Властивістю заліза не є. Залізо

Залізо – середній за хімічною активністю метал. Входить до складу багатьох мінералів: магнетиту, гематиту, лимоніту, сидериту, піриту.

Зразок лимоніту

Хімічні та фізичні властивості заліза

За нормальних умов та в чистому вигляді залізо – тверда речовина сріблясто-сірого кольору з яскравим металевим блиском. Залізо - хороший електро- та теплопровідник. Це можна відчути, доторкнувшись у холодному приміщенні до залізного предмета. Так як метал швидко проводить тепло, за короткий відрізок часу забирає більшу частину тепла з людської шкіри, тому під час дотику до нього відчувається холод.


Чисте залізо

Температура плавлення заліза – 1538 °С, температура кипіння – 2862 °С. Характерні властивості заліза - хороша пластичність та легкоплавкість.

Реагує з простими речовинами: киснем, галогенами (бромом, йодом, фтором), фосфором, сіркою. При спалюванні заліза утворюються оксиди металу. Залежно від умов проведення реакції та пропорцій між двома учасниками, оксиди заліза можуть бути різноманітними. Рівняння реакцій:

2Fe + O₂ = 2FeO;

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃;

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄.

Подібні реакції йдуть за високих температур. Ви дізнаєтесь, які досліди на вивчення властивостей заліза можна провести вдома.

Реакція заліза із киснем

Для реакції заліза з киснем необхідне попереднє нагрівання. Залізо згоряє сліпучим полум'ям, розкидаючи – розпечені частинки залізної окалини Fe₃O₄. Така ж реакція заліза та кисню відбувається і на повітрі, коли при механічній обробці сильно нагрівається від тертя.


При згорянні заліза в кисні (або повітря) утворюється залізна окалина. Рівняння реакції:

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄

3Fe + 2O₂ = FeO Fe₂O₃.

Залізна окалина - з'єднання, у якому залізо має різні значення валентності.

Одержання оксидів заліза

Оксиди заліза – це продукти взаємодії заліза з киснем. Найбільш відомі з них - FeO, Fe₂O₃ та Fe₃O₄.

Оксид заліза (III) Fe₂O₃ - оранжево-червоний порошок, що утворюється при окисленні заліза на повітрі.


Речовина утворюється при розкладанні солі тривалентного заліза повітря при високій температурі. У порцеляновий тигель насипається трохи сульфату заліза (III), а потім прожарюється на вогні газового пальника. При термічному розкладанні сульфат заліза розпадеться на оксид сірки та оксид заліза.

Оксид заліза (II, III) Fe₃O₄ утворюється при спалюванні порошкоподібного заліза в кисні або на повітрі. Для отримання оксиду фарфоровий тигель насипається трохи змішаного з нітратом натрію або калію тонкого залізного порошку. Суміш підпалюється газовим пальником. При нагріванні нітрати калію та натрію розкладаються із виділенням кисню. Залізо в кисні горить, утворюючи оксид Fe₃O₄. Після закінчення горіння одержаний оксид залишається на дні порцелянової чашки у вигляді залізної окалини.

Увага! Не намагайтеся повторити ці досліди самостійно!

Оксид заліза (II) FeO – це чорний порошок, який утворюється при розкладанні оксалату заліза в інертній атмосфері.

  • Позначення – Fe (Iron);
  • Період – IV;
  • Група – 8 (VIII);
  • Атомна маса – 55,845;
  • Атомний номер – 26;
  • Радіус атома = 126 пм;
  • Ковалентний радіус = 117 пм;
  • Розподіл електронів - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2;
  • t плавлення = 1535 ° C;
  • t кипіння = 2750 ° C;
  • Електронегативність (по Полінгу/по Алпреду та Рохову) = 1,83/1,64;
  • Ступінь окиснення: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
  • Щільність (н. у.) = 7,874 г/см 3;
  • Молярний об'єм = 7,1 см3/моль.

З'єднання заліза:

Залізо є найпоширенішим металом у земній корі (5,1% за масою) після алюмінію.

На Землі залізо у вільному стані зустрічається в незначних кількостях у вигляді самородків, а також у метеоритах, що впали.

Промисловим способом залізо добувають на залізничних родовищах, із залізовмісних мінералів: магнітного, червоного, бурого залізняку.

Слід сказати, що залізо входить до складу багатьох природних мінералів, зумовлюючи їхнє природне забарвлення. Забарвлення мінералів залежить залежить від концентрації і співвідношення іонів заліза Fe 2+ /Fe 3+ , і навіть від атомів, які оточують ці іони. Наприклад, присутність домішок іонів заліза впливає на забарвлення багатьох дорогоцінних і напівдорогоцінних каменів: топазів (від блідо-жовтого до червоного), сапфірів (від блакитного до темно-синього), аквамаринів (від світло-блакитного до зеленувато-блакитного) та ін.

Залізо міститься у тканинах тварин і рослин, наприклад, в організмі дорослої людини є близько 5 г заліза. Залізо є життєво важливим елементом, воно входить до складу білка гемоглобіну, беручи участь у транспортуванні кисню від легень до тканин та клітин. При нестачі заліза в організмі людини розвивається недокрів'я (залізодефіцитна анемія).


Мал. Будова атома заліза.

Електронна конфігурація атома заліза - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (див. Електронна структура атомів). В утворенні хімічних зв'язків з іншими елементами можуть брати участь 2 електрони, що знаходяться на зовнішньому 4s-рівні + 6 електронів 3d-підрівня (всього 8 електронів), тому в з'єднаннях залізо може приймати ступеня окиснення +8, +6, +4, +3, +2, +1, (найчастіше зустрічаються +3, +2). Залізо має середню хімічну активність.


Мал. Ступені окиснення заліза: +2, +3.

Фізичні властивості заліза:

  • метал сріблясто-білого кольору;
  • у чистому вигляді досить м'який та пластичний;
  • хобладає гарною тепло-і електропровідністю.

Залізо існує у вигляді чотирьох модифікацій (розрізняються будовою кристалічної решітки): -залізо; β-залізо; γ-залізо; δ-залізо.

Хімічні властивості заліза

  • реагує з киснем, залежно від температури та концентрації кисню можуть утворюватися різні продукти або суміш продуктів окислення заліза (FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4):
    3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4;
  • окислення заліза за низьких температур:
    4Fe + 3O2 = 2Fe2O3;
  • реагує з водяною парою:
    3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2;
  • дрібно роздроблене залізо реагує при нагріванні із сіркою та хлором (сульфід та хлорид заліза):
    Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;
  • при високих температурах реагує з кремнієм, вуглецем, фосфором:
    3Fe + C = Fe 3 C;
  • з іншими металами та з неметалами залізо може утворювати сплави;
  • залізо витісняє менш активні метали з їх солей:
    Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu;
  • з розведеними кислотами залізо виступає у ролі відновника, утворюючи солі:
    Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2;
  • із розведеною азотною кислотою залізо утворює різні продукти відновлення кислоти, залежно від її концентрації (N 2 , N 2 O, NO 2).

Отримання та застосування заліза

Промислове залізо одержують виплавкоючавуну та сталі.

Чавун – це сплав заліза з домішками кремнію, марганцю, сірки, фосфору, вуглецю. Вміст вуглецю в чавуні перевищує 2% (у сталі менше 2%).

Чисте залізо одержують:

  • у кисневих конверторах із чавуну;
  • відновленням оксидів заліза воднем та двовалентним оксидом вуглецю;
  • електроліз відповідних солей.

Чавун одержують із залізних руд відновленням оксидів заліза. Виплавку чавуну здійснюють у доменних печах. Як джерело тепла в доменній печі використовується кокс.

Доменна піч є дуже складною технічною спорудою заввишки кілька десятків метрів. Вона викладається з вогнетривкої цегли і захищається зовнішнім сталевим кожухом. Станом на 2013 рік найбільша доменна піч була побудована в Південній Кореї сталеливарною компанією POSCO на металургійному заводі в місті Кван'ян (обсяг печі після модернізації становив 6000 кубометрів при щорічній продуктивності 5700000 тонн).


Мал. Доменна піч.

Процес виплавки чавуну в доменній печі йде безперервно протягом кількох десятиліть, доки піч не виробить свій ресурс.


Мал. Процес виплавки чавуну в доменній печі.

  • збагачені руди (магнітний, червоний, бурий залізняк) і кокс засипаються через колошник, розташований у верхівці доменної печі;
  • процеси відновлення заліза з руди під дією оксиду вуглецю (II) протікають у середній частині доменної печі (шахті) при температурі 450-1100°C (оксиди заліза відновлюються до металу):
    • 450-500°C - 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2;
    • 600 ° C - Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2;
    • 800 ° C - FeO + CO = Fe + CO 2;
    • частина двовалентного оксиду заліза відновлюється коксом: FeO + C = Fe + CO.
  • паралельно йде процес відновлення оксидів кремнію і марганцю (входять у залізну руду у вигляді домішок), кремній і марганець входять до складу чавуну, що виплавляється:
    • SiO 2 + 2C = Si + 2CO;
    • Mn 2 O 3 + 3C = 2Mn + 3CO.
  • при термічному розкладанні вапняку (вноситься в доменну піч) утворюється оксид кальцію, який реагує з оксидами кремнію та алюмінію, що містяться в руді:
    • CaCO 3 = CaO + CO 2;
    • CaO + SiO 2 = CaSiO 3;
    • CaO + Al2O3 = Ca(AlO2) 2 .
  • при 1100 ° C процес відновлення заліза припиняється;
  • нижче шахти розташовується розпар, найширша частина доменної печі, нижче якої слідує рюкзак, в якому вигоряє кокс і утворюються рідкі продукти плавки - чавун і шлаки, що накопичуються в самому низу печі - горні;
  • у верхній частині горна при температурі 1500°C в струмені повітря, що вдується, відбувається інтенсивне згоряння коксу: C + O 2 = CO 2 ;
  • проходячи через розпечений кокс, оксид вуглецю (IV) перетворюється на оксид вуглецю (II), що є відновником заліза (див. вище): CO 2 + C = 2CO;
  • шлаки, утворені силікатами та алюмосилікатами кальцію, розташовуються вище за чавун, захищаючи його від дії кисню;
  • через спеціальні отвори, розташовані різних рівнях горна, чавун і шлаки випускаються назовні;
  • Велика частина чавуну йде на подальшу переробку – виплавку сталі.

Сталь виплавляють із чавуну та металобрухту конверторним способом (мартенівський вже застарів, хоча ще й застосовується) або електроплавкою (в електропечах, індукційних печах). Суть процесу (переділу чавуну) полягає у зниженні концентрації вуглецю та інших домішок шляхом окислення киснем.

Як було зазначено вище, концентрація вуглецю сталі не перевищує 2%. Завдяки цьому, сталь на відміну від чавуну досить легко піддається ковці та прокатці, що дозволяє виготовляти з неї різноманітні вироби, що мають високу твердість і міцність.

Твердість сталі залежить від вмісту вуглецю (що більше вуглецю, тим твердіше сталь) у конкретній марці сталі та умов термообробки. При відпустці (повільному охолодженні) сталь стає м'якою; при загартуванні (швидкому охолодженні) сталь виходить дуже твердою.

Для надання стали необхідних специфічних властивостей до неї додають лігуючі добавки: хром, нікель, кремній, молібден, ванадій, марганець та ін.

Чавун і сталь є найважливішими конструкційними матеріалами у переважній більшості галузей народного господарства.

Біологічна роль заліза:

  • в організмі дорослої людини міститься близько 5 г заліза;
  • залізо відіграє важливу роль у роботі кровотворних органів;
  • залізо входить до складу багатьох складних білкових комплексів (гемоглобіну, міоглобіну, різних ферментів).

Цілі уроку:

  • сформувати уявлення про фізичні і хімічні властивості заліза залежно від ступеня окислення і природи окислювача, що проявляється;
  • розвивати теоретичне мислення учнів та його вміння прогнозувати властивості речовини, спираючись знання про його будову;
  • розвивати понятійне мислення таких операцій, як аналіз, порівняння, узагальнення, систематизація;
  • розвивати такі якості мислення, як об'єктивність, лаконізм та ясність, самоконтроль та активність.

Завдання уроку:

  • актуалізувати знання учнів на тему: “Будова атома”;
  • організувати колективну роботу учнів від постановки навчальної задачі до кінцевого результату (скласти опорну схему до уроку);
  • узагальнити матеріал на тему: “Метали” та розглянути властивості заліза та його застосування;
  • організувати самостійну дослідницьку роботу у парах з вивчення хімічних властивостей заліза;
  • організувати взаємоконтроль учнів під час уроку.

Тип уроку:Вивчення нового матеріалу.

Реактиви та обладнання:

  • залізо (порошок, пластина, скріпка),
  • сірка,
  • соляна кислота,
  • сульфат міді (II),
  • кристалічні грати заліза,
  • плакати для гри,
  • магніт,
  • добірка ілюстрацій на тему,
  • пробірки,
  • спиртування,
  • сірники,
  • ложка для спалювання горючих речовин,
  • географічні карти.

Структура уроку

  1. Вступна частина.
  2. Вивчення нового матеріалу.
  3. Повідомлення домашнього завдання.
  4. Закріплення дослідженого матеріалу.

Хід уроку

1. Вступна частина

Організаційний момент.

Перевірка наявності учнів.

Повідомлення теми уроку. Запис теми на дошці та у зошитах учнів.

2. Вивчення нового матеріалу

– Як ви вважаєте, як звучатиме тема нашого сьогоднішнього уроку?

1. Поява залізав людській цивілізації започаткував залізний вік.

Звідки ж давні люди брали залізо у той час, коли ще не вміли добувати його з руди? Залізо в перекладі з шумерської мови - це метал, що "капнув з неба, небесний". Перше залізо, з яким зіткнулося людство, було залізом із метеоритів. Вперше довів, що “залізне каміння падає з неба”, 1775 р. російський учений П.С. Палас, який привіз до Петербурга брилу самородного залізного метеорита вагою 600 кг. Найбільшим залізним метеоритом є знайдений 1920 р. у Південно-Західній Африці метеорит “Гоба” вагою близько 60 т. Згадаймо гробницю Тутанхамона: золото, золото. Чудова робота захоплює, блиск сліпить очі. Але ось що пише К.Керрам у книзі “Боги, гробниці, вчені” про маленькому залізному амулеті Тутанхамона: “Амулет належить до найраніших виробів Єгипту, і …в гробниці, наповненій чи не повністю золотом, саме ця скромна знахідка мала найбільшу з погляду історії культури цінність”. Усього кілька залізних виробів було знайдено в гробниці фараона, серед них залізний амулет бога Гора, невеликий кинжальчик із залізним клинком та золотою рукояткою, маленька залізна лавка “Урс”.

Вчені припускають, що саме країни Малої Азії, де мешкали племена хетів, були місцем виникнення чорної металургії. У Європу залізо прийшло з Малої Азії вже в І тис. до н. так у Європі почалося залізне століття.

Відому булатну сталь (або булат) робили на Сході ще за часів Аристотеля (IV ст. до н.е.). Але технологія її виготовлення трималася у секреті багато століть.

Мені наснився інший смуток
Про сиву дамаську сталь.
Я побачив, як сталь гартувалася,
Як із юних рабів одного
Вибирали, годували його,
Щоб тіло його сил набиралося.
Чекали належний термін,
А потім розпечений клинок
У м'язисту плоть занурювали,
Виймали готовий клинок.
Міцніше стали, не бачив Схід,
Міцніші стали і гірші за смуток.

Оскільки булат - це сталь з дуже великою твердістю і пружністю, виготовлені з неї вироби мають здатність не тупитися, будучи гостро заточеними. Розкрив секрет булату російський металург П.П. Аносів. Він дуже повільно охолоджував розпечену сталь у спеціальному розчині технічної олії, підігрітої до певної температури; у процесі охолодження сталь кувалася.

(Демонстрація малюнків.)

Залізо – сріблясто-сірий метал


Залізо – сріблясто-сірий метал

Ці цвяхи зроблені із заліза

Сталь використовується в автомобілебудуванні

Сталь використовується для виготовлення медичних інструментів

Сталь використовується для виготовлення локомотивів


Усі метали схильні до корозії


Усі метали схильні до корозії

2. Положення заліза в ПСХЕМ.

З'ясовуємо положення заліза у ПСХЕМ, заряд ядра та розподіл електронів в атомі.

3. Фізичні властивості заліза.

- Які фізичні властивості заліза ви знаєте?

Залізо – це сріблясто-білий метал із температурою плавлення 1539 про С. Дуже пластичний, тому легко обробляється, кується, прокочується, штампується. Залізо має здатність намагнічуватися і розмагнічуватися, тому застосовується як осердя електромагнітів у різних електричних машинах і апаратах. Йому можна надати більшу міцність і твердість методами термічного та механічного впливу, наприклад, за допомогою загартування та прокатки.

Розрізняють хімічно чисте та технічно чисте залізо. Технічно чисте залізо, по суті, є низьковуглецевою сталь, воно містить 0,02 -0,04% вуглецю, а кисню, сірки, азоту та фосфору – ще менше. Хімічно чисте залізо містить менше 0,01% домішок. Хімічно чисте залізосріблясто-сірий, блискучий, на вигляд дуже схожий на платину метал. Хімічно чисте залізо стійке до корозії (згадаємо, що таке корозія? Демонстрація корозійного цвяха) і добре чинить опір дії кислот. Однак мізерні частки домішок позбавляють його цих дорогоцінних властивостей.

4. Хімічні властивості заліза.

Виходячи зі знань про хімічні властивості металів, як ви думаєте, які хімічні властивості матиме залізо?

Демонстрація дослідів.

  • Взаємодія заліза із сіркою.

Практична робота.

  • Взаємодія заліза із соляною кислотою.
  • Взаємодія заліза із сульфатом міді (II).

5. Застосування заліза.

Розмова з питань:

- Як вигадаєте, яке поширення заліза в природі?

Залізо – один із найпоширеніших елементів у природі. У земній корі його масова частка становить 5,1%, за цим показником воно поступається лише кисню, кремнію та алюмінію. Багато заліза знаходиться і в небесних тілах, що встановлено за даними спектрального аналізу. У зразках місячного ґрунту, які доставила автоматична станція “Місяць”, виявлено залізо у неокисленому стані.

Залізні руди досить поширені Землі. Назви гір на Уралі говорять самі за себе: Висока, Магнітна, Залізна. Агрохіміки у ґрунтах знаходять сполуки заліза.

- У вигляді яких сполук залізо зустрічається в природі?

Залізо входить до складу більшості гірських порід. Для отримання заліза використовують залізні руди із вмістом заліза 30-70% і більше. Основними залізними рудами є: магнетит - Fe 3 O 4 містить 72% заліза, родовища зустрічаються на Південному Уралі, Курської магнітної аномалії; гематит - Fe 2 O 3 містить до 65% заліза, такі родовища зустрічаються у Криворізькому районі; лимоніт - Fe 2 O 3 * nH 2 O містить до 60% заліза, родовища зустрічаються в Криму; пірит - FeS 2 містить приблизно 47% заліза, родовища зустрічаються на Уралі. (Робота з контурними картами).

– Яка роль заліза у житті людини та рослин?

Біохіміки відкрили важливу роль заліза в житті рослин, тварин та людини. Входячи до складу надзвичайно складно побудованої органічної сполуки, яка називається гемоглобіном, залізо обумовлює червоне забарвлення цієї речовини, від якої у свою чергу залежить колір крові людини і тварин. В організмі дорослої людини міститься 3 г чистого заліза, 75% якого входить до складу гемоглобіну. Основна роль гемоглобіну – перенесення кисню з легких до тканин, а зворотному напрямку – CO 2 .

Залізо необхідне і для рослин. Воно входить до складу цитоплазми, бере участь у процесі фотосинтезу. Рослини, вирощені на субстраті, що не містить заліза, мають біле листя. Маленька добавка заліза до субстрату – і вони набувають зеленого кольору. Більш того, варто білий лист змастити розчином солі, що містить залізо, і незабаром змащене місце зеленіє.

Так від однієї і тієї ж причини - наявності заліза в соках і тканинах - весело зеленіє листя рослин і яскраво рум'яняться щоки людини.

Приблизно 90% металів, що використовуються людством – це сплави на основі заліза. Заліза виплавляється у світі дуже багато, приблизно в 50 разів більше, ніж алюмінію, не кажучи вже про інші метали. Сплави на основі заліза є універсальними, технологічними, доступними, дешевими. Залізу ще довго бути фундаментом цивілізації.

3. Повідомлення домашнього матеріалу

14, упр. № 6, 8, 9 (за робочим зошитом до підручника О.С Габрієлян “Хімія 9”, 2003 р.).

4. Закріплення вивченого матеріалу

  1. Використовуючи опорну схему, записану на дошці, зробіть висновок: що ж є залізо і які його властивості?
  2. Графічний диктант (заздалегідь приготувати листочки з накресленою прямою, розділеною на 8 відрізків і пронумерованою відповідно до питань диктанту. Відзначити куренем "^" на відрізку номер положення, яке вважається вірним).

Варіант 1.

  1. Залізо – це активний лужний метал.
  2. Залізо легко кується.
  3. Залізо входить до складу металу бронзи.
  4. На зовнішньому енергетичному рівні атома заліза 2 електрони.
  5. Залізо взаємодіє з розведеними кислотами.
  6. З галогенами утворює галогеніди зі ступенем окиснення +2.
  7. Залізо не взаємодіє із киснем.
  8. Залізо можна отримати шляхом електролізу розплаву його солі.
1 2 3 4 5 6 7 8

Варіант 2.

  1. Залізо – це метал сріблясто-білого кольору.
  2. Залізо не має здатності намагнічуватись.
  3. Атоми заліза виявляють окисні властивості.
  4. На зовнішньому рівні енергії атома заліза 1 електрон.
  5. Залізо витісняє мідь із розчинів її солей.
  6. З галогенами утворює сполуки зі ступенем окиснення +3.
  7. З розчином сірчаної кислоти утворює сульфат заліза (ІІІ).
  8. Залізо не піддається корозії.
1 2 3 4 5 6 7 8

Після виконання завдання учні змінюються своїми роботами та перевіряють їх (відповіді до робіт вивішені на дошці, або показати через проектор).

Критерії позначки:

  • "5" - 0 помилок,
  • "4" - 1-2 помилки,
  • "3" - 3-4 помилки,
  • "2" - 5 і більше помилок.

Використовувана література

  1. Габрієлян О.С. Хімія 9 клас. - М.: Дрофа, 2001.
  2. Габрієлян О.С. Книжка для вчителя. - М.: Дрофа, 2002.
  3. Габрієлян О.С. Хімія 9 клас. Робочий зошит. - М.: Дрофа, 2003.
  4. Промисловість освіти. Збірник статей. Випуск 3. - М.: МДІУ, 2002.
  5. Малишкіна В. Цікава хімія. - Санкт-Петербург, "Тригон", 2001.
  6. Програмно-методичні матеріали Хімія 8-11 класів. - М.: Дрофа, 2001.
  7. Степін Б.Д., Алікберова Л.Ю. Книга з хімії для домашнього читання - М.: Хімія, 1995.
  8. Я йду на урок Хімії. Книжка для вчителя. - М.: "Перше вересня", 2000.

Програми

Чи знаєте ви, що?

Залізо – один із найважливіших елементів життя. Кров містить залізо, і саме воно визначає колір крові, а також її основна властивість – здатність зв'язувати та віддавати кисень. Таку здатність має комплексне з'єднання – гем – складова частина молекули гемоглобіну. Крім гемоглобіну, залізо в нашому організмі є ще в міоглобіні – білку, що запасає кисень у м'язах. Є також залізовмісні ферменти.

Поблизу м. Делі в Індії стоїть залізна колона без найменшої цятки іржі, хоча її вік майже 2800 років. Це знаменита кутубська колона висотою близько семи метрів і масою 6.5 т. Напис на колоні говорить про те, що вона була поставлена ​​в ІХ ст. До зв. е. Іржавіння заліза – утворення метагідроксіду заліза – пов'язане із взаємодією його з вологою та киснем повітря.

Однак ця реакція за відсутності в залозі різних домішок, і насамперед вуглецю, кремнію та сірки, не протікає. Колона була виготовлена ​​з чистого металу: заліза в колоні виявилося 99,72%. Цим і пояснюється її довговічність та корозійна стійкість.

У 1934 р. в "Гірничому журналі" з'явилася стаття "Поліпшення заліза і сталі за допомогою ... іржавіння в землі". Спосіб перетворення заліза на сталь через іржавіння в землі відомий людям з давнини. Наприклад, черкеси на Кавказі закопували смугове залізо в землю, а відкопавши його через 10-15 років, виковували з нього свої шаблі, які могли перерубати навіть рушничний ствол, щит, кістки ворога.

Гематит

Гематит, або червоний залізняк - Основна руда головного металу сучасності - заліза. Вміст заліза сягає у ньому 70%. Гематит відомий з давніх-давен. У Вавилоні та Стародавньому Єгипті він використовувався в прикрасах, для виготовлення печаток, поряд з халцедоном служив улюбленим матеріалом як різьблений камінь. Олександр Македонський мав перстень із вставкою з гематиту, який, як він вважав, робив його невразливим у бою. У давнину і в Середні віки гематит мав славу ліками, що зупиняють кров. Порошок із цього мінералу здавна використовували для золотих та срібних виробів.

Назва мінералу походить від грецької діти- Кров, що пов'язано з вишневим або сургучно-червоним кольором порошку цього мінералу.

Важливою особливістю мінералу є здатність стійко зберігати колір і передавати його іншим мінералам, які потрапляє хоча б невелика домішка гематиту. Рожевий колір гранітних колон Ісаакіївського собору – це колір польових шпатів, які, у свою чергу, пофарбовані тонкорозпиленим гематитом. Мальовничі візерунки яшми, що використовується при обробці станцій столичного метро, ​​помаранчеві та рожеві сердолики Криму, коралово-червоні прошарки сильвину та карналіту в соляних товщах – усі завдячують своїм кольором гематиту.

Здавна із гематиту робили червону фарбу. Всі відомі фрески, виконані 15-20 тис. років тому, – чудові бізони Альтамірської печери та мамонти із знаменитої Капської печери – виконані і коричневими оксидами та гідроксидами заліза.

Магнетит

Магнетит, або магнітний залізняк - Мінерал, що містить 72% заліза. Це найбагатша залізняк. Чудове у цьому мінералі його природний магнетизм – властивість, завдяки якому він був відкритий.

Як повідомляв римський учений Пліній, магнетит названо на честь грецького пастуха Магнеса. Магнес пас стадо біля пагорба над річкою. Хінду у Фессалії. Несподівано палиця із залізним наконечником і підбиті цвяхами сандалії притягла до себе гора, складена суцільним сірим каменем. Мінерал магнетит дав у свою чергу назву магніту, магнітному полю та всьому загадковому явищу магнетизму, яке уважно вивчається з часів Аристотеля і донині.

Магнітні властивості цього мінералу і сьогодні використовуються насамперед для пошуку родовищ. Саме так було відкрито унікальні родовища заліза на площі Курської магнітної аномалії (КМА). Мінерал важкий: зразок магнетиту розміром із яблуко важить 1,5 кг.

У давнину магнетит наділяли всілякими лікувальними властивостями та здатністю творити чудеса. Його використовували для вилучення металу під час поранення, а Іван Грозний серед своїх скарбів нарівні з іншими каменями зберігав його непримітні кристали.

Пірит – мінерал, подібний до вогню

Пірит – один із тих мінералів, побачивши який хочеться вигукнути: "Невже це так і було?" Важко повірити, що вищий клас ограновування та полірування, що вражає нас у рукотворних виробах, у кристалах піриту – щедрий дар природи.

Піріт отримав свою назву від грецького слова "пірос" - вогонь, що пов'язано з його властивістю іскрити при ударі сталевими предметами. Цей гарний мінерал вражає золотавим кольором, яскравим блиском майже завжди чітких гранях. Завдяки своїм властивостям пірит відомий з давніх-давен, а під час епідемій золотої лихоманки піритові блискітки в кварцовій жилі закружляли не одну гарячу голову. Та й зараз любителі каменю, що початківці, нерідко приймають бенкет за золото.

Пірит - мінерал всюдисущий: він утворюється з магми, з пар і розчинів, і навіть з опадів, щоразу в специфічних формах та поєднаннях. Відомий випадок, коли за кілька десятиліть на пірит перетворилося тіло рудокопа, що впав у шахту. Заліза у піриті чимало – 46,5%, але витягувати його дорого та невигідно.

Історія

Залізо, як інструментальний матеріал, відоме з найдавніших часів. Найдавніші вироби із заліза, знайдені при археологічних розкопках, датуються 4-м тисячоліттям до н. е. і відносяться до давньошумерської та давньоєгипетської цивілізацій. Це виготовлені з метеоритного заліза, тобто сплаву заліза та нікелю (зміст останнього коливається від 5 до 30 %), прикраси з єгипетських гробниць (близько 3800 до н. е.) та кинджал з шумерського міста Ура (близько 3100 до н.е.). е.). Від небесного походження метеоритного заліза походить, мабуть, одна з назв заліза в грецькій та латинській мовах: «сидер» (що означає «зірковий»).

Вироби із заліза, отриманого виплавкою, відомі з часу розселення арійських племен з Європи в Азію, острови Середземного моря, і далі (кінець 4-го та 3-го тисячоліття до н.е.). Найдавніші залізні інструменти з відомих - сталеві леза, знайдені в кам'яній кладці піраміди Хеопса в Єгипті (побудована близько 2530 до н.е.). Як показали розкопки в Нубійській пустелі, вже в ті часи єгиптяни, намагаючись відокремити золото, що видобувається від важкого магнетитового піску, прожарювали руду з висівками і подібними речовинами, що містять вуглець. В результаті на поверхні розплаву золота випливав шар тістоподібного заліза, який обробляли окремо. З цього заліза кувалися гармати, зокрема знайдені у піраміді Хеопса. Однак після онука Хеопса Менкаура (2471-2465 рік до н. е..) в Єгипті настала смута: знати на чолі зі жерцями бога Ра скинула правлячу династію, і почалася чехарда узурпаторів, яка закінчилася зацарюванням фараона наступної династії Усеркара, самого бога Ра (з того часу це стало офіційним статусом фараонів). У ході цієї смути культурні та технічні знання єгиптян занепали, і, так само як деградувало мистецтво будівництва пірамід, технологія виробництва заліза була втрачена, аж до того, що пізніше, освоюючи в пошуках мідної руди Синайський півострів, єгиптяни не звернули жодної уваги на які були там поклади залізняку, а отримували залізо від сусідніх хетів і мітаннійців.

Перші освоїли виробництва заліза хати , цього вказує найдавніше (2-е тисячоліття е.) згадка заліза у текстах хетів , які заснували свою імперію біля хаттів (сучасної Анатолії Туреччини). Так, у тексті хетського царя Анітти (близько 1800 року до н.е.(наша ера)) говориться:

Коли на місто Пурусханду в похід я пішов, людина з міста Пурусханди до мене вклонитися прийшла (…?) і вона мені 1 залізний трон і 1 залізний скіпетр (?) на знак покірності (?) підніс…

(джерело: Гіоргадзе Г. Г.// Вісник давньої історії. 1965. № 4.)

У давнину майстрами залізних виробів мали славу халіби. У легенді про аргонавтів (їх похід у Колхіду відбувся приблизно за 50 років до троянської війни) розповідається, що цар Колхіди Еєт дав Ясону залізний плуг, щоб він зорав поле Ареса, і описуються його піддані халібери:

Вони не орють землю, не садять плодові дерева, не пасуть череди на опасистих луках; вони видобувають руду та залізо з необробленої землі та вимінюють на них продукти харчування. День не починається для них без тяжкої праці, у темряві ночі та густому диму проводять вони, працюючи весь день.

Аристотель описав їх спосіб одержання сталі: «халіби кілька разів промивали річковий пісок їхньої країни - цим виділяючи чорний шліх (важка фракція що складається переважно з магнетиту і гематиту), і плавили печах; отриманий таким чином метал мав сріблястий колір і був нержавіючий».

В якості сировини для виплавки стали використовувалися магнетитові піски, які часто зустрічаються по всьому узбережжю Чорного моря: ці магнетитові піски складаються з суміші дрібних зерен магнетиту, титано-магнетиту або ільменіту, і уламків інших порід, так що сплав, що виплавляється халібами, була легованою, і мала Чудові якості. Такий своєрідний спосіб отримання заліза свідчить, що халіби лише поширили залізо як технологічний матеріал, та його спосіб було методом повсюдного промислового виробництва залізних виробів. Проте їхнє виробництво послужило поштовхом для подальшого розвитку металургії заліза.

У найглибшої давнини залізо цінувалося дорожче золота, і за описом Страбона, в африканських племен за 1 фунт заліза давали 10 фунтів золота, а за дослідженнями історика Г. Арешяна вартості міді, срібла, золота та заліза у стародавніх хетів були у співвідношенні 1:1 : 1280: 6400. У ті часи залізо використовувалося як ювелірний метал, з нього робили трони та інші регалії царської влади: наприклад, у біблійній книзі Повторення Закону 3,11 описаний «одр залізний» рефаїмського царя Ога.

У гробниці Тутанхамона (близько 1350 року до зв. е.) було знайдено кинджалів із заліза у золотий оправі - можливо, подарований хетами з дипломатичних цілях. Але хети не прагнули широкого поширення заліза та його технологій, що видно і з листування єгипетського фараона Тутанхамона і його тестя Хаттусиля - царя хетів. Фараон просить надіслати більше заліза, а цар хетів ухильно відповідає, що запаси заліза вичерпалися, а ковалі зайняті на сільськогосподарських роботах, тому він не може виконати прохання царственого зятя, і посилає лише один кинджал з «хорошого заліза» (тобто стали). Як видно, хети намагалися використати свої знання для досягнення військових переваг, і не давали іншим можливості зрівнятися з ними. Мабуть, тому залізні вироби набули широкого поширення лише після Троянської війни та падіння держави хетів, коли завдяки торговій активності греків технологія заліза стала відомою багатьом, і було відкрито нові родовища заліза та рудники. Так на зміну «Бронзовому» віку настав вік «Залізний».

За описами Гомера, хоча під час Троянської війни (приблизно 1250 до н.е.(наша ера)) зброя була в основному з міді та бронзи, але залізо вже було добре відоме і користувалося великим попитом, хоча більше як дорогоцінний метал. Наприклад, у 23-й пісні «Іліади» Гомер розповідає, що Ахілл нагородив диском із залізного крику переможця у змаганні з метання диска. Це залізо ахейці добували у троянців та суміжних народів (Іліада 7,473), у тому числі у халібів, які воювали на боці троянців.

«Інші мужі ахейські міною вино купували,
Ті за дзвінку мідь, за сиве залізо міняли,
Ті за волові шкіри або волів круторігих,
Ті за своїх полонених. І бенкет приготовлений веселий ... »

Можливо, залізо було однією з причин, що спонукали греків-ахейців рушити до Малої Азії, де вони дізналися секрети його виробництва. А розкопки в Афінах показали, що вже близько 1100 до н. е. і пізніше вже були поширені залізні мечі, списи, сокири, і навіть залізні цвяхи. У біблійній книзі Ісуса Навина 17,16 (пор. Суддів 14,4) описується, що филистимляни (біблійні «PILISTIM», а це були протогрецькі племена, споріднені з пізніми еллінами, переважно пеласги) мали безліч залізних колісниць, тобто в це Залізо вже стало широко застосовуватися у великих кількостях.

Гомер в «Іліаді» та «Одіссеї» називає залізо «многотрудний метал», і описує загартування знарядь:

«Роспішний ковач, виготовивши сокиру чи сокиру,
У воду метал, розжаривши його, щоб подвійну
Він фортецю мав, занурює…»

Гомер називає залізо багатотрудним, тому що в давнину основним методом його отримання був сиродутний процес: шари залізної руди, що перемежовуються, і деревного вугілля прожарювалися в спеціальних печах (гірницях - від древнього «Horn» - ріг, труба, спочатку це була просто труба, вирита в землі зазвичай горизонтально в схилі яру). У горні окисли заліза відновлюються до металу розпеченим вугіллям, який відбирає кисень, окислюючись до окису вуглецю, і в результаті такого прожарювання руди з вугіллям виходило тістоподібне кричне залізо. Крицю очищали від шлаків куванням, вичавлюючи домішки сильними ударами молота. Перші горни мали порівняно низьку температуру - помітно менше температури плавлення чавуну, тому залізо виходило порівняно маловуглецевим. Щоб отримати міцну сталь, доводилося багато разів прожарювати і проковувати залізну крицю з вугіллям, при цьому поверхневий шар металу додатково насичувався вуглецем і зміцнювався. Так виходило «хороше залізо» - і це вимагало великих праць, вироби, отримані в такий спосіб, були значно міцнішими і твердими, ніж бронзові.

Надалі навчилися робити більш ефективні печі (у російській - домна, домниця) для виробництва сталі, і застосували хутра для подачі повітря в горн. Вже римляни вміли доводити температуру печі до плавлення сталі (близько 1400 градусів, а чисте залізо плавиться при 1535 градусах). При цьому утворюється чавун з температурою плавлення 1100-1200 градусів, дуже тендітний в твердому стані (навіть не піддається ковці) і не має пружності сталі. Спочатку його вважали шкідливим побічним продуктом (англ. pig iron, По-російськи, свинське залізо, чушки, звідки, власне, і походить слово чавун), але потім виявилося, що при повторній переплавці в печі з посиленим продуванням через нього повітря, чавун перетворюється на сталь гарної якості, так як зайвий вуглець вигоряє. Такий двостадійний процес виробництва сталі з чавуну виявився простішим і вигіднішим, ніж кричний, і цей принцип використовується без особливих змін багато століть, залишаючись і до наших днів основним способом виробництва залізних матеріалів.

Бібліографія: Карл Бакс.Багатства земних надр. М.: Прогрес, 1986, стор 244, глава «Залізо»

походження назви

Є кілька версій походження слов'янського слова «залізо» (білор. залізо, укр. залізо, ст.-слав. залізо, болг. залізо, сербохорв. Жезезо, польськ. żelazo, чеш. щоlezo, словенний. щоlezo).

Одна із етимологій пов'язує праслав. *žeліzo з грецьким словом χαλκός , що означало залізо та мідь, згідно з іншою версією *žeліzoспоріднений словами *žeли«черепаха» та *glazъ«скеля», із загальною симою «камінь». Третя версія передбачає давнє запозичення з невідомої мови.

Німецькі мови запозичили назву заліза (гот. eisarn, англ. ironнім. Eisenнідерл. ijzer, дат. jern, швед. järn) з кельтських.

Пракельтське слово *isarno-(> др.-ірл. iarn, др.-брет. hoiarn), ймовірно, сходить до пра-і. *h 1 esh 2 r-no- «кривавий» із семантичним розвитком «кривавий» > «червоний» > «залізо». Відповідно до іншої гіпотезі це слово перегукується з пра-и.е. *(H)ish 2 ro- «сильний, святий, що має надприродну силу» .

Давньогрецьке слово σίδηρος , можливо, було запозичено з того ж джерела, що й слов'янське, німецьке та балтійське слова для срібла.

Назва природного карбонату заліза (сидериту) походить від лат. sidereus- зірковий; дійсно, перше залізо, що потрапило до рук людей, було метеоритного походження. Можливо, цей збіг не випадковий. Зокрема давньогрецьке слово сидерос (σίδηρος)для заліза та латинське sidus, Що означає "зірка", ймовірно, мають загальне походження.

Ізотопи

Природне залізо складається з чотирьох стабільних ізотопів: 54 Fe (ізотопна поширеність 5,845%), 56 Fe (91,754%), 57 Fe (2,119%) та 58 Fe (0,282%). Також відомо більше 20 нестабільних ізотопів заліза з масовими числами від 45 до 72, найбільш стійкі з яких - 60 Fe (період напіврозпаду за уточненими в 2009 році даними становить 2,6 мільйона років), 55 Fe (2,737 року), 59 Fe ( 44,495 діб) та 52 Fe (8,275 години); інші ізотопи мають період напіврозпаду менше 10 хвилин.

Ізотоп заліза 56 Fe відноситься до найбільш стабільних ядра: всі наступні елементи можуть зменшити енергію зв'язку на нуклон шляхом розпаду, а всі попередні елементи, в принципі, могли б зменшити енергію зв'язку на нуклон за рахунок синтезу. Вважають, що залізом закінчується ряд синтезу елементів у ядрах нормальних зірок (див. Залізна зірка), проте наступні елементи можуть утворитися лише результаті вибухів наднових .

Геохімія заліза

Гідротермальне джерело із залізистою водою. Оксиди заліза фарбують воду у бурий колір

Залізо - один із найпоширеніших елементів у Сонячній системі, особливо на планетах земної групи, зокрема, на Землі. Значна частина заліза планет земної групи перебуває у ядрах планет, де його вміст, за оцінками, близько 90%. Вміст заліза у земній корі становить 5 %, а мантії близько 12 %. З металів залізо поступається за поширеністю в корі тільки алюмінію. При цьому в ядрі знаходиться близько 86% заліза, а в мантії 14%. Вміст заліза значно підвищується у вивержених породах основного складу, де він пов'язаний з піроксеном, амфіболом, олівіном та біотитом. У промислових концентраціях залізо накопичується протягом багатьох екзогенних і ендогенних процесів, що відбуваються в земній корі. У морській воді залізо міститься у дуже малих кількостях 0,002-0,02 мг/л. У річковій воді трохи вище – 2 мг/л.

Геохімічні властивості заліза

Найважливіша геохімічна особливість заліза - наявність у нього кількох ступенів окиснення. Залізо в нейтральній формі - металеве - складає ядро ​​землі, можливо, є в мантії і дуже рідко зустрічається в земній корі. Закисне залізо FeO - основна форма знаходження заліза в мантії та земній корі. Окисне залізо Fe 2 O 3 характерне для верхніх, найбільш окислених, частин земної кори, зокрема, осадових порід.

За кристалохімічними властивостями іон Fe 2+ близький до іонів Mg 2+ і Ca 2+ - інших основних елементів, що становлять значну частину всіх земних порід. В силу кристалохімічної подібності залізо заміняє магній і, частково, кальцій у багатьох силікатах. При цьому вміст заліза у мінералах змінного складу зазвичай збільшується із зменшенням температури.

Мінерали заліза

Відомо велика кількість руд та мінералів, що містять залізо. Найбільше практичне значення мають червоний залізняк (гематит, Fe 2 O 3 ; містить до 70 % Fe), магнітний залізняк (магнетит , FeFe 2 O 4 , Fe 3 O 4 ; містить 72,4 % Fe), бурий залізняк або лимоніт (гетит і гідрогетит, відповідно FeOOH та FeOOH·nH 2 O). Гетит і гідрогетит найчастіше зустрічаються в корах вивітрювання, утворюючи так звані «залізні капелюхи», потужність яких сягає кількох сотень метрів. Також вони можуть мати осадове походження, випадаючи з колоїдних розчинів в озерах або прибережних зонах морів. При цьому утворюються оолітові або бобові, залізні руди. Вони часто зустрічається вівіаніт Fe 3 (PO 4) 2 · 8H 2 O, що утворює чорні подовжені кристали і радіально-променисті агрегати .

У природі також поширені сульфіди заліза - пірит FeS 2 (сірчаний чи залізний колчедан) і пирротин . Вони не є залізною рудою – пірит використовують для отримання сірчаної кислоти, а пірротин часто містить нікель та кобальт.

За запасами залізняку Росія посідає перше місце у світі. Вміст заліза у морській воді - 1·10 −5 -1·10 −8 %.

Інші мінерали заліза, що часто зустрічаються:

  • Сидерит – FeCO 3 – містить приблизно 35 % заліза. Має жовтувато-білий (з сірим або коричневим відтінком у разі забруднення) кольором. Щільність дорівнює 3 г/см і твердість 3,5-4,5 за шкалою Моосу.
  • Марказит – FeS 2 – містить 46,6 % заліза. Зустрічається у вигляді жовтих, як латунь, біпірамідальних ромбічних кристалів із щільністю 4,6-4,9 г/см³ та твердістю 5-6 за шкалою Моосу.
  • Леллінгіт – FeAs 2 – містить 27,2 % заліза і зустрічається у вигляді сріблясто-білих біпірамідальних ромбічних кристалів. Щільність дорівнює 7-7,4 г/см3, твердість 5-5,5 за шкалою Моосу.
  • Міспікель – FeAsS – містить 34,3 % заліза. Зустрічається у вигляді білих моноклинних призм із щільністю 5,6-6,2 г/см³ та твердістю 5,5-6 за шкалою Моосу.
  • Мелантерит - FeSO 4 ·7H 2 O - рідше зустрічається в природі і являє собою зелені (або сірі через домішки) моноклінні кристали, що мають скляний блиск, крихкі. Щільність дорівнює 1,8-1,9 г/см3.
  • Вівіаніт - Fe 3 (PO 4) 2 ·8H 2 O - зустрічається у вигляді синьо-сірих або зелено-сірих моноклинних кристалів із щільністю 2,95 г/см³ та твердістю 1,5-2 за шкалою Моосу.

Крім вищеописаних мінералів заліза існують, наприклад:

Основні родовища

За даними Геологічної служби США (оцінка 2011 р.), світові розвідані запаси залізняку становлять близько 178 млрд тонн. Основні родовища заліза знаходяться у Бразилії (1 місце), Австралії, США, Канаді, Швеції, Венесуелі, Ліберії, Україні, Франції, Індії. У Росії її залізо видобувається на Курській магнітної аномалії (КМА), Кольському півострові, в Карелії й у Сибіру. Значну роль останнім часом набувають донні океанські родовища, у яких залізо разом із марганцем та інші цінними металами перебуває у конкреціях.

Отримання

У промисловості залізо отримують із залізної руди, в основному з гематиту (Fe 2 O 3) та магнетиту (FeO·Fe 2 O 3).

Існують різні способи вилучення заліза із руд. Найбільш поширеним є доменний процес.

Перший етап виробництва – відновлення заліза вуглецем у доменній печі при температурі 2000 °C. У доменній печі вуглець у вигляді коксу, залізна руда у вигляді агломерату або котунів і флюс (наприклад, вапняк) подаються зверху, а знизу їх зустрічає потік гарячого повітря, що нагнітається.

У печі вуглець як коксу окислюється до монооксиду вуглецю . Даний оксид утворюється при горінні в нестачі кисню:

У свою чергу монооксид вуглецю відновлює залізо з руди. Щоб ця реакція йшла швидше, нагрітий чадний газ пропускають через оксид заліза (III):

Оксид кальцію з'єднується з діоксидом кремнію, утворюючи шлак - метасилікат кальцію:

Шлак, на відміну діоксиду кремнію, плавиться в печі. Більш легкий, ніж залізо, шлак плаває лежить на поверхні - це властивість дозволяє розділяти шлак від металу. Шлак потім може використовуватися при будівництві та сільському господарстві. Розплав заліза, отриманий в доменній печі містить досить багато вуглецю (чавун). Крім таких випадків, коли чавун використовується безпосередньо, він потребує подальшої переробки.

Надлишки вуглецю та інші домішки (сірка, фосфор) видаляють з чавуну окисленням у мартенівських печах або конвертерах. Електричні печі використовуються для виплавки легованих сталей.

Окрім доменного процесу, поширений процес прямого одержання заліза. У цьому випадку попередньо подрібнену руду змішують з особливою глиною, формуючи котуни. Окатиші обпалюють і обробляють у шахтній печі гарячими продуктами конверсії метану, які містять водень. Водень легко відновлює залізо:

,

при цьому не відбувається забруднення заліза такими домішками як сірка та фосфор, які є звичайними домішками в кам'яному куті. Залізо виходить у твердому вигляді, і надалі переплавляється в електричних печах.

Хімічно чисте залізо виходить електролізом розчинів його солей.

Фізичні властивості

Явище поліморфізму надзвичайно важливе для металургії сталі. Саме завдяки α-γ переходам кристалічних ґрат відбувається термообробка сталі . Без цього явища залізо як основа стали не набуло б такого широкого застосування.

Залізо відноситься до помірно тугоплавкого металу. Серед стандартних електродних потенціалів залізо стоїть до водню і легко реагує з розведеними кислотами. Таким чином, залізо відноситься до металів середньої активності.

Температура плавлення заліза 1539 °C, температура кипіння – 2862 °C.

Хімічні властивості

Характерні ступені окислення

  • Кислота у вільному вигляді не існує - отримані лише її солі.

Для заліза характерні ступені окислення заліза - +2 та +3.

Ступеня окислення +2 відповідає чорний оксид FeO і зелений гідроксид Fe(OH) 2 . Вони мають основний характер. У солях Fe(+2) є у вигляді катіону. Fe(+2) – слабкий відновник.

Ступені окислення +3 відповідають червоно-коричневий оксид Fe 2 O 3 і коричневий гідроксид Fe(OH) 3 . Вони мають амфотерний характер, хоч і кислотні, і основні властивості у них виражені слабо. Так, іони Fe 3+ націло гідролізуються навіть у кислому середовищі. Fe(OH) 3 розчиняється (і то не повністю), тільки в концентрованих лугах. Fe 2 O 3 реагує з лугами тільки при сплавленні, даючи ферити (формальні солі кислоти неіснуючої у вільному вигляді кислоти HFeO 2):

Залізо (+3) найчастіше виявляє слабкі окисні властивості.

Ступені окислення +2 і +3 легко переходять між собою за зміни окислювально-відновних умов.

Крім того, існує оксид Fe 3 O 4 формальний ступінь окислення заліза в якому +8/3. Однак цей оксид можна розглядати як ферит заліза (II) Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 .

Також існує ступінь окиснення +6. Відповідного оксиду та гідроксиду у вільному вигляді не існує, але отримані солі - ферати (наприклад, K 2 FeO 4). Залізо (+6) знаходиться у них у вигляді аніону. Феррат є сильними окислювачами.

Властивості простої речовини

При зберіганні повітря при температурі до 200 °C залізо поступово покривається щільною плівкою оксиду , що перешкоджає подальшому окисленню металу. У вологому повітрі залізо покривається пухким шаром іржі, який не перешкоджає доступу кисню та вологи до металу та його руйнуванню. Іржа не має постійного хімічного складу, приблизно її хімічну формулу можна записати як Fe 2 O 3 ·xH 2 O.

З'єднання заліза (II)

Оксид заліза(II) FeO має основні властивості, йому відповідає основа Fe(OH) 2 . Солі заліза (II) мають світло-зелений колір. При їх зберіганні, особливо у вологому повітрі, вони коричневіють за рахунок окиснення до заліза (III). Такий самий процес протікає при зберіганні водних розчинів солей заліза(II):

З солей заліза(II) у водних розчинах стійка сіль Мора - подвійний сульфат амонію та заліза(II) (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 ·6Н 2 O.

Реактивом на іони Fe 2+ у розчині може служити гексаціаноферрат(III) калію K 3 (червона кров'яна сіль). При взаємодії іонів Fe 2+ та 3− випадає осад турнбулевої сині:

Для кількісного визначення заліза (II) у розчині використовують фенантролін Phen, що утворює із залізом (II) червоний комплекс FePhen 3 (максимум світлопоглинання - 520 нм) у широкому діапазоні рН (4-9).

З'єднання заліза (III)

З'єднання заліза(III) у розчинах відновлюються металевим залізом:

Залізо(III) здатне утворювати подвійні сульфати з однозарядними катіонами типу галунів, наприклад, KFe(SO 4) 2 - залізокалієві галун, (NH 4)Fe(SO 4) 2 - залізоамонійні галун і т. д.

Для якісного виявлення у розчині сполук заліза(III) використовують якісну реакцію іонів Fe 3+ з тіоціанат-іонами SCN − . При взаємодії іонів Fe 3+ з аніонами SCN − утворюється суміш яскраво-червоних роданідних комплексів заліза 2+ , + , Fe(SCN) 3 , - . Склад суміші (а отже, і інтенсивність її забарвлення) залежить від різних факторів, тому для точного якісного визначення заліза цей метод не застосовується.

Іншим якісним реактивом на іони Fe 3+ є гексаціаноферрат(II) калію K 4 (жовта кров'яна сіль). При взаємодії іонів Fe 3+ та 4− випадає яскраво-синій осад берлінської блакиті:

З'єднання заліза (VI)

Окисні властивості ферратів використовують для знезараження води.

З'єднання заліза VII та VIII

Є повідомлення про електрохімічне одержання сполук заліза(VIII). , , , однак незалежних робіт, що підтверджують ці результати, немає.

Застосування

Залізна руда

Залізо - один із найбільш використовуваних металів, на нього припадає до 95% світового металургійного виробництва.

  • Залізо є основним компонентом сталей та чавунів – найважливіших конструкційних матеріалів.
  • Залізо може входити до складу сплавів на основі інших металів – наприклад, нікелевих.
  • Магнітний окис заліза (магнетит) – важливий матеріал у виробництві пристроїв довгострокової комп'ютерної пам'яті: жорстких дисків, дискет тощо.
  • Ультрадисперсний порошок магнетиту використовується у багатьох чорно-білих лазерних принтерах у суміші з полімерними гранулами як тонер. Тут одночасно використовується чорний колір магнетиту та його здатність прилипати до намагніченого валика перенесення.
  • Унікальні феромагнітні властивості ряду сплавів на основі заліза сприяють їх широкому застосуванню в електротехніці для магнітопроводів трансформаторів та електродвигунів.
  • Хлорид заліза (III) (хлорне залізо) використовується в радіоаматорській практиці для травлення друкованих плат.
  • Семиводний сульфат заліза (залізний купорос) у суміші з мідним купоросом використовується для боротьби зі шкідливими грибками у садівництві та будівництві.
  • Залізо застосовується як анод в залізо-нікелевих акумуляторах, залізо-повітряних акумуляторах.
  • Водні розчини хлоридів двовалентного та тривалентного заліза, а також його сульфатів використовуються як коагулянти в процесах очищення природних та стічних вод на водопідготовці промислових підприємств.

Біологічне значення заліза

У живих організмах залізо є важливим мікроелементом, який каталізує процеси обміну киснем (дихання). В організмі дорослої людини міститься близько 3,5 г заліза (близько 0,02 %), з яких 78 % є головним діючим елементом гемоглобіну крові, решта входить до складу ферментів інших клітин, каталізуючи процеси дихання в клітинах. Нестача заліза проявляється як хвороба організму (хлороз у рослин та анемія у тварин).

Зазвичай залізо входить у ферменти як комплексу, званого гемом . Зокрема, цей комплекс присутній у гемоглобіні – найважливішому білку, що забезпечує транспорт кисню з кров'ю до всіх органів людини та тварин. І саме він забарвлює кров у характерний червоний колір.

Комплекси заліза, відмінні від гема, зустрічаються, наприклад, у ферменті метан-моноксигеназі, що окислює метан у метанол, у важливому ферменті рибонуклеотид-редуктазі, який бере участь у синтезі ДНК.

Неорганічні сполуки заліза зустрічаються в деяких бактеріях, іноді використовується для зв'язування азоту повітря.

В організм тварин і людини залізо надходить з їжею (найбагатші їм печінка, м'ясо, яйця, бобові, хліб, крупи, буряк). Цікаво, що колись шпинат помилково було внесено до цього списку (через друкарські помилки в результатах аналізу - було втрачено «зайвий» нуль після коми).

Надмірна доза заліза (200 мг і вище) може чинити токсичну дію. Передозування заліза гнітить антиоксидантну систему організму, тому вживати препарати заліза здоровим людям не рекомендується.

Примітки

  1. Хімічна енциклопедія: в 5 т/Редкол.: Кнунянц І. Л. (гл. ред.). – М.: Радянська енциклопедія, 1990. – Т. 2. – С. 140. – 671 с. - 100 000 екз.
  2. Карапетьянц М. Х., Дракін С. І.Загальна та неорганічна хімія: Підручник для вузів. - 4-те вид., Стер. - М: Хімія, 2000, ISBN 5-7245-1130-4, с. 529
  3. М. Фасмер.Етимологічний словник російської. - Прогрес. – 1986. – Т. 2. – С. 42-43.
  4. Трубачов О. Н.Слов'янська етимологія. // Питання слов'янського мовознавства, № 2, 1957.
  5. Boryś W. Słownik етимологічний zyzyka polskiego. - Краков: Wydawnictwo Literackie. – 2005. – С. 753-754.
  6. Walde A. Lateinisches etymologisches Wörterbuch. - Carl Winter's Universitätsbuchhandlung. – 1906. – С. 285.
  7. Мейє А.Основні особливості німецької групи мов. - УРСС. – 2010. – С. 141.
  8. Matasović R. Etymological Dictionary of Proto-Celtic. - Brill. – 2009. – С. 172.
  9. Mallory, J. P., Adams, D. Q. Encyclopedia of Indo-European Culture. - Fitzroy-Dearborn. – 1997. – P. 314.
  10. "New Measurement of the 60 Fe Half-Life". Physical Review Letters 103 : 72502. DOI :10.1103/PhysRevLett.103.072502 .
  11. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot та A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729 : 3–128. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  12. Ю. М. Широков, Н. П. Юдін.Ядерна фізика. М: Наука, 1972. Глава Ядерна космофізика.
  13. Р. Ріпан, І. Четяну.Неорганічна хімія // Хімія неметалів = Chimia metalelor. - Москва: Світ, 1972. - Т. 2. - С. 482-483. – 871 с.
  14. Gold and Precious Metals
  15. Металознавство та термічна обробка сталі. справ. вид. У 3-х т. / За ред. М. Л. Берштейна, А. Р. Рахштадта. - 4-те вид., перероб. та дод. Т. 2. Основи термічної обробки. У 2-х кн. Кн. 1. М: Металургія, 1995. 336 с.
  16. T. Takahashi & W.A. Bassett, "High-Pressure Polymorph of Iron," Science, Vol. 145 # 3631, 31 Jul 1964, p 483-486.
  17. Schilt A. Analytical Application of 1,10-phenantroline and Related Compounds. Oxford, Pergamon Press, 1969.
  18. Лурье Ю. Ю. Довідник з аналітичної хімії. М., Хімія, 1989. З. 297.
  19. Лурье Ю. Ю. Довідник з аналітичної хімії. М., Хімія, 1989, З. 315.
  20. Брауер Р. (ред.) Посібник із неорганічного синтезу. т. 5. М., Світ, 1985. С. 1757-1757.
  21. Ремі Г. Курс неорганічної хімії. т. 2. М., Світ, 1966. З. 309.
  22. Кисельов Ю. М., Копєлєв Н. С., Спіцин В. І., Мартиненко Л. І. Восьмивалентне залізо // Докл. АН СРСР. 1987. Т.292. С.628-631
  23. Перфільєв Ю. Д., Копєлєв Н. С., Кисельов Ю. М., Спіцин В. І. Месбауерівське дослідження восьмивалентного заліза // Докл. АН СРСР. 1987. T.296. С.1406-1409
  24. Kopelev N.S., Kiselev Yu.M., Perfiliev Yu.D. Мосбауер spectroscopy ofoxocomplexes ірон в highher oxidation states // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1992. V.157. Р.401-411.
  25. «Норми фізіологічних потреб у енергії та харчових речовин для різних груп населення Російської Федерації» МР 2.3.1.2432-08

Джерела (до розділу Історія)

  • Г. Г. Гіоргадзе.«Текст Анітти» та деякі питання ранньої історії хетів
  • Р. М. Абрамішвілі.До питання про освоєння заліза біля Східної Грузії, ВГМГ, XXII-В, 1961.
  • Хахутайшвілі Д. А.До історії давньоколхської металургії заліза. Питання стародавньої історії (Кавказько-близькосхідний збірник, вип. 4). Тбілісі, 1973.
  • Геродот."Історія", 1:28.
  • Гомер."Іліада", "Одіссея".
  • Вергілій."Енеїда", 3:105.
  • Арістотель.«Про неймовірні чутки», II, 48. ВДІ, 1947 № 2, стор 327.
  • Ломоносов М. В.Перші основи металургії.

Див. також

  • Категорія:З'єднання заліза

Посилання

  • Хвороби, спричинені недоліком та надлишком заліза в організмі людини

Залізо в чистому вигляді - це пластичний метал сірого кольору, що легко піддається обробці. І все ж таки, для людини елемент Fe більш практичний у поєднанні з вуглецем та іншими домішками, які дозволяють утворювати металеві сплави – сталі та чавуни. 95% - саме стільки всієї виробленої на планеті металевої продукції містить залізо як основний елемент.

Залізо: історія

Перші залізні вироби, виготовлені людиною, датовані вченими IV тис. до зв. е., причому дослідження показали, що для їх виробництва використовувалося метеоритне залізо, для якого характерно 5-30-відсотковий вміст нікелю. Цікаво, але поки людство не освоїло видобуток Fe шляхом його переплавлення, залізо цінувалося дорожче за золото. Пояснювалося це тим, що міцніша і надійніша сталь куди більше підходила для виготовлення знарядь праці та зброї, ніж мідь та бронза.

Перший чавун навчилися отримувати древні римляни: їх печі могли підвищувати температуру руди до 1400 о С, тоді як чавуну було достатньо 1100-1200 про С. Згодом вони ж отримали і чисту сталь, температура плавлення якої, як відомо, становить 1535 градусів Цельсію.

Хімічні властивості Fe

Із чим взаємодіє залізо? Залізо взаємодіє з киснем, що супроводжується утворенням оксидів; з водою у присутності кисню; із сірчаною та соляною кислотами:

  • 3Fe+2O 2 = Fe 3 O 4
  • 4Fe+3O 2 +6H 2 O = 4Fe(OH) 3
  • Fe+H 2 SO 4 = FeSO 4 +H 2
  • Fe+2HCl = FeCl 2 +H 2

Також залізо реагує на луги, тільки якщо вони є розплавами сильних окислювачів. Залізо не реагує з окислювачами при нормальній температурі, проте завжди починає вступати в реакцію при її підвищенні.

Застосування заліза у будівництві

Застосування заліза будівельною галуззю в наші дні не можна переоцінити, адже металоконструкції є основою будь-якої сучасної будівлі. У цій сфері Fe використовується у складі звичайних сталей, ливарного чавуну та зварювального заліза. Цей елемент знаходиться скрізь, починаючи з відповідальних конструкцій і закінчуючи анкерними болтами та цвяхами.

Зведення будівельних конструкцій зі сталі обходиться набагато дешевше, до того ж тут можна говорити і про вищі темпи будівництва. Це помітно збільшує використання заліза у будівництві, тоді як сама галузь освоює застосування нових, більш ефективних та надійних сплавів на основі Fe.

Використання заліза у промисловості

Використання заліза та його сплавів – чавуну та сталі – це основа сучасного машино-, верстато-, авіа-, приладобудування та виготовлення іншої техніки. Завдяки ціанідам та оксидам Fe функціонує лакофарбова промисловість, сульфати заліза застосовуються при водопідготовці. Тяжка промисловість зовсім немислима без використання сплавів на основі Fe+C. Словом, Залізо - це незамінний, але водночас доступний і відносно недорогий метал, який у складі сплавів має практично необмежену сферу застосування.


Застосування заліза у медицині

Відомо, що у кожній дорослій людині міститься до 4 грамів заліза. Цей елемент дуже важливий для функціонування організму, зокрема для здоров'я кровоносної системи (гемоглобін в еритроцитах). Існує безліч лікарських препаратів на основі заліза, які дозволяють підвищувати вміст Fe, щоб уникнути розвитку залізодефіцитної анемії.

Залізо- метал, застосування якого в промисловості та побуті практично не має меж. Частка заліза у світовому виробництві металів складає близько 95%. Застосування його, як і будь-якого іншого матеріалу, обумовлено певними властивостями.

Залізо відіграло величезну роль розвитку людської цивілізації. Первісна людина почала використовувати залізні знаряддя за кілька тисячоліть до нашої ери. Тоді єдиним джерелом цього металу були метеорити, що впали на Землю, які містили досить чисте залізо. Це породило у багатьох народів легенди про небесне походження заліза.

У II тис. до н.е. в Єгипті було освоєно видобуток заліза із залізних руд. Вважають, що це започаткувало залізне століття в історії людства, яке прийшло на зміну кам'яному і бронзовому вікам. Проте вже 3-4 тисячі років тому жителі Північного Причорномор'я - кіммерійці - виплавляли залізо з болотної руди.

Залізо не втратило свого значення й досі. Це найважливіший метал сучасної техніки. Через низьку міцність залізо практично не використовують у чистому вигляді. Однак у побуті «залізними» часто називають сталеві чи чавунні вироби. Адже важливі конструкційні матеріали – сталі та чавуни – являють собою сплави заліза з вуглецем. З них виготовляють найрізноманітніші предмети.

Восьмигранний п'єдестал пам'ятника князю Володимиру збудовано з цегли та облицьовано чавуном.

Прототипом гігантської споруди Атоміуму в Брюсселі стало модель кристалічної решітки заліза. Після реконструкції Атоміум знову відкритий для відвідувань. Оригінальне покриття кожної кулі площею 240 м 2 було виконано з 720 трикутних алюмінієвих пластин. Наразі їх замінили 48 пластин з нержавіючої сталі.

Крім того, залізо може бути компонентом сплавів на основі інших металів, наприклад, нікелевих. Магнітні метали також містять залізо.

На основі заліза створюють матеріали, здатні витримувати дію високих і низьких температур, вакууму і високих тисків. Вони успішно протистоять агресивним середовищам, змінному напрузі, радіоактивного випромінювання і т.п.

Виробництво заліза та його сплавів постійно зростає. Ці матеріали універсальні, технологічні, доступні і в масі - дешеві. Сировинна база заліза досить велика. Вже розвіданих запасів залізняку вистачить як міні-мум на два століття. Тому залізо довго залишатиметься «фундаментом» цивілізації.

Як художній матеріал залізо здавна використовували в Єгипті, Месопотамії, Індії. З часів середньовіччя збереглися численні високохудожні вироби із залізних сплавів. Сучасні художники також широко застосовують залізні сплави. Матеріал із сайту

Серед безлічі художніх виробів не можна залишити поза увагою «Пальму Мерцалова» - витвір мистецтва українських майстрів. Вона була викувана Алек-Сеєм Мерцаловим на Юзовському металургійному заводі в 1886 році. Її визнали гідною Гран-прі Всеросійської промислово-мистецької виставки у Нижньому Новгороді. У 1900 році «Пальма Мерцалова» у складі експозиції Юзівського заводу отримала найвищу нагороду на Всесвітній виставці в Парижі.

І в ХХІ ст. складно знайти галузь, де не використовували залізо. Його значення не зменшилося з переходом багатьох функцій металу до синтетичних матеріалів, створених хімічною промисловістю.

Цілі уроку:

  • сформувати уявлення про фізичні і хімічні властивості заліза залежно від ступеня окислення і природи окислювача, що проявляється;
  • розвивати теоретичне мислення учнів та його вміння прогнозувати властивості речовини , спираючись знання про його будову;
  • розвивати понятійне мислення таких операцій, як аналіз, порівняння, узагальнення, систематизація;
  • розвивати такі якості мислення, як об'єктивність, лаконізм та ясність, самоконтроль та активність.

Завдання уроку:

  • актуалізувати знання учнів на тему: “Будова атома”;
  • організувати колективну роботу учнів від постановки навчальної задачі до кінцевого результату (скласти опорну схему до уроку);
  • узагальнити матеріал на тему: “Метали” та розглянути властивості заліза та його застосування;
  • організувати самостійну дослідницьку роботу у парах з вивчення хімічних властивостей заліза;
  • організувати взаємоконтроль учнів під час уроку.

Тип уроку:Вивчення нового матеріалу.

Реактиви та обладнання:

  • залізо (порошок, пластина, скріпка),
  • сірка,
  • соляна кислота,
  • сульфат міді (II),
  • кристалічні грати заліза,
  • плакати для гри,
  • магніт,
  • добірка ілюстрацій на тему,
  • пробірки,
  • спиртування,
  • сірники,
  • ложка для спалювання горючих речовин,
  • географічні карти.

Структура уроку

  1. Вступна частина.
  2. Вивчення нового матеріалу.
  3. Повідомлення домашнього завдання.
  4. Закріплення дослідженого матеріалу.

Хід уроку

1. Вступна частина

Організаційний момент.

Перевірка наявності учнів.

Повідомлення теми уроку. Запис теми на дошці та у зошитах учнів.

2. Вивчення нового матеріалу

– Як ви вважаєте, як звучатиме тема нашого сьогоднішнього уроку?

1. Поява залізав людській цивілізації започаткував залізний вік.

Звідки ж давні люди брали залізо у той час, коли ще не вміли добувати його з руди? Залізо в перекладі з шумерської мови - це метал, що "капнув з неба, небесний". Перше залізо, з яким зіткнулося людство, було залізом із метеоритів. Вперше довів, що “залізне каміння падає з неба”, 1775 р. російський учений П.С. Палас, який привіз до Петербурга брилу самородного залізного метеорита вагою 600 кг. Найбільшим залізним метеоритом є знайдений 1920 р. у Південно-Західній Африці метеорит “Гоба” вагою близько 60 т. Згадаймо гробницю Тутанхамона: золото, золото. Чудова робота захоплює, блиск сліпить очі. Але ось що пише К.Керрам у книзі “Боги, гробниці, вчені” про маленькому залізному амулеті Тутанхамона: “Амулет належить до найраніших виробів Єгипту, і …в гробниці, наповненій чи не повністю золотом, саме ця скромна знахідка мала найбільшу з погляду історії культури цінність”. Усього кілька залізних виробів було знайдено в гробниці фараона, серед них залізний амулет бога Гора, невеликий кинжальчик із залізним клинком та золотою рукояткою, маленька залізна лавка “Урс”.

Вчені припускають, що саме країни Малої Азії, де мешкали племена хетів, були місцем виникнення чорної металургії. У Європу залізо прийшло з Малої Азії вже в І тис. до н. так у Європі почалося залізне століття.

Відому булатну сталь (або булат) робили на Сході ще за часів Аристотеля (IV ст. до н.е.). Але технологія її виготовлення трималася у секреті багато століть.

Мені наснився інший смуток
Про сиву дамаську сталь.
Я побачив, як сталь гартувалася,
Як із юних рабів одного
Вибирали, годували його,
Щоб тіло його сил набиралося.
Чекали належний термін,
А потім розпечений клинок
У м'язисту плоть занурювали,
Виймали готовий клинок.
Міцніше стали, не бачив Схід,
Міцніші стали і гірші за смуток.

Оскільки булат - це сталь з дуже великою твердістю і пружністю, виготовлені з неї вироби мають здатність не тупитися, будучи гостро заточеними. Розкрив секрет булату російський металург П.П. Аносів. Він дуже повільно охолоджував розпечену сталь у спеціальному розчині технічної олії, підігрітої до певної температури; у процесі охолодження сталь кувалася.

(Демонстрація малюнків.)

Залізо – сріблясто-сірий метал


Залізо – сріблясто-сірий метал

Ці цвяхи зроблені із заліза

Сталь використовується в автомобілебудуванні

Сталь використовується для виготовлення медичних інструментів

Сталь використовується для виготовлення локомотивів


Усі метали схильні до корозії



Усі метали схильні до корозії

2. Положення заліза в ПСХЕМ.

З'ясовуємо положення заліза у ПСХЕМ, заряд ядра та розподіл електронів в атомі.

3. Фізичні властивості заліза.

- Які фізичні властивості заліза ви знаєте?

Залізо – це сріблясто-білий метал із температурою плавлення 1539 про С. Дуже пластичний, тому легко обробляється, кується, прокочується, штампується. Залізо має здатність намагнічуватися і розмагнічуватися, тому застосовується як осердя електромагнітів у різних електричних машинах і апаратах. Йому можна надати більшу міцність і твердість методами термічного та механічного впливу, наприклад, за допомогою загартування та прокатки.

Розрізняють хімічно чисте та технічно чисте залізо. Технічно чисте залізо, по суті, є низьковуглецевою сталь, воно містить 0,02 -0,04% вуглецю, а кисню, сірки, азоту та фосфору – ще менше. Хімічно чисте залізо містить менше 0,01% домішок. Хімічно чисте залізосріблясто-сірий, блискучий, на вигляд дуже схожий на платину метал. Хімічно чисте залізо стійке до корозії (згадаємо, що таке корозія? Демонстрація корозійного цвяха) і добре чинить опір дії кислот. Однак мізерні частки домішок позбавляють його цих дорогоцінних властивостей.

4. Хімічні властивості заліза.

Виходячи зі знань про хімічні властивості металів, як ви думаєте, які хімічні властивості матиме залізо?

Демонстрація дослідів.

  • Взаємодія заліза із сіркою.

Практична робота.

  • Взаємодія заліза із соляною кислотою.
  • Взаємодія заліза із сульфатом міді (II).

5. Застосування заліза.

Розмова з питань:

- Як вигадаєте, яке поширення заліза в природі?

Залізо – один із найпоширеніших елементів у природі. У земній корі його масова частка становить 5,1%, за цим показником воно поступається лише кисню, кремнію та алюмінію. Багато заліза знаходиться і в небесних тілах, що встановлено за даними спектрального аналізу. У зразках місячного ґрунту, які доставила автоматична станція “Місяць”, виявлено залізо у неокисленому стані.

Залізні руди досить поширені Землі. Назви гір на Уралі говорять самі за себе: Висока, Магнітна, Залізна. Агрохіміки у ґрунтах знаходять сполуки заліза.

- У вигляді яких сполук залізо зустрічається в природі?

Залізо входить до складу більшості гірських порід. Для отримання заліза використовують залізні руди із вмістом заліза 30-70% і більше. Основними залізними рудами є: магнетит - Fe 3 O 4 містить 72% заліза, родовища зустрічаються на Південному Уралі, Курської магнітної аномалії; гематит - Fe 2 O 3 містить до 65% заліза, такі родовища зустрічаються у Криворізькому районі; лимоніт - Fe 2 O 3 * nH 2 O містить до 60% заліза, родовища зустрічаються в Криму; пірит - FeS 2 містить приблизно 47% заліза, родовища зустрічаються на Уралі. (Робота з контурними картами).

– Яка роль заліза у житті людини та рослин?

Біохіміки відкрили важливу роль заліза в житті рослин, тварин та людини. Входячи до складу надзвичайно складно побудованої органічної сполуки, яка називається гемоглобіном, залізо обумовлює червоне забарвлення цієї речовини, від якої у свою чергу залежить колір крові людини і тварин. В організмі дорослої людини міститься 3 г чистого заліза, 75% якого входить до складу гемоглобіну. Основна роль гемоглобіну – перенесення кисню з легких до тканин, а зворотному напрямку – CO 2 .

Залізо необхідне і для рослин. Воно входить до складу цитоплазми, бере участь у процесі фотосинтезу. Рослини, вирощені на субстраті, що не містить заліза, мають біле листя. Маленька добавка заліза до субстрату – і вони набувають зеленого кольору. Більш того, варто білий лист змастити розчином солі, що містить залізо, і незабаром змащене місце зеленіє.

Так від однієї і тієї ж причини - наявності заліза в соках і тканинах - весело зеленіє листя рослин і яскраво рум'яняться щоки людини.

Приблизно 90% металів, що використовуються людством – це сплави на основі заліза. Заліза виплавляється у світі дуже багато, приблизно в 50 разів більше, ніж алюмінію, не кажучи вже про інші метали. Сплави на основі заліза є універсальними, технологічними, доступними, дешевими. Залізу ще довго бути фундаментом цивілізації.

3. Повідомлення домашнього матеріалу

14, упр. № 6, 8, 9 (за робочим зошитом до підручника О.С Габрієлян “Хімія 9”, 2003 р.).

4. Закріплення вивченого матеріалу

  1. Використовуючи опорну схему, записану на дошці, зробіть висновок: що ж є залізо і які його властивості?
  2. Графічний диктант (заздалегідь приготувати листочки з накресленою прямою, розділеною на 8 відрізків і пронумерованою відповідно до питань диктанту. Відзначити куренем "^" на відрізку номер положення, яке вважається вірним).

Варіант 1.

  1. Залізо – це активний лужний метал.
  2. Залізо легко кується.
  3. Залізо входить до складу металу бронзи.
  4. На зовнішньому енергетичному рівні атома заліза 2 електрони.
  5. Залізо взаємодіє з розведеними кислотами.
  6. З галогенами утворює галогеніди зі ступенем окиснення +2.
  7. Залізо не взаємодіє із киснем.
  8. Залізо можна отримати шляхом електролізу розплаву його солі.
1 2 3 4 5 6 7 8

Варіант 2.

  1. Залізо – це метал сріблясто-білого кольору.
  2. Залізо не має здатності намагнічуватись.
  3. Атоми заліза виявляють окисні властивості.
  4. На зовнішньому рівні енергії атома заліза 1 електрон.
  5. Залізо витісняє мідь із розчинів її солей.
  6. З галогенами утворює сполуки зі ступенем окиснення +3.
  7. З розчином сірчаної кислоти утворює сульфат заліза (ІІІ).
  8. Залізо не піддається корозії.
1 2 3 4 5 6 7 8

Після виконання завдання учні змінюються своїми роботами та перевіряють їх (відповіді до робіт вивішені на дошці, або показати через проектор).

Критерії позначки:

  • "5" - 0 помилок,
  • "4" - 1-2 помилки,
  • "3" - 3-4 помилки,
  • "2" - 5 і більше помилок.

Використовувана література

  1. Габрієлян О.С. Хімія 9 клас. - М.: Дрофа, 2001.
  2. Габрієлян О.С. Книжка для вчителя. - М.: Дрофа, 2002.
  3. Габрієлян О.С. Хімія 9 клас. Робочий зошит. - М.: Дрофа, 2003.
  4. Промисловість освіти. Збірник статей. Випуск 3. - М.: МДІУ, 2002.
  5. Малишкіна В. Цікава хімія. - Санкт-Петербург, "Тригон", 2001.
  6. Програмно-методичні матеріали Хімія 8-11 класів. - М.: Дрофа, 2001.
  7. Степін Б.Д., Алікберова Л.Ю. Книга з хімії для домашнього читання - М.: Хімія, 1995.
  8. Я йду на урок Хімії. Книжка для вчителя. - М.: "Перше вересня", 2000.

Програми

Чи знаєте ви, що?

Залізо – один із найважливіших елементів життя. Кров містить залізо, і саме воно визначає колір крові, а також її основна властивість – здатність зв'язувати та віддавати кисень. Таку здатність має комплексне з'єднання – гем – складова частина молекули гемоглобіну. Крім гемоглобіну, залізо в нашому організмі є ще в міоглобіні – білку, що запасає кисень у м'язах. Є також залізовмісні ферменти.

Поблизу м. Делі в Індії стоїть залізна колона без найменшої цятки іржі, хоча її вік майже 2800 років. Це знаменита кутубська колона висотою близько семи метрів і масою 6.5 т. Напис на колоні говорить про те, що вона була поставлена ​​в ІХ ст. До зв. е. Іржавіння заліза – утворення метагідроксіду заліза – пов'язане із взаємодією його з вологою та киснем повітря.

Однак ця реакція за відсутності в залозі різних домішок, і насамперед вуглецю, кремнію та сірки, не протікає. Колона була виготовлена ​​з чистого металу: заліза в колоні виявилося 99,72%. Цим і пояснюється її довговічність та корозійна стійкість.

У 1934 р. в "Гірничому журналі" з'явилася стаття "Поліпшення заліза і сталі за допомогою ... іржавіння в землі". Спосіб перетворення заліза на сталь через іржавіння у землі відомий людям з давнину. Наприклад, черкеси на Кавказі закопували смугове залізо в землю, а відкопавши його через 10-15 років, виковували з нього свої шаблі, які могли перерубати навіть рушничний ствол, щит, кістки ворога.

Гематит

Гематит, або червоний залізняк - Основна руда головного металу сучасності - заліза. Вміст заліза сягає у ньому 70%. Гематит відомий з давніх-давен. У Вавилоні та Стародавньому Єгипті він використовувався в прикрасах, для виготовлення печаток, поряд з халцедоном служив улюбленим матеріалом як різьблений камінь. Олександр Македонський мав перстень із вставкою з гематиту, який, як він вважав, робив його невразливим у бою. У давнину і в Середні віки гематит мав славу ліками, що зупиняють кров. Порошок із цього мінералу здавна використовували для золотих та срібних виробів.

Назва мінералу походить від грецької діти- Кров, що пов'язано з вишневим або сургучно-червоним кольором порошку цього мінералу.

Важливою особливістю мінералу є здатність стійко зберігати колір і передавати його іншим мінералам, які потрапляє хоча б невелика домішка гематиту. Рожевий колір гранітних колон Ісаакіївського собору – це колір польових шпатів, які, у свою чергу, пофарбовані тонкорозпиленим гематитом. Мальовничі візерунки яшми, що використовується при обробці станцій столичного метро, ​​помаранчеві та рожеві сердолики Криму, коралово-червоні прошарки сильвину та карналіту в соляних товщах – усі завдячують своїм кольором гематиту.

Здавна із гематиту робили червону фарбу. Всі відомі фрески, виконані 15-20 тис. років тому, – чудові бізони Альтамірської печери та мамонти із знаменитої Капської печери – виконані і коричневими оксидами та гідроксидами заліза.

Магнетит

Магнетит, або магнітний залізняк - Мінерал, що містить 72% заліза. Це найбагатша залізняк. Чудове у цьому мінералі його природний магнетизм – властивість, завдяки якому він був відкритий.

Як повідомляв римський учений Пліній, магнетит названо на честь грецького пастуха Магнеса. Магнес пас стадо біля пагорба над річкою. Хінду у Фессалії. Несподівано палиця із залізним наконечником і підбиті цвяхами сандалії притягла до себе гора, складена суцільним сірим каменем. Мінерал магнетит дав у свою чергу назву магніту, магнітному полю та всьому загадковому явищу магнетизму, яке уважно вивчається з часів Аристотеля і донині.

Магнітні властивості цього мінералу і сьогодні використовуються насамперед для пошуку родовищ. Саме так було відкрито унікальні родовища заліза на площі Курської магнітної аномалії (КМА). Мінерал важкий: зразок магнетиту розміром із яблуко важить 1,5 кг.

У давнину магнетит наділяли всілякими лікувальними властивостями та здатністю творити чудеса. Його використовували для вилучення металу під час поранення, а Іван Грозний серед своїх скарбів нарівні з іншими каменями зберігав його непримітні кристали.

Пірит – мінерал, подібний до вогню

Пірит – один із тих мінералів, побачивши який хочеться вигукнути: "Невже це так і було?" Важко повірити, що вищий клас ограновування та полірування, що вражає нас у рукотворних виробах, у кристалах піриту – щедрий дар природи.

Піріт отримав свою назву від грецького слова "пірос" - вогонь, що пов'язано з його властивістю іскрити при ударі сталевими предметами. Цей гарний мінерал вражає золотавим кольором, яскравим блиском майже завжди чітких гранях. Завдяки своїм властивостям пірит відомий з давніх-давен, а під час епідемій золотої лихоманки піритові блискітки в кварцовій жилі закружляли не одну гарячу голову. Та й зараз любителі каменю, що початківці, нерідко приймають бенкет за золото.

Пірит - мінерал всюдисущий: він утворюється з магми, з пар і розчинів, і навіть з опадів, щоразу в специфічних формах та поєднаннях. Відомий випадок, коли за кілька десятиліть на пірит перетворилося тіло рудокопа, що впав у шахту. Заліза у піриті чимало – 46,5%, але витягувати його дорого та невигідно.

  • Розділи сайту