlerin ve elektrik motorlarının manyetik çekirdekleri için yaygın olarak kullanılmasına katkıda bulunur.
Demir (III) klorür (ferrik klorür), amatör radyo uygulamalarında baskılı devre kartlarının aşındırılması için kullanılır.
Bakır sülfatla karıştırılmış demir sülfat heptat (demir sülfat), bahçecilik ve inşaatta zararlı mantarlarla mücadele etmek için kullanılır.
Demir, demir-nikel pillerde ve demir-hava pillerinde anot olarak kullanılır.
Demir ve demir klorürlerin yanı sıra sülfatlarının sulu çözeltileri, endüstriyel işletmelerin su arıtımında doğal ve atık suyun saflaştırılması işlemlerinde pıhtılaştırıcı olarak kullanılır.

Demirin biyolojik önemi

Canlı organizmalarda demir, oksijen değişimi (solunum) süreçlerini katalize eden önemli bir eser elementtir. Yetişkin insan vücudu yaklaşık 3,5 gram demir içerir (yaklaşık% 0,02), bunun% 78'i kan hemoglobininin ana aktif elemanıdır, geri kalanı hücrelerdeki solunum süreçlerini katalize eden diğer hücrelerin enzimlerinin bir parçasıdır. Demir eksikliği vücutta bir hastalık (bitkilerde kloroz, hayvanlarda anemi) olarak kendini gösterir.

Tipik olarak demir, enzimlere hem adı verilen bir kompleks formunda girer. Özellikle bu kompleks, kandaki oksijenin insan ve hayvanların tüm organlarına taşınmasını sağlayan en önemli protein olan hemoglobinde bulunur. Ve kanı karakteristik kırmızı rengine boyayan da odur.

Hem dışındaki demir kompleksleri, örneğin metanı metanole oksitleyen metan monooksijenaz enziminde, DNA sentezinde yer alan önemli ribonükleotid redüktaz enziminde bulunur.

Bazı bakterilerde inorganik demir bileşikleri bulunur ve bazen onlar tarafından havadaki nitrojeni sabitlemek için kullanılır.

Demir, hayvanların ve insanların vücuduna yiyecekle girer (karaciğer, et, yumurta, baklagiller, ekmek, tahıllar ve pancar en zenginleridir). İlginç bir şekilde, ıspanak bir zamanlar yanlışlıkla bu listeye dahil edilmişti (analiz sonuçlarındaki bir yazım hatası nedeniyle - ondalık noktadan sonraki "ekstra" sıfır kaybolmuştu).

Aşırı dozda demir (200 mg veya daha yüksek) toksik etkiye sahip olabilir. Aşırı dozda demir vücudun antioksidan sistemini inhibe eder, bu nedenle sağlıklı kişilerin demir takviyesi alması önerilmez.

Notlar

Kimyasal ansiklopedi: 5 ciltte / Yayın Kurulu: Knunyants I. L. (baş editör). - M .: Sovyet Ansiklopedisi, 1990. - T. 2. - S. 140. - 671 s. - 100.000 kopya.
Karapetyants M. Kh., Drakin S. I. Genel ve inorganik kimya: Üniversiteler için ders kitabı. - 4. baskı, silindi. - M.: Kimya, 2000, ISBN 5-7245-1130-4, s. 529
M. Vasmer. Rus dilinin etimolojik sözlüğü. - İlerlemek. - 1986. - T. 2. - S. 42-43.
Trubaçov O. N. Slav etimolojileri. // Slav dilbiliminin soruları, No. 2, 1957.
Boryś W. Yavaş etimolojikzny języka polskiego. - Krakov: Wydawnictwo Literackie. - 2005. - S.753-754.
Walde A. Lateinisches etimologisches Wörterbuch. - Carl Winter'ın Universitätsbuchhandlung'u. - 1906. - S. 285.
Meie A. Germen dil grubunun temel özellikleri. -URSS. - 2010. - S.141.
Matasovic R. Proto-Kelt'in Etimolojik Sözlüğü. - Brill. - 2009. - S.172.
Mallory, J.P., Adams, D.Q. Hint-Avrupa Kültürü Ansiklopedisi. - Fitzroy-Dearborn. - 1997. - S.314.
"60 Fe Yarı Ömrünün Yeni Ölçümü". Fiziksel İnceleme Mektupları 103 : 72502. DOI:10.1103/PhysRevLett.103.072502.
G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot ve A.H. Wapstra (2003). "Nükleer ve bozunma özelliklerinin NUBASE değerlendirmesi." Nükleer Fizik A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
Yu.M. Shirokov, N.P. Yudin. Nükleer Fizik. M.: Nauka, 1972. Bölüm Nükleer kozmofizik.
R. Ripan, I. Ceteanu.İnorganik kimya // Ametallerin kimyası = Chimia metalelor. - Moskova: Mir, 1972. - T. 2. - S. 482-483. - 871 s.
Altın ve Kıymetli Madenler
Çeliğin metalurjisi ve ısıl işlemi. Ref. ed. 3 cilt / Ed. M. L. Bershtein, A. G. Rakhstadt. - 4. baskı, revize edildi. ve ek T. 2. Isıl işlemin temelleri. 2 kitapta. Kitap 1. M .: Metalurji, 1995. 336 s.
T. Takahashi ve W.A. Bassett, "Demirin Yüksek Basınçlı Polimorfu" Bilim, Cilt. 145 #3631, 31 Temmuz 1964, s 483-486.
Schilt A. 1,10-fenantrolin ve İlgili Bileşiklerin Analitik Uygulaması. Oxford, Pergamon Press, 1969.
Lurie Yu.Yu.Analitik kimya el kitabı. M., Kimya, 1989. S. 297.
Lurie Yu.Yu.Analitik kimya el kitabı. M., Kimya, 1989, S.315.
Brouwer G. (ed.) İnorganik Sentez El Kitabı. cilt 5. M., Mir, 1985. sayfa 1757-1757.
Remy G. İnorganik kimya kursu. cilt 2. M., Mir, 1966. S. 309.
Kiselev Yu.M., Kopelev N.S., Spitsyn V.I., Martynenko L.I. Oktavalan demir // Dokl. SSCB Bilimler Akademisi. 1987.T.292. S.628-631
Perfilyev Yu.D., Kopelev N.S., Kiselev Yu.M., Spitsyn V. I. Mössbauer'in oktavalent demir çalışması // Dokl. SSCB Bilimler Akademisi. 1987.T.296. s.1406-1409
Kopelev N.S., Kiselev Yu.M., Perfiliev Yu.D. Daha yüksek oksidasyon durumlarında oksokompleks demirin Mossbauer spektroskopisi // J. Radioanal. Çekirdek Kimya 1992.V.157. R.401-411.
“Rusya Federasyonu nüfusunun çeşitli grupları için enerji ve besin maddelerine yönelik fizyolojik ihtiyaç normları” MR 2.3.1.2432-08

Kaynaklar (Tarih bölümüne)

G. G. Giorgadze."Anitta Metni" ve Hititlerin erken dönem tarihine ilişkin bazı sorular
R. M. Abramishvili. Doğu Gürcistan topraklarında demirin geliştirilmesi konusunda, VGMG, XXII-B, 1961.
Khakhutaishvili D.A. Antik Kolhis demir metalurjisinin tarihi üzerine. Antik tarihin soruları (Kafkas-Ortadoğu koleksiyonu, sayı 4). Tiflis, 1973.
Herodot."Tarih", 1:28.
Homer."İlyada", "Odyssey".
Virgil."Aeneid", 3:105.
Aristo.“İnanılmaz söylentiler üzerine”, II, 48. VDI, 1947, Sayı 2, s.327.
Lomonosov M. V. Metalurjinin ilk temelleri.

Ayrıca bakınız

Kategori:Demir bileşikleri

Bağlantılar

İnsan vücudunda demir eksikliği ve fazlalığının neden olduğu hastalıklar

D. I. Mendeleev'in kimyasal elementlerin periyodik tablosu




																						Fe

Saf haliyle demir, kolayca işlenebilen sünek gri bir metaldir. Yine de insanlar için Fe elementi, karbon ve metal alaşımlarının (çelik ve dökme demir) oluşumuna izin veren diğer yabancı maddelerle kombinasyon halinde daha pratiktir. % 95 - bu, gezegende üretilen tüm metal ürünlerin tam olarak ne kadarının ana element olarak demir içerdiğidir.

Demir: tarih

İnsan tarafından yapılan ilk demir ürünleri, bilim adamları tarafından M.Ö. 4. binyılda tarihlenmektedir. ve çalışmalar, bunların üretiminde yüzde 5-30 oranında nikel içeriği ile karakterize edilen meteorik demirin kullanıldığını göstermiştir. İlginçtir, ancak insanlık Fe'yi eriterek çıkarma konusunda ustalaşana kadar demir, altından daha değerliydi. Bu, daha güçlü ve daha güvenilir çeliğin, alet ve silah üretimi için bakır ve bronzdan çok daha uygun olmasıyla açıklandı.

Eski Romalılar ilk dökme demirin nasıl üretileceğini öğrendiler: Fırınları cevherin sıcaklığını 1400 o C'ye çıkarabiliyorken, dökme demir için 1100-1200 o C yeterliydi.Daha sonra erime noktası olan saf çelik de elde ettiler. bilindiği gibi 1535 santigrat derecedir.

Fe'nin kimyasal özellikleri

Demir neyle etkileşime girer? Demir, oksit oluşumunun eşlik ettiği oksijenle etkileşime girer; oksijen varlığında su ile; sülfürik ve hidroklorik asitlerle:

3Fe+2O2 = Fe3O4
4Fe+3O2 +6H2O = 4Fe(OH)3
Fe+H2S04 = FeS04 +H2
Fe+2HCl = FeCl2 +H2

Ayrıca demir, alkalilerle yalnızca güçlü oksitleyici maddelerin erimiş olması durumunda reaksiyona girer. Demir, normal sıcaklıklarda oksitleyici maddelerle reaksiyona girmez, ancak her zaman arttığında reaksiyona girmeye başlar.

İnşaatta demir kullanımı

Bugün inşaat sektöründe demir kullanımı fazla tahmin edilemez çünkü metal yapılar kesinlikle herhangi bir modern binanın temelidir. Bu alanda Fe, adi çeliklerde, dökme demirde ve ferforjede kullanılmaktadır. Bu eleman kritik yapılardan ankraj cıvatalarına ve çivilere kadar her yerde bulunur.

Çelikten yapılan bina yapılarının inşaatı çok daha ucuzdur ve ayrıca daha yüksek inşaat oranlarından da söz edebiliriz. Bu, inşaatta demir kullanımını önemli ölçüde artırırken endüstrinin kendisi de yeni, daha verimli ve güvenilir Fe bazlı alaşımların kullanımını benimsiyor.

Demirin endüstride kullanımı

Demir ve alaşımlarının (dökme demir ve çelik) kullanımı modern takım tezgahlarının, uçakların, alet yapımının ve diğer ekipmanların imalatının temelidir. Fe siyanürler ve oksitler sayesinde boya ve vernik endüstrisinde işlev görür; demir sülfatlar su arıtımında kullanılır. Fe+C bazlı alaşımlar kullanılmadan ağır sanayi tamamen düşünülemez. Kısacası Demir, yeri doldurulamaz, ancak aynı zamanda erişilebilir ve nispeten ucuz bir metaldir ve alaşımlarının bir parçası olarak neredeyse sınırsız bir uygulama alanına sahiptir.

Demirin tıpta kullanımı

Her yetişkinin 4 grama kadar demir içerdiği bilinmektedir. Bu element vücudun işleyişi, özellikle dolaşım sisteminin (kırmızı kan hücrelerindeki hemoglobin) sağlığı açısından son derece önemlidir. Demir eksikliği anemisinin gelişmesini önlemek için Fe düzeylerini artırabilen birçok demir bazlı ilaç vardır.

Ütü- endüstride ve günlük yaşamda kullanımı neredeyse sınırsız olan metal. Demirin dünya metal üretimindeki payı %95 civarındadır. Diğer malzemeler gibi kullanımı da belirli özelliklerle belirlenir.

Demir, insan uygarlığının gelişmesinde büyük rol oynadı. İlkel insan, MÖ birkaç bin yıl boyunca demir aletler kullanmaya başladı. O zamanlar bu metalin tek kaynağı Dünya'ya düşen ve oldukça saf demir içeren meteorlardı. Bu, birçok halk arasında demirin göksel kökeni hakkında efsanelerin ortaya çıkmasına neden oldu.

MÖ 2. binyılın ortasında. Mısır'da demir cevherlerinden demir çıkarılması konusunda uzmanlaştı. Bunun insanlık tarihinde Taş ve Tunç Çağlarının yerini alan Demir Çağı'nın başlangıcı olduğuna inanılıyor. Ancak, zaten 3-4 bin yıl önce, Kuzey Karadeniz bölgesinin sakinleri - Kimmerler - bataklık cevherinden demir eritiyordu.

Demir günümüze kadar önemini kaybetmemiştir. Bu, modern teknolojinin en önemli metalidir. Düşük mukavemeti nedeniyle demir pratikte saf haliyle kullanılmaz. Ancak günlük yaşamda çelik veya dökme demir ürünlere genellikle "demir" adı verilir. Sonuçta önemli yapısal malzemeler (çelik ve dökme demir) demir ve karbon alaşımlarıdır. Onlardan çok çeşitli ürünler yapılır.

Prens Vladimir anıtının sekizgen kaidesi tuğladan yapılmış ve dökme demirle kaplanmıştır.

Brüksel'deki Atomium'un devasa yapısının prototipi, demir kristal kafesin bir modeliydi. Yeniden inşanın ardından Atomium yeniden halka açıldı. Her 240 m2'lik topun orijinal kaplaması 720 adet üçgen alüminyum plakadan yapılmıştır. Şimdi bunların yerini 48 paslanmaz çelik plaka aldı.

Ayrıca demir, nikel gibi diğer metallere dayalı alaşımların bir bileşeni de olabilir. Manyetik alaşımlar ayrıca demir içerir.

Yüksek ve düşük sıcaklıklara, vakuma ve yüksek basınca dayanabilen demir bazlı malzemeler yaratılmıştır. Agresif ortamlara, alternatif voltaja, radyoaktif radyasyona vb. başarıyla dayanırlar.

Demir ve alaşımlarının üretimi sürekli artmaktadır. Bu malzemeler evrenseldir, teknolojik olarak gelişmiştir, erişilebilirdir ve büyük miktarlarda ucuzdur. Demirin hammadde tabanı oldukça geniştir. Halihazırda keşfedilmiş olan demir cevheri rezervleri en az iki yüzyıl dayanacaktır. Bu nedenle demir uzun süre medeniyetin “temeli” olarak kalacaktır.

Demir, Mısır, Mezopotamya ve Hindistan'da uzun zamandır sanatsal bir malzeme olarak kullanılmaktadır. Orta Çağ'dan beri demir alaşımlarından yapılmış çok sayıda sanatsal ürün korunmuştur. Modern sanatçılar da demir alaşımlarını yaygın olarak kullanıyor. Siteden materyal

Pek çok sanatsal ürün arasında, Ukraynalı ustaların sanat eseri olan “Mertsalov Palmiyesi” göz ardı edilemez. 1886 yılında Aleksey Mertsalov tarafından Yuzovsky Metalurji Fabrikasında dövüldü. Nijniy Novgorod'daki Tüm Rusya Sanayi ve Sanat Sergisi Büyük Ödülü'ne layık görüldü. 1900 yılında Yuzovsky fabrikasının sergisi kapsamında "Palma Mertsalova" Paris'teki Dünya Sergisinde en yüksek ödülü aldı.

Ve 21. yüzyılda. Demir kullanmayan sanayi bulmak zor. Pek çok metal fonksiyonunun kimya endüstrisinin yarattığı sentetik malzemelere geçmesiyle de önemi azalmamıştır.

Dersin Hedefleri:

sergilediği oksidasyon derecesine ve oksitleyici maddenin doğasına bağlı olarak demirin fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında bir fikir oluşturmak;
Öğrencilerin teorik düşünmelerini ve bir maddenin özelliklerini, yapısı hakkındaki bilgiye dayanarak tahmin etme yeteneklerini geliştirmek;
analiz, karşılaştırma, genelleme, sistemleştirme gibi işlemlere ilişkin kavramsal düşünceyi geliştirmek;
nesnellik, kısa ve netlik, öz kontrol ve etkinlik gibi düşünme niteliklerini geliştirin.

Dersin Hedefleri:

öğrencilerin “Atomun yapısı” konusundaki bilgilerini güncellemek;
bir öğrenme görevinin belirlenmesinden nihai sonuca kadar öğrencilerin kolektif çalışmasını organize etmek (ders için bir referans diyagramı hazırlamak);
“Metaller” konusundaki materyali özetleyin ve demirin özelliklerini ve uygulamasını göz önünde bulundurun;
demirin kimyasal özelliklerini incelemek için çiftler halinde bağımsız araştırma çalışmaları düzenlemek;
Derste öğrencilerin karşılıklı kontrolünü organize etmek.

Ders türü: yeni materyal öğrenmek.

Reaktifler ve ekipmanlar:

demir (toz, plaka, ataş),
kükürt,
hidroklorik asit,
bakır(II) sülfat
demir kristal kafes,
oyun posterleri,
mıknatıs,
konuyla ilgili çeşitli resimler,
test tüpleri,
alkol lambası,
maçlar,
yanıcı maddeleri yakmak için kaşık,
coğrafi Haritalar.

Ders yapısı

Giriş kısmı.
Yeni materyal öğrenme.
Ev ödevi mesajı.
Çalışılan materyalin konsolidasyonu.

Dersler sırasında

1. Giriş kısmı

Zamanı organize etmek.

Öğrencilerin müsaitlik durumu kontrol ediliyor.

Ders konusu mesajı. Konuyu tahtaya ve öğrencilerin not defterlerine kaydedin.

2. Yeni materyal öğrenmek

– Sizce bugünkü dersimizin konusu ne olacak?

1. Demirin görünümüİnsan uygarlığında Demir Çağı'nın başlangıcını işaret ediyordu.

Ünlü şam çeliği (veya şam çeliği) Doğu'da Aristoteles zamanında (MÖ IV. Yüzyıl) yapılmıştır. Ancak üretim teknolojisi yüzyıllar boyunca gizli tutuldu.

Farklı türde bir üzüntü hayal ettim
Gri Şam çeliği hakkında.
Çeliğin nasıl temperlendiğini gördüm
Genç kölelerden biri gibi
Onu seçtiler, beslediler,
Böylece eti güç kazansın.
Son tarihi bekledim
Ve sonra kırmızı-sıcak bıçak
Kaslı ete daldılar,
Bitmiş bıçak çıkarıldı.
Çelikten daha güçlüyü Doğu görmedi,
Çelikten daha güçlü ve üzüntüden daha acı.

(Çizimlerin gösterimi.)

Demir gümüş grisi bir metaldir	Demir gümüş grisi bir metaldir
Bu çiviler demirden yapılmış	Çelik otomotiv endüstrisinde kullanılıyor
Çelik tıbbi aletlerin yapımında kullanılır	Lokomotif yapımında çelik kullanılıyor
	Tüm metaller korozyona maruz kalır
Tüm metaller korozyona maruz kalır

2. PSHEM'de demirin konumu.

PSCEM'de demirin konumunu, çekirdeğin yükünü ve elektronların atomdaki dağılımını öğreniyoruz.

3. Demirin fiziksel özellikleri.

– Demirin hangi fiziksel özelliklerini biliyorsunuz?

4. Demirin kimyasal özellikleri.

Metallerin kimyasal özelliklerine ilişkin bilginize dayanarak demirin hangi kimyasal özelliklere sahip olacağını düşünüyorsunuz?

Deneylerin gösterilmesi.

Demirin kükürt ile etkileşimi.

Pratik iş.

Demirin hidroklorik asit ile etkileşimi.
Demirin bakır (II) sülfatla etkileşimi.

5. Demir kullanımı.

Sorular üzerine konuşma:

– Sizce demirin doğadaki dağılımı nasıldır?

Demir cevherleri Dünya'da oldukça yaygındır. Urallardaki dağların isimleri kendi adına konuşuyor: Vysokaya, Magnitnaya, Zheleznaya. Ziraat kimyacıları toprakta demir bileşikleri buluyor.

– Demir doğada hangi formda bulunur?

– Demirin insan ve bitki yaşamındaki rolü nedir?

Yani, aynı nedenden dolayı - meyve sularında ve dokularda demir bulunması - bitkilerin yaprakları neşeyle yeşile döner ve kişinin yanakları parlak bir şekilde kızarır.

3. Evdeki materyali yayınlayın

14, örneğin. No. 6, 8, 9 (O.S. Gabrielyan'ın “Kimya 9”, 2003 ders kitabının çalışma kitabına dayanmaktadır).

4. Çalışılan materyalin konsolidasyonu

Tahtaya yazılan referans diyagramını kullanarak bir sonuca varın: Demir nedir ve özellikleri nelerdir?
Grafik dikte (önceden düz bir çizgiyle çizilmiş, 8 parçaya bölünmüş ve dikte sorularına göre numaralandırılmış kağıt sayfaları hazırlayın. Doğru kabul edilen konumun numarasını segment üzerinde bir kulübe "^" ile işaretleyin).

Seçenek 1.

Demir reaktif bir alkali metaldir.
Demirin dövülmesi kolaydır.
Demir, bronz alaşımının bir parçasıdır.
Demir atomunun dış enerji seviyesinde 2 elektron bulunur.
Demir seyreltik asitlerle reaksiyona girer.
Halojenlerle oksidasyon durumu +2 olan halojenürler oluşturur.
Demir oksijenle etkileşime girmez.
Demir, erimiş demir tuzunun elektrolizi ile elde edilebilir.


1	2	3	4	5	6	7	8

Seçenek 2.

Demir gümüş-beyaz bir metaldir.
Demirin mıknatıslanma özelliği yoktur.
Demir atomları oksitleyici özellikler gösterir.
Demir atomunun dış enerji seviyesinde 1 elektron bulunmaktadır.
Demir, bakırı tuzlarının çözeltilerinden uzaklaştırır.
Halojenlerle oksidasyon durumu +3 olan bileşikler oluşturur.
Sülfürik asit çözeltisi ile demir (III) sülfat oluşur.
Demir paslanmaz.


1	2	3	4	5	6	7	8

Görevi tamamladıktan sonra öğrenciler çalışmalarını değiştirir ve kontrol ederler (çalışmaların yanıtları tahtaya asılır veya projektör aracılığıyla gösterilir).

İşaretleme kriterleri:

“5” – 0 hata,
“4” – 1-2 hata,
“3” – 3-4 hata,
“2” – 5 veya daha fazla hata.

İkinci El Kitaplar

Gabrielyan O.S. Kimya 9. sınıf. – M.: Bustard, 2001.
Gabrielyan O.S. Öğretmenler için kitap. – M.: Bustard, 2002.
Gabrielyan O.S. Kimya 9. sınıf. Çalışma kitabı. – M.: Bustard, 2003.
Eğitim endüstrisi. Makalelerin özeti. Sayı 3. – M.: MGIU, 2002.
Malyshkina V. Eğlenceli kimya. – St.Petersburg, “Trigon”, 2001.
Yazılım ve metodolojik materyaller. Kimya notları 8-11. – M.: Bustard, 2001.
Stepin B.D., Alikberova L.Yu. Evde okumak için kimya üzerine bir kitap. – M.: Kimya, 1995.
Kimya dersine gidiyorum. Öğretmenler için kitap. – M.: “1 Eylül”, 2000.

Uygulamalar

Bunu biliyor musun?

Hematit

Mineralin adı Yunancadan gelmektedir. detaylar– bu mineralin tozunun kiraz veya balmumu kırmızısı rengiyle ilişkilendirilen kan.

Demirin kimyasal ve fiziksel özellikleri

Demirin oksijenle reaksiyonu

Demir oksitlerin hazırlanması

Demirin kimyasal özellikleri

Demirin elde edilmesi ve kullanılması

1. Giriş kısmı

2. Yeni materyal öğrenmek

3. Evdeki materyali yayınlayın

4. Çalışılan materyalin konsolidasyonu

İkinci El Kitaplar

Uygulamalar

Bunu biliyor musun?

Hematit

Manyetit

Pirit ateşe benzer bir mineraldir

Hikaye

ismin kökeni

İzotoplar

Demirin jeokimyası

Demirin jeokimyasal özellikleri

Demir mineralleri

Ana mevduat

Fiş

Fiziki ozellikleri

Kimyasal özellikler

Karakteristik oksidasyon durumları

Basit bir maddenin özellikleri

Demir(II) bileşikleri

Demir(III) bileşikleri

Demir(VI) bileşikleri

Demir bileşikleri VII ve VIII

Başvuru

Demirin biyolojik önemi

Notlar

Kaynaklar (Tarih bölümüne)

Ayrıca bakınız

Bağlantılar

Demir: tarih

Fe'nin kimyasal özellikleri

İnşaatta demir kullanımı

Demirin endüstride kullanımı

Demirin tıpta kullanımı

1. Giriş kısmı

2. Yeni materyal öğrenmek

3. Evdeki materyali yayınlayın

4. Çalışılan materyalin konsolidasyonu

İkinci El Kitaplar

Uygulamalar

Bunu biliyor musun?

Hematit

Manyetit

Pirit ateşe benzer bir mineraldir

Hücre organellerinin fonksiyonları

Sosyal bilgilerde makale yazma algoritması

Görgü tanıklarının anılarında Çernobil Çernobil korkutucu hikayeleri