Երկաթը հայտնի քիմիական տարր է։ Պատկանում է միջին քիմիական ակտիվության մետաղների։ Այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք երկաթի հատկություններին և օգտագործմանը:

Բնության մեջ տարածվածություն

Կան բավականին մեծ թվով հանքանյութեր, որոնք պարունակում են երկաթ։ Առաջին հերթին դա մագնետիտ է։ Յոթանասուներկու տոկոս երկաթ է։ Դրա քիմիական բանաձևը Fe 3 O 4 է: Այս հանքանյութը կոչվում է նաև մագնիսական երկաթի հանքաքար։ Ունի բաց մոխրագույն գույն, երբեմն՝ մուգ մոխրագույն, նույնիսկ սև, մետաղական փայլով։ ԱՊՀ երկրների շարքում նրա ամենամեծ հանքավայրը գտնվում է Ուրալում։

Երկաթի բարձր պարունակությամբ հաջորդ հանքանյութը հեմատիտն է. այն բաղկացած է այս տարրի յոթանասուն տոկոսից: Դրա քիմիական բանաձևը Fe 2 O 3 է: Այն նաև կոչվում է կարմիր երկաթի հանքաքար։ Այն ունի գույն, որը տատանվում է կարմիր-շագանակագույնից մինչև կարմիր-մոխրագույն: ԱՊՀ երկրների ամենամեծ հանքավայրը գտնվում է Կրիվոյ Ռոգում։

Երրորդ հանքանյութը, որը պարունակում է երկաթ, լիմոնիտ է: Այստեղ երկաթը կազմում է ընդհանուր զանգվածի վաթսուն տոկոսը։ Սա բյուրեղային հիդրատ է, այսինքն՝ ջրի մոլեկուլները հյուսված են նրա բյուրեղյա ցանցի մեջ, նրա քիմիական բանաձևը Fe 2 O 3 .H 2 O է։ Այն բնական օխայի հիմնական բաղադրիչներից է և օգտագործվում է որպես պիգմենտ։ Այն նաև կոչվում է շագանակագույն երկաթի հանքաքար։ Ամենամեծ վայրերն են Ղրիմը և Ուրալը:

Սիդերիտը, այսպես կոչված, սպար երկաթի հանքաքարը պարունակում է քառասունութ տոկոս ֆերում: Դրա քիմիական բանաձևը FeCO 3 է: Նրա կառուցվածքը տարասեռ է և բաղկացած է իրար միացված տարբեր գույների բյուրեղներից՝ մոխրագույն, գունատ կանաչ, մոխրագույն-դեղին, դարչնագույն-դեղին և այլն։

Բնության մեջ երկաթի բարձր պարունակությամբ վերջին սովորաբար հանդիպող հանքանյութը պիրիտն է: Այն ունի հետևյալ քիմիական բանաձևը՝ FeS 2։ Այն պարունակում է երկաթի ընդհանուր զանգվածի քառասունվեց տոկոսը: Ծծմբի ատոմների շնորհիվ այս հանքանյութը ոսկեդեղին գույն ունի։

Քննարկված հանքանյութերից շատերը օգտագործվում են մաքուր երկաթ ստանալու համար: Բացի այդ, հեմատիտը օգտագործվում է բնական քարերից զարդերի արտադրության մեջ: Լապիս լազուլիի զարդերի մեջ կարող են լինել պիրիտի ներդիրներ: Բացի այդ, երկաթը բնության մեջ հայտնաբերված է կենդանի օրգանիզմներում՝ այն բջիջների ամենակարևոր բաղադրիչներից մեկն է: Այս միկրոտարրը մարդու օրգանիզմին պետք է մատակարարվի բավարար քանակությամբ։ Երկաթի բուժիչ հատկությունները մեծապես պայմանավորված են նրանով, որ այս քիմիական տարրը հեմոգլոբինի հիմքն է։ Հետևաբար, երկաթի օգտագործումը լավ է ազդում արյան վիճակի վրա, հետևաբար և ամբողջ մարմնի վրա:

Երկաթ՝ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ

Դիտարկենք այս երկու մեծ հատվածները հերթականությամբ։ երկաթը նրա արտաքին տեսքն է, խտությունը, հալման կետը և այլն։ Այսինքն՝ նյութի բոլոր տարբերակիչ հատկանիշները, որոնք կապված են ֆիզիկայի հետ։ Երկաթի քիմիական հատկությունները նրա այլ միացությունների հետ փոխազդելու կարողությունն են: Սկսենք առաջիններից։

Երկաթի ֆիզիկական հատկությունները

Իր մաքուր տեսքով նորմալ պայմաններում այն ​​ամուր է: Այն ունի արծաթափայլ մոխրագույն գույն և ընդգծված մետաղական փայլ։ Երկաթի մեխանիկական հատկությունները ներառում են կարծրության մակարդակը չորս (միջին): Երկաթը լավ էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն ունի: Վերջին հատկանիշը կարելի է զգալ սառը սենյակում երկաթե առարկայի վրա հպվելով։ Քանի որ այս նյութը ջերմություն է փոխանցում արագ, այն կարճ ժամանակում հեռացնում է ձեր մաշկից դրա մեծ մասը, ինչի պատճառով դուք սառն եք զգում:

Եթե ​​դիպչեք, օրինակ, փայտին, ապա կնկատեք, որ դրա ջերմահաղորդականությունը շատ ավելի ցածր է։ Երկաթի ֆիզիկական հատկությունները ներառում են նրա հալման և եռման կետերը: Առաջինը՝ 1539 աստիճան Ցելսիուս, երկրորդը՝ 2860 Ցելսիուս։ Կարելի է եզրակացնել, որ երկաթի բնորոշ հատկություններն են լավ ճկունությունը և ձուլվելը: Բայց սա դեռ ամենը չէ:

Նաև երկաթի ֆիզիկական հատկությունները ներառում են նրա ֆերոմագնիսականությունը: Ի՞նչ է դա։ Երկաթը, որի մագնիսական հատկությունները մենք կարող ենք ամեն օր դիտարկել գործնական օրինակներով, միակ մետաղն է, որն ունի նման յուրահատուկ տարբերակիչ հատկություն։ Դա բացատրվում է նրանով, որ այս նյութը ունակ է մագնիսացման մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ։ Իսկ վերջինիս գործողության ավարտից հետո երկաթը, որի մագնիսական հատկությունները նոր են ձևավորվել, երկար ժամանակ մնում է մագնիս։ Այս երեւույթը կարելի է բացատրել նրանով, որ այս մետաղի կառուցվածքում կան բազմաթիվ ազատ էլեկտրոններ, որոնք ունակ են շարժվել։

Քիմիական տեսանկյունից

Այս տարրը պատկանում է միջին ակտիվության մետաղներին։ Բայց երկաթի քիմիական հատկությունները բնորոշ են բոլոր մյուս մետաղների համար (բացառությամբ նրանց, որոնք էլեկտրաքիմիական շարքի ջրածնից աջ են)։ Այն ընդունակ է արձագանքել բազմաթիվ դասերի նյութերի հետ։

Սկսենք պարզներից

Ֆերումը փոխազդում է թթվածնի, ազոտի, հալոգենների (յոդ, բրոմ, քլոր, ֆտոր), ֆոսֆորի և ածխածնի հետ։ Առաջին բանը, որ պետք է հաշվի առնել, թթվածնի հետ ռեակցիաներն են: Երբ երկաթը այրվում է, դրա օքսիդները ձևավորվում են: Կախված ռեակցիայի պայմաններից և երկու մասնակիցների միջև եղած համամասնություններից, դրանք կարող են տարբեր լինել: Որպես այս տեսակի փոխազդեցության օրինակ կարող են տրվել ռեակցիայի հետևյալ հավասարումները. 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4: Իսկ երկաթի օքսիդի (և ֆիզիկական, և քիմիական) հատկությունները կարող են տարբեր լինել՝ կախված դրա տեսակից։ Այս տեսակի ռեակցիաները տեղի են ունենում բարձր ջերմաստիճաններում:

Հաջորդը ազոտի հետ փոխազդեցությունն է: Այն կարող է առաջանալ նաև միայն ջեռուցման պայմաններում։ Եթե ​​վերցնենք վեց մոլ երկաթ և մեկ մոլ ազոտ, կստանանք երկու մոլ երկաթի նիտրիդ։ Ռեակցիայի հավասարումը կունենա հետևյալ տեսքը՝ 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N:

Ֆոսֆորի հետ փոխազդեցության ժամանակ առաջանում է ֆոսֆիդ։ Ռեակցիան իրականացնելու համար անհրաժեշտ են հետևյալ բաղադրիչները՝ երեք մոլ երկաթի համար՝ մեկ մոլ ֆոսֆոր, արդյունքում առաջանում է մեկ մոլ ֆոսֆիդ։ Հավասարումը կարելի է գրել հետևյալ կերպ՝ 3Fe + P = Fe 3 P:

Բացի այդ, պարզ նյութերի հետ ռեակցիաների շարքում կարելի է առանձնացնել նաև փոխազդեցությունը ծծմբի հետ։ Այս դեպքում սուլֆիդ կարելի է ձեռք բերել։ Սկզբունքը, որով տեղի է ունենում այս նյութի ձևավորման գործընթացը, նման է վերը նկարագրվածներին: Մասնավորապես, տեղի է ունենում ավելացման ռեակցիա. Այս տեսակի բոլոր քիմիական փոխազդեցությունները պահանջում են հատուկ պայմաններ, հիմնականում բարձր ջերմաստիճաններ, ավելի քիչ հաճախ կատալիզատորներ:

Երկաթի և հալոգենների միջև ռեակցիաները նույնպես տարածված են քիմիական արդյունաբերության մեջ: Դրանք են քլորացումը, բրոմացումը, յոդացումը, ֆտորացումը։ Ինչպես պարզ է դառնում հենց ռեակցիաների անվանումներից, սա քլորի/բրոմի/յոդի/ֆտորի ատոմների ավելացման գործընթացն է երկաթի ատոմներին՝ համապատասխանաբար քլորիդ/բրոմիդ/յոդիդ/ֆտորիդ ձևավորելու համար: Այս նյութերը լայնորեն օգտագործվում են արդյունաբերության տարբեր ոլորտներում: Բացի այդ, ֆերումը բարձր ջերմաստիճաններում կարողանում է համակցվել սիլիցիումի հետ։ Երկաթի տարբեր քիմիական հատկությունների պատճառով այն հաճախ օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ:

Ferrum և բարդ նյութեր

Պարզ նյութերից մենք անցնում ենք նրանց, որոնց մոլեկուլները բաղկացած են երկու կամ ավելի տարբեր քիմիական տարրերից: Առաջինը, որ պետք է նշվի, երկաթի արձագանքն է ջրի հետ: Հենց այստեղ են ի հայտ գալիս երկաթի հիմնական հատկությունները։ Ջուրը տաքացնելիս առաջանում է երկաթի հետ միասին (այդպես են կոչվում, քանի որ նույն ջրի հետ փոխազդելու դեպքում առաջանում է հիդրօքսիդ, այլ կերպ ասած՝ հիմք)։ Այսպիսով, եթե վերցնում եք երկու բաղադրիչներից մեկ մոլ, նյութեր, ինչպիսիք են երկաթի երկօքսիդը և ջրածինը, ձևավորվում են սուր հոտով գազի տեսքով, ինչպես նաև մեկից մեկ մոլային համամասնություններով: Այս տեսակի ռեակցիայի հավասարումը կարելի է գրել հետևյալ կերպ՝ Fe + H 2 O = FeO + H 2: Կախված այն համամասնություններից, որոնցում խառնվում են այս երկու բաղադրիչները, կարելի է ձեռք բերել երկաթի երկօքսիդ կամ եռօքսիդ: Այս երկու նյութերն էլ շատ տարածված են քիմիական արդյունաբերության մեջ և օգտագործվում են նաև շատ այլ ոլորտներում:

Թթուներով և աղերով

Քանի որ երկաթը գտնվում է ջրածնի ձախ կողմում՝ մետաղների էլեկտրաքիմիական ակտիվության շարքում, այն ի վիճակի է տեղահանել այս տարրը միացություններից: Դրա օրինակն է տեղաշարժի ռեակցիան, որը կարելի է դիտարկել, երբ երկաթը ավելացվում է թթվին: Օրինակ, եթե դուք խառնում եք երկաթը և սուլֆատաթթուն (հայտնի է նաև որպես ծծմբաթթու) միջին կոնցենտրացիայի հավասար մոլային հարաբերակցությամբ, արդյունքը կլինի երկաթի (II) սուլֆատը և ջրածինը հավասար մոլային համամասնությամբ: Նման ռեակցիայի հավասարումը կունենա հետևյալ տեսքը՝ Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2:

Աղերի հետ փոխազդեցության ժամանակ ի հայտ են գալիս երկաթի վերականգնող հատկությունը։ Այսինքն, այն կարող է օգտագործվել աղից պակաս ակտիվ մետաղը մեկուսացնելու համար։ Օրինակ, եթե վերցնում եք մեկ մոլ և նույն քանակությամբ երկաթ, ապա կարող եք ստանալ երկաթ (II) սուլֆատ և մաքուր պղինձ նույն մոլային համամասնությամբ:

Կարևորություն մարմնի համար

Երկրակեղևի ամենատարածված քիմիական տարրերից մեկը երկաթն է: Մենք արդեն նայեցինք դրան, հիմա եկեք մոտենանք կենսաբանական տեսանկյունից: Ferrum-ը կատարում է շատ կարևոր գործառույթներ ինչպես բջջային մակարդակում, այնպես էլ ամբողջ օրգանիզմի մակարդակում։ Առաջին հերթին, երկաթը այնպիսի սպիտակուցի հիմքն է, ինչպիսին հեմոգլոբինն է: Այն անհրաժեշտ է արյան միջոցով թթվածնի տեղափոխման համար թոքերից բոլոր հյուսվածքներ, օրգաններ, մարմնի յուրաքանչյուր բջիջ, առաջին հերթին դեպի ուղեղի նեյրոններ: Հետեւաբար, երկաթի օգտակար հատկությունները չեն կարող գերագնահատվել:

Բացի արյան ձևավորման վրա ազդելուց, ֆերումը կարևոր է նաև վահանաձև գեղձի լիարժեք գործունեության համար (սա պահանջում է ոչ միայն յոդ, ինչպես կարծում են ոմանք): Երկաթը նաև մասնակցում է ներբջջային նյութափոխանակությանը և կարգավորում իմունիտետը։ Հատկապես մեծ քանակությամբ ֆերումը հայտնաբերվում է նաև լյարդի բջիջներում, քանի որ այն օգնում է չեզոքացնել վնասակար նյութերը։ Այն նաև մեր օրգանիզմի բազմաթիվ տեսակի ֆերմենտների հիմնական բաղադրիչներից է: Մարդու ամենօրյա սննդակարգը պետք է պարունակի տասը-քսան միլիգրամ այս միկրոտարրը։

Երկաթով հարուստ մթերքներ

Դրանք շատ են։ Դրանք և՛ բուսական, և՛ կենդանական ծագում ունեն։ Առաջինն են հացահատիկային, հատիկաընդեղենը, հացահատիկը (հատկապես հնդկաձավար), խնձորը, սունկը (սպիտակ), չրերը, մասուրը, տանձը, դեղձը, ավոկադոն, դդումը, նուշը, խուրմա, լոլիկ, բրոկկոլի, կաղամբ, հապալաս, մոշ, նեխուր, և այլն։ Երկրորդը՝ լյարդն ու միսը։ Երկաթով հարուստ սննդի օգտագործումը հատկապես կարևոր է հղիության ընթացքում, քանի որ զարգացող պտղի օրգանիզմը մեծ քանակությամբ այս հետքի տարր է պահանջում լիարժեք աճի և զարգացման համար:

Օրգանիզմում երկաթի դեֆիցիտի նշաններ

Օրգանիզմ շատ քիչ երկաթի ներթափանցման ախտանիշներն են՝ հոգնածություն, ձեռքերի և ոտքերի մշտական ​​սառեցում, դեպրեսիա, մազերի և եղունգների փխրունություն, ինտելեկտուալ գործունեության նվազում, մարսողական խանգարումներ, ցածր կատարողականություն և վահանաձև գեղձի դիսֆունկցիա: Եթե ​​նկատում եք այս ախտանիշներից մի քանիսը, գուցե արժե ավելացնել ձեր սննդակարգում երկաթ պարունակող մթերքների քանակը կամ գնել երկաթ պարունակող վիտամիններ կամ սննդային հավելումներ: Դուք նաև պետք է խորհրդակցեք բժշկի հետ, եթե այս ախտանիշներից որևէ մեկը չափազանց սուր եք զգում:

Արդյունաբերության մեջ երկաթի օգտագործումը

Երկաթի օգտագործումը և հատկությունները սերտորեն կապված են: Շնորհիվ իր ֆերոմագնիսական բնույթի, այն օգտագործվում է մագնիսներ պատրաստելու համար՝ և՛ ավելի թույլ՝ կենցաղային նպատակներով (հուշանվերային սառնարանի մագնիսներ և այլն), և՛ ավելի ամուր՝ արդյունաբերական նպատակներով։ Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ խնդրո առարկա մետաղն ունի բարձր ամրություն և կարծրություն, այն օգտագործվել է հնագույն ժամանակներից զենքի, զրահի և ռազմական և կենցաղային այլ գործիքների արտադրության համար։ Ի դեպ, նույնիսկ Հին Եգիպտոսում հայտնի էր երկնաքարային երկաթը, որի հատկությունները գերազանցում էին սովորական մետաղին։ Այս հատուկ երկաթը օգտագործվել է նաև Հին Հռոմում։ Դրանից պատրաստվել են էլիտար զենքեր։ Երկնաքարի մետաղից պատրաստված վահանը կամ սուրը կարող էր ունենալ միայն շատ հարուստ և ազնիվ մարդ:

Ընդհանուր առմամբ, մետաղը, որը մենք քննարկում ենք այս հոդվածում, ամենաբազմակողմանին է այս խմբի բոլոր նյութերի մեջ: Դրանից առաջին հերթին պատրաստվում են պողպատ և չուգուն, որոնք օգտագործվում են ինչպես արդյունաբերության, այնպես էլ առօրյա կյանքում անհրաժեշտ բոլոր տեսակի ապրանքների արտադրության համար։

Չուգունը երկաթի և ածխածնի համաձուլվածք է, որում վերջինս առկա է 1,7-4,5 տոկոսով։ Եթե ​​երկրորդը 1,7 տոկոսից պակաս է, ապա այս տեսակի համաձուլվածքը կոչվում է պողպատ: Եթե ​​բաղադրության մեջ առկա է ածխածնի մոտ 0,02 տոկոսը, ապա սա արդեն սովորական տեխնիկական երկաթ է։ Ածխածնի առկայությունը համաձուլվածքում անհրաժեշտ է նրան ավելի մեծ ամրություն, ջերմակայունություն և ժանգոտություն հաղորդելու համար:

Բացի այդ, պողպատը կարող է պարունակել բազմաթիվ այլ քիմիական տարրեր՝ որպես կեղտեր: Սա ներառում է մանգան, ֆոսֆոր և սիլիցիում: Բացի այդ, քրոմը, նիկելը, մոլիբդենը, վոլֆրամը և շատ այլ քիմիական տարրեր կարող են ավելացվել այս տեսակի համաձուլվածքին՝ դրան որոշակի հատկություններ հաղորդելու համար: Որպես տրանսֆորմատորային պողպատներ օգտագործվում են մեծ քանակությամբ սիլիցիում պարունակող պողպատի տեսակները (մոտ չորս տոկոս): Շատ մանգան պարունակողները (մինչև տասներկու-տասնչորս տոկոս) օգտագործվում են երկաթուղու, ջրաղացների, ջարդիչների և այլ գործիքների մասերի արտադրության մեջ, որոնց մասերը ենթակա են արագ քայքայման:

Համաձուլվածքին ավելացվում է մոլիբդեն՝ այն ավելի ջերմակայուն դարձնելու համար։ Բացի այդ, չժանգոտվող պողպատներ ստանալու համար, որոնք հայտնի են և հաճախ օգտագործվում են առօրյա կյանքում դանակների և այլ կենցաղային գործիքների տեսքով, անհրաժեշտ է համաձուլվածքին ավելացնել քրոմ, նիկել և տիտան։ Իսկ հարվածակայուն, բարձր ամրության, ճկուն պողպատ ստանալու համար բավական է դրան ավելացնել վանադիում։ Կազմում նիոբիում ավելացնելով, կարելի է հասնել կոռոզիայից և քիմիապես ագրեսիվ նյութերի նկատմամբ բարձր դիմադրություն:

Հանքային մագնիտիտը, որը նշվեց հոդվածի սկզբում, անհրաժեշտ է կոշտ սկավառակների, հիշողության քարտերի և այս տեսակի այլ սարքերի արտադրության համար։ Իր մագնիսական հատկությունների շնորհիվ երկաթը կարելի է գտնել տրանսֆորմատորներում, շարժիչներում, էլեկտրոնային արտադրանքներում և այլն: Բացի այդ, երկաթը կարող է ավելացվել այլ մետաղների համաձուլվածքներին՝ նրանց ավելի մեծ ուժ և մեխանիկական կայունություն հաղորդելու համար: Այս տարրի սուլֆատն օգտագործվում է այգեգործության մեջ՝ վնասատուների դեմ պայքարի համար (պղնձի սուլֆատի հետ միասին):

Դրանք անփոխարինելի են ջրի մաքրման համար։ Բացի այդ, մագնետիտի փոշին օգտագործվում է սև և սպիտակ տպիչների մեջ: Պիրիտի հիմնական օգտագործումը նրանից ծծմբաթթու ստանալն է։ Այս գործընթացը լաբորատոր պայմաններում տեղի է ունենում երեք փուլով. Առաջին փուլում երկաթի պիրիտը այրվում է՝ արտադրելով երկաթի օքսիդ և ծծմբի երկօքսիդ։ Երկրորդ փուլում ծծմբի երկօքսիդի վերածումը նրա եռօքսիդի տեղի է ունենում թթվածնի մասնակցությամբ։ Իսկ վերջնական փուլում ստացված նյութն անցնում է կատալիզատորների առկայությամբ՝ դրանով իսկ առաջացնելով ծծմբաթթու։

Երկաթ ստանալը

Այս մետաղը հիմնականում արդյունահանվում է իր երկու հիմնական միներալներից՝ մագնետիտից և հեմատիտից: Դա արվում է նրա միացություններից երկաթը կոքսի տեսքով ածխածնի հետ կրճատելով։ Դա արվում է պայթուցիկ վառարաններում, որոնց ջերմաստիճանը հասնում է երկու հազար աստիճան Ցելսիուսի: Բացի այդ, կա ջրածնով ֆերոմի նվազեցման մեթոդ։ Դա անելու համար անհրաժեշտ չէ ունենալ պայթուցիկ վառարան: Այս մեթոդի իրականացման համար վերցնում են հատուկ կավ, խառնում մանրացված հանքաքարի հետ և առանցքային վառարանում մշակում ջրածնով։

Եզրակացություն

Երկաթի հատկությունները և օգտագործումը բազմազան են։ Սա թերեւս ամենակարեւոր մետաղն է մեր կյանքում: Մարդկությանը հայտնի դառնալով՝ այն զբաղեցրեց բրոնզի տեղը, որն այն ժամանակ հիմնական նյութն էր բոլոր գործիքների, ինչպես նաև զենքերի պատրաստման համար։ Պողպատը և չուգունը շատ առումներով գերազանցում են պղնձի և անագի համաձուլվածքին՝ իրենց ֆիզիկական հատկություններով և մեխանիկական սթրեսին դիմադրությամբ:

Բացի այդ, երկաթը մեր մոլորակի վրա ավելի շատ է, քան շատ այլ մետաղներ: այն գրեթե հինգ տոկոս է երկրակեղևում: Այն բնության մեջ չորրորդ ամենաառատ քիմիական տարրն է։ Բացի այդ, այս քիմիական տարրը շատ կարևոր է կենդանիների և բույսերի մարմնի բնականոն գործունեության համար, առաջին հերթին այն պատճառով, որ հեմոգլոբինը կառուցված է դրա հիման վրա: Երկաթը կարևոր միկրոտարր է, որի օգտագործումը կարևոր է առողջության պահպանման և օրգանների բնականոն աշխատանքի համար։ Բացի վերը նշվածից, սա միակ մետաղն է, որն ունի յուրահատուկ մագնիսական հատկություններ: Անհնար է պատկերացնել մեր կյանքը առանց ֆերմայի։

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Երկաթ- Դ.Ի. Մենդելեևի Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակի չորրորդ շրջանի ութերորդ խմբի տարրը:

Իսկ ծավալի համարը 26 է: Խորհրդանիշն է Fe (լատիներեն «ferrum»): Երկրակեղևի ամենատարածված մետաղներից մեկը (երկրորդ տեղը ալյումինից հետո)։

Երկաթի ֆիզիկական հատկությունները

Երկաթը մոխրագույն մետաղ է։ Իր մաքուր տեսքով այն բավականին փափուկ է, ճկուն և մածուցիկ: Արտաքին էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան 3d 6 4s 2 է: Իր միացություններում երկաթը ցուցադրում է «+2» և «+3» օքսիդացման վիճակներ: Երկաթի հալման ջերմաստիճանը 1539C է։ Երկաթը ձևավորում է երկու բյուրեղային ձևափոխումներ՝ α- և γ-երկաթ: Դրանցից առաջինն ունի մարմնակենտրոն խորանարդ վանդակ, երկրորդը՝ դեմքակենտրոն խորանարդ վանդակ։ α-Երկաթը թերմոդինամիկորեն կայուն է երկու ջերմաստիճանի միջակայքում՝ 912-ից ցածր և 1394C-ից մինչև հալման կետ: 912-ի և 1394C-ի միջև γ-երկաթը կայուն է:

Երկաթի մեխանիկական հատկությունները կախված են նրա մաքրությունից՝ նրա մեջ նույնիսկ շատ փոքր քանակությամբ այլ տարրերի պարունակությունից: Պինդ երկաթն ունի իր մեջ բազմաթիվ տարրեր լուծելու հատկություն։

Երկաթի քիմիական հատկությունները

Խոնավ օդում երկաթը արագ ժանգոտում է, այսինքն. ծածկված է հիդրատացված երկաթի օքսիդի շագանակագույն ծածկով, որն իր փխրունության շնորհիվ չի պաշտպանում երկաթը հետագա օքսիդացումից: Ջրի մեջ երկաթը ինտենսիվ կոռոզիայից է լինում. թթվածնի առատ հասանելիությամբ ձևավորվում են երկաթի (III) օքսիդի հիդրատ ձևեր.

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

Թթվածնի պակասի կամ դժվար հասանելիության դեպքում ձևավորվում է խառը օքսիդ (II, III) Fe 3 O 4.

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2:

Երկաթը լուծվում է ցանկացած կոնցենտրացիայի աղաթթվի մեջ.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2:

Նոսրած ծծմբաթթվի մեջ լուծարումը տեղի է ունենում նույն կերպ.

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

Ծծմբաթթվի խտացված լուծույթներում երկաթը օքսիդացվում է երկաթի (III).

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

Սակայն ծծմբաթթվի մեջ, որի կոնցենտրացիան մոտ է 100%-ին, երկաթը դառնում է պասիվ և գործնականում փոխազդեցություն չի առաջանում։ Երկաթը լուծվում է ազոտաթթվի նոսր և չափավոր խտացված լուծույթներում.

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

Ազոտական ​​թթվի բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում տարրալուծումը դանդաղում է, և երկաթը դառնում է պասիվ:

Ինչպես մյուս մետաղները, երկաթը փոխազդում է պարզ նյութերի հետ։ Երկաթի և հալոգենների (անկախ հալոգենի տեսակից) ռեակցիաները տեղի են ունենում տաքացման ժամանակ։ Երկաթի փոխազդեցությունը բրոմի հետ տեղի է ունենում վերջինիս գոլորշիների ճնշման բարձրացման դեպքում.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;

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

Երկաթի փոխազդեցությունը ծծմբի (փոշու), ազոտի և ֆոսֆորի հետ տեղի է ունենում նաև տաքացնելիս.

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe 2 P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Երկաթը ի վիճակի է արձագանքել ոչ մետաղների հետ, ինչպիսիք են ածխածինը և սիլիցիումը.

3Fe + C = Fe 3 C;

Երկաթի բարդ նյութերի հետ փոխազդեցության ռեակցիաների մեջ առանձնահատուկ դեր են խաղում հետևյալ ռեակցիաները. երկաթն ի վիճակի է աղի լուծույթներից (1) նվազեցնելու այն մետաղները, որոնք գտնվում են ակտիվության շարքի մեջ՝ աղի լուծույթներից (1), նվազեցնելով երկաթի (III) միացությունները ( 2):

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

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

Երկաթը, բարձր ճնշման դեպքում, փոխազդում է ոչ աղ առաջացնող օքսիդի՝ CO-ի հետ՝ առաջացնելով բարդ բաղադրության նյութեր՝ կարբոնիլներ՝ Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 և Fe 3 (CO) 12։

Երկաթը, կեղտերի բացակայության դեպքում, կայուն է ջրի և նոսր ալկալիների լուծույթներում:

Երկաթ ստանալը

Երկաթի ստացման հիմնական եղանակը երկաթի հանքաքարից (հեմատիտ, մագնետիտ) կամ դրա աղերի լուծույթների էլեկտրոլիզն է (այս դեպքում ստացվում է «մաքուր» երկաթ, այսինքն՝ երկաթ առանց կեղտերի):

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Զորավարժություններ

10 գ կշռող երկաթի կշեռք Fe 3 O 4 նախ մշակվել է 150 մլ աղաթթվի լուծույթով (խտությունը 1,1 գ/մլ) քլորաջրածնի զանգվածային բաժնով 20%, ապա ստացված լուծույթին ավելացվել է ավելցուկ երկաթ։ Որոշեք լուծույթի բաղադրությունը (ըստ կշռի տոկոսներով):

Լուծում

Գրենք ռեակցիայի հավասարումները՝ ըստ խնդրի պայմանների. 8HCl + Fe 3 O 4 = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1); 2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2): Իմանալով աղաթթվի լուծույթի խտությունը և ծավալը, կարող եք գտնել դրա զանգվածը. m sol (HCl) = V (HCl) × ρ (HCl); մ սոլ (HCl) = 150×1,1 = 165 գ: Եկեք հաշվարկենք քլորաջրածնի զանգվածը. m(HCl) = m sol (HCl) ×ω(HCl)/100%; m(HCl) = 165×20%/100% = 33 գ. Աղաթթվի մոլային զանգվածը (մեկ մոլի զանգվածը)՝ հաշվարկված քիմիական տարրերի աղյուսակի միջոցով Դ.Ի. Մենդելեև – 36,5 գ/մոլ. Եկեք գտնենք ջրածնի քլորիդի քանակը. v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v(HCl) = 33/36.5 = 0.904 մոլ: Կշեռքի մոլային զանգված (մեկ մոլի զանգված), որը հաշվարկված է քիմիական տարրերի աղյուսակի միջոցով Դ.Ի. Մենդելեև – 232 գ/մոլ. Եկեք գտնենք մասշտաբի նյութի քանակը. v(Fe 3 O 4) = 10/232 = 0.043 մոլ: Համաձայն 1 հավասարման՝ v(HCl)՝ v(Fe 3 O 4) = 1:8, հետևաբար, v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0.344 մոլ: Այնուհետև (0,344 մոլ) հավասարմամբ հաշվարկված քլորաջրածնի քանակությունը պակաս կլինի խնդրի դրույթում նշվածից (0,904 մոլ): Հետևաբար, աղաթթունն ավելցուկ է, և մեկ այլ ռեակցիա տեղի կունենա. Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3): Եկեք որոշենք առաջին ռեակցիայի արդյունքում ձևավորված երկաթի քլորիդ նյութի քանակը (հատուկ ռեակցիան նշելու համար օգտագործում ենք ինդեքսներ). v 1 (FeCl 2):v(Fe 2 O 3) = 1:1 = 0.043 մոլ; v 1 (FeCl 3):v(Fe 2 O 3) = 2:1; v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0,086 մոլ: Եկեք որոշենք քլորաջրածնի քանակը, որը չի արձագանքել ռեակցիա 1-ում և երկաթի (II) քլորիդի քանակը, որը ձևավորվել է ռեակցիայի 3-ի ժամանակ. v rem (HCl) = v(HCl) – v 1 (HCl) = 0,904 – 0,344 = 0,56 մոլ; v 3 (FeCl 2): ​​v rem (HCl) = 1:2; v 3 (FeCl 2) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 մոլ: Որոշենք 2-րդ ռեակցիայի ընթացքում ձևավորված FeCl 2 նյութի քանակը, FeCl 2 նյութի ընդհանուր քանակը և դրա զանգվածը. v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 մոլ; v 2 (FeCl 2): ​​v 2 (FeCl 3) = 3:2; v 2 (FeCl 2) = 3/2× v 2 (FeCl 3) = 0,129 մոլ; v գումար (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0,043 + 0,129 + 0,28 = 0,452 մոլ; m(FeCl 2) = v գումար (FeCl 2) × M (FeCl 2) = 0,452 × 127 = 57,404 գ: Եկեք որոշենք նյութի և երկաթի զանգվածը, որը մտել է 2 և 3 ռեակցիաների մեջ. v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2; v 2 (Fe) = 1/2× v 2 (FeCl 3) = 0,043 մոլ; v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2; v 3 (Fe) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 մոլ; v գումար (Fe) = v 2 (Fe) + v 3 (Fe) = 0,043+0,28 = 0,323 մոլ; m(Fe) = v գումար (Fe) ×M(Fe) = 0,323 ×56 = 18,088 գ: Հաշվենք նյութի քանակությունը և ջրածնի զանգվածը, որը թողարկվել է 3-րդ ռեակցիայում. v(H 2) = 1/2×v rem (HCl) = 0.28 մոլ; m(H 2) = v(H 2) ×M(H 2) = 0.28 × 2 = 0.56 գ: Որոշում ենք ստացված m’sol լուծույթի զանգվածը և դրանում FeCl 2-ի զանգվածային բաժինը. m’ sol = m sol (HCl) + m (Fe 3 O 4) + m (Fe) – m (H 2);

Մարդու օրգանիզմը պարունակում է մոտ 5 գ երկաթ, որի մեծ մասը (70%) արյան հեմոգլոբինի մի մասն է։

Ֆիզիկական հատկություններ

Իր ազատ վիճակում երկաթը արծաթափայլ սպիտակ մետաղ է՝ մոխրագույն երանգով։ Մաքուր երկաթը ճկուն է և ունի ֆերոմագնիսական հատկություններ։ Գործնականում սովորաբար օգտագործվում են երկաթի համաձուլվածքներ՝ չուգուն և պողպատ:

Fe-ն VIII խմբի ենթախմբի ինը d-մետաղների ամենակարեւոր և ամենաառատ տարրն է։ Կոբալտի և նիկելի հետ միասին կազմում է «երկաթի ընտանիքը»։

Այլ տարրերի հետ միացություններ կազմելիս այն հաճախ օգտագործում է 2 կամ 3 էլեկտրոն (B = II, III):

Երկաթը, ինչպես VIII խմբի գրեթե բոլոր d-տարրերը, չի ցուցադրում ավելի մեծ վալենտություն, որը հավասար է խմբի թվին: Նրա առավելագույն վալենտությունը հասնում է VI-ի և հայտնվում է չափազանց հազվադեպ:

Առավել բնորոշ միացություններն են այն միացությունները, որոնցում Fe ատոմները գտնվում են +2 և +3 օքսիդացման վիճակում:

Երկաթի ստացման մեթոդներ

1. Տեխնիկական երկաթը (ածխածնով և այլ կեղտաջրերով համաձուլված) ստացվում է նրա բնական միացությունների ածխաջերմային վերականգնմամբ՝ ըստ հետևյալ սխեմայի.

Վերականգնումը տեղի է ունենում աստիճանաբար, 3 փուլով.

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

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

3) FeO + CO = Fe + CO 2

Այս գործընթացի արդյունքում առաջացող չուգունը պարունակում է ավելի քան 2% ածխածին: Հետագայում չուգունն օգտագործվում է 1,5%-ից պակաս ածխածին պարունակող պողպատ-երկաթի համաձուլվածքներ արտադրելու համար:

2. Շատ մաքուր երկաթը ստացվում է հետևյալ եղանակներից մեկով.

ա) Fe pentacarbonyl-ի տարրալուծում

Fe(CO) 5 = Fe + 5СО

բ) մաքուր FeO-ի կրճատումը ջրածնով

FeO + H 2 = Fe + H 2 O

գ) Fe +2 աղերի ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզ

FeC 2 O 4 = Fe + 2CO 2

երկաթ (II) օքսալատ

Քիմիական հատկություններ

Fe-ը միջին ակտիվության մետաղ է և ունի մետաղներին բնորոշ ընդհանուր հատկություններ։

Եզակի առանձնահատկությունը խոնավ օդում «ժանգոտելու» ունակությունն է.

Չոր օդի հետ խոնավության բացակայության դեպքում երկաթը սկսում է նկատելիորեն արձագանքել միայն T > 150°C-ում; կալցինացիայից հետո ձևավորվում է «երկաթե կշեռք» Fe 3 O 4.

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Թթվածնի բացակայության դեպքում երկաթը ջրի մեջ չի լուծվում։ Շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում Fe-ը փոխազդում է ջրի գոլորշու հետ՝ ջրի մոլեկուլներից հեռացնելով ջրածինը.

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

Ժանգոտման մեխանիզմը էլեկտրաքիմիական կոռոզիան է։ Ժանգի արտադրանքը ներկայացված է պարզեցված տեսքով: Փաստորեն, ձևավորվում է փոփոխական կազմի օքսիդների և հիդրօքսիդների խառնուրդի չամրացված շերտ։ Ի տարբերություն Al 2 O 3 թաղանթի, այս շերտը չի պաշտպանում երկաթը հետագա ոչնչացումից:

Կոռոզիայի տեսակները

Երկաթը պաշտպանում է կոռոզիայից

1. Փոխազդեցություն հալոգենների և ծծմբի հետ բարձր ջերմաստիճաններում:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

Fe + I 2 = FeI 2

Ստեղծվում են միացություններ, որոնցում գերակշռում է կապի իոնային տեսակը։

2. Փոխազդեցություն ֆոսֆորի, ածխածնի, սիլիցիումի հետ (երկաթն ուղղակիորեն չի միանում N2-ի և H2-ի հետ, այլ լուծում է դրանք)։

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = Fe x Si y

Ձևավորվում են փոփոխական կազմի նյութեր, ինչպիսիք են բերթոլիդները (միացություններում գերակշռում է կապի կովալենտային բնույթը)

3. Փոխազդեցություն «ոչ օքսիդացնող» թթուների հետ (HCl, H 2 SO 4 դիիլ.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2

Քանի որ Fe-ը գտնվում է ջրածնի ձախ կողմում գտնվող ակտիվության շարքում (E° Fe/Fe 2+ = -0,44 V), այն ի վիճակի է H 2-ը հեռացնել սովորական թթուներից:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

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

4. Փոխազդեցություն «օքսիդացնող» թթուների հետ (HNO 3, H 2 SO 4 կոնց.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

Խտացված HNO 3-ը և H 2SO 4-ը «պասիվացնում են» երկաթը, ուստի սովորական ջերմաստիճանում մետաղը չի լուծվում դրանց մեջ: Ուժեղ ջեռուցմամբ տեղի է ունենում դանդաղ տարրալուծում (առանց H 2-ի ազատման):

Բաժնում HNO 3 երկաթը լուծվում է, մտնում է լուծույթի մեջ Fe 3+ կատիոնների տեսքով և թթվային անիոնը վերածվում է NO*:

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

Շատ լուծելի է HCl-ի և HNO 3-ի խառնուրդում

5. Կապը ալկալիների հետ

Fe-ը չի լուծվում ալկալիների ջրային լուծույթներում։ Հալած ալկալիների հետ արձագանքում է միայն շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում։

6. Փոխազդեցություն պակաս ակտիվ մետաղների աղերի հետ

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

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

7. Գազային ածխածնի օքսիդի հետ փոխազդեցություն (t = 200°C, P)

Fe (փոշի) + 5CO (գ) = Fe 0 (CO) 5 երկաթ պենտակարբոնիլ

Fe (III) միացություններ

Fe 2 O 3 - երկաթի (III) օքսիդ:

Կարմիր-շագանակագույն փոշի, n. r. ի H 2 O. բնության մեջ՝ «կարմիր երկաթի հանքաքար».

Ստանալու եղանակները.

1) երկաթի (III) հիդրօքսիդի տարրալուծում

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

2) պիրիտի կրակում

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

3) նիտրատների տարրալուծում

Քիմիական հատկություններ

Fe 2 O 3-ը հիմնային օքսիդ է՝ ամֆոտերության նշաններով։

I. Հիմնական հատկությունները դրսևորվում են թթուների հետ արձագանքելու ունակությամբ.

Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZN 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. Թույլ թթվային հատկություններ. Fe 2 O 3-ը չի լուծվում ալկալիների ջրային լուծույթներում, սակայն պինդ օքսիդների, ալկալիների և կարբոնատների հետ միաձուլվելիս ֆերիտները ձևավորվում են.

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 - մետաղագործության մեջ երկաթի արտադրության համար հումք.

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

Fe (OH) 3 - երկաթի (III) հիդրօքսիդ

Ստանալու եղանակները.

Ստացվում է լուծվող Fe 3+ աղերի վրա ալկալիների ազդեցությամբ.

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

Պատրաստման պահին Fe(OH) 3-ը կարմիր-շագանակագույն լորձաթաղանթ-ամորֆ նստվածք է։

Fe(III) հիդրօքսիդը ձևավորվում է նաև խոնավ օդում Fe և Fe(OH) 2-ի օքսիդացման ժամանակ.

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

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

Fe(III) հիդրօքսիդը Fe 3+ աղերի հիդրոլիզի վերջնական արդյունքն է։

Քիմիական հատկություններ

Fe(OH) 3-ը շատ թույլ հիմք է (շատ ավելի թույլ, քան Fe(OH) 2-ը): Ցույց է տալիս նկատելի թթվային հատկություններ: Այսպիսով, Fe(OH) 3-ն ունի ամֆոտերային բնույթ.

1) թթուների հետ ռեակցիաները հեշտությամբ տեղի են ունենում.

2) Fe(OH) 3-ի թարմ նստվածքը լուծվում է տաք կոն. KOH կամ NaOH լուծույթներ հիդրոքսոմպլեքսների ձևավորմամբ.

Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3

Ալկալային լուծույթում Fe(OH) 3-ը կարող է օքսիդացվել մինչև ֆերատներ (երկաթի թթվի H 2 FeO 4 աղերը ազատ վիճակում չեն թողարկվել).

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

Fe 3+ աղեր

Գործնականում ամենակարևորներն են՝ Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - արյան դեղին աղ = Fe 4 3 Պրուսական կապույտ (մուգ կապույտ նստվածք)

բ) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 թիոցիանատ Fe (III) (արյան կարմիր լուծույթ)

Մաքուր ձևով երկաթը ստացվում է տարբեր եղանակներով՝ դրա աղերի ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզ, ջերմային տարրալուծում պենտոկարբոնիլ Ժ. վակուումում և այլն։ Տեխնիկապես մաքուր երկաթը՝ «Armco iron», «Vit» և այլ ապրանքանիշեր արտադրվում են բաց եղանակով։ օջախային վառարաններ. Աղյուսակ 2-ում ներկայացված է որոշ կեղտերի պարունակությունը: վերը նշված մեթոդներով ստացված երկաթի դասակարգերը: Այս բոլոր մեթոդները, բացառությամբ բաց օջախի մեթոդի, շատ թանկ արժեն։

Երկաթի ստացման հիմնական արդյունաբերական եղանակը դրա արտադրությունն է ածխածնային տարբեր համաձուլվածքների տեսքով՝ չուգուն և ածխածնային պողպատ։ Երբ երկաթը կրճատվում է պայթուցիկ վառարաններում, ձևավորվում է չուգուն, որը հիմնականում օգտագործվում է մեքենաշինության մեջ: Չուգուն արտադրվում է պայթուցիկ վառարանով:

Պայթուցիկ վառարանի գործընթացի քիմիան հետևյալն է.

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2,

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2,

FeO + CO = Fe + CO2:

Ըստ իրենց նպատակային նշանակության՝ չուգունը բաժանվում է խոզի երկաթի, իսկ չուգունն օգտագործվում է ածխածնի և այլ պողպատների հետագա մշակման համար։ Ձուլարան – թուջե ձուլվածքների արտադրության համար: Քրոմի-նիկելային թուջեր դրանցից նիկելի հետագա արդյունահանման կամ ցածր լեգիրված նիկելի և քրոմ-նիկելային պողպատների արտադրության համար:

Բաց օջախը, փոխարկիչը և էլեկտրական հալեցումը հանգեցնում են ավելորդ ածխածնի և վնասակար միացությունների հեռացմանը, դրանք այրելով և համաձուլվածքի տարրերի պարունակությունը կարգավորելով սահմանված մակարդակին:

Չուգունում ածխածնի առավելագույն պարունակությունը կազմում է 4,4%, սիլիցիումը՝ 1,75%, մանգանը՝ 1,75%, ֆոսֆորը՝ 0,30%, ծծումբը՝ 0,07%։ Պողպատի հալեցման վառարանում ածխածնի, սիլիցիումի և մանգանի պարունակությունը պետք է կրճատվի մինչև տասներորդական տոկոսը: Չուգունի փոխակերպումն իրականացվում է բարձր ջերմաստիճաններում իրականացվող օքսիդացման ռեակցիաների միջոցով, որի պարունակությունը չուգունում շատ ավելի բարձր է, քան մյուս նյութերը, մասամբ օքսիդացված է.

2Fe + O2 = 2FeO + Q

Երկաթի (II) օքսիդը, խառնվելով հալվածին, օքսիդացնում է սիլիցիումը, մանգանը, ֆոսֆորը և ածխածինը.

Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe + Q

Mn + FeO = MnO + Fe + Q

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

C + FeO = CO + Fe – Q

Օքսիդատիվ ռեակցիաների ավարտից հետո համաձուլվածքը պարունակում է երկաթի (II) օքսիդ, որը պետք է հեռացվի։ Բացի այդ, անհրաժեշտ է պողպատում ածխածնի, սիլիցիումի և մանգանի պարունակությունը հասցնել սահմանված չափորոշիչներին: Մանգանը փոխազդում է երկաթի (II) օքսիդի հետ.

Mn + FeO = MnO + Fe

Ածխածնային պողպատները դասակարգվում են հետևյալ կերպ. ճանապարհ:

հիմնական բաց օջախ պողպատ

թթու բաց օջախի պողպատ

փոխարկիչ պողպատ

Էլեկտրոստալ

Երկաթի և պողպատի արդյունահանման մետալուրգիական գործընթացի բարդությունը, այդ թվում՝ պայթուցիկ վառարանի և չուգունի վերամշակման գործընթացը, պայմանավորված է երկաթի հանքաքարից երկաթի ուղղակի արտադրության մեթոդի մշտական ​​մշակման և կատարելագործման համար:

2,2-դիետօքսինդանեդիոնի սինթեզ
Ամինաթթուները, պեպտիդները և սպիտակուցները կամ սպիտակուցները կազմում են քիմիապես և կենսաբանորեն կապված միացությունների խումբ, որոնք շատ կարևոր դեր են խաղում կյանքի գործընթացներում: Ամբողջական հիդրոլիզով...

Ֆերօքսիդի կատալիզատորներ ազնվամորու փոշու համար, վառիչի բաղադրություն, կրամելի վառելիք:

Մեթոդ 1. Երկաթի օքսիդի Fe 2 O 3 ստացում երկաթի սուլֆատից

Երկաթի օքսիդները շատ հաճախ օգտագործվում են որպես պիրոտեխնիկական միացությունների կատալիզատորներ: Նախկինում դրանք կարելի էր գնել խանութներից։ Օրինակ, երկաթի օքսիդի մոնոհիդրատ FeOOH-ը հայտնաբերվել է որպես «դեղին երկաթի օքսիդ պիգմենտ» ներկ: Երկաթի օքսիդ Fe 2 O 3 վաճառվել է կարմիր կապարի տեսքով։ Ներկայումս պարզվում է, որ այս ամենը գնելը հեշտ չէ։ Ես ստիպված էի անհանգստանալ այն տանը ստանալու համար: Ես այնքան էլ քիմիկոս չեմ, բայց կյանքն ինձ ստիպեց: Ես ուսումնասիրեցի առաջարկությունները առցանց: Ավաղ, նորմալ, այսինքն. Պարզվեց, որ դժվար է գտնել տնային օգտագործման համար պարզ և անվտանգ բաղադրատոմս։ Միայն մեկ բաղադրատոմս կար, որը բավականին հարմար տեսք ուներ, բայց ես այն նորից չգտա: Ես իմ գլխում ունեմ ընդունելի բաղադրիչների ցանկ: Ես որոշեցի օգտագործել իմ սեփական մեթոդը։ Տարօրինակ կերպով արդյունքը շատ ընդունելի է ստացվել։ Արդյունքում ստացվել է միացություն՝ երկաթի օքսիդի ակնհայտ նշաններով, շատ միատարր և նուրբ ցրված: Դրա օգտագործումը ազնվամորու փոշու և երկրորդական բռնկիչի մեջ ամբողջությամբ հաստատեց, որ ստացվել է այն, ինչ անհրաժեշտ էր։

Այսպիսով, մենք այն գնում ենք այգեգործության խանութում: երկաթի սուլֆատ FeSO 4, դեղատնից դեղահաբեր ենք գնում հիդրոպերիտ, երեք տուփ և պահեստավորում խոհանոցում խմորի սոդա NaHCO 3. Մենք ունենք բոլոր բաղադրիչները, եկեք սկսենք պատրաստել: Հիդրոպերիտի հաբերի փոխարեն կարող եք օգտագործել լուծում ջրածնի պերօքսիդ H 2 0 2, հասանելի է նաև դեղատներում։

0,5 լիտր ծավալով ապակե տարայի մեջ տաք ջրի մեջ լուծեք մոտ 80 գ (տուփի մեկ երրորդը) երկաթի սուլֆատ։ Խառնելիս փոքր չափաբաժիններով ավելացնել սոդա: Շատ գարշելի գույնի ինչ-որ աղբ է առաջանում, որը շատ է փրփրում։

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

Հետեւաբար, ամեն ինչ պետք է արվի լվացարանում: Ավելացրեք սոդա, մինչև փրփուրը գրեթե դադարի: Խառնուրդը մի փոքր կարգավորելուց հետո սկսում ենք դանդաղ լցնել հիդրոպերիտի մանրացված հաբերը։ Արձագանքը կրկին տեղի է ունենում բավականին արագ՝ փրփուրի ձևավորմամբ։ Խառնուրդը ձեռք է բերում բնորոշ գույն և առաջանում է ժանգի ծանոթ հոտը։

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

Շարունակում ենք նորից լցնել հիդրոպերիտը, մինչև փրփուրը, այսինքն՝ ռեակցիան գրեթե ամբողջությամբ դադարի։

Մենք հանգիստ ենք թողնում մեր քիմիական անոթը և տեսնում ենք, թե ինչպես է կարմիր նստվածք թափվում. սա մեր օքսիդն է, ավելի ճիշտ՝ FeOOH օքսիդի կամ հիդրօքսիդի մոնոհիդրատը: Մնում է միայն չեզոքացնել կապը։ Թող նստվածքը նստի և թափի ավելորդ հեղուկը։ Այնուհետև ավելացրեք մաքուր ջուր, թող նստի և նորից քամվի։ Սա կրկնում ենք 3-4 անգամ։ Ի վերջո, թափեք նստվածքը թղթե սրբիչի վրա և չորացրեք: Ստացված փոշին հիանալի կատալիզատոր է և արդեն կարող է օգտագործվել ստոպինների և երկրորդային այրիչ բաղադրության, «ազնվամորու» վառոդի և կարամելային հրթիռային վառելիքի կատալիզացման համար: /25.01.2008, kia-soft/

Այնուամենայնիվ, «ազնվամորու» վառոդի բնօրինակ բաղադրատոմսը սահմանում է մաքուր կարմիր օքսիդի Fe 2 O 3 օգտագործումը: Ինչպես ցույց են տվել կարամելի կատալիզացման փորձերը, Fe 2 O 3-ն իսկապես մի փոքր ավելի ակտիվ կատալիզատոր է, քան FeOOH-ը: Երկաթի օքսիդ ստանալու համար բավական է ստացված հիդրօքսիդը կալցինացնել տաք երկաթե թերթիկի վրա կամ պարզապես թիթեղյա տարայի մեջ։ Արդյունքում առաջանում է կարմիր Fe 2 O 3 փոշի։

Մուֆլե վառարանը պատրաստելուց հետո 1-1,5 ժամ կալցինացնում եմ 300-350°C ջերմաստիճանում։ Շատ հարմար։ /kia-soft 06.12.2007թ./

P.S.
Vega հրթիռային գիտնականի անկախ հետազոտությունը ցույց է տվել, որ այս մեթոդով ստացված կատալիզատորը մեծացրել է ակտիվությունը արդյունաբերական ֆերօքսիդների համեմատ, ինչը հատկապես նկատելի է գոլորշիացման արդյունքում ստացված շաքարավազի կարամելի վառելիքում:

Մեթոդ 2. Երկաթի քլորիդից երկաթի օքսիդ Fe 2 O 3 ստանալը.

Այս հնարավորության մասին տեղեկություններ կան ինտերնետում, օրինակ, բուլղարացի հրթիռային գիտնականների ֆորումում օքսիդ է ստացվել բիկարբոնատով, քիմիկոսների ֆորումում նշված է այս մեթոդը, բայց ես մեծ ուշադրություն չեմ դարձրել, քանի որ չունեի. երկաթի քլորիդ. Այս տարբերակի մասին վերջերս ինձ հիշեցրեց իմ RubberBigPepper կայքի հյուրը: Շատ ժամանակին, քանի որ ես ակտիվորեն զբաղվում էի էլեկտրոնիկայով և գնեցի քլորիդ: Ես որոշեցի փորձարկել այս տարբերակը երկաթի հիդրօքսիդի արտադրության համար: Մեթոդը ֆինանսական առումով մի փոքր ավելի թանկ է, և հիմնական բաղադրիչը երկաթի քլորիդը ավելի դժվար է ձեռք բերել, բայց պատրաստման առումով ավելի հեշտ է:

Այսպիսով, մենք պետք է երկաթի քլորիդ FeCl 3Եվ խմորի սոդա NaHCO 3. Երկաթի քլորիդը սովորաբար օգտագործվում է տպագիր տպատախտակների փորագրման համար և վաճառվում է ռադիո խանութներում:

Երկու թեյի գդալ FeCl3 փոշի լցնել մի բաժակ տաք ջրի մեջ և խառնել մինչև լուծարվի: Այժմ կամաց-կամաց ավելացրեք սոդա՝ անընդհատ խառնելով։ Ռեակցիան արագ է ընթանում՝ փրփրացող և փրփրացող, ուստի շտապելու կարիք չկա։

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

Հարեք այնքան, մինչև փրփրոցը դադարի։ Մենք կանգնում ենք և նստվածքում ստանում ենք նույն FeOOH հիդրօքսիդը։ Այնուհետև մենք չեզոքացնում ենք միացությունը, ինչպես առաջին մեթոդով, մի քանի անգամ լուծույթը քամելով, ջուր ավելացնելով և նստեցնելով։ Ի վերջո, մենք չորացնում ենք նստվածքը և օգտագործում այն ​​որպես կատալիզատոր կամ կալցինացման միջոցով երկաթի օքսիդ Fe 2 O 3 ստանալու համար (տես մեթոդ 1):

Ահա մի պարզ միջոց. Բերքատվությունը շատ լավ է, երկու թեյի գդալ (~15գ) քլորիդից ստանում է 10գ հիդրօքսիդ։ Այս մեթոդով ձեռք բերված կատալիզատորները փորձարկվել են և լիովին համապատասխանում են: /kia-soft 03/11/2010/

P.S.
Ես չեմ կարող երաշխավորել քիմիական ռեակցիաների հավասարումների 100% հուսալիությունը, բայց ըստ էության դրանք համապատասխանում են ընթացող քիմիական գործընթացներին։ Fe(III) հիդրօքսիդի դեպքը հատկապես մշուշոտ է։ Ըստ բոլոր կանոնների՝ Fe(OH) 3-ը պետք է նստեցնի: Բայց պերօքսիդի առկայության դեպքում (մեթոդ 1) և բարձր ջերմաստիճաններում (մեթոդ 2), տեսականորեն, տեղի է ունենում եռահիդրօքսիդի ջրազրկում մինչև FeOOH մոնոհիդրատ: Արտաքինից դա հենց այն է, ինչ տեղի է ունենում։ Ստացված հիդրօքսիդի փոշին նման է ժանգի, իսկ ժանգի հիմնական բաղադրիչը FeOOH-ն է։