Ο σίδηρος είναι ένα πολύ γνωστό χημικό στοιχείο. Ανήκει σε μέταλλα μέσης χημικής δραστηριότητας. Θα εξετάσουμε τις ιδιότητες και τις χρήσεις του σιδήρου σε αυτό το άρθρο.

Επικράτηση στη φύση

Υπάρχει αρκετά μεγάλος αριθμός ορυκτών που περιέχουν σίδηρο. Πρώτα απ 'όλα, είναι μαγνητίτης. Είναι εβδομήντα δύο τοις εκατό σίδηρος. Ο χημικός του τύπος είναι Fe 3 O 4. Αυτό το ορυκτό ονομάζεται επίσης μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα. Έχει ανοιχτό γκρι χρώμα, μερικές φορές με σκούρο γκρι, ακόμη και μαύρο, με μεταλλική γυαλάδα. Το μεγαλύτερο κοίτασμα της μεταξύ των χωρών της ΚΑΚ βρίσκεται στα Ουράλια.

Το επόμενο ορυκτό με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο είναι ο αιματίτης - αποτελείται από εβδομήντα τοις εκατό αυτού του στοιχείου. Ο χημικός του τύπος είναι Fe 2 O 3. Ονομάζεται επίσης κόκκινο σιδηρομετάλλευμα. Έχει χρώμα που κυμαίνεται από κόκκινο-καφέ έως κόκκινο-γκρι. Το μεγαλύτερο κοίτασμα στις χώρες της ΚΑΚ βρίσκεται στο Krivoy Rog.

Το τρίτο ορυκτό από την άποψη της περιεκτικότητας σε σίδηρο είναι ο λιμονίτης. Εδώ ο σίδηρος είναι εξήντα τοις εκατό της συνολικής μάζας. Αυτό είναι ένα κρυσταλλικό ένυδρο, δηλαδή τα μόρια του νερού είναι υφασμένα στο κρυσταλλικό πλέγμα του, ο χημικός του τύπος είναι Fe 2 O 3 .H 2 O. Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτό το ορυκτό έχει ένα κιτρινωπό-καφέ χρώμα, μερικές φορές καφέ. Είναι ένα από τα κύρια συστατικά της φυσικής ώχρας και χρησιμοποιείται ως χρωστική ουσία. Ονομάζεται επίσης καφέ σιδηρομετάλλευμα. Οι μεγαλύτερες τοποθεσίες είναι η Κριμαία και τα Ουράλια.

Ο σιδερίτης, το λεγόμενο σιδηρομετάλλευμα spar, περιέχει σαράντα οκτώ τοις εκατό σίδηρο. Ο χημικός τύπος του είναι FeCO 3. Η δομή του είναι ετερογενής και αποτελείται από κρυστάλλους διαφορετικών χρωμάτων που συνδέονται μεταξύ τους: γκρι, ανοιχτό πράσινο, γκρι-κίτρινο, καφέ-κίτρινο κ.λπ.

Το τελευταίο ορυκτό με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο στη φύση είναι ο πυρίτης. Έχει τον ακόλουθο χημικό τύπο: FeS 2. Περιέχει σίδηρο σαράντα έξι τοις εκατό της συνολικής μάζας. Χάρη στα άτομα θείου, αυτό το ορυκτό έχει ένα χρυσοκίτρινο χρώμα.

Πολλά από τα ορυκτά που συζητήθηκαν χρησιμοποιούνται για τη λήψη καθαρού σιδήρου. Επιπλέον, ο αιματίτης χρησιμοποιείται στην κατασκευή κοσμημάτων από φυσικές πέτρες. Τα εγκλείσματα πυρίτη μπορεί να υπάρχουν σε κοσμήματα lapis lazuli. Επιπλέον, ο σίδηρος βρίσκεται στη φύση σε ζωντανούς οργανισμούς - είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά των κυττάρων. Αυτό το μικροστοιχείο πρέπει να παρέχεται στον ανθρώπινο οργανισμό σε επαρκείς ποσότητες. Οι θεραπευτικές ιδιότητες του σιδήρου οφείλονται σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι αυτό το χημικό στοιχείο είναι η βάση της αιμοσφαιρίνης. Ως εκ τούτου, η χρήση σιδήρου έχει καλή επίδραση στην κατάσταση του αίματος, και επομένως σε ολόκληρο το σώμα ως σύνολο.

Σίδηρος: φυσικές και χημικές ιδιότητες

Ας δούμε αυτά τα δύο μεγάλα τμήματα με τη σειρά. σίδηρος είναι η όψη, η πυκνότητα, το σημείο τήξης του κλπ. Δηλαδή όλα τα διακριτικά γνωρίσματα μιας ουσίας που σχετίζονται με τη φυσική. Οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου είναι η ικανότητά του να αντιδρά με άλλες ενώσεις. Ας ξεκινήσουμε με τα πρώτα.

Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου

Στην καθαρή του μορφή υπό κανονικές συνθήκες είναι στερεό. Έχει ασημί-γκρι χρώμα και έντονη μεταλλική λάμψη. Οι μηχανικές ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν επίπεδο σκληρότητας τεσσάρων (μέτριο). Ο σίδηρος έχει καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Το τελευταίο χαρακτηριστικό μπορεί να γίνει αισθητό αγγίζοντας ένα σιδερένιο αντικείμενο σε ένα κρύο δωμάτιο. Επειδή αυτό το υλικό μεταφέρει τη θερμότητα γρήγορα, αφαιρεί το μεγαλύτερο μέρος της από το δέρμα σας σε σύντομο χρονικό διάστημα, γι' αυτό και νιώθετε κρύο.

Αν αγγίξετε, για παράδειγμα, ξύλο, θα παρατηρήσετε ότι η θερμική του αγωγιμότητα είναι πολύ χαμηλότερη. Οι φυσικές ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν τα σημεία τήξης και βρασμού του. Η πρώτη είναι 1539 βαθμοί Κελσίου, η δεύτερη είναι 2860 βαθμοί Κελσίου. Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι χαρακτηριστικές ιδιότητες του σιδήρου είναι η καλή ολκιμότητα και η τήξη. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό.

Επίσης, οι φυσικές ιδιότητες του σιδήρου περιλαμβάνουν τον σιδηρομαγνητισμό του. Τι είναι αυτό; Ο σίδηρος, του οποίου τις μαγνητικές ιδιότητες μπορούμε να παρατηρούμε σε πρακτικά παραδείγματα καθημερινά, είναι το μόνο μέταλλο που έχει ένα τόσο μοναδικό διακριτικό χαρακτηριστικό. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι αυτό το υλικό είναι ικανό να μαγνητιστεί υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου. Και μετά το τέλος της δράσης του τελευταίου, ο σίδηρος, οι μαγνητικές ιδιότητες του οποίου μόλις σχηματίστηκαν, παραμένει μαγνήτης για πολύ καιρό. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι στη δομή αυτού του μετάλλου υπάρχουν πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια που μπορούν να κινηθούν.

Από χημική άποψη

Αυτό το στοιχείο ανήκει στα μέταλλα μέσης δραστικότητας. Αλλά οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου είναι χαρακτηριστικές για όλα τα άλλα μέταλλα (εκτός από εκείνα που βρίσκονται στα δεξιά του υδρογόνου στην ηλεκτροχημική σειρά). Είναι ικανό να αντιδρά με πολλές κατηγορίες ουσιών.

Ας ξεκινήσουμε με τα απλά

Το σίδηρο αλληλεπιδρά με το οξυγόνο, το άζωτο, τα αλογόνα (ιώδιο, βρώμιο, χλώριο, φθόριο), φώσφορο και άνθρακα. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι οι αντιδράσεις με το οξυγόνο. Όταν το σίδηρο καίγεται, σχηματίζονται τα οξείδια του. Ανάλογα με τις συνθήκες αντίδρασης και τις αναλογίες μεταξύ των δύο συμμετεχόντων, μπορούν να ποικίλλουν. Ως παράδειγμα αυτού του είδους αλληλεπίδρασης, μπορούν να δοθούν οι ακόλουθες εξισώσεις αντίδρασης: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4. Και οι ιδιότητες του οξειδίου του σιδήρου (τόσο φυσικές όσο και χημικές) μπορούν να ποικίλλουν, ανάλογα με τον τύπο του. Αυτού του είδους οι αντιδράσεις συμβαίνουν σε υψηλές θερμοκρασίες.

Το επόμενο πράγμα είναι η αλληλεπίδραση με το άζωτο. Μπορεί επίσης να συμβεί μόνο υπό την προϋπόθεση της θέρμανσης. Αν πάρουμε έξι γραμμομόρια σιδήρου και ένα γραμμομόριο αζώτου, παίρνουμε δύο γραμμομόρια νιτριδίου του σιδήρου. Η εξίσωση της αντίδρασης θα μοιάζει με αυτό: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.

Όταν αλληλεπιδρά με τον φώσφορο, σχηματίζεται φωσφίδιο. Για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση, χρειάζονται τα ακόλουθα συστατικά: για τρία γραμμομόρια σιδήρου - ένα γραμμομόριο φωσφόρου, ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα γραμμομόριο φωσφιδίου. Η εξίσωση μπορεί να γραφτεί ως εξής: 3Fe + P = Fe 3 P.

Επιπλέον, μεταξύ των αντιδράσεων με απλές ουσίες, μπορεί επίσης να διακριθεί η αλληλεπίδραση με το θείο. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να ληφθεί σουλφίδιο. Η αρχή με την οποία συμβαίνει η διαδικασία σχηματισμού αυτής της ουσίας είναι παρόμοια με αυτές που περιγράφονται παραπάνω. Δηλαδή, εμφανίζεται μια αντίδραση προσθήκης. Όλες οι χημικές αλληλεπιδράσεις αυτού του είδους απαιτούν ειδικές συνθήκες, κυρίως υψηλές θερμοκρασίες, σπανιότερα καταλύτες.

Οι αντιδράσεις μεταξύ σιδήρου και αλογόνων είναι επίσης κοινές στη χημική βιομηχανία. Αυτές είναι η χλωρίωση, η βρωμίωση, η ιωδίωση, η φθορίωση. Όπως είναι σαφές από τα ονόματα των ίδιων των αντιδράσεων, αυτή είναι η διαδικασία προσθήκης ατόμων χλωρίου/βρωμίου/ιωδίου/φθορίου σε άτομα σιδήρου για να σχηματιστεί χλωρίδιο/βρωμίδιο/ιωδίδιο/φθόριο, αντίστοιχα. Αυτές οι ουσίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες. Επιπλέον, το σίδηρο μπορεί να συνδυαστεί με το πυρίτιο σε υψηλές θερμοκρασίες. Λόγω των ποικίλων χημικών ιδιοτήτων του σιδήρου, χρησιμοποιείται συχνά στη χημική βιομηχανία.

Ferrum και σύνθετες ουσίες

Από απλές ουσίες περνάμε σε εκείνες των οποίων τα μόρια αποτελούνται από δύο ή περισσότερα διαφορετικά χημικά στοιχεία. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να αναφέρουμε είναι η αντίδραση του σιδήρου με το νερό. Εδώ εμφανίζονται οι βασικές ιδιότητες του σιδήρου. Όταν το νερό θερμαίνεται, σχηματίζεται μαζί με το σίδηρο (λέγεται έτσι γιατί όταν αλληλεπιδρά με το ίδιο νερό σχηματίζει ένα υδροξείδιο, με άλλα λόγια, μια βάση). Έτσι, εάν πάρετε ένα mole και των δύο συστατικών, ουσίες όπως το διοξείδιο του σιδήρου και το υδρογόνο σχηματίζονται με τη μορφή αερίου με έντονη οσμή - επίσης σε γραμμομοριακές αναλογίες. Η εξίσωση αυτού του τύπου αντίδρασης μπορεί να γραφτεί ως εξής: Fe + H 2 O = FeO + H 2. Ανάλογα με τις αναλογίες στις οποίες αναμειγνύονται αυτά τα δύο συστατικά, μπορεί να ληφθεί δι- ή τριοξείδιο του σιδήρου. Και οι δύο αυτές ουσίες είναι πολύ κοινές στη χημική βιομηχανία και χρησιμοποιούνται επίσης σε πολλές άλλες βιομηχανίες.

Με οξέα και άλατα

Δεδομένου ότι ο σίδηρος βρίσκεται στα αριστερά του υδρογόνου στη σειρά ηλεκτροχημικής δραστηριότητας των μετάλλων, είναι ικανός να εκτοπίσει αυτό το στοιχείο από τις ενώσεις. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η αντίδραση μετατόπισης που μπορεί να παρατηρηθεί όταν προστίθεται σίδηρος σε ένα οξύ. Για παράδειγμα, εάν αναμίξετε σίδηρο και θειικό οξύ (επίσης γνωστό ως θειικό οξύ) μέσης συγκέντρωσης σε ίσες μοριακές αναλογίες, το αποτέλεσμα είναι θειικός σίδηρος (II) και υδρογόνο σε ίσες μοριακές αναλογίες. Η εξίσωση για μια τέτοια αντίδραση θα μοιάζει με αυτό: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

Κατά την αλληλεπίδραση με άλατα, εμφανίζονται οι αναγωγικές ιδιότητες του σιδήρου. Δηλαδή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απομόνωση ενός λιγότερο ενεργού μετάλλου από το αλάτι. Για παράδειγμα, εάν πάρετε ένα mole και την ίδια ποσότητα σιδήρου, μπορείτε να πάρετε θειικό σίδηρο (II) και καθαρό χαλκό στις ίδιες μοριακές αναλογίες.

Σημασία για το σώμα

Ένα από τα πιο κοινά χημικά στοιχεία στον φλοιό της γης είναι ο σίδηρος. Το έχουμε ήδη εξετάσει, τώρα ας το προσεγγίσουμε από βιολογική άποψη. Το Ferrum εκτελεί πολύ σημαντικές λειτουργίες τόσο σε κυτταρικό επίπεδο όσο και σε επίπεδο ολόκληρου του οργανισμού. Πρώτα απ 'όλα, ο σίδηρος είναι η βάση μιας τέτοιας πρωτεΐνης όπως η αιμοσφαιρίνη. Είναι απαραίτητο για τη μεταφορά του οξυγόνου μέσω του αίματος από τους πνεύμονες σε όλους τους ιστούς, τα όργανα, σε κάθε κύτταρο του σώματος, κυρίως στους νευρώνες του εγκεφάλου. Επομένως, οι ευεργετικές ιδιότητες του σιδήρου δεν μπορούν να υπερεκτιμηθούν.

Εκτός από το ότι επηρεάζει τον σχηματισμό αίματος, το σίδηρο είναι επίσης σημαντικό για την πλήρη λειτουργία του θυρεοειδούς αδένα (αυτό δεν απαιτεί μόνο ιώδιο, όπως πιστεύουν ορισμένοι). Ο σίδηρος συμμετέχει επίσης στον ενδοκυτταρικό μεταβολισμό και ρυθμίζει την ανοσία. Το σίδηρο βρίσκεται επίσης σε ιδιαίτερα μεγάλες ποσότητες στα κύτταρα του ήπατος, καθώς βοηθά στην εξουδετέρωση των επιβλαβών ουσιών. Είναι επίσης ένα από τα κύρια συστατικά πολλών τύπων ενζύμων στο σώμα μας. Η καθημερινή διατροφή ενός ατόμου πρέπει να περιέχει από δέκα έως είκοσι χιλιοστόγραμμα αυτού του μικροστοιχείου.

Τροφές πλούσιες σε σίδηρο

Είναι πολλοί από αυτούς. Είναι φυτικής και ζωικής προέλευσης. Τα πρώτα είναι δημητριακά, όσπρια, δημητριακά (ιδιαίτερα φαγόπυρο), μήλα, μανιτάρια (λευκά), αποξηραμένα φρούτα, τριαντάφυλλα, αχλάδια, ροδάκινα, αβοκάντο, κολοκύθα, αμύγδαλα, χουρμάδες, ντομάτες, μπρόκολο, λάχανο, βατόμουρα, βατόμουρα, σέλινο, κλπ. Τα δεύτερα είναι το συκώτι και το κρέας. Η κατανάλωση τροφών με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο είναι ιδιαίτερα σημαντική κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, καθώς το σώμα του αναπτυσσόμενου εμβρύου απαιτεί μεγάλες ποσότητες αυτού του ιχνοστοιχείου για πλήρη ανάπτυξη και ανάπτυξη.

Σημάδια έλλειψης σιδήρου στον οργανισμό

Τα συμπτώματα της πολύ μικρής εισόδου σιδήρου στο σώμα είναι κόπωση, συνεχές πάγωμα χεριών και ποδιών, κατάθλιψη, εύθραυστα μαλλιά και νύχια, μειωμένη πνευματική δραστηριότητα, πεπτικές διαταραχές, χαμηλή απόδοση και δυσλειτουργία του θυρεοειδούς. Εάν παρατηρήσετε πολλά από αυτά τα συμπτώματα, ίσως αξίζει να αυξήσετε την ποσότητα των τροφίμων που περιέχουν σίδηρο στη διατροφή σας ή να αγοράσετε βιταμίνες ή συμπληρώματα διατροφής που περιέχουν σίδηρο. Θα πρέπει επίσης να συμβουλευτείτε έναν γιατρό εάν αισθάνεστε κάποιο από αυτά τα συμπτώματα πολύ έντονα.

Χρήση σιδήρου στη βιομηχανία

Οι χρήσεις και οι ιδιότητες του σιδήρου συνδέονται στενά. Λόγω της σιδηρομαγνητικής του φύσης, χρησιμοποιείται για την κατασκευή μαγνητών - τόσο πιο αδύναμων για οικιακή χρήση (σουβενίρ μαγνήτες ψυγείου κ.λπ.) όσο και ισχυρότερους για βιομηχανικούς σκοπούς. Λόγω του γεγονότος ότι το εν λόγω μέταλλο έχει υψηλή αντοχή και σκληρότητα, χρησιμοποιήθηκε από την αρχαιότητα για την κατασκευή όπλων, πανοπλιών και άλλων στρατιωτικών και οικιακών εργαλείων. Παρεμπιπτόντως, ακόμη και στην Αρχαία Αίγυπτο, ο σίδηρος μετεωρίτη ήταν γνωστός, οι ιδιότητες του οποίου ήταν ανώτερες από εκείνες του συνηθισμένου μετάλλου. Αυτό το ειδικό σίδερο χρησιμοποιήθηκε και στην Αρχαία Ρώμη. Από αυτό κατασκευάστηκαν ελίτ όπλα. Μια ασπίδα ή σπαθί από μέταλλο μετεωρίτη θα μπορούσε να ανήκει μόνο σε ένα πολύ πλούσιο και ευγενές άτομο.

Γενικά, το μέταλλο που εξετάζουμε σε αυτό το άρθρο είναι το πιο ευέλικτο από όλες τις ουσίες αυτής της ομάδας. Πρώτα απ 'όλα, κατασκευάζονται από αυτό χάλυβας και χυτοσίδηρος, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή όλων των ειδών προϊόντων που χρειάζονται τόσο στη βιομηχανία όσο και στην καθημερινή ζωή.

Ο χυτοσίδηρος είναι ένα κράμα σιδήρου και άνθρακα, στο οποίο ο τελευταίος υπάρχει από 1,7 έως 4,5 τοις εκατό. Εάν το δεύτερο είναι μικρότερο από 1,7 τοις εκατό, τότε αυτό το είδος κράματος ονομάζεται χάλυβας. Εάν υπάρχει περίπου 0,02 τοις εκατό άνθρακα στη σύνθεση, τότε αυτό είναι ήδη συνηθισμένος τεχνικός σίδηρος. Η παρουσία άνθρακα στο κράμα είναι απαραίτητη για να του δώσει μεγαλύτερη αντοχή, αντοχή στη θερμότητα και αντοχή στη σκουριά.

Επιπλέον, ο χάλυβας μπορεί να περιέχει πολλά άλλα χημικά στοιχεία ως ακαθαρσίες. Αυτό περιλαμβάνει μαγγάνιο, φώσφορο και πυρίτιο. Επίσης, χρώμιο, νικέλιο, μολυβδαίνιο, βολφράμιο και πολλά άλλα χημικά στοιχεία μπορούν να προστεθούν σε αυτό το είδος κράματος για να του δώσουν ορισμένες ιδιότητες. Ως χάλυβες μετασχηματιστών χρησιμοποιούνται τύποι χάλυβα που περιέχουν μεγάλη ποσότητα πυριτίου (περίπου τέσσερα τοις εκατό). Αυτά που περιέχουν πολύ μαγγάνιο (μέχρι δώδεκα έως δεκατέσσερα τοις εκατό) χρησιμοποιούνται στην κατασκευή εξαρτημάτων για σιδηροδρόμους, μύλους, θραυστήρες και άλλα εργαλεία, μέρη των οποίων υπόκεινται σε ταχεία τριβή.

Μολυβδαίνιο προστίθεται στο κράμα για να γίνει πιο ανθεκτικό στη θερμότητα τέτοιοι χάλυβες χρησιμοποιούνται ως χάλυβες εργαλείων. Επιπλέον, για να ληφθούν ανοξείδωτοι χάλυβες, οι οποίοι είναι γνωστοί και χρησιμοποιούνται συχνά στην καθημερινή ζωή με τη μορφή μαχαιριών και άλλων οικιακών εργαλείων, είναι απαραίτητο να προσθέσετε χρώμιο, νικέλιο και τιτάνιο στο κράμα. Και για να αποκτήσετε ανθεκτικό στην κρούση, υψηλής αντοχής, όλκιμο χάλυβα, αρκεί να προσθέσετε βανάδιο σε αυτό. Με την προσθήκη νιοβίου στη σύνθεση, μπορεί να επιτευχθεί υψηλή αντοχή στη διάβρωση και σε χημικά επιθετικές ουσίες.

Το ορυκτό μαγνητίτη, το οποίο αναφέρθηκε στην αρχή του άρθρου, χρειάζεται για την κατασκευή σκληρών δίσκων, καρτών μνήμης και άλλων συσκευών αυτού του τύπου. Λόγω των μαγνητικών του ιδιοτήτων, ο σίδηρος μπορεί να βρεθεί σε μετασχηματιστές, κινητήρες, ηλεκτρονικά προϊόντα κ.λπ. Επιπλέον, ο σίδηρος μπορεί να προστεθεί σε κράματα άλλων μετάλλων για να τους δώσει μεγαλύτερη αντοχή και μηχανική σταθερότητα. Το θειικό αυτού του στοιχείου χρησιμοποιείται στην κηπουρική για τον έλεγχο παρασίτων (μαζί με θειικό χαλκό).

Είναι απαραίτητα για τον καθαρισμό του νερού. Επιπλέον, η σκόνη μαγνητίτη χρησιμοποιείται σε ασπρόμαυρους εκτυπωτές. Η κύρια χρήση του πυρίτη είναι η λήψη θειικού οξέος από αυτόν. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε εργαστηριακές συνθήκες σε τρία στάδια. Στο πρώτο στάδιο, ο πυρίτης σιδήρου καίγεται για να παραχθεί οξείδιο του σιδήρου και διοξείδιο του θείου. Στο δεύτερο στάδιο, η μετατροπή του διοξειδίου του θείου στο τριοξείδιο του γίνεται με τη συμμετοχή οξυγόνου. Και στο τελικό στάδιο, η προκύπτουσα ουσία διέρχεται με την παρουσία καταλυτών, παράγοντας έτσι θειικό οξύ.

Λήψη σιδήρου

Αυτό το μέταλλο εξορύσσεται κυρίως από τα δύο κύρια ορυκτά του: τον μαγνητίτη και τον αιματίτη. Αυτό γίνεται με τη μείωση του σιδήρου από τις ενώσεις του με άνθρακα σε μορφή οπτάνθρακα. Αυτό γίνεται σε υψικάμινους, η θερμοκρασία στις οποίες φτάνει τους δύο χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Επιπλέον, υπάρχει μια μέθοδος για τη μείωση του σιδήρου με υδρογόνο. Για να γίνει αυτό, δεν είναι απαραίτητο να έχετε υψικάμινο. Για την εφαρμογή αυτής της μεθόδου, παίρνουν ειδικό πηλό, τον αναμιγνύουν με θρυμματισμένο μετάλλευμα και τον επεξεργάζονται με υδρογόνο σε φρεάτιο κλίβανο.

Σύναψη

Οι ιδιότητες και οι χρήσεις του σιδήρου ποικίλλουν. Αυτό είναι ίσως το πιο σημαντικό μέταλλο στη ζωή μας. Έχοντας γίνει γνωστό στην ανθρωπότητα, πήρε τη θέση του μπρούντζου, που εκείνη την εποχή ήταν το κύριο υλικό για την κατασκευή όλων των εργαλείων, καθώς και των όπλων. Ο χάλυβας και ο χυτοσίδηρος είναι από πολλές απόψεις ανώτεροι από το κράμα χαλκού και κασσίτερου ως προς τις φυσικές τους ιδιότητες και την αντοχή τους στη μηχανική καταπόνηση.

Επιπλέον, ο σίδηρος είναι πιο άφθονος στον πλανήτη μας από πολλά άλλα μέταλλα. είναι σχεδόν πέντε τοις εκατό στον φλοιό της γης. Είναι το τέταρτο πιο άφθονο χημικό στοιχείο στη φύση. Επίσης, αυτό το χημικό στοιχείο είναι πολύ σημαντικό για τη φυσιολογική λειτουργία του σώματος των ζώων και των φυτών, κυρίως επειδή η αιμοσφαιρίνη χτίζεται στη βάση του. Ο σίδηρος είναι απαραίτητο ιχνοστοιχείο, η κατανάλωση του οποίου είναι σημαντική για τη διατήρηση της υγείας και της φυσιολογικής λειτουργίας των οργάνων. Εκτός από τα παραπάνω, αυτό είναι το μόνο μέταλλο που έχει μοναδικές μαγνητικές ιδιότητες. Είναι αδύνατο να φανταστούμε τη ζωή μας χωρίς ferrum.

ΟΡΙΣΜΟΣ

Σίδερο- στοιχείο της όγδοης ομάδας της τέταρτης περιόδου του Περιοδικού Πίνακα Χημικών Στοιχείων του D. I. Mendeleev.

Και ο αριθμός τόμου είναι 26. Το σύμβολο είναι Fe (Λατινικά "ferrum"). Ένα από τα πιο κοινά μέταλλα στον φλοιό της γης (δεύτερη θέση μετά το αλουμίνιο).

Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου

Ο σίδηρος είναι ένα γκρι μέταλλο. Στην καθαρή του μορφή είναι αρκετά μαλακό, εύπλαστο και παχύρρευστο. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του εξωτερικού επιπέδου ενέργειας είναι 3d 6 4s 2. Στις ενώσεις του, ο σίδηρος εμφανίζει καταστάσεις οξείδωσης «+2» και «+3». Το σημείο τήξης του σιδήρου είναι 1539 C. Ο σίδηρος σχηματίζει δύο κρυσταλλικές τροποποιήσεις: α- και γ-σίδηρος. Το πρώτο από αυτά έχει ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα, το δεύτερο έχει ένα κυβικό πλέγμα με επίκεντρο το πρόσωπο. Ο α-σίδηρος είναι θερμοδυναμικά σταθερός σε δύο κλίμακες θερμοκρασίας: κάτω από 912 και από 1394 C έως το σημείο τήξης. Μεταξύ 912 και 1394C ο γ-σίδηρος είναι σταθερός.

Οι μηχανικές ιδιότητες του σιδήρου εξαρτώνται από την καθαρότητά του - την περιεκτικότητα ακόμη και σε πολύ μικρές ποσότητες άλλων στοιχείων σε αυτόν. Ο συμπαγής σίδηρος έχει την ικανότητα να διαλύει πολλά στοιχεία στον εαυτό του.

Χημικές ιδιότητες του σιδήρου

Σε υγρό αέρα, ο σίδηρος σκουριάζει γρήγορα, δηλ. καλυμμένο με καφέ επίστρωση ενυδατωμένου οξειδίου του σιδήρου, το οποίο, λόγω της ευθρυπτότητάς του, δεν προστατεύει τον σίδηρο από περαιτέρω οξείδωση. Στο νερό, ο σίδηρος διαβρώνεται έντονα. με άφθονη πρόσβαση στο οξυγόνο, σχηματίζονται ένυδρες μορφές οξειδίου του σιδήρου (III):

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.

Με έλλειψη οξυγόνου ή δύσκολη πρόσβαση, σχηματίζεται μικτό οξείδιο (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Ο σίδηρος διαλύεται σε υδροχλωρικό οξύ οποιασδήποτε συγκέντρωσης:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2.

Η διάλυση σε αραιό θειικό οξύ συμβαίνει με παρόμοιο τρόπο:

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

Σε συμπυκνωμένα διαλύματα θειικού οξέος, ο σίδηρος οξειδώνεται σε σίδηρο (III):

2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Ωστόσο, στο θειικό οξύ, η συγκέντρωση του οποίου είναι κοντά στο 100%, ο σίδηρος γίνεται παθητικός και πρακτικά δεν εμφανίζεται αλληλεπίδραση. Ο σίδηρος διαλύεται σε αραιά και μετρίως συμπυκνωμένα διαλύματα νιτρικού οξέος:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Σε υψηλές συγκεντρώσεις νιτρικού οξέος, η διάλυση επιβραδύνεται και ο σίδηρος γίνεται παθητικός.

Όπως και άλλα μέταλλα, ο σίδηρος αντιδρά με απλές ουσίες. Αντιδράσεις μεταξύ σιδήρου και αλογόνων (ανεξάρτητα από τον τύπο του αλογόνου) συμβαίνουν όταν θερμαίνονται. Η αλληλεπίδραση του σιδήρου με το βρώμιο συμβαίνει σε αυξημένη τάση ατμών του τελευταίου:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.

Η αλληλεπίδραση του σιδήρου με το θείο (σκόνη), το άζωτο και το φώσφορο εμφανίζεται επίσης όταν θερμαίνεται:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Ο σίδηρος είναι ικανός να αντιδρά με αμέταλλα όπως ο άνθρακας και το πυρίτιο:

3Fe + C = Fe 3 C;

Μεταξύ των αντιδράσεων αλληλεπίδρασης του σιδήρου με σύνθετες ουσίες, οι ακόλουθες αντιδράσεις παίζουν ιδιαίτερο ρόλο - ο σίδηρος είναι ικανός να μειώνει μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά δραστηριότητας στα δεξιά του από διαλύματα αλάτων (1), αναγωγικές ενώσεις σιδήρου (III) ( 2):

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).

Ο σίδηρος, σε αυξημένη πίεση, αντιδρά με ένα οξείδιο που δεν σχηματίζει άλατα - CO για να σχηματίσει ουσίες σύνθετης σύνθεσης - καρβονύλια - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 και Fe 3 (CO) 12.

Ο σίδηρος, απουσία ακαθαρσιών, είναι σταθερός στο νερό και σε αραιά αλκαλικά διαλύματα.

Λήψη σιδήρου

Η κύρια μέθοδος λήψης σιδήρου είναι από σιδηρομετάλλευμα (αιματίτης, μαγνητίτης) ή ηλεκτρόλυση διαλυμάτων των αλάτων του (στην περίπτωση αυτή λαμβάνεται «καθαρός» σίδηρος, δηλαδή σίδηρος χωρίς ακαθαρσίες).

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση

Ζυγαριά σιδήρου Fe 3 O 4 βάρους 10 g κατεργάστηκε αρχικά με 150 ml διαλύματος υδροχλωρικού οξέος (πυκνότητα 1,1 g/ml) με κλάσμα μάζας υδροχλωρίου 20%, και στη συνέχεια προστέθηκε περίσσεια σιδήρου στο προκύπτον διάλυμα. Προσδιορίστε τη σύνθεση του διαλύματος (σε % κατά βάρος).

Διάλυμα

Ας γράψουμε τις εξισώσεις αντίδρασης σύμφωνα με τις συνθήκες του προβλήματος: 8HCl + Fe 3 O 4 = FeCl 2 + 2 FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2). Γνωρίζοντας την πυκνότητα και τον όγκο ενός διαλύματος υδροχλωρικού οξέος, μπορείτε να βρείτε τη μάζα του: m sol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl); m sol (HCl) = 150×1,1 = 165 g. Ας υπολογίσουμε τη μάζα του υδροχλωρίου: m(HCl) = m sol (HCl) ×ω(HCl)/100%; m(HCl) = 165×20%/100% = 33 g. Μοριακή μάζα (μάζα ενός mole) υδροχλωρικού οξέος, υπολογισμένη με χρήση του πίνακα χημικών στοιχείων του D.I. Mendeleev – 36,5 g/mol. Ας βρούμε την ποσότητα του υδροχλωρίου: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v(HCl) = 33/36,5 = 0,904 mol. Μοριακή μάζα (μάζα ενός mole) κλίμακας, υπολογισμένη χρησιμοποιώντας τον πίνακα χημικών στοιχείων του D.I. Mendeleev – 232 g/mol. Ας βρούμε την ποσότητα της ουσίας κλίμακας: v(Fe 3 O 4) = 10/232 = 0,043 mol. Σύμφωνα με την εξίσωση 1, v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1:8, επομένως, v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0,344 mol. Τότε, η ποσότητα υδροχλωρίου που υπολογίζεται από την εξίσωση (0,344 mol) θα είναι μικρότερη από αυτή που υποδεικνύεται στη δήλωση του προβλήματος (0,904 mol). Επομένως, το υδροχλωρικό οξύ είναι σε περίσσεια και θα συμβεί μια άλλη αντίδραση: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3). Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα της ουσίας χλωριούχου σιδήρου που σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της πρώτης αντίδρασης (χρησιμοποιούμε δείκτες για να δηλώσουμε μια συγκεκριμένη αντίδραση): ν 1 (FeCl 2): ​​ν(Fe 2 O 3) = 1:1 = 0,043 mol; ν 1 (FeCl 3): ν(Fe 2 O 3) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0,086 mol. Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα του υδροχλωρίου που δεν αντέδρασε στην αντίδραση 1 και την ποσότητα του χλωριούχου σιδήρου (II) που σχηματίστηκε κατά την αντίδραση 3: v rem (HCl) = v(HCl) – v 1 (HCl) = 0,904 – 0,344 = 0,56 mol; v 3 (FeCl 2): ​​v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol. Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα της ουσίας FeCl 2 που σχηματίστηκε κατά την αντίδραση 2, τη συνολική ποσότητα της ουσίας FeCl 2 και τη μάζα της: v2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 mol; v 2 (FeCl 2): ​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0,129 mol; v άθροισμα (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0,043 + 0,129 + 0,28 = 0,452 mol; m(FeCl 2) = v άθροισμα (FeCl 2) × M (FeCl 2) = 0,452 × 127 = 57,404 g. Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα της ουσίας και της μάζας του σιδήρου που εισήλθε στις αντιδράσεις 2 και 3: v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) = 1/2× v 2 (FeCl 3) = 0,043 mol; v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0,28 mol; v άθροισμα (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0,043+0,28 = 0,323 mol; m(Fe) = v άθροισμα (Fe) ×M(Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 g. Ας υπολογίσουμε την ποσότητα της ουσίας και τη μάζα του υδρογόνου που απελευθερώνεται στην αντίδραση 3: v(H2) = 1/2×v rem (HCl) = 0,28 mol; m(H2) = v(H2) ×M(H2) = 0,28 x 2 = 0,56 g. Προσδιορίζουμε τη μάζα του προκύπτοντος διαλύματος m’ sol και το κλάσμα μάζας του FeCl 2 σε αυτό: m’ sol = m sol (HCl) + m(Fe 3 O 4) + m(Fe) – m(H 2);

Το ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 5 g σιδήρου, το μεγαλύτερο μέρος του (70%) είναι μέρος της αιμοσφαιρίνης του αίματος.

Φυσικές ιδιότητες

Στην ελεύθερη του κατάσταση, ο σίδηρος είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο με γκριζωπή απόχρωση. Ο καθαρός σίδηρος είναι όλκιμος και έχει σιδηρομαγνητικές ιδιότητες. Στην πράξη, συνήθως χρησιμοποιούνται κράματα σιδήρου - χυτοσίδηρος και χάλυβας.

Ο Fe είναι το πιο σημαντικό και πιο άφθονο στοιχείο από τα εννέα d-μέταλλα της υποομάδας της Ομάδας VIII. Μαζί με το κοβάλτιο και το νικέλιο σχηματίζει την «οικογένεια σιδήρου».

Όταν σχηματίζει ενώσεις με άλλα στοιχεία, χρησιμοποιεί συχνά 2 ή 3 ηλεκτρόνια (B = II, III).

Ο σίδηρος, όπως σχεδόν όλα τα στοιχεία d της ομάδας VIII, δεν εμφανίζει υψηλότερο σθένος ίσο με τον αριθμό της ομάδας. Το μέγιστο σθένος του φτάνει στο VI και εμφανίζεται εξαιρετικά σπάνια.

Οι πιο τυπικές ενώσεις είναι εκείνες στις οποίες τα άτομα Fe βρίσκονται σε καταστάσεις οξείδωσης +2 και +3.

Μέθοδοι λήψης σιδήρου

1. Ο τεχνικός σίδηρος (κράμα με άνθρακα και άλλες προσμίξεις) λαμβάνεται με ανθρακοθερμική αναγωγή των φυσικών του ενώσεων σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

Η ανάρρωση γίνεται σταδιακά, σε 3 στάδια:

1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe 3 O 4 + CO = 3 FeO + CO 2

3) FeO + CO = Fe + CO 2

Ο χυτοσίδηρος που προκύπτει από αυτή τη διαδικασία περιέχει περισσότερο από 2% άνθρακα. Στη συνέχεια, ο χυτοσίδηρος χρησιμοποιείται για την παραγωγή κραμάτων χάλυβα - σιδήρου που περιέχουν λιγότερο από 1,5% άνθρακα.

2. Ο πολύ καθαρός σίδηρος λαμβάνεται με έναν από τους ακόλουθους τρόπους:

α) αποσύνθεση πεντακαρβονυλίου Fe

Fe(CO) 5 = Fe + 5СО

β) αναγωγή του καθαρού FeO με υδρογόνο

FeO + H 2 = Fe + H 2 O

γ) ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων αλάτων Fe +2

FeC 2 O 4 = Fe + 2CO 2

οξαλικός σίδηρος (II).

Χημικές ιδιότητες

Ο Fe είναι μέταλλο μέσης δραστικότητας και παρουσιάζει γενικές ιδιότητες χαρακτηριστικές των μετάλλων.

Ένα μοναδικό χαρακτηριστικό είναι η ικανότητα «σκουριάς» σε υγρό αέρα:

Ελλείψει υγρασίας με ξηρό αέρα, ο σίδηρος αρχίζει να αντιδρά αισθητά μόνο στους T > 150°C. κατά την πύρωση, σχηματίζεται "λέπια σιδήρου" Fe 3 O 4:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Ο σίδηρος δεν διαλύεται στο νερό απουσία οξυγόνου. Σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, ο Fe αντιδρά με τους υδρατμούς, εκτοπίζοντας το υδρογόνο από τα μόρια του νερού:

3 Fe + 4H 2 O(g) = 4H 2

Ο μηχανισμός της σκουριάς είναι η ηλεκτροχημική διάβρωση. Το προϊόν σκουριάς παρουσιάζεται σε απλοποιημένη μορφή. Πράγματι, σχηματίζεται ένα χαλαρό στρώμα μίγματος οξειδίων και υδροξειδίων μεταβλητής σύστασης. Σε αντίθεση με το φιλμ Al 2 O 3, αυτό το στρώμα δεν προστατεύει το σίδηρο από περαιτέρω καταστροφή.

Τύποι διάβρωσης

Προστασία του σιδήρου από τη διάβρωση

1. Αλληλεπίδραση με αλογόνα και θείο σε υψηλές θερμοκρασίες.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

Fe + I 2 = FeI 2

Σχηματίζονται ενώσεις στις οποίες κυριαρχεί ο ιοντικός τύπος δεσμού.

2. Αλληλεπίδραση με φώσφορο, άνθρακα, πυρίτιο (ο σίδηρος δεν συνδυάζεται άμεσα με Ν2 και Η2, αλλά τα διαλύει).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = Fe x Si y

Σχηματίζονται ουσίες μεταβλητής σύνθεσης, όπως βερτολλίδες (η ομοιοπολική φύση του δεσμού κυριαρχεί στις ενώσεις)

3. Αλληλεπίδραση με «μη οξειδωτικά» οξέα (HCl, H 2 SO 4 αραι.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2

Δεδομένου ότι ο Fe βρίσκεται στη σειρά δραστηριότητας στα αριστερά του υδρογόνου (E° Fe/Fe 2+ = -0,44 V), είναι ικανός να εκτοπίσει το H 2 από τα συνηθισμένα οξέα.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

4. Αλληλεπίδραση με «οξειδωτικά» οξέα (HNO 3, H 2 SO 4 συμπ.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

Το συμπυκνωμένο HNO 3 και το H 2 SO 4 «παθητικοποιούν» τον σίδηρο, έτσι σε συνηθισμένες θερμοκρασίες το μέταλλο δεν διαλύεται σε αυτά. Με ισχυρή θέρμανση, εμφανίζεται αργή διάλυση (χωρίς να απελευθερωθεί H 2).

Στην ενότητα Ο σίδηρος HNO 3 διαλύεται, διοχετεύεται σε διάλυμα με τη μορφή κατιόντων Fe 3+ και το όξινο ανιόν ανάγεται σε NO*:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

Πολύ διαλυτό σε μείγμα HCl και HNO 3

5. Σχέση με αλκάλια

Ο Fe δεν διαλύεται σε υδατικά διαλύματα αλκαλίων. Αντιδρά με λιωμένα αλκάλια μόνο σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

6. Αλληλεπίδραση με άλατα λιγότερο ενεργών μετάλλων

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0

7. Αλληλεπίδραση με αέριο μονοξείδιο του άνθρακα (t = 200°C, P)

Fe (σκόνη) + 5CO (g) = Fe 0 (CO) 5 σίδηρος πεντακαρβονύλιο

Ενώσεις Fe(III).

Fe 2 O 3 - οξείδιο σιδήρου (III).

Κόκκινο-καφέ σκόνη, n. r. σε Η 2 Ο. Στη φύση - «κόκκινο σιδηρομετάλλευμα».

Μέθοδοι απόκτησης:

1) αποσύνθεση υδροξειδίου του σιδήρου (III).

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

2) ψήσιμο πυρίτη

4FeS 2 + 11O 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) αποσύνθεση νιτρικών

Χημικές ιδιότητες

Το Fe 2 O 3 είναι ένα βασικό οξείδιο με σημάδια αμφοτερικότητας.

I. Οι κύριες ιδιότητες εκδηλώνονται στην ικανότητα αντίδρασης με οξέα:

Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZH 2 O

Fe 2 O 3 + 6HCI = 2FeCI 3 + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 6HNO 3 = 2Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

II. Ασθενείς ιδιότητες οξέος. Το Fe 2 O 3 δεν διαλύεται σε υδατικά διαλύματα αλκαλίων, αλλά όταν συντήκεται με στερεά οξείδια, αλκάλια και ανθρακικά, σχηματίζονται φερρίτες:

Fe 2 O 3 + CaO = Ca(FeO 2) 2

Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + MgCO 3 = Mg (FeO 2) 2 + CO 2

III. Fe 2 O 3 - πρώτη ύλη για την παραγωγή σιδήρου στη μεταλλουργία:

Fe 2 O 3 + ZS = 2Fe + ZSO ή Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2

Fe(OH) 3 - υδροξείδιο σιδήρου (III).

Μέθοδοι απόκτησης:

Λαμβάνεται από τη δράση των αλκαλίων σε διαλυτά άλατα Fe 3+:

FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3NaCl

Κατά τη στιγμή της παρασκευής, το Fe(OH) 3 είναι ένα κόκκινο-καφέ βλεννώδες-άμορφο ίζημα.

Το υδροξείδιο Fe(III) σχηματίζεται επίσης κατά την οξείδωση του Fe και του Fe(OH) 2 σε υγρό αέρα:

4Fe + 6H 2 O + 3O 2 = 4Fe(OH) 3

4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3

Το υδροξείδιο Fe(III) είναι το τελικό προϊόν της υδρόλυσης των αλάτων Fe 3+.

Χημικές ιδιότητες

Το Fe(OH) 3 είναι πολύ αδύναμη βάση (πολύ ασθενέστερη από το Fe(OH) 2). Παρουσιάζει αξιοσημείωτες όξινες ιδιότητες. Έτσι, το Fe(OH) 3 έχει αμφοτερικό χαρακτήρα:

1) αντιδράσεις με οξέα συμβαίνουν εύκολα:

2) φρέσκο ​​ίζημα Fe(OH) 3 διαλύεται σε θερμό συμπ. διαλύματα ΚΟΗ ή NaOH με σχηματισμό υδροξοσυμπλοκών:

Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3

Σε ένα αλκαλικό διάλυμα, το Fe(OH) 3 μπορεί να οξειδωθεί σε φερρικά (άλατα του οξέος σιδήρου H 2 FeO 4 που δεν απελευθερώνονται σε ελεύθερη κατάσταση):

2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O

Άλατα Fe 3+

Τα πιο πρακτικά σημαντικά είναι: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - κίτρινο άλας αίματος = Fe 4 3 Πρωσικό μπλε (σκούρο μπλε ίζημα)

β) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 θειοκυανικός Fe(III) (ερυθρό διάλυμα αίματος)

Ο σίδηρος στην καθαρή του μορφή λαμβάνεται με διάφορες μεθόδους: ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων των αλάτων του, θερμική αποσύνθεση σε κενό πεντοκαρβονυλίου Zh., κ.λπ. Τεχνικά καθαρός σίδηρος - "Armco iron", "Vit" και άλλες μάρκες παράγονται ανοιχτά φούρνοι εστίας. Ο Πίνακας 2 δείχνει την περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες σε ορισμένα. ποιότητες σιδήρου που λαμβάνονται με τις παραπάνω μεθόδους. Όλες αυτές οι μέθοδοι, με εξαίρεση τη μέθοδο της ανοιχτής εστίας, είναι πολύ ακριβές.

Η κύρια βιομηχανική μέθοδος για την απόκτηση σιδήρου είναι η παραγωγή του με τη μορφή διαφόρων κραμάτων με άνθρακα—χυτοσίδηρο και ανθρακούχο χάλυβα. Όταν ο σίδηρος ανάγεται σε υψικαμίνους, σχηματίζεται ο χυτοσίδηρος που χρησιμοποιείται κυρίως στη μηχανολογία. Ο χυτοσίδηρος παράγεται με τη διαδικασία της υψικάμινου.

Η χημεία της διαδικασίας της υψικάμινου είναι η εξής:

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2,

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2,

FeO + CO = Fe + CO2.

Σύμφωνα με τον προορισμό τους, ο χυτοσίδηρος χωρίζεται σε χυτοσίδηρο και ο χυτοσίδηρος χρησιμοποιείται για περαιτέρω επεξεργασία σε άνθρακα και άλλους χάλυβες. Χυτήριο – για την παραγωγή χυτών σιδήρου. Χυτοσίδηροι χρωμίου-νικελίου για περαιτέρω εξαγωγή νικελίου από αυτούς ή παραγωγή χάλυβων με χαμηλή περιεκτικότητα σε κράμα νικελίου και χρωμίου-νικελίου.

Η ανοιχτή εστία, ο μετατροπέας και η ηλεκτρική τήξη καταλήγουν στην απομάκρυνση της περίσσειας άνθρακα και των επιβλαβών ενώσεων με την καύση τους και τη ρύθμιση της περιεκτικότητας των στοιχείων κράματος στο καθορισμένο επίπεδο.

Η μέγιστη περιεκτικότητα σε άνθρακα στο χυτοσίδηρο είναι 4,4%, πυρίτιο 1,75%, μαγγάνιο 1,75%, φώσφορος 0,30%, θείο 0,07%. Σε μια κάμινο τήξης χάλυβα, η περιεκτικότητα σε άνθρακα, πυρίτιο και μαγγάνιο πρέπει να μειωθεί στα δέκατα του τοις εκατό. Η επεξεργασία του χυτοσιδήρου πραγματοποιείται μέσω αντιδράσεων οξείδωσης που πραγματοποιούνται σε υψηλές θερμοκρασίες, η περιεκτικότητα του οποίου σε χυτοσίδηρο είναι πολύ υψηλότερη από άλλες ουσίες, οξειδώνεται μερικώς:

2Fe + O2 = 2FeO + Q

Το οξείδιο του σιδήρου (II), σε ανάμιξη με το τήγμα, οξειδώνει το πυρίτιο, το μαγγάνιο, τον φώσφορο και τον άνθρακα:

Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe + Q

Mn + FeO = MnO + Fe + Q

2P + 5FeO = P2O5 + 5Fe + Q

C + FeO = CO + Fe – Q

Μετά την ολοκλήρωση των οξειδωτικών αντιδράσεων, το κράμα περιέχει οξείδιο του σιδήρου (II), το οποίο πρέπει να απορριφθεί. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να φέρουμε την περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα, πυρίτιο και μαγγάνιο στα καθιερωμένα πρότυπα. Το μαγγάνιο αντιδρά με το οξείδιο του σιδήρου (II):

Mn + FeO = MnO + Fe

Οι ανθρακοχάλυβες ταξινομούνται ως: τρόπος:

βασικό ατσάλι ανοιχτής εστίας

οξύ ατσάλι ανοιχτής εστίας

μετατροπέας χάλυβας

Elektrostal

Η πολυπλοκότητα της μεταλλουργικής διαδικασίας για την παραγωγή σιδήρου και χάλυβα, συμπεριλαμβανομένης της διαδικασίας υψικαμίνου και της επεξεργασίας χυτοσιδήρου, είναι ο λόγος για τη συνεχή ανάπτυξη και βελτίωση της μεθόδου άμεσης παραγωγής σιδήρου από σιδηρομεταλλεύματα.

Σύνθεση 2,2-διαιθοξυϊνδανεδιόνης
Τα αμινοξέα, τα πεπτίδια και οι πρωτεΐνες ή πρωτεΐνες σχηματίζουν μια ομάδα χημικά και βιολογικά σχετικών ενώσεων που παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες της ζωής. Με πλήρη υδρόλυση...

Καταλύτες φεροξειδίου για σκόνη βατόμουρου, σύνθεση αναφλεκτήρα, καύσιμο κραμέλ.

Μέθοδος 1. Λήψη οξειδίου σιδήρου Fe 2 O 3 από θειικό σίδηρο

Τα οξείδια του σιδήρου χρησιμοποιούνται πολύ συχνά ως καταλύτες σε πυροτεχνικές ενώσεις. Προηγουμένως, μπορούσαν να αγοραστούν σε καταστήματα. Για παράδειγμα, το μονοένυδρο οξείδιο του σιδήρου FeOOH βρέθηκε ως η χρωστική «κίτρινη χρωστική οξείδιο του σιδήρου». Το οξείδιο του σιδήρου Fe 2 O 3 πωλήθηκε με τη μορφή κόκκινου μολύβδου. Επί του παρόντος, αποδεικνύεται ότι δεν είναι εύκολο να αγοράσετε όλα αυτά. Έπρεπε να ανησυχώ μήπως το πάρω στο σπίτι. Δεν είμαι πολύ χημικός, αλλά η ζωή με ανάγκασε. Έρευνα τις συστάσεις στο διαδίκτυο. Αλίμονο, κανονικό, δηλ. Αποδείχθηκε ότι ήταν δύσκολο να βρεθεί μια απλή και ασφαλής συνταγή για οικιακή χρήση. Υπήρχε μόνο μία συνταγή που φαινόταν αρκετά κατάλληλη, αλλά δεν μπορούσα να τη βρω ξανά. Έχω μια λίστα με αποδεκτά συστατικά στο κεφάλι μου. Αποφάσισα να χρησιμοποιήσω τη δική μου μέθοδο. Παραδόξως, το αποτέλεσμα αποδείχθηκε πολύ αποδεκτό. Το αποτέλεσμα ήταν μια ένωση με εμφανή σημάδια οξειδίου του σιδήρου, πολύ ομοιογενής και λεπτώς διασκορπισμένη. Η χρήση του σε σκόνη βατόμουρου και ένα δευτερεύον αναφλεκτήρα επιβεβαίωσε πλήρως ότι ελήφθη ό,τι χρειαζόταν.

Έτσι, το αγοράζουμε στο κατάστημα κηπουρικής. θειικός σίδηρος FeSO 4, αγοράζουμε χάπια στο φαρμακείο υδροπερίτης, τρία πακέτα και αποθήκευση στην κουζίνα μαγειρική σόδα NaHCO 3. Έχουμε όλα τα υλικά, ας ξεκινήσουμε το μαγείρεμα. Αντί για δισκία υδροπερίτη, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα διάλυμα υπεροξείδιο του υδρογόνου H 2 0 2, διατίθεται και στα φαρμακεία.

Σε ένα γυάλινο δοχείο με όγκο 0,5 λίτρων, διαλύστε περίπου 80 g (το ένα τρίτο της συσκευασίας) θειικού σιδήρου σε ζεστό νερό. Προσθέστε μαγειρική σόδα σε μικρές μερίδες ενώ ανακατεύετε. Σχηματίζεται κάποιο είδος σκουπιδιού πολύ άσχημου χρώματος, το οποίο αφρίζει πολύ.

FeSO 4 + 2 NaHCO 3 = FeCO 3 + Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

Επομένως, όλα πρέπει να γίνονται στο νεροχύτη. Προσθέστε μαγειρική σόδα μέχρι να σταματήσει σχεδόν ο αφρισμός. Αφού κατακαθίσει ελαφρά το μείγμα, αρχίζουμε να ρίχνουμε σιγά σιγά μέσα τα θρυμματισμένα δισκία υδροπερίτη. Η αντίδραση συμβαίνει και πάλι αρκετά γρήγορα με το σχηματισμό αφρού. Το μείγμα αποκτά χαρακτηριστικό χρώμα και εμφανίζεται η γνώριμη μυρωδιά της σκουριάς.

2FeCO 3 + H 2 O 2 = 2 FeOOH + 2CO 2

Συνεχίζουμε ξαναγεμίζοντας τον υδροπερίτη μέχρι να σταματήσει σχεδόν τελείως ο αφρισμός, δηλαδή η αντίδραση.

Αφήνουμε το χημικό μας δοχείο μόνο του και βλέπουμε πώς πέφτει ένα κόκκινο ίζημα - αυτό είναι το οξείδιο μας, πιο συγκεκριμένα το μονοένυδρο οξείδιο FeOOH ή υδροξείδιο. Το μόνο που μένει είναι να εξουδετερωθεί η σύνδεση. Αφήστε το ίζημα να κατακαθίσει και να στραγγίξει το υπερβολικό υγρό. Στη συνέχεια, προσθέστε καθαρό νερό, αφήστε το να κάτσει και στραγγίστε ξανά. Το επαναλαμβάνουμε 3-4 φορές. Τέλος, ρίξτε το ίζημα σε μια χαρτοπετσέτα και στεγνώστε. Η προκύπτουσα σκόνη είναι ένας εξαιρετικός καταλύτης και μπορεί ήδη να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή στόκων και δευτερεύουσας σύνθεσης ανάφλεξης, πυρίτιδας «βατόμουρου» και για την κατάλυση καυσίμων πυραύλων καραμέλας. /25.01.2008, kia-soft/

Ωστόσο, η αρχική συνταγή για την πυρίτιδα «βατόμουρου» καθορίζει τη χρήση καθαρού κόκκινου οξειδίου Fe 2 O 3. Όπως έδειξαν πειράματα με την κατάλυση καραμέλας, το Fe 2 O 3 είναι πράγματι ελαφρώς πιο ενεργός καταλύτης από το FeOOH. Για να ληφθεί οξείδιο του σιδήρου, αρκεί να φρύσετε το προκύπτον υδροξείδιο σε ένα ζεστό φύλλο σιδήρου ή απλά σε ένα κουτί από κασσίτερο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται κόκκινη σκόνη Fe 2 O 3.

Αφού φτιάξω τον φούρνο μούφλας, τον φρύνω για 1-1,5 ώρα σε θερμοκρασία 300-350°C. Πολύ βολικό. /kia-soft 06.12.2007/

P.S.
Ανεξάρτητη έρευνα από τον επιστήμονα πυραύλων vega έδειξε ότι ο καταλύτης που λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο έχει αυξημένη δραστηριότητα σε σύγκριση με τα βιομηχανικά φεροξείδια, η οποία είναι ιδιαίτερα αισθητή στο καύσιμο καραμέλας ζάχαρης που λαμβάνεται με εξάτμιση.

Μέθοδος 2. Λήψη οξειδίου σιδήρου Fe 2 O 3 από χλωριούχο σίδηρο

Υπάρχουν πληροφορίες σχετικά με αυτή τη δυνατότητα στο Διαδίκτυο, για παράδειγμα, στο φόρουμ των Βούλγαρων επιστημόνων πυραύλων, λήφθηκε οξείδιο με χρήση διττανθρακικών, στο φόρουμ των χημικών αναφέρθηκε αυτή η μέθοδος, αλλά δεν έδωσα μεγάλη προσοχή, καθώς δεν είχα χλωριούχος σίδηρος. Αυτή την επιλογή μου υπενθύμισε πρόσφατα ένας επισκέπτης στον ιστότοπό μου RubberBigPepper. Πολύ επίκαιρο, αφού ασχολήθηκα ενεργά με τα ηλεκτρονικά και αγόρασα χλώριο. Αποφάσισα να δοκιμάσω αυτήν την επιλογή για την παραγωγή υδροξειδίου του σιδήρου. Η μέθοδος είναι κάπως πιο ακριβή οικονομικά και το κύριο συστατικό του χλωριούχου σιδήρου είναι πιο δύσκολο να ληφθεί, αλλά από την άποψη της προετοιμασίας είναι ευκολότερο.

Χρειαζόμαστε λοιπόν χλωριούχος σίδηρος FeCl 3Και μαγειρική σόδα NaHCO 3. Το χλωριούχο σίδηρο χρησιμοποιείται συνήθως για τη χάραξη πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων και πωλείται σε καταστήματα ραδιοφώνου.

Ρίξτε δύο κουταλάκια του γλυκού σκόνη FeCl3 σε ένα ποτήρι ζεστό νερό και ανακατέψτε μέχρι να διαλυθεί. Τώρα προσθέστε σιγά σιγά τη μαγειρική σόδα ενώ ανακατεύετε συνεχώς. Η αντίδραση προχωρά γρήγορα με φυσαλίδες και αφρισμό, οπότε δεν χρειάζεται να βιαστείτε.

FeCl 3 + 3 NaHCO 3 = FeOOH + 3 NaCl + 3CO 2 + H 2 O

Ανακατεύουμε μέχρι να σταματήσουν οι φυσαλίδες. Στεκόμαστε και παίρνουμε το ίδιο υδροξείδιο FeOOH στο ίζημα. Στη συνέχεια, εξουδετερώνουμε την ένωση, όπως στην πρώτη μέθοδο, στραγγίζοντας το διάλυμα πολλές φορές, προσθέτοντας νερό και καθιζάνοντας. Τέλος, στεγνώνουμε το ίζημα και το χρησιμοποιούμε ως καταλύτη ή για να πάρουμε οξείδιο του σιδήρου Fe 2 O 3 με φρύξη (βλ. μέθοδο 1).

Εδώ είναι ένας απλός τρόπος. Η απόδοση είναι πολύ καλή, από δύο κουταλάκια του γλυκού (~15g) χλωριούχου παίρνετε 10g υδροξειδίου. Οι καταλύτες που λαμβάνονται με αυτή τη μέθοδο έχουν δοκιμαστεί και είναι πλήρως συμβατοί. /kia-soft 03/11/2010/

P.S.
Δεν μπορώ να εγγυηθώ την 100% αξιοπιστία των εξισώσεων χημικών αντιδράσεων, αλλά στην ουσία αντιστοιχούν σε συνεχιζόμενες χημικές διεργασίες. Η περίπτωση με το υδροξείδιο του Fe(III) είναι ιδιαίτερα θολή. Σύμφωνα με όλους τους κανόνες, το Fe(OH) 3 πρέπει να καθιζάνει. Όμως, παρουσία υπεροξειδίου (μέθοδος 1) και σε υψηλές θερμοκρασίες (μέθοδος 2), θεωρητικά, λαμβάνει χώρα αφυδάτωση του τριυδροξειδίου σε μονοένυδρο FeOOH. Από την εξωτερική εμφάνιση, αυτό ακριβώς συμβαίνει. Η σκόνη υδροξειδίου που προκύπτει μοιάζει με σκουριά και το κύριο συστατικό της σκουριάς είναι το FeOOH.