Залізо - елемент побічної підгрупи восьмої групи четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва з атомним номером 26. Позначається символом Fe (лат. Ferrum). Один із найпоширеніших у земній корі металів (друге місце після алюмінію). Метал середньої активності, відновник.
Основні ступені окислення - +2, +3
Проста речовина залізо - кування метал сріблясто-білого кольору з високою хімічною реакційною здатністю: залізо швидко корродує при високих температурах або при високій вологості на повітрі. У чистому кисні залізо горить, а в дрібнодисперсному стані самозаймається і на повітрі.
Хімічні властивості простої речовини – заліза:
Іржавіння та горіння в кисні
1) На повітрі залізо легко окислюється у присутності вологи (іржавіння):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3
Розжарений залізний дріт горить у кисні, утворюючи окалину - оксид заліза (II, III):
3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4
3Fe+2O 2 →(Fe II Fe 2 III)O 4 (160 °С)
2) За високої температури (700–900°C) залізо реагує з парами води:
3Fe + 4H 2 O – t° → Fe 3 O 4 + 4H 2
3) Залізо реагує з неметалами при нагріванні:
2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °С)
Fe + S - t ° → FeS (600 ° С)
Fe+2S → Fe+2 (S2-1) (700°С)
4) У ряді напруг стоїть лівіше водню, реагує з розведеними кислотами НСl і Н 2 SO 4 при цьому утворюються солі заліза(II) і виділяється водень:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (реакції проводяться без доступу повітря, інакше Fe +2 поступово перекладається киснем у Fe +3)
Fe + H 2 SO 4 (розб.) → FeSO 4 + H 2
У концентрованих кислотах-окислювачах залізо розчиняється тільки при нагріванні, воно відразу переходить у катіон Fе 3+ :
2Fe + 6H 2 SO 4 (конц.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO 3 (конц.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
(на холоді концентровані азотна та сірчана кислоти пасивують
Залізний цвях, занурений у блакитний розчин мідного купоросу, поступово покривається нальотом червоної металевої міді.
5) Залізо витісняє метали, що стоять правіше за нього з розчинів їх солей.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Амфотерність заліза проявляється лише у концентрованих лугах при кип'ятінні:
Fе + 2NaОН (50 %) + 2Н 2 O = Nа 2 ↓+ Н 2
і утворюється осад тетрагідроксоферату (II) натрію.
Технічне залізо- сплави заліза з вуглецем: чавун містить 2,06-6,67%, сталь 0,02-2,06% С, часто присутні інші природні домішки (S, Р, Si) і штучно спеціальні добавки (Мn, Ni, Сr), що наводять сплавам заліза технічно корисні властивості - твердість, термічну і корозійну стійкість, ковкість та ін .
Доменний процес виробництва чавуну
Доменний процес виробництва чавуну становлять такі стадії:
а) підготовка (випалювання) сульфідних і карбонатних руд - переведення в оксидну руду:
FeS 2 →Fe 2 O 3 (O 2,800°С, -SO 2) FeCO 3 →Fe 2 O 3 (O 2 ,500-600°С, -CO 2)
б) спалювання коксу при гарячому дутті:
С (кокс) + O 2 (повітря) →С 2 (600-700 ° С) С 2 + С (кокс) ⇌ 2СО (700-1000 ° С)
в) відновлення оксидної руди чадним газом СО послідовно:
Fe 2 O 3 →(CO)(Fe II Fe 2 III)O 4 →(CO) FeO →(CO) Fe
г) навуглерожування заліза (до 6,67 % С) та розплавлення чавуну:
Fе (т ) →(C(кокс)900-1200 ° С) Fе (ж) (чавун, t пл 1145 ° С)
У чавуні завжди у вигляді зерен є цементит Fe 2 С і графіт.
Виробництво сталі
Переділ чавуну в сталь проводиться у спеціальних печах (конвертерних, мартенівських, електричних), що відрізняються способом обігріву; температура процесу 1700–2000 °С. Продування повітря, збагаченого киснем, призводить до вигоряння з чавуну надлишкового вуглецю, а також сірки, фосфору та кремнію у вигляді оксидів. При цьому оксиди або уловлюються у вигляді газів, що відходять (СО 2 , SО 2), або зв'язуються в легко відокремлюваний шлак - суміш Са 3 (РO 4) 2 і СаSiO 3 . Для отримання спеціальних сталей у піч вводять легуючі добавки інших металів.
Отриманнячистого заліза в промисловості - електроліз розчину солей заліза, наприклад:
FеСl 2 → Fе↓ + Сl 2 (90°С) (електроліз)
(Існують й інші спеціальні методи, у тому числі відновлення оксидів заліза воднем).
Чисте залізо застосовується у виробництві спеціальних сплавів, при виготовленні сердечників електромагнітів та трансформаторів, чавун - у виробництві лиття та сталі, сталь - як конструкційний та інструментальний матеріали, у тому числі зносо-, жаро- та корозійно-стійкі.
Оксид заліза(II) F еО . Амфотерний оксид з великою перевагою основних властивостей. Чорний, має іонну будову Fе 2+ O 2- . При нагріванні спочатку розкладається, потім знову утворюється. Чи не утворюється при згорянні заліза на повітрі. Чи не реагує з водою. Розкладається кислотами, сплавляється із лугами. Повільно окислюється у вологому повітрі. Відновлюється воднем, коксом. Бере участь у доменному процесі виплавки чавуну. Застосовується як компонент кераміки та мінеральних фарб. Рівняння найважливіших реакцій:
4FеО ⇌(Fe II Fe 2 III) + Fе (560-700 °С, 900-1000 °С)
FеО + 2НС1 (розб.) = FеС1 2 + Н 2 O
FеО + 4НNO 3 (конц.) = Fе(NO 3) 3 +NO 2 + 2Н 2 O
FеО + 4NаОН = 2Н 2 O + Nа 4FеO3 (червоний.) тріоксоферрат(II)(400-500 ° С)
FеО + Н 2 = Н 2 O + Fе (особливо чисте) (350 ° С)
FеО + С (кокс) = Fе + СО (вище 1000 ° С)
FеО + СО = Fе + СО 2 (900 ° С)
4FеО + 2Н 2 O (волога) + O 2 (повітря) →4FеО(ВІН) (t)
6FеО + O 2 = 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° С)
Отриманняв лабораторії: термічне розкладання з'єднань заліза (II) без доступу повітря:
Fе(ОН) 2 = FеО + Н 2 O (150-200 ° С)
FеСОз = FеО + СО 2 (490-550 ° С)
Оксид діжелеза (III) – заліза ( II ) ( Fe II Fe 2 III)O 4 . Подвійний оксид. Чорний, має іонну будову Fe 2+ (Fе 3+) 2 (O 2-) 4 . Термічно стійка до високих температур. Чи не реагує з водою. Розкладається кислотами. Відновлюється воднем, розпеченим залізом. Бере участь у доменному процесі виробництва чавуну. Застосовується як компонент мінеральних фарб ( залізний сурик), кераміки, кольорового цементу. Продукт спеціального окиснення поверхні сталевих виробів ( чорніння, вороніння). За складом відповідає коричневій іржі та темній окалині на залозі. Застосування брутто-формули Fe3O4 не рекомендується. Рівняння найважливіших реакцій:
2(Fe II Fe 2 III)O 4 = 6FеО + O 2 (вище 1538 °С)
(Fe II Fe 2 III)O 4 + 8НС1 (розб.) = FеС1 2 + 2FеС1 3 + 4Н 2 O
(Fe II Fe 2 III)O 4 +10НNO 3 (конц.) =3Fе(NO 3) 3 + NO 2 + 5Н 2 O
(Fe II Fe 2 III)O 4 + O 2 (повітря) = 6Fе 2 O 3 (450-600 ° С)
(Fe II Fe 2 III)O 4 + 4Н 2 = 4Н 2 O + 3Fе (особливо чисте, 1000 ° С)
(Fe II Fe 2 III)O 4 + СО =ЗFеО + СО 2 (500-800°C)
(Fe II Fe 2 III)O4 + Fе ⇌4FеО (900-1000 °С, 560-700 °С)
Отримання:згоряння заліза на повітрі.
магнетит.
Оксид заліза(III) F е 2 Про 3 . Амфотерний оксид з величезним переважанням основних властивостей. Червоно-коричневий, має іонну будову (Fе 3+) 2 (O 2-) 3. Термічно стійкий до високих температур. Чи не утворюється при згорянні заліза на повітрі. Не реагує з водою, з розчину випадає бурий аморфний гідрат Fе 2 O 3 nН 2 Про. Повільно реагує з кислотами та лугами. Відновлюється монооксидом вуглецю, розплавленим залізом. Сплавляється з оксидами інших металів і утворює подвійні оксиди. шпинелі(Технічні продукти називаються феритами). Застосовується як сировина при виплавці чавуну в доменному процесі, каталізатор у виробництві аміаку, компонент кераміки, кольорових цементів та мінеральних фарб, при термітному зварюванні сталевих конструкцій, як носій звуку та зображення на магнітних стрічках, як полірувальний засіб для сталі та скла.
Рівняння найважливіших реакцій:
6Fе 2 O 3 = 4(Fe II Fe 2 III)O 4 +O 2 (1200-1300 °С)
Fе 2 O 3 + 6НС1 (розб.) →2FеС1 3 + ДТ 2 O (t) (600 ° С, р)
Fе 2 O 3 + 2NaОН (конц.) →Н 2 O+ 2 NаFеO 2 (червоний.)діоксоферрат(III)
Fе 2 Про 3 + МО = (М II Fе 2 II I) O 4 (М = Су, Мn, Fе, Ni, Zn)
Fе 2 O 3 + ДТ 2 =ДТ 2 O + 2Fе (особливо чисте, 1050-1100 ° С)
Fе 2 O 3 + Fе = ЗFеО (900 °С)
3Fе 2 O 3 + СО = 2(Fe II Fе 2 III)O 4 + СО 2 (400-600 °С)
Отриманняв лабораторії - термічне розкладання солей заліза (III) на повітрі:
Fе 2 (SO 4) 3 = Fе 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° С)
4(Fе(NO 3) 3 9 Н 2 O) = 2Fе a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36Н 2 O (600-700 °С)
У природі – оксидні руди заліза гематит Fе 2 O 3 і лимоніт Fе 2 O 3 nН 2 O
Гідроксид заліза (ІІ) F е(ВІН) 2 . Амфотерний гідроксид з величезним переважанням основних властивостей. Білий (іноді із зеленуватим відтінком), зв'язки Fе - ВІН переважно ковалентні. Термічно нестійкий. Легко окислюється на повітрі, особливо у вологому стані (темніє). Нерозчинний у воді. Реагує із розведеними кислотами, концентрованими лугами. Типовий відновник. Проміжний продукт при іржавінні заліза. Застосовується у виготовленні активної маси залізонікелевих акумуляторів.
Рівняння найважливіших реакцій:
Fе(ON) 2 = FеО + Н 2 O (150-200 ° С, в атм.N 2)
Fе(ОН) 2 + 2НС1 (розб.) = FеС1 2 + 2Н 2 O
Fе(ОН) 2 + 2NаОН (> 50%) = Na 2 ↓ (синьо-зелений) (кип'ятіння)
4Fе(ОН) 2 (суспензія) + O 2 (повітря) →4FеО(ОН)↓ + 2Н 2 O (t)
2Fе(ОН) 2 (суспензія) +Н 2 O 2 (розб.) = 2FеО(ОН)↓ + 2Н 2 O
Fе(ОН) 2 + КNO 3 (конц.) = FеО(ОН)↓ + NO+ КОН (60 °С)
Отримання: осадження з розчину лугами або гідратом аміаку в інертній атмосфері:
Fе 2+ + 2OH (розб.) = Fе(ОН) 2 ↓
Fе 2+ + 2(NH 3 Н 2 O) = Fе(ОН) 2 ↓+ 2NH 4
Метагідроксід заліза F еО(ВІН). Амфотерний гідроксид з величезним переважанням основних властивостей. Світло-коричневий, зв'язки Fе - Про і Fе - ВІН переважно ковалентні. Під час нагрівання розкладається без плавлення. Нерозчинний у воді. Осідає з розчину у вигляді бурого аморфного полігідрату Fе 2 O 3 nН 2 O, який при витримуванні під розведеним лужним розчином або при висушуванні переходить у FеО(ОН). Реагує із кислотами, твердими лугами. Слабкий окислювач та відновник. Спікається з Fе(ОН) 2 . Проміжний продукт при іржавінні заліза. Застосовується як основа жовтих мінеральних фарб і емалей, поглинач газів, що відходять, каталізатор в органічному синтезі.
З'єднання складу Fе(ОН) 3 не відоме (не отримано).
Рівняння найважливіших реакцій:
Fе 2 O 3 . nН 2 O→( 200-250 ° С, -H 2 O) FеО(ОН)→( 560-700 ° С на повітрі, -H2O)→Fе 2 Про 3
FеО(ОН) + ЗНС1 (розб.) = FеС1 3 + 2Н 2 O
FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-колоїд(NаОН (конц.))
FеО(ОН)→ Nа 3 [Fе(ВІН) 6 ]білий, Nа 5 і 4 відповідно; в обох випадках випадає синій продукт однакового складу та будови, КFе III. У лабораторії цей осад називають берлінська блакить, або турнбульова синь:
Fе 2+ + К + + 3- = КFе III ↓
Fе 3+ + К + + 4- = КFе III ↓
Хімічні назви вихідних реактивів та продукту реакцій:
До 3 Fе III - гексаціаноферрат (III) калію
До 4 Fе III - гексаціаноферрат (II) калію
КFе III - гексаціаноферрат (II) заліза (Ш) калію
Крім того, хорошим реактивом на іони Fе 3+ є тіоціанат-іон NСS - , залізо (III) з'єднується з ним, і з'являється яскраво-червоне («криваве») забарвлення:
Fе 3+ + 6NСS - = 3-
Цим реактивом (наприклад, у вигляді солі КNСS) можна виявити навіть сліди заліза (III) у водопровідній воді, якщо вона проходить через залізні труби, вкриті зсередини іржею.
Отримання ж. з руд був винайдений у зап. частини Азії у 2-му тисячолітті до зв. е.; там застосування ж. поширений. у Вавилоні, Єгипті, Греції; на зміну бронз, в. прийшов залізний ст. За вмістом у літосфері (4,65 трав. %) ж. займає 2 місце серед металів (на 1-му алюміній) і утворює бл. 300 мінералів (оксиди, сульфіди, силікати, карбонати і т.д.).
Же. може існувати у вигляді трьох аллот-ропіч. модифікацій: a-Fe з ОЦК, y-Fe з ГЦК та 8-Fe з ОЦК кристалліч . ґратами; a-Fe феромагнітно аж до 769 "С (точка Кюрі). Модифікації y~Fe і б-Fe парамагнітні. Поліморфні перетворення ж. і сталі при нагріванні та охолодженні відкрив у 1868 р. Д. К. Чернов. Fe виявляє перем. валентність (Найб, стійкі сполуки 2- і 3-валентного ж.) З киснем ж. утворює оксиди FeO, Fe2O3 і Fe3O4. Щільність ж.< 0,01 мае %) 7,874 г/ /см3, /т=1539"С, /КИЛ*3200«С.
Ж. - найважливіший метал сучасні, техніки. У чистому вигляді через низьку міцність. практич. не використ. основ. маса ж. застосовується у вигляді дуже різних за складом та св-вам сплавів. Перед сплавів ж. припадає ~ 95% всієї металіч. продукції.
Чисте Fe отримують у відносі, невеликих кіл-вах електролізом водних розчинів його солей або відновленням воднем. Достатньо. чисте ж. отримують прямим відновл. не-посредст. з рудних концентратів (минаючи домен , піч), воднем, природою, газом або вугіллям при відносі, низьких темп-pax (губчасте Fe, залізний порошок, металіз. котуни):
Губчасте залізо – пориста маса з високим вмістом заліза, получ. відновленням оксидів при /< /пл. Сырье - ж. руда, окатыши, железорудный концентрат и прокатная окалина , а восстановитель -углерод (некоксующийся уголь , антрацит , торф, сажа), газы (водород, конверторов., природ, и др. горючие газы) или их сочетание. Г. ж. для выплавки качеств, стали в электропечах, должно иметь степень металлизации рем/реобш ^ 85 % (желат. 92-95 %) и пустой породы < 4-5 %. Содержание углерода зависит от способа произ-ва г. ж. В процессах FIOR, SL-RN и HIB получают г. ж. с 0,2-0,7 % С, в процессе Midrex 0,8-2,5 % С. При газ. восстановлении содерж. 0,01-0,015 % S. Фосфор присутствует в виде оксидов и после расплавления переходит в шлак. Из г. ж., получаемого способами H-Iron, Heganes и Сулинского мет. з-да с 97-99 % FeM механич. измельчением с последующим отжигом изготовляют жел. порошок. Общая пористость г. ж. из руды - 45- 50 %, из окатышей 45-70 %. Насыпная масса - 1,6-2,1 т/м3. Для г. ж. характерна большая уд. поверхность , к-рая, включая внутр. пов-ть открытых пор, сост. 0,2-1 М3/г. Г. ж. имеет по-выш. склонность к вторичному окислению. При темп-pax в печи ниже 550-575 °С охлажд. металлизов. продукт пирофорен (самовозгорается на воздухе при комн. темп-ре). В совр. процессах г. ж. получают при / >700 °С, що знижує його активність і дозволяє зберігати на повітрі (без вологи) без помітного зниження ступеня металізації. Г. ж., виробив, за високотемпературною технологією - при /> 850 ° С, має низьку схильність до вторинного окислення при зволоженні, що забезпеч. безпечне транспортування його у відкритих вагонах, перевезення морським (річковим) транспортом, зберігання у відкритих штабелях;
Залізо прямого одержання - залізо, одержуване хіміч., електрохіміч. чи хіміко-терміч. способами безпосередньо. з руди, минаючи домен, піч, як порошку , губч. заліза (металіз. котунів), криці або рідкого металу. Наиб, розвиток набуло произ-во губч. заліза при 700-1150 ° С методами газ. відновлення руди (окатишів) у шахтних печах та за допомогою тв. палива у воріт. печі. Ж. п. п. з 88-93% FeM, використовується як шихта для виплавки сталі, а з більш високим вмістом (98-99%) для виробництва жел. порошку;
Карбонільне залізо - порошок заліза, що отримується при терміч. розкладанні пентакарбонілу заліза; відрізняється високою чистотою;
самородне залізо - ж., що у природі як мінералів. Розрізняють за умовами знаходження телурич. або земне (нікель-залізо) та метеоритне (космічне) с. ж. Телурич. залізо – рідкісний мінерал – модифікація a-Fe, зустрічається у вигляді отд. лусочок, зерен, губч. мас і скупчень. Склад – тб. розчин Fe і Ni (до 30% Ni). Метеоритне с. ж. утворюється у процесах формування косміч. тіл і попадає на Землю у вигляді метеоритів; містить до 25% Ni. Колір сіро-сталевий до чорного, металлич. блиск, непрозоро, тб. балів 4-5 за мінералогіч. шкалою, у = 7,3-8,2 г/см3 (залежно від вмісту Ni). Сильно магнітно, добре кується;
Електролітичне залізо - ж., одержуване електролітич. рафінуванням; відрізняється високою чистотою по домішках (<0,02 % С; 0,01 % О2);
електротехнічне залізо - застосовується в електротехніці сталь (або так зв. техніч. чисте залізо) із сумарним вмістом. домішок до 0,08-0,10%, у т. ч. до 0,05% С. Е.ж. має мале уд. електрич. опір, має підвищ. втратами на вихрові струми, у зв'язку з чим застосування обмежено в осн. магнітопроводами пост, магнітного потоку (полюсні наконечники, магнітопроводи, реле тощо);
А-залізо - низькотемп-рна модифікація заліза з ОЦК гратами (при 20 ° С а = 286,645 пм), стійка< 910 °С; a-Fe ферромагнитно при t < 769 °С (точка Кюри);
У-залізо - високотемпературна модифікація заліза з ГЦК гратами (а = 364 пм), стійка при 910-1400 ° С; парамагнітна;
5-залізо - високотемпературна модифікація заліза з ОЦК гратами (а = 294 пм), стійка від 1400 ° С до tm, парамагнітна.
- 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).
Залізо – всім відомий хімічний елемент. Він відноситься до середніх за хімічною активністю металів. Властивості та застосування заліза ми розглянемо у цій статті.
Поширеність у природі
Існує досить багато мінералів, до складу яких входить ферум. Насамперед, це магнетит. Він на сімдесят два відсотки складається із заліза. Його хімічна формула - Fe 3 O 4 . Цей мінерал ще називають магнітний залізняк. Він має світло-сірий колір, іноді з темно-сірим, аж до чорного, з металевим блиском. Найбільше його родовище серед країн СНД знаходиться на Уралі.
Наступний мінерал із високим вмістом заліза – гематит – він на сімдесят відсотків складається з даного елемента. Його хімічна формула - Fe 2 O 3 . Його ще називають червоним залізняком. Він має забарвлення від червоно-коричневого до червоно-сірого. Найбільше родовище на території країн СНД знаходиться у Кривому Розі.
Третій за змістом ферум мінерал - лимоніт. Тут заліза шістдесят відсотків загальної маси. Це кристалогідрат, тобто в його кристалічну решітку вплетені молекули води, його хімічна формула - Fe2O3.H2O. Як відомо з назви, цей мінерал має жовто-коричневий колір, зрідка бурий. Він є однією з головних складових природних охр і використовується як пігмент. Його також називають бурий залізняк. Найбільші місця залягання – Крим, Урал.
У сидериті, так званому шпатовому залізняку, сорок вісім відсотків феруму. Його хімічна формула - FeCO3. Його структура неоднорідна і складається із сполучених разом кристалів різного кольору: сірих, блідо-зелених, сіро-жовтих, коричнево-жовтих та ін.
Останній мінерал, що часто зустрічається в природі, з високим вмістом феруму — пірит. Він має таку хімічну формулу FeS 2 . Заліза у ньому знаходиться сорок шість відсотків від загальної маси. Завдяки атомам сірки цей мінерал має золотисто-жовте забарвлення.
Багато з розглянутих мінералів використовуються для отримання чистого заліза. Крім того, гематит використовують у виготовленні прикрас із натурального каміння. Вкраплення піриту можуть бути в прикрасах з лазуриту. Крім цього, у природі залізо зустрічається у складі живих організмів – воно є одним із найважливіших компонентів клітини. Даний мікроелемент обов'язково має надходити в організм людини у достатній кількості. Лікувальні властивості заліза багато в чому пов'язані з тим, що цей хімічний елемент є основою гемоглобіну. Тому вживання ферум добре позначається на стані крові, а отже, і всього організму в цілому.
Залізо: фізичні та хімічні властивості
Розглянемо по порядку два ці великі розділи. заліза - це його зовнішній вигляд, щільність, температура плавлення і т. д. Тобто всі відмінності речовини, пов'язані з фізикою. Хімічні властивості заліза - це його здатність вступати в реакцію з іншими сполуками. Почнемо із перших.
Фізичні властивості заліза
У чистому вигляді за нормальних умов це тверда речовина. Воно має сріблясто-сірий колір і яскраво виражений металевий блиск. Механічні властивості заліза включають рівень твердості по Вона дорівнює чотирьом (середня). Залізо має хорошу електропровідність і теплопровідність. Останню особливість можна відчути, торкнувшись залізного предмета в холодному приміщенні. Так як цей матеріал швидко проводить тепло, він за короткий проміжок часу забирає більшу його частину з шкіри, і тому ви відчуваєте холод.
Доторкнувшись, наприклад, до дерева, можна відзначити, що його теплопровідність набагато нижча. Фізичні властивості заліза - це його температури плавлення і кипіння. Перша складає 1539 градусів за шкалою Цельсія, друга – 2860 градусів за Цельсієм. Можна дійти невтішного висновку, що характерні властивості заліза — хороша пластичність і легкоплавкость. Але це ще далеко не все.
Також до фізичних властивостей заліза входить і його феромагнітність. Що це таке? Залізо, магнітні властивості якого ми можемо спостерігати на практичних прикладах щодня, - єдиний метал, що має таку унікальну відмінність. Це тим, що цей матеріал здатний намагнічуватися під впливом магнітного поля. А після припинення дії останнього залізо, магнітні властивості якого щойно сформувалися, ще надовго залишається магнітом. Такий феномен можна пояснити тим, що в структурі даного металу є безліч вільних електронів, які здатні пересуватися.
З погляду хімії
Цей елемент відноситься до металів середньої активності. Але хімічні властивості заліза є типовими і для всіх інших металів (крім тих, які знаходяться правіше водню в електрохімічному ряду). Воно здатне реагувати з багатьма класами речовин.
Почнемо з простих
Феррум вступає у взаємодію Космосу з кілородом, азотом, галогенами (йодом, бромом, хлором, фтором), фосфором, карбоном. Перше, що потрібно розглянути, – реакції з оксигеном. При спалюванні ферум утворюються його оксиди. Залежно від умов проведення реакції та пропорцій між двома учасниками вони можуть бути різноманітними. Як приклад такого роду взаємодій можна навести такі рівняння реакцій: 2Fe + O2 = 2FeO; 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3; 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 . І властивості оксиду заліза (як фізичні, і хімічні) можуть бути різноманітними, залежно з його різновиду. Такі реакції відбуваються при високих температурах.
Наступне – взаємодія з азотом. Воно також може статися лише за умови нагрівання. Якщо взяти шість молей заліза та один моль азоту, отримаємо два молі нітриду заліза. Рівняння реакції виглядатиме так: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.
При взаємодії із фосфором утворюється фосфід. Для проведення реакції необхідні такі компоненти: три моля феруму - один моль фосфору, у результаті утворюється один моль фосфіду. Рівняння можна записати так: 3Fe + P = Fe 3 P.
Крім того, серед реакцій із простими речовинами можна також виділити взаємодію із сіркою. При цьому можна одержати сульфід. Принцип, яким відбувається процес утворення даної речовини, подібний описаним вище. Саме відбувається реакція приєднання. Для всіх хімічних взаємодій подібні потрібні спеціальні умови, в основному це високі температури, рідше — каталізатори.
Також поширені у хімічній промисловості реакції між залізом та галогенами. Це хлорування, бромування, йодування, фторування. Як відомо з назв самих реакцій, це процес приєднання до атомів феруму атомів хлору/брому/йоду/фтору з утворенням хлориду/броміду/йодиду/фториду відповідно. Дані речовини широко використовують у різноманітних галузях промисловості. Крім того, ферум здатний з'єднуватися з кремнієм при високих температурах. Завдяки тому, що хімічні властивості заліза різноманітні, його часто використовують у хімічній галузі промисловості.
Феррум та складні речовини
Від простих речовин перейдемо до тих, молекули яких складаються із двох і більше різних хімічних елементів. Перше, що треба згадати, – реакцію феруму з водою. Тут виявляються основні властивості заліза. При нагріванні води разом із залізом утворюється (називається він так тому, що при взаємодії з тією ж водою утворює гідроксид, інакше кажучи – основу). Отже, якщо взяти по одному молю обох компонентів, утворюються такі речовини, як діоксид феруму та водень у вигляді газу з різким запахом – також у молярних пропорціях один до одного. Рівняння такого роду реакції можна записати так: Fe + H 2 O = FeO + H 2 . Залежно від пропорцій, в яких змішати ці два компоненти, можна отримати ді-або триоксид заліза. Обидві ці речовини дуже поширені у хімічній промисловості, а також використовуються в багатьох інших галузях.
З кислотами та солями
Оскільки ферум знаходиться лівіше водню в електрохімічному ряду активності металів, він здатний витісняти цей елемент зі сполук. Приклад цього є реакція заміщення, яку можна спостерігати при додаванні заліза до кислоти. Наприклад, якщо змішати в однакових молярних пропорціях залізо та сульфатну кислоту (вона ж сірчана) середньої концентрації, в результаті отримаємо сульфат заліза (ІІ) та водень у однакових молярних пропорціях. Рівняння такої реакції виглядатиме таким чином: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 .
При взаємодії із солями виявляються відновлювальні властивості заліза. Тобто за допомогою нього можна виділити менш активний метал із солі. Наприклад, якщо взяти один моль і стільки ж феруму, можна отримати сульфат заліза (ІІ) і чисту мідь в однакових молярних пропорціях.
Значення для організму
Один із найпоширеніших у земній корі хімічних елементів — залізо. ми вже розглянули, тепер підійдемо до нього з біологічної точки зору. Феррум виконує дуже важливі функції як у клітинному рівні, і лише на рівні всього організму. Насамперед залізо є основою такого білка, як гемоглобін. Він необхідний для транспортування кисню по крові від легень до всіх тканин, органів, до кожної клітини організму, насамперед до нейронів головного мозку. Тому корисні властивості заліза неможливо переоцінити.
Крім того, що він впливає на кровотворення, ферум також важливий для повноцінного функціонування щитовидної залози (для цього потрібен не тільки йод, як деякі вважають). Також залізо бере участь у внутрішньоклітинному обміні речовин, регулює імунітет. Ще ферум особливо великої кількості міститься у клітинах печінки, оскільки допомагає нейтралізувати шкідливі речовини. Також він є одним із головних компонентів багатьох видів ферментів нашого організму. У добовому раціоні людини має бути від десяти до двадцяти міліграм даного мікроелемента.
Продукти, багаті на залізо
Таких чимало. Вони є як рослинного, і тваринного походження. Перші - це злаки, бобові, крупи (особливо гречка), яблука, гриби (білі), сухофрукти, шипшина, груші, персики, авокадо, гарбуз, мигдаль, фініки, помідори, броколі, капуста, чорниця, ожина, селера та ін. Другі - печінка, м'ясо. Вживання продуктів з високим вмістом заліза особливо важливе в період вагітності, оскільки організм плода, що формується, вимагає великої кількості даного мікроелемента для повноцінного росту і розвитку.
Ознаки нестачі в організмі заліза
Симптомами надто малої кількості феруму, що надходить в організм, є втома, постійне замерзання рук і ніг, депресії, ламкість волосся та нігтів, зниження інтелектуальної активності, травні розлади, низька працездатність, порушення в роботі щитовидної залози. Якщо ви помітили кілька цих симптомів, то варто збільшити кількість продуктів із вмістом заліза у своєму раціоні або купити вітаміни або харчові добавки з вмістом феруму. Також обов'язково потрібно звернутися до лікаря, якщо якісь із цих симптомів ви відчуваєте надто гостро.
Використання феруму у промисловості
Застосування та властивості заліза тісно пов'язані. У зв'язку з його феромагнітністю, його застосовують для виготовлення магнітів - як слабших для побутових цілей (сувенірні магніти на холодильник і т. д.), так і сильніших - для промислових цілей. У зв'язку з тим, що аналізований метал має високу міцність і твердість, його з давніх-давен використовували для виготовлення зброї, обладунків та інших військових та побутових інструментів. До речі, ще в Стародавньому Єгипті було відомо метеоритне залізо, характеристики якого перевершують такі у стандартного металу. Також таке особливе залізо використовувалося й у Стародавньому Римі. З нього виготовляли елітну зброю. Щит або меч, виконаний з метеоритного металу, міг мати тільки дуже багата і знатна людина.
Взагалі, метал, який ми розглядаємо в цій статті, є різнобічно використовується серед усіх речовин цієї групи. Насамперед, з нього виготовляються сталь та чавун, які застосовуються для виробництва різноманітних виробів, необхідних як у промисловості, так і у повсякденному житті.
Чавуном називається сплав заліза та вуглецю, в якому другого присутній від 1,7 до 4,5 відсотка. Якщо другого менше, ніж 1,7 відсотка, то такий сплав називається сталлю. Якщо вуглецю у складі є близько 0,02 відсотка, це вже звичайне технічне залізо. Присутність у сплаві вуглецю необхідна надання йому більшої міцності, термостійкості, стійкості до іржавінню.
Крім того, в сталі може міститися багато інших хімічних елементів як домішки. Це марганець, і фосфор, і кремній. Також у такого роду сплав для надання йому певних якостей можуть бути додані хром, нікель, молібден, вольфрам та багато інших хімічних елементів. Види сталі, в яких присутня велика кількість кремнію (близько чотирьох відсотків), використовуються як трансформаторні. Ті, у складі яких багато марганцю (аж до дванадцяти-чотирнадцяти відсотків), знаходять своє застосування при виготовленні деталей залізниць, млинів, дробарок та інших інструментів, частини яких схильні до швидкого стирання.
Молібден вводять до складу сплаву, щоб зробити його більш термостійким – такі сталі використовуються як інструментальні. Крім того, для отримання всім відомих і часто використовуваних у побуті у вигляді ножів та інших побутових інструментів нержавіючих сталей необхідне додавання до сплаву хрому, нікелю та титану. А щоб отримати ударостійку, високоміцну, пластичну сталь, досить додати до неї ванадій. При введенні до складу ніобію можна досягти високої стійкості до корозії та впливу хімічно агресивних речовин.
Мінерал магнетит, згаданий на початку статті, потрібен для виготовлення жорстких дисків, карток пам'яті та інших пристроїв подібного типу. Завдяки магнітним властивостям, залізо можна знайти у пристрої трансформаторів, двигунів, електронних виробів та ін. Крім того, ферум можуть додавати до сплавів інших металів для надання їм більшої міцності та механічної стійкості. Сульфат даного елемента застосовують у садівництві для боротьби зі шкідниками (поряд із сульфатом міді).
Чи є незамінними при очищенні води. Крім того, порошок магнетиту використовується у чорно-білих принтерах. Головний спосіб застосування піриту - отримання з нього сірчаної кислоти. Цей процес відбувається в лабораторних умовах у три етапи. На першій стадії пірит феруму спалюють, отримуючи при цьому оксид заліза та діоксид сірки. На другому етапі відбувається перетворення діоксиду сульфуру на його триоксид за участю кисню. І на завершальній стадії отриману речовину пропускають через у присутності каталізаторів, тим самим і отримуючи сірчану кислоту.
Отримання заліза
В основному видобувають цей метал із двох основних його мінералів: магнетиту та гематиту. Роблять це за допомогою відновлення заліза з його сполук вуглецем як коксу. Робиться це в доменних печах, температура яких досягає двох тисяч градусів за шкалою Цельсія. Крім того, є спосіб відновлення ферум воднем. Для цього необов'язкова наявність доменної печі. Для здійснення цього методу беруть спеціальну глину, змішують її з подрібненою рудою та обробляють воднем у шахтній печі.
Висновок
Властивості та застосування заліза різноманітні. Це, мабуть, найважливіший у нашому житті метал. Ставши відомим людству, він зайняв місце бронзи, яка на той момент була основним матеріалом для виготовлення всіх знарядь праці та зброї. Сталь і чавун багато в чому перевершують метал міді з оловом з погляду своїх фізичних властивостей, стійкості до механічних впливів.
Крім того, залізо на нашій планеті більш поширене, ніж багато інших металів. його у земній корі становить майже п'ять відсотків. Це четвертий за поширеністю у природі хімічний елемент. Також цей хімічний елемент дуже важливий для нормального функціонування організму тварин і рослин, насамперед тому, що на його основі побудовано гемоглобін. Залізо є найважливішим мікроелементом, вживання якого важливе для підтримки здоров'я та нормальної роботи органів. Крім вищепереліченого, це єдиний метал, який має унікальні магнітні властивості. Без феруму неможливо уявити наше життя.
Фероксидні каталізатори для малинового пороху, запального складу, палива для палива.
Спосіб 1. Отримання окису заліза Fe 2 O 3 із залізного купоросу
Окисли заліза дуже часто застосовуються як каталізатори в піротехнічних сполуках. Раніше їх можна було придбати у магазинах. Наприклад, моногідрат окису заліза FeOOH зустрічався як барвник "пігмент жовтий залізоокисний". Окис заліза Fe2O3 продавався у вигляді залізного сурика. Нині купити все це, як з'ясувалося, непросто. Довелося перейматися отриманням у домашніх умовах. Хімік з мене ніякий, але життя змусило. Вивчив рекомендації у мережі. На жаль, нормального, тобто. простого та безпечного, рецепту для домашніх умов знайти виявилося непросто. Тільки один рецепт виглядав цілком підходящим, але знайти його повторно мені не вдалося. Список допустимих компонентів у голові відклався. Вирішив діяти за власним методом. Як не дивно, результат виявився дуже прийнятним. З'єднання вийшло з явними ознаками окису заліза дуже однорідне та дрібнодисперсне. Використання його в малиновому пороху та вторинному запальнику повністю підтвердило, що отримано те, що треба.
Отже, купуємо у садівничому магазині залізний купорос FeSO 4, в аптеці купуємо таблетки гідропериту, упаковки три, і запасаємось на кухні питною содою NaHCO 3. Усі компоненти є, починаємо приготування. Замість таблеток гідропериту можна скористатися розчином перикиси водню Н 2 0 2, теж буває в аптеках.
У скляному посуді об'ємом 0,5 літра розчиняємо у гарячій воді близько 80г (третина пачки) залізного купоросу. Невеликими порціями додаємо питної соди при помішуванні. Утворюється якась погань дуже неприємного кольору, яка сильно піниться.
FeSO 4 +2NaHCO 3 =FeCO 3 +Na 2 SO 4 +H 2 O+CO 2
Тому робити все треба у раковині. Додаємо соду доти, поки спінювання практично не припиниться. Злегка відстоявши суміш, починаємо потихеньку засипати подрібнені таблетки гідропериту. Реакція знову відбувається досить швидко з утворенням піни. Суміш набуває характерного кольору і з'являється знайомий запах іржі.
2FeCO 3 +H 2 O 2 =2FeOOH+2CO 2
Продовжуємо засипку гідропериту знову-таки до практично повного припинення спінювання, тобто реакції.
Залишаємо нашу хімічну посудину у спокої і бачимо, як випадає рудий осад - це наш окис, точніше моногідрат окису FeOOH, або гідроксид. Залишилось нейтралізувати з'єднання. Відстоюємо осад та зливаємо зайву рідину. Потім доливаємо чистої води, відстоюємо та знову зливаємо. Так повторюємо рази 3-4. Зрештою, вивалюємо осад на паперову серветку і висушуємо. Отриманий порошок є чудовим каталізатором і його вже можна використовувати при виготовленні стопінів та вторинного запального складу, "малинового" пороху та для каталізування карамельних ракетних палив. /25.01.2008, kia-soft/
Однак в оригінальному рецепті "малинового" пороху прописано застосування чистого червоного окису Fe 2 O 3 . Як показали експерименти з каталізацією карамелі, Fe 2 O 3 дійсно дещо активніший каталізатор, ніж FeOOH. Для отримання окису тривалентного заліза достатньо прожарити отриманий гідроксид на розпеченому залізному листі, або просто в консервній банці. В результаті утворюється червоний порошок Fe2O3.
Після виготовлення муфельної пічки, прожарювання проводжу в ній 1-1,5 години при температурі 300-350°C. Дуже зручно. /kia-soft 06.12.2007/
P.S.
Незалежні дослідження ракетника vega показали, що отриманий за цим методом каталізатор має підвищену активність порівняно з промисловими фероксидами, що особливо помітно в цукровому карамельному паливі, одержуваному методом випарювання.
Спосіб 2. Отримання окису заліза Fe 2 O 3 із хлорного заліза
Відомості про таку можливість є в мережі, наприклад, на форумі болгарських ракетників отримували оксид за допомогою бікарбонату, на форумі хіміків згадували цей спосіб, але особливої уваги я не звертав, оскільки хлорного заліза в мене не було. Нещодавно цей варіант нагадав гість мого сайту RubberBigPepper. Дуже вчасно, оскільки я активно зайнявся електронікою та закупився хлоридом. Вирішив протестувати і цей варіант отримання гідроксиду заліза. Спосіб у фінансовому плані дещо витратніший, і основний компонент хлорне залізо важче дістати, однак у плані приготування простіше. Отже, нам потрібно хлорне залізо FeCl 3і питна сода NaHCO 3. Хлорне залізо зазвичай застосовується для травлення друкованих плат і продається у радіомагазинах.
Заливаємо дві чайні ложки порошку FeCl3 склянкою гарячої води та розмішуємо до розчинення. Тепер потихеньку підсипаємо соду при постійному помішуванні. Реакція протікає швидко з міхуром і спінюванням, тому поспішати не треба.
FeCl 3 +3NaHCO 3 =FeOOH+3NaCl+3CO 2 +H 2 O
Висипаємо доти, доки міхуріння не припиниться. Відстоюємо та отримуємо в осаді той же гідроксид FeOOH. Далі нейтралізуємо з'єднання, як у першому способі, шляхом декількох зливів розчину, доливів води та відстоювання. Нарешті, осад висушуємо і використовуємо як каталізатор або для отримання окису заліза Fe 2 O 3 шляхом прожарювання (див. способі 1).
Ось такий нескладний спосіб. Вихід дуже непоганий, із двох чайних ложок (~15г) хлориду виходить 10г гідроксиду. Каталізатори, отримані цим методом, перевірені, вони цілком відповідають. /kia-soft 11.03.2010/
P.S.
За стовідсоткову достовірність рівнянь хімічних реакцій гарантувати не можу, проте по суті вони відповідають хімічним процесам, що проходять. Особливо темна справа з гідроксидом Fe(III). За всіма канонами осад повинен випадати Fe(OH) 3 . Але в присутності перикиси (спосіб 1) і за підвищеної температури (спосіб 2), по-ідеї, відбувається дегідратація тригідроксіду до моногідрату FeOOH. За зовнішніми ознаками так і відбувається. Отриманий порошок гідроксиду на вигляд конкретна іржа, а основний компонент іржі саме FeOOH. ***
