Proprietățile chimice și fizice ale fierului

Fier - un element chimic bine-cunoscut. Aceasta se referă la media metalului reactiv. Proprietăți și aplicații de fier vor fi discutate în acest articol.

Prevalența în natură

Există destul de o cantitate mare de minerale, care includ Ferrum. Mai întâi de toate, este magnetită. El este șaptezeci-doi la suta este format din fier. Formula sa chimică - Fe ₃ O _4. Acest mineral, de asemenea, cunoscut sub numele de magnetit. Are o culoare gri deschis, uneori cu un gri închis la negru, cu un luciu metalic. depozitul său cel mai mare este situat în Urali în CSI.

mineral Următorul cu un conținut ridicat de fier - hematite - aceasta cuprinde șaptezeci la sută din acest element. Formula sa chimică - Fe ₂ O _3. Este, de asemenea, numit hematit. Are o culoare de la roșu-brun la roșu-gri. Cea mai mare mina din CSI se află în Kryvyi Rih.

Al treilea conținut de minerale FERRUM - limonit. Aici fier la suta shestdesyat din greutatea totală. Acest cristalin, adică în rețea cristalină molecula de apă țesută, formula chimica - Fe ₂ O ₃ • H ₂ O. După cum sugerează și numele, acest mineral are o culoare galben-maronie, uneori maro. El este unul dintre principalele componente ale ocru naturale și este folosit ca pigment. Este, de asemenea, numit limonit. Cel mai mare loc de apariție - Crimeea, Urali.

Siderit, așa-numitul siderit, patruzeci și opt la sută din Ferrum. Formula sa chimică - feco _3. Structura sa nu este omogenă și constă într-o culoare diferită sunt conectate împreună cristale: gri, verde pal, gri-galben, galben-brun, și altele.

Acesta din urmă este adesea un mineral natural cu un conținut ridicat de FERRUM - pirita. Are o formulă chimică _FeS2. Fier în ea este patruzeci și șase de procente din greutatea totală. Datorită atomilor de sulf din minerale are o culoare galben-aurie.

Multe dintre mineralele examinate utilizate pentru producerea de fier pur. În plus, hematite este utilizat în fabricarea de bijuterii din pietre naturale. incluziuni pirită pot fi prezente în bijuterii din lapis lazuli. În plus, natura fierului găsit în compoziția organismelor vii - este una dintre cele mai importante componente ale celulei. Acest element de urmărire trebuie să intre în corpul uman în cantitate suficientă. Proprietăți medicinale de fier este în mare parte datorită faptului că acest element chimic este baza a hemoglobinei. Prin urmare, utilizarea de Ferrum este bun pentru starea de sânge, și, prin urmare, întregul organism.

Hardware: fizice și chimice proprietăți

Luați în considerare ordinea acestor două secțiuni mari. Proprietăți fizice de fier - este aspectul, densitatea, punctul de topire, etc Asta este, toate caracteristicile distinctive ale substanțelor care sunt asociate cu fizica ... Proprietățile chimice ale fierului - este capacitatea sa de a reacționa cu alți compuși. Să începem cu prima.

Proprietățile fizice ale fierului

În forma sa pură, în condiții normale, este un solid. Are o culoare gri-argintie și un luciu metalic pronunțat. Proprietatile mecanice includ nivelul de fier de duritate pe scara Mohs. Acesta este egal cu patru (media). Fier are o bună conductivitate electrică și conductivitate termică. Această din urmă caracteristică poate fi simțit prin atingerea obiectului de fier într-o cameră rece. Din moment ce acest material conduce caldura rapid, el într-o perioadă scurtă de timp, ia o mare parte din piele, astfel încât să vă simțiți rece. Atingând, de exemplu, la copac, trebuie remarcat faptul că conductivitatea termică este mult mai mic. Proprietăți fizice ale fierului - care temperatura de topire și de fierbere. Primul este 1539 de grade Celsius, iar al doilea - 2860 de grade Celsius. Se poate concluziona că proprietățile caracteristice ale fierului - plasticitate bună și fluiditate. Dar asta nu e tot.

De asemenea, în proprietățile fizice ale fierului și o parte din ea este feromagnetic. Ce este? Fier, proprietățile magnetice din care putem vedea în exemple practice în fiecare zi - singurul metal care are o caracteristică distinctivă unică. Acest lucru se datorează faptului că materialul activ este capabil de a fi magnetizat de câmpul magnetic. Și încetarea ultimului fier, proprietățile magnetice ale care tocmai au fost formate, pentru o lungă perioadă de timp a rămas un magnet în sine. Acest fenomen poate fi explicat prin faptul că structura de metal este prezent o pluralitate de electroni liberi, care sunt capabile să se miște.

În ceea ce privește chimia

Acest element se aplică pentru metale activitate medie. Cu toate acestea, fier proprietățile chimice sunt tipice pentru toate celelalte metale (altele decât cele care sunt la dreapta hidrogenului în seria electrochimică). Acesta este capabil să răspundă la mai multe clase de substanțe.

Să începem cu simpla

Ferrum reacționat cu kilorodom, azot, halogen (iod, brom, clor, fluor), fosfor, carbon. Primul lucru pe care să ia în considerare - reacția cu oxygenic. La arderea Ferrum se formează oxizi săi. În funcție de condițiile de reacție și proporțiile dintre cele două părți, acestea pot fi variate. Ca un exemplu de astfel de interacțiuni poate avea ca rezultat următoarea ecuație de reacție: 2Fe + O ₂ = 2FeO; 4Fe + 3O ₂ = 2Fe ₂ O _3; 3Fe + 2O ₂ = Fe ₃ O _4. Și proprietăți de oxid de fier (atât fizic și chimic) poate fi variată, în funcție de varietate. Astfel de reacții au loc la temperaturi ridicate.

Next - interacțiunea cu azot. Se poate produce, de asemenea, numai cu condiția de încălzire. Dacă luăm șase moli de fier per mol de azot se obține doi moli de nitrură de fier. Ecuația reacției este după cum urmează: 6Fe + N ₂ = 2Fe ₃ N.

Prin reacția cu fosfor se formează fosfură. Pentru reacția, aceste componente sunt necesare: trei moli Ferrum - per mol de fosfor, este format ca urmare a unei fosfură mol. Ecuația poate fi scrisă astfel: 3Fe + P = Fe ₃ p

Mai mult, interacțiunea poate fi de asemenea izolate dintre reacțiile elementare substanțe de sulf. Astfel, este posibil să se obțină sulfurat. Principiul pe care procesul de formare a substanței, similare cu cele descrise mai sus. Și anume, există o reacție de adiție. Pentru toate interacțiunile chimice de acest tip necesită condiții speciale, în principal în temperatură ridicată, cel puțin - catalizatori.

De asemenea, este comună în reacția industria chimică între fier și halogeni. Această clorurare, bromurare, iodurare, fluorurare. Ca nume în sine reacții, un proces de aderare la Ferrum atomi atomi de clor / brom / iod / fluorură pentru a forma clorură / bromură / iodură / fluorură respectiv. Aceste materiale sunt utilizate pe scară largă într-o varietate de industrii. Mai mult, Ferrum capabil să se conecteze cu siliciu la temperaturi ridicate. Datorită faptului că proprietățile chimice ale fierului sunt variate, este adesea utilizat în industria chimică.

Ferrum și substanțe complexe

Din substanțele simple, trec la moleculele din care constau din două sau mai multe elemente chimice diferite. Primul lucru de menționat - reacția Ferrum cu apă. Sunt prezentate proprietățile de bază de fier. Când apa încălzită împreună cu fier format oxid bazic (este denumit astfel deoarece aceasta formează un hidroxid, cu alte cuvinte atunci când interacționează cu aceeași apă - bază). Deci, dacă luăm un mol de componente sunt formate de substanțe, cum ar fi dioxidul de hidrogen gazos și ferrum cu un miros înțepător - ca și în raport molar de unu la unu. Ecuația astfel de reacții poate fi scrisă astfel: Fe + _H2O = FeO + _H2. În funcție de proporțiile în care se amestecă cele două componente, se poate obține un trioxid di- sau fier. Ambele aceste medicamente sunt foarte frecvente în industria chimică, și de asemenea, utilizat în multe alte industrii.

Cu acizi și săruri

Deoarece ferrum este lăsat de hidrogen în seria electrochimică a activitatii metalelor, aceasta spososoben deplasa elementul activ al compușilor. Un exemplu este reacția de substituție care pot fi observate la adăugarea de fier la acid. De exemplu, dacă este amestecat în proporții molare egale de fier și de acid sulfat (aka sulfuric) concentrația medie, ca rezultat obținem sulfat de fier (II) și hidrogen în proporții molare egale. Ecuația unei astfel de reacție ar arata astfel: Fe + H ₂ SO ₄ = FeSO ₄ + H _2.

În timpul interacțiunii cu sărurile de fier manifesta proprietăți de reducere. Asta este, folosindu-l poate fi distinsă de săruri metalice mai puțin active. De exemplu, dacă luăm un mol de sulfat de cupru și același Ferrum, putem obține sulfat de fier (II) și cupru pur în proporții molare egale.

Valoarea pentru organism

Una dintre cele mai comune în crusta de elemente chimice - fier. Proprietățile materiei am considerat deja, iar acum am ajuns să - l dintr - un punct de vedere biologic. Ferrum are o funcție foarte importantă la nivel celular și la nivelul întregului organism. În primul rând, fierul este baza unei astfel de proteine este hemoglobina. Este necesar pentru transportul oxigenului de sange de la plamani la toate țesuturile, organele, pentru fiecare celulă a corpului, in special la neuronii creierului. Prin urmare, proprietățile benefice ale fierului nu poate fi overemphasized.

În plus, kroveobrazovanie afectează, Ferrum este de asemenea important pentru funcționarea normală a glandei tiroide (aceasta necesită nu numai iod, asa cum cred unii). De asemenea, fierul este implicat în metabolismul intracelular, regleaza sistemul imunitar. Mai particular ferrum în cantitate mare se gaseste in celulele hepatice, deoarece ajută la neutralizarea substanțelor nocive. El este, de asemenea, una dintre principalele componente ale multor tipuri de enzime în corpul nostru. Dieta umană zilnică trebuie să conțină zece la douăzeci de miligrame de oligoelement.

Alimentele bogate in fier

O astfel de mult. Ei mănâncă atât de origine vegetală și animală. În primul rând - aceasta este cereale, leguminoase, cereale (in special hrisca), mere, ciuperci (alb), fructe uscate, măceșe, pere, piersici, avocado, dovleac, migdale, smochine, roșii, broccoli, varză, afine, mure, țelină, etc. . În al doilea rând - ficat, carne. Utilizarea unui produs conținut ridicat de fier este deosebit de important în timpul sarcinii, deoarece corpul fătului format necesită o cantitate mare de micronutrient pentru creșterea și dezvoltarea corespunzătoare.

Semne ale lipsei de fier din organism

Simptomele de prea puțin cantitatea de Ferrum care intră în organism sunt oboseala, mâini congelare constante și picioare, depresie, parul si unghiile fragile, reducerea activității intelectuale, tulburări digestive, performanță scăzută, funcționarea defectuoasă a glandei tiroide. Dacă observați unele dintre aceste simptome, este necesar să se mărească numărul de produse care conțin fier în dieta dumneavoastră sau pentru a cumpăra vitamine sau suplimente care contin Ferrum. De asemenea, asigurați-vă că să se consulte medicul dumneavoastră dacă oricare dintre aceste simptome vă simțiți prea rău.

Utilizarea Industrie Ferrum

Aplicarea și proprietăți de fier sunt strâns legate. Datorita feromagnetic sale, este utilizat pentru fabricarea de magneți - atât mai slab pentru uz casnic (magneți de suveniruri de pe frigider, etc ...) Și mai puternic - în scopuri industriale. Datorită faptului că metalul considerat are o rezistență ridicată și duritate, cu vechimea sa folosit pentru arme, armuri, și alte instrumente militare și interne. Apropo, în Egiptul antic a fost cunoscut de fier meteoritic cu proprietăți superioare celor ale unui metal convențional. De asemenea, un fier de construcții a fost folosit în Roma antică. Din ea a produs o armă de elită. Scut sau o sabie din metal meteorica, ar putea avea doar un om foarte bogat și distins.

În general, metalul, pe care le considerăm în acest articol, este cel mai versatil dintre toate substanțele utilizate de grup. În primul rând, el a făcut din oțel și fontă, care sunt utilizate pentru producerea de diverse produse necesare în industrie și în viața de zi cu zi.

Fonta numit fier și aliaj de carbon, în care al doilea prezent de la 1.7 la 4,5 la sută. În cazul în care al doilea este mai mică de 1,7 procente, atunci acest tip de aliaj cunoscut sub numele de oțel. Dacă carbon este prezent în compoziția de circa 0,02 la sută, atunci este un fier comercial obișnuit. Prezența carbonului în aliajul necesar pentru a conferi o mai mare putere, stabilitate termică, rezistență la ruginire.

Mai departe, în oțelul poate conține mai multe alte elemente ca impurități. Acest mangan și fosfor și siliciu. De asemenea, în acest tip de aliaj pentru a conferi anumite calități pot fi adăugate crom, nichel, molibden, tungsten, și multe alte elemente chimice. Tipuri de oțel, în care o cantitate mare de dioxid de siliciu prezent (circa patru la suta), folosite ca un transformator. Cei din componența pe care o mulțime de mangan (până la doisprezece sau paisprezece la suta), își găsesc aplicare în fabricarea de piese de căi ferate, mori, polizoare și alte instrumente, părți care sunt supuse la abraziune rapidă.

Molibdenul este introdus în compoziția aliajului, pentru a face mai stabile termic - cum ar fi oțelul utilizat în instrument. In plus, pentru a obține toate cunoscute și utilizate în mod obișnuit în gospodării sub formă de cuțite și alte instrumente de uz casnic oțeluri inoxidabile trebuie să fie adăugate în aliaj de crom, nichel și titan. Și, în scopul de a obține, de înaltă rezistență rezistent la impact, ductilitate, este suficient pentru a adăuga vanadiu. La intrarea în niobiu se poate realiza o rezistență ridicată la coroziune și substanțe chimice agresive.

magnetită minerale, care a fost menționat mai devreme în acest articol, aveți nevoie pentru fabricarea de hard disk-uri, carduri de memorie și alte dispozitive de acest tip. Datorită proprietăților magnetice ale fierului pot fi găsite în aparatul de transformatoare, motoare și alte produse electronice. In plus, se pot adăuga alte ferrum aliaje metalice pentru a conferi o mai mare rezistență și stabilitate mecanică. Sulfat acest element este folosit în horticultură pentru combaterea dăunătorilor (împreună cu sulfat de cupru). clorurile de fier sunt indispensabile în purificarea apei. Mai mult, pulberea de magnetit este utilizată în imprimantele alb-negru. Metoda principală de aplicare a piritei - derivând din acesta acid sulfuric. Acest proces are loc în laborator în trei etape. În prima etapă pirită Ferrum ars pentru a da oxid feric și bioxid de sulf. Al doilea pas este transformarea dioxidului de sulf în trioxid său, cu participarea oxigenului. Și etapa finală materialul rezultat este trecut prin vaporii de apă , în prezența catalizatorilor, și prin aceasta pentru a da acid sulfuric.

Obținerea de fier

Practic de metal activ este extras din două minerale majore: magnetită și hematita. Face acest lucru cu o reducere a fierului din compușii săi de carbon sub formă de cocs. Acest lucru se face într-un furnal, în care temperatura ajunge la două mii de grade Celsius. În plus, există o modalitate de a restabili Ferrum hidrogen. În acest scop, în mod opțional, prezența unui furnal. Pentru a pune în aplicare această metodă are o argilă specială, este amestecat cu minereul măcinat și tratat cu hidrogen, în cuptorul cu cuvă.

concluzie

Proprietățile și aplicațiile fier variat. Aceasta este, probabil, cel mai important în viața noastră de metal. Devenind cunoscut omului, el a luat locul de bronz, care la acel moment a fost principalul material pentru fabricarea de unelte și arme. Oțel și fier în multe feluri superioare aliajul de cupru și staniu, în ceea ce privește proprietățile sale fizice, rezistența la solicitări mecanice.

În plus, fierul de pe planeta noastră este mai frecventă decât multe alte metale. fracție de masă în scoarța terestră este de aproape cinci procente. Acesta este al patrulea element chimic cel mai abundent în natură. De asemenea, acest element chimic este foarte important pentru funcționarea normală a corpului animalelor și a plantelor, în special pentru că se bazează pe hemoglobina construit. Fierul este un element esențial urmă, a cărui utilizare este important pentru organele normale de funcționare și sănătatea. Pe lângă cele de mai sus, acesta este singurul metal care are proprietăți magnetice unice. Fără Ferrum este imposibil să ne imaginăm viața noastră.