ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Желязое двадесет и шестият елемент от периодичната система. Обозначение - Fe от латинското "ferrum". Намира се в четвърти период, VIIIБ група. Отнася се за метали. Ядреният заряд е 26.

Желязото е най-разпространеният метал на земното кълбо след алуминия: съставлява 4% (маса) от земната кора. Желязото се среща под формата на различни съединения: оксиди, сулфиди, силикати. Желязото се среща в свободно състояние само в метеорити.

Най-важните железни руди включват магнитна желязна руда Fe 3 O 4 , червена желязна руда Fe 2 O 3 , кафява желязна руда 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O и шпатова желязна руда FeCO 3 .

Желязото е сребрист (фиг. 1) пластичен метал. Поддава се добре на коване, валцуване и други видове машинна обработка. Механичните свойства на желязото силно зависят от неговата чистота - от съдържанието дори на много малки количества други елементи в него.

Ориз. 1. Желязо. Външен вид.

Атомно и молекулно тегло на желязото

Относително молекулно тегло на веществото(M r) е число, показващо колко пъти масата на дадена молекула е по-голяма от 1/12 от масата на въглероден атом и относителна атомна маса на даден елемент(A r) - колко пъти средната маса на атомите на химичен елемент е по-голяма от 1/12 от масата на въглероден атом.

Тъй като в свободно състояние желязото съществува под формата на моноатомни Fe молекули, стойностите на неговите атомни и молекулни маси са еднакви. Те са равни на 55,847.

Алотропия и алотропни модификации на желязото

Желязото образува две кристални модификации: α-желязо и γ-желязо. Първият от тях има кубична телесноцентрирана решетка, а вторият - кубична лицевоцентрирана. α-Желязото е термодинамично стабилно в два температурни диапазона: под 912 o C и от 1394 o C до точката на топене. Точката на топене на желязото е 1539 ± 5 o C. Между 912 o C и 1394 o C γ-желязото е стабилно.

Температурните диапазони на стабилност на α- и γ-желязото се дължат на естеството на промяната в енергията на Гибс на двете модификации с промяна на температурата. При температури под 912 o C и над 1394 o C енергията на Гибс на α-желязото е по-малка от енергията на Гибс на γ-желязото, а в диапазона 912 - 1394 o C - повече.

Изотопи на желязото

Известно е, че желязото може да се среща в природата под формата на четири стабилни изотопа 54Fe, 56Fe, 57Fe и 57Fe. Техните масови числа са съответно 54, 56, 57 и 58. Ядрото на атома на желязния изотоп 54 Fe съдържа двадесет и шест протона и двадесет и осем неутрона, а останалите изотопи се различават от него само по броя на неутроните.

Съществуват изкуствени изотопи на желязото с масови числа от 45 до 72, както и 6 изомерни състояния на ядрата. Най-дълготрайният сред горните изотопи е 60 Fe с период на полуразпад от 2,6 милиона години.

железни йони

Електронната формула, показваща разпределението на железните електрони по орбитите, е следната:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

В резултат на химично взаимодействие желязото отдава своите валентни електрони, т.е. е техен донор и се превръща в положително зареден йон:

Fe 0 -2e → Fe 2+;

Fe 0 -3e → Fe 3+.

Молекула и атом на желязото

В свободно състояние желязото съществува под формата на едноатомни Fe молекули. Ето някои свойства, които характеризират атома и молекулата на желязото:

железни сплави

До 19-ти век железните сплави са били известни главно със своите сплави с въглерод, които са получили имената на стомана и чугун. В бъдеще обаче бяха създадени нови сплави на основата на желязо, съдържащи хром, никел и други елементи. Понастоящем железните сплави се разделят на въглеродни стомани, чугуни, легирани стомани и стомани със специални свойства.

В технологията железните сплави обикновено се наричат ​​черни метали, а производството им - черна металургия.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Упражнение	Елементният състав на веществото е следният: масовата част на железния елемент е 0,7241 (или 72,41%), масовата част на кислорода е 0,2759 (или 27,59%). Изведете химичната формула.
Решение	Масовата част на елемента X в молекулата на състава HX се изчислява по следната формула: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Нека обозначим броя на железните атоми в молекулата с "x", броя на кислородните атоми с "y". Нека намерим съответните относителни атомни маси на елементите желязо и кислород (стойностите на относителните атомни маси, взети от периодичната таблица на Д. И. Менделеев, ще бъдат закръглени до цели числа). Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16. Разделяме процента на елементите на съответните относителни атомни маси. Така ще намерим връзката между броя на атомите в молекулата на съединението: x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O); x:y = 72,41/56: 27,59/16; x:y = 1,29:1,84. Нека приемем най-малкото число като едно (т.е. да разделим всички числа на най-малкото число 1,29): 1,29/1,29: 1,84/1,29; Следователно най-простата формула за комбиниране на желязо с кислород е Fe 2 O 3.
Отговор	Fe2O3

Човешкото тяло съдържа около 5 g желязо, по-голямата част (70%) е част от хемоглобина в кръвта.

Физически свойства

В свободно състояние желязото е сребристо-бял метал със сивкав оттенък. Чистото желязо е пластично и има феромагнитни свойства. В практиката често се използват железни сплави - чугуни и стомани.

Fe е най-важният и най-често срещан елемент от деветте d-метала от вторичната подгрупа на VIII група. Заедно с кобалта и никела образува „желязното семейство“.

Когато образува съединения с други елементи, той често използва 2 или 3 електрона (B \u003d II, III).

Желязото, както почти всички d-елементи от група VIII, не показва по-висока валентност, равна на номера на групата. Максималната му валентност достига VI и се среща изключително рядко.

Най-типичните съединения са тези, в които Fe атомите са в степен на окисление +2 и +3.

Методи за получаване на желязо

1. Търговското желязо (в сплав с въглерод и други примеси) се получава чрез карботермична редукция на естествените му съединения по схемата:

Възстановяването става постепенно, на 3 етапа:

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

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

3) FeO + CO \u003d Fe + CO 2

Чугунът, получен в резултат на този процес, съдържа повече от 2% въглерод. В бъдеще стоманите се получават от чугун - железни сплави, съдържащи по-малко от 1,5% въглерод.

2. Много чисто желязо се получава по един от следните начини:

а) разлагане на пентакарбонил Fe

Fe(CO) 5 = Fe + 5CO

б) водородна редукция на чист FeO

FeO + H 2 \u003d Fe + H 2 O

в) електролиза на водни разтвори на Fe +2 соли

FeC 2 O 4 \u003d Fe + 2СO 2

железен (II) оксалат

Химични свойства

Fe - метал със средна активност, проявява общи свойства, характерни за металите.

Уникална характеристика е способността да "ръждясва" във влажен въздух:

При липса на влага със сух въздух желязото започва забележимо да реагира само при T> 150 ° C; при калциниране се образува "желязна скала" Fe 3 O 4:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Желязото не се разтваря във вода при липса на кислород. При много високи температури Fe реагира с водна пара, измествайки водорода от водните молекули:

3 Fe + 4H 2 O (g) \u003d 4H 2

Процесът на ръждясване в неговия механизъм е електрохимична корозия. Продуктът от ръжда е представен в опростена форма. Всъщност се образува хлабав слой от смес от оксиди и хидроксиди с променлив състав. За разлика от филма Al 2 O 3, този слой не предпазва желязото от по-нататъшно разрушаване.

Видове корозия

Защита от корозия на желязо

1. Взаимодействие с халогени и сяра при висока температура.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

Fe + I 2 \u003d FeI 2

Образуват се съединения, в които преобладава йонният тип връзка.

2. Взаимодействие с фосфор, въглерод, силиций (желязото не се свързва директно с N 2 и H 2, но ги разтваря).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = FexSiy

Образуват се вещества с променлив състав, тъй като бертолидите (ковалентният характер на връзката преобладава в съединенията)

3. Взаимодействие с "неокисляващи" киселини (HCl, H 2 SO 4 dil.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2

Тъй като Fe се намира в серията активност вляво от водорода (E ° Fe / Fe 2+ \u003d -0,44V), той е в състояние да измести H 2 от обикновените киселини.

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2

4. Взаимодействие с "окисляващи" киселини (HNO 3 , H 2 SO 4 конц.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

Концентрираните HNO 3 и H 2 SO 4 "пасивират" желязото, така че при обикновени температури металът не се разтваря в тях. При силно нагряване настъпва бавно разтваряне (без отделяне на Н2).

В разб. HNO 3 желязото се разтваря, преминава в разтвор под формата на Fe 3+ катиони и киселинният анион се редуцира до NO *:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

Разтваря се много добре в смес от HCl и HNO3

5. Отношение към алкали

Fe не се разтваря във водни разтвори на алкали. Той реагира с разтопени алкали само при много високи температури.

6. Взаимодействие със соли на по-малко активни метали

Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu

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

7. Взаимодействие с газообразен въглероден оксид (t = 200°C, P)

Fe (прах) + 5CO (g) \u003d Fe 0 (CO) 5 желязо пентакарбонил

Fe(III) съединения

Fe 2 O 3 - железен оксид (III).

Червено-кафяв прах, n. Р. в H 2 O. В природата - "червена желязна руда".

Начини за получаване:

1) разлагане на железен хидроксид (III)

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

2) печене на пирит

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) разлагане на нитрат

Химични свойства

Fe 2 O 3 е основен оксид с признаци на амфотеризъм.

I. Основните свойства се проявяват в способността да реагират с киселини:

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

Fe 2 O 3 + 6HCI \u003d 2FeCI 3 + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 6HNO 3 \u003d 2Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O

II. Слаби киселинни свойства. Fe 2 O 3 не се разтваря във водни разтвори на алкали, но при сливане с твърди оксиди, алкали и карбонати се образуват ферити:

Fe 2 O 3 + CaO \u003d Ca (FeO 2) 2

Fe 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + MgCO 3 \u003d Mg (FeO 2) 2 + CO 2

III. Fe 2 O 3 - суровина за производство на желязо в металургията:

Fe 2 O 3 + ZS \u003d 2Fe + ZSO или Fe 2 O 3 + ZSO \u003d 2Fe + ZSO 2

Fe (OH) 3 - железен (III) хидроксид

Начини за получаване:

Получава се чрез действието на алкали върху разтворими соли Fe 3+:

FeCl 3 + 3NaOH \u003d Fe (OH) 3 + 3NaCl

В момента на получаване на Fe(OH) 3 - червено-кафява мукозаморфна утайка.

Fe (III) хидроксид също се образува по време на окисляването на Fe и Fe (OH) 2 във влажен въздух:

4Fe + 6H 2 O + 3O 2 \u003d 4Fe (OH) 3

4Fe(OH) 2 + 2Н 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3

Fe(III) хидроксид е крайният продукт от хидролизата на Fe 3+ соли.

Химични свойства

Fe(OH)3 е много слаба основа (много по-слаба от Fe(OH)2). Показва забележими киселинни свойства. Така Fe (OH) 3 има амфотерен характер:

1) реакциите с киселини протичат лесно:

2) прясна утайка от Fe(OH) 3 се разтваря в горещ конц. разтвори на KOH или NaOH с образуването на хидроксокомплекси:

Fe (OH) 3 + 3KOH \u003d K 3

В алкален разтвор Fe (OH) 3 може да се окисли до ферати (соли на желязна киселина H 2 FeO 4, които не са изолирани в свободно състояние):

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

Fe 3+ соли

Най-важните практически са: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3 4 - жълта кръвна сол \u003d Fe 4 3 Пруско синьо (тъмносиня утайка)

б) Fe 3+ + 3SCN - \u003d Fe (SCN) 3 Fe (III) тиоцианат (кървавочервен разтвор)

Определение. История. Геохимия. свойства на желязото. Място на раждане. Физични и химични свойства. Връзки. Използването на желязо.

Желязо

Желязото е елемент от осма група (според старата класификация странична подгрупа на осма група) от четвъртия период на периодичната система на химичните елементи. И. Менделеев с атомен номер 26. Означава се със симв Fe(лат. Ферум). Един от най-често срещаните метали в земната кора (на второ място след алуминия).
Простото вещество желязо (CAS номер: 7439-89-6) е ковък сребристо-бял метал с висока химическа реактивност: желязото бързо корозира при високи температури или висока влажност на въздуха. В чист кислород желязото гори, а във фино диспергирано състояние се запалва спонтанно във въздуха.
Всъщност желязото обикновено се нарича неговите сплави с ниско съдържание на примеси (до 0,8%), които запазват мекотата и пластичността на чистия метал. Но на практика по-често се използват сплави на желязо с въглерод: стомана (до 2,14 тегл.% въглерод) и чугун (повече от 2,14 тегл.% въглерод), както и неръждаема (легирана) стомана с добавяне на легиране метали (хром, манган, никел и др.). Комбинацията от специфичните свойства на желязото и неговите сплави го правят "метал No1" по значимост за човека.
В природата желязото рядко се среща в чиста форма, най-често се среща като част от желязо-никелови метеорити. Разпространението на желязото в земната кора е 4,65% (4-то място след O, Si, Al). Смята се също, че желязото съставлява по-голямата част от земното ядро.

История.Желязото като инструментален материал е известно от древността. Най-старите изделия от желязо, открити по време на археологически разкопки, датират от 4-то хилядолетие пр.н.е. д. и принадлежат към древните шумерски и древноегипетските цивилизации. Те са направени от метеоритно желязо, тоест сплав от желязо и никел (съдържанието на последния варира от 5 до 30%), бижута от египетски гробници (около 3800 г. пр. н. е.) и кама от шумерския град Ур (около 3100 г. пр.н.е.). Очевидно едно от имената на желязото на гръцки и латински идва от небесния произход на метеоритното желязо: „сидер“ (което означава „звезден“).

Изделия от желязо, получени чрез топене, са известни от времето на заселването на арийските племена от Европа в Азия, островите на Средиземно море и извън нея (края на 4-то и 3-то хилядолетие пр. н. е. Най-старите известни железни инструменти са стоманени остриета, намерени в зидарията на пирамидата на Хеопс в Египет (построена около 2530 г. пр. н. е.) Както показват разкопките в Нубийската пустиня, дори в онези дни египтяните, опитвайки се да отделят златото, което добиват, от тежкия магнетитов пясък, калцинират руда с трици и подобни вещества, съдържащи въглерод.В резултат на това върху повърхността на разтопеното злато плува слой от тесто желязо, което се обработва отделно.От това желязо са изковани инструменти, включително тези, открити в пирамидата на Хеопс. след внука на Хеопс Менкаур (2471-2465 г. пр. н. е.), Египет започва смут: благородството, водено от жреците на бог Ра, сваля управляващата династия и започва скок от узурпатори, завършващ с възкачването на фараона на следващата династия, Усеркар, която жреците обявиха и син и въплъщение на самия бог Ра (оттогава това се превърна в официален статут на фараоните). По време на този смут културните и технически познания на египтяните западнаха и точно както изкуството на строежа на пирамидите се влоши, технологията за производство на желязо беше загубена до такава степен, че по-късно, овладяването на Синайския полуостров в търсене на мед руда, египтяните не обръщат никакво внимание на находищата на желязна руда там, а получават желязо от съседните хети и митанийци.
Първият усвои метода за топене на желязо на Хати, това се посочва от най-старото (2-ро хилядолетие пр.н.е.) споменаване на желязо в текстовете на хетите, които основаха своята империя на територията на Хати (съвременна Анатолия в Турция). И така, в текста на хетския цар Анитта (около 1800 г. пр.н.е.) се казва:
В древни времена халибите са били известни като майстори на изделия от желязо. Легендата за аргонавтите (походът им към Колхида се състоя около 50 години преди Троянската война) разказва, че царят на Колхида Еет дал на Язон железен плуг, за да оре полето на Арес, а неговите поданици, халибърите, са описани :
Те не орат земята, не садят овощни дървета, не пасат стада в богати ливади; добиват руда и желязо от необработваемата земя и разменят храна за тях. Денят не започва за тях без упорит труд, те прекарват в тъмнината на нощта и гъст дим, работейки по цял ден ...
Аристотел описва техния метод за получаване на стомана: „Халибите измиха речния пясък на своята страна няколко пъти - като по този начин отделиха черния концентрат (тежка фракция, състояща се главно от магнетит и хематит) и го разтопиха в пещи; Така полученият метал имаше сребрист цвят и беше неръждаем."
Магнетитните пясъци, които често се срещат по цялото крайбрежие на Черно море, са били използвани като суровина за топене на стомана: тези магнетитни пясъци се състоят от смес от малки зърна от магнетит, титаномагнетит или илменит и фрагменти от други скали, така че стоманата, топена от халибите, е легирана и има отлични свойства. Такъв особен начин за получаване на желязо предполага, че халибите са разпространявали желязото само като технологичен материал, но техният метод не може да бъде метод за широко разпространено промишлено производство на железни изделия. Въпреки това производството им послужи като тласък за по-нататъшното развитие на желязната металургия.
Климент Александрийски в енциклопедичния си труд Stromata споменава, че според гръцките легенди желязото (очевидно, топенето му от руда) е открито на планината Ида - това е името на планинската верига близо до Троя (в Илиада се споменава като планината Ида , от който Зевс наблюдава битката на гърците с троянците). Това се случило 73 години след Девкалионския потоп, а този потоп според Парианската хроника е бил през 1528 г. пр.н.е. д., тоест методът за топене на желязо от руда е открит около 1455 г. пр.н.е. д. От описанието на Климент обаче не става ясно дали той говори за тази планина в Мала Азия (Ида Фригийска у Вергилий), или за планината Ида на остров Крит, за която римският поет Вергилий пише в Енеида като прародината на троянците:
„Островът на Юпитер, Крит, лежи всред широко море,
Нашето племе е люлката, където Ида се издига ... "
По-вероятно е Климент Александрийски да говори конкретно за фригийската Ида близо до Троя, тъй като там са открити древни железни мини и центрове за производство на желязо. Първите писмени доказателства за желязото се намират в глинени плочки от архивите на египетските фараони Аменхотеп III и Ехнатон и датират от същото време (1450-1400 г. пр. н. е.). В него се споменава производството на желязо в южната част на Закавказието, което гърците наричали Колхида (и е възможно думата "kolhidos" да е модификация на думата "halibos") - а именно, че царят на страната на Митани и владетелят на Армения и Южен Закавказие изпрати на египетския фараон Аменхотеп II "заедно с 318 наложници, ками и пръстени от добро желязо". Хетите давали същите подаръци на фараоните.
В най-дълбока древност желязото е било ценено повече от златото и според описанието на Страбон африканските племена са давали 10 фунта злато за 1 фунт желязо, а според проучванията на историка Г. Арешян цената на медта, среброто , златото и желязото сред древните хети е било в съотношение 1: 160 : 1280: 6400. В онези дни желязото е било използвано като метал за бижута, от него са правени тронове и други регалии на царската власт: например в библейския книга Второзаконие 3.11, е описано „желязно легло“ на рефаимския цар Ог.
В гробницата на Тутанкамон (около 1350 г. пр. н. е.) е намерена кама, изработена от желязо в златна рамка - вероятно подарък от хетите за дипломатически цели. Но хетите не са се стремили към широкото разпространение на желязото и неговите технологии, което се вижда и от достигналата до нас кореспонденция на египетския фараон Тутанкамон и неговия тъст Хатусил, царят на хетите. Фараонът моли да изпрати повече желязо, а царят на хетите уклончиво отговаря, че запасите от желязо са свършили, а ковачите са заети със селскостопанска работа, така че той не може да изпълни молбата на царския зет и изпраща само една кама от „добро желязо“ (т.е. стомана). Както можете да видите, хетите се опитаха да използват знанията си, за да постигнат военни предимства и не дадоха на другите възможност да ги настигнат. Очевидно следователно продуктите от желязо станаха широко разпространени едва след Троянската война и падането на хетите, когато благодарение на търговската дейност на гърците технологията на желязото стана известна на мнозина и бяха открити нови железни находища и мини. Така бронзовата епоха е заменена от желязната.
Според описанията на Омир, въпреки че по време на Троянската война (около 1250 г. пр. н. е.) оръжията са направени предимно от мед и бронз, желязото вече е добре познато и много търсено, макар и повече като благороден метал. Например в 23-та песен на Илиада Омир разказва, че Ахил наградил победителя в състезание по хвърляне на диск с диск с железен писък. Ахейците добивали това желязо от троянците и съседните народи (Илиада 7.473), включително от халибите.
Може би желязото е една от причините, които са подтикнали ахейските гърци да се преместят в Мала Азия, където са научили тайните на неговото производство. А разкопките в Атина показаха, че още около 1100 г. пр.н.е. д. а по-късно железните мечове, копия, брадви и дори железни гвоздеи вече са широко разпространени. Библейската книга на Исус Навиев 17:16 (вж. Съдии 14:4) описва, че филистимците (библейските „PILISTIM“, а това са били протогръцки племена, свързани с по-късните елини, главно пеласги) са имали много железни колесници, т.е. в това желязо вече е станало широко използвано в големи количества.
Омир нарича желязото трудно, тъй като в древни времена основният метод за получаването му е бил процесът на производство на сирене: редуващи се слоеве> желязна руда и въглен се калцинират в специални пещи (ковашки - от древния "рог" - рог, тръба , първоначално е била просто тръба, вкопана в земята, обикновено хоризонтално в склона на дере). В огнището железните оксиди се редуцират до метал чрез горещ въглен, който отнема кислород, окислявайки се до въглероден оксид, и в резултат на такова калциниране на руда с въглища се получава тестообразно (гъбесто) желязо. Крицу беше почистен от шлака чрез коване, изстискване на примеси със силни удари с чук. Първите огнища имаха сравнително ниска температура - значително по-ниска от точката на топене на чугуна, така че желязото се оказа сравнително нисковъглеродно. За да се получи здрава стомана, е необходимо многократно калциниране и изковаване на желязната крица с въглища, докато повърхностният слой на метала е допълнително наситен с въглерод и закален. Така се получавало „хубавото желязо” – и въпреки че изисквало много работа, получените по този начин изделия били значително по-здрави и твърди от бронзовите.
По-късно се научили да правят по-ефективни пещи (на руски - доменна пещ, домница) за производство на стомана и използвали кожи за подаване на въздух в пещта. Още римляните са успели да доведат температурата в пещта до топене на стомана (около 1400 градуса, а чистото желязо се топи при 1535 градуса). В този случай се образува чугун с точка на топене 1100-1200 градуса, който е много крехък в твърдо състояние (дори не се поддава на коване) и няма еластичността на стоманата. Първоначално се смяташе за вреден страничен продукт, но след това беше открито, че когато се разтопи отново в пещ с увеличен въздух, който духа през него, чугунът се превръща в стомана с добро качество, тъй като излишният въглерод изгаря. Такъв двуетапен процес за производство на стомана от чугун се оказа по-прост и по-печеливш от bloomery и този принцип се използва без много промяна в продължение на много векове, оставайки и до днес основният метод за производство на желязо материали.

изотопи

Естественото желязо се състои от четири стабилни изотопа: 54Fe (изотопно изобилие 5,845%), 56Fe (91,754%), 57Fe (2,119%) и 58Fe (0,282%). Известни са и повече от 20 нестабилни изотопа на желязото с масови числа от 45 до 72, най-стабилните от които са 60Fe (периодът на полуразпад според данните, актуализирани през 2009 г. е 2,6 милиона години), 55Fe (2,737 години), 59Fe (44,495 дни). ) и 52Fe (8,275 часа); останалите изотопи имат полуживот по-малък от 10 минути.
Изотопът на желязото 56Fe е сред най-стабилните ядра: всички от следните елементи могат да намалят енергията на свързване на нуклон чрез разпадане, а всички предишни елементи по принцип биха могли да намалят енергията на свързване на нуклон поради синтез. Смята се, че поредицата от синтез на елементи в ядрата на нормалните звезди завършва с желязо и всички следващи елементи могат да се образуват само в резултат на експлозии на свръхнова.

Геохимия на желязото

Желязото е един от най-често срещаните елементи в Слънчевата система, особено на земните планети, по-специално на Земята. Значителна част от желязото на планетите от земна група се намира в ядрата на планетите, където съдържанието му се оценява на около 90%. Съдържанието на желязо в земната кора е 5%, а в мантията около 12%. От металите желязото е на второ място след алуминия по изобилие в земната кора. В същото време около 86% от цялото желязо е в ядрото и 14% в мантията. Съдържанието на желязо се увеличава значително в магмените скали с основен състав, където се свързва с пироксен, амфибол, оливин и биотит. В промишлени концентрации желязото се натрупва по време на почти всички екзогенни и ендогенни процеси, протичащи в земната кора. Морската вода съдържа желязо в много малки количества от 0,002–0,02 mg/l. В речната вода той е малко по-висок - 2 mg / l.

Геохимични свойства на желязото

Най-важната геохимична характеристика на желязото е, че има няколко степени на окисление. Желязото в неутрална форма - метално - съставлява ядрото на земята, вероятно присъства в мантията и много рядко се среща в земната кора. Двувалентното желязо FeO е основната форма на желязото в мантията и земната кора. Железният оксид Fe2O3 е характерен за най-горните, най-окислените части на земната кора, по-специално за седиментните скали.
По кристалохимични свойства йонът Fe2+ се доближава до йоните Mg2+ и Ca2+, другите основни елементи, съставляващи значителна част от всички земни скали. Поради тяхното кристално химично сходство желязото замества магнезия и отчасти калция в много силикати. Съдържанието на желязо в минерали с променлив състав обикновено се увеличава с понижаване на температурата.
железни минерали. В земната кора желязото е широко разпространено - представлява около 4,1% от масата на земната кора (4-то място сред всички елементи, 2-ро сред металите). В мантията и земната кора желязото е концентрирано главно в силикати, докато съдържанието му е значително в основни и ултрабазични скали и ниско в киселинни и междинни скали.
Известни са голям брой руди и минерали, съдържащи желязо. С най-голямо практическо значение са червената желязна руда (хематит, Fe2O3; съдържа до 70% Fe), магнитната желязна руда (магнетит, FeFe2O4, Fe3O4; съдържа 72,4% Fe), кафявата желязна руда или лимонит (гьотит и хидрогетит, съответно FeOOH и FeOOH nH2O). Гьотитът и хидрогетитът най-често се срещат в кората на изветряне, образувайки така наречените „железни шапки“, чиято дебелина достига няколкостотин метра. Те могат да бъдат и от седиментен произход, изпадащи от колоидни разтвори в езера или крайбрежни райони на моретата. В този случай се образуват оолитови или бобови железни руди. Те често съдържат вивианит Fe3(PO4)2 8H2O, който образува черни продълговати кристали и радиално лъчисти агрегати.
В природата са широко разпространени и железните сулфиди - пирит FeS2 (сярен или железен пирит) и пиротин. Те не са желязна руда - пиритът се използва за производство на сярна киселина, а пиротинът често съдържа никел и кобалт.
По запаси от желязна руда Русия е на първо място в света.
Съдържанието на желязо в морската вода е 1·10−5—1·10−8%.
Други обичайни железни минерали са:

• Сидеритът - FeCO3 - съдържа приблизително 35% желязо. Има жълтеникаво-бял (със сив или кафяв оттенък в случай на замърсяване) цвят. Плътността е 3 g / cm³, а твърдостта е 3,5-4,5 по скалата на Mohs.
• Марказит - FeS2 - съдържа 46,6% желязо. Среща се като жълти, като месинг, бипирамидални ромбични кристали с плътност 4,6-4,9 g / cm³ и твърдост 5-6 по скалата на Mohs.
• Лолингитът - FeAs2 - съдържа 27,2% желязо и се среща под формата на сребристо-бели бипирамидални ромбични кристали. Плътността е 7-7,4 g / cm³, твърдостта е 5-5,5 по скалата на Mohs.
• Mispicel - FeAsS - съдържа 34,3% желязо. Среща се като бели моноклинни призми с плътност 5,6–6,2 g/cm³ и твърдост 5,5–6 по скалата на Моос.
• Мелантеритът - FeSO4 7H2O - се среща по-рядко в природата и представлява зелени (или сиви поради примеси) моноклинни кристали със стъкловиден блясък, крехки. Плътността е 1,8-1,9 g/cm³.
• Вивианит - Fe3 (PO4) 2 8H2O - се среща под формата на синьо-сиви или зелено-сиви моноклинни кристали с плътност 2,95 g / cm³ и твърдост 1,5-2 по скалата на Mohs.

Основни находища

Според Геоложката служба на САЩ (оценка от 2011 г.) световните доказани запаси от желязна руда са около 178 милиарда тона. Основните находища на желязо са в Бразилия (1-во място), Австралия, САЩ, Канада, Швеция, Венецуела, Либерия, Украйна, Франция, Индия. В Русия желязото се добива в Курската магнитна аномалия (КМА), Колския полуостров, в Карелия и Сибир, в Украйна - Кривбас, Полтавска област, Керченски полуостров. Напоследък важна роля придобиха дънните океански отлагания, в които желязото, заедно с манган и други ценни метали, се намират в нодули.

Касова бележка. В промишлеността желязото се получава от желязна руда, главно от хематит (Fe2O3) и магнетит (FeO·Fe2O3).

Има различни начини за извличане на желязо от руди. Най-често срещаният е процесът на домейн.
Първият етап от производството е редукция на желязо с въглерод в доменна пещ при температура 2000 °C. В доменна пещ въглеродът под формата на кокс, желязна руда под формата на агломерат или пелети и флюс (напр. варовик) се подават отгоре и се посрещат от поток от инжектиран горещ въздух отдолу.
В пещта въглеродът под формата на кокс се окислява до въглероден оксид. Този оксид се образува при горене при липса на кислород:

На свой ред въглеродният окис възстановява желязото от рудата. За да се ускори тази реакция, нагрятият въглероден оксид преминава през железен (III) оксид:

Флюсът се добавя, за да се отърве от нежеланите примеси (предимно от силикати; например кварц) в добитата руда. Типичният флюс съдържа варовик (калциев карбонат) и доломит (магнезиев карбонат). Други потоци се използват за елиминиране на други примеси.
Ефектът от потока (в този случай калциев карбонат) е, че когато се нагрява, той се разлага до своя оксид:

Калциевият оксид се свързва със силициев диоксид, образувайки шлака - калциев метасиликат:

Шлаката, за разлика от силициевия диоксид, се топи в пещ. По-лек от желязото, шлаката плува на повърхността - това свойство ви позволява да отделите шлаката от метала. След това шлаката може да се използва в строителството и селското стопанство. Разтопеното желязо, получено в доменна пещ, съдържа доста много въглерод (чугун). Освен в такива случаи, когато чугунът се използва директно, той изисква допълнителна обработка.
Излишъкът от въглерод и други примеси (сяра, фосфор) се отстраняват от чугуна чрез окисление в пещи с отворен огнище или в конвертори. Електрическите пещи се използват и за топене на легирани стомани.
В допълнение към процеса на доменна пещ, процесът на директно производство на желязо е често срещан. В този случай предварително натрошената руда се смесва със специална глина, за да се образуват пелети. Пелетите се изпичат и обработват в шахтова пещ с продукти за преобразуване на горещ метан, които съдържат водород. Водородът лесно редуцира желязото:
,
докато няма замърсяване на желязото с примеси като сяра и фосфор, които са често срещани примеси във въглищата. Желязото се получава в твърда форма и след това се стопява в електрически пещи.
Химически чистото желязо се получава чрез електролиза на разтвори на неговите соли.

Физически свойства

Желязото е типичен метал, в свободно състояние е сребристо-бял цвят със сивкав оттенък. Чистият метал е пластичен, различни примеси (по-специално въглерод) увеличават неговата твърдост и крехкост. Има изразени магнитни свойства. Често се разграничава така наречената "желязна триада" - група от три метала (желязо Fe, кобалт Co, никел Ni), които имат сходни физични свойства, атомни радиуси и стойности на електроотрицателност.
Желязото се характеризира с полиморфизъм, има четири кристални модификации:

• до 769 °C има α-Fe (ферит) с обемно центрирана кубична решетка и свойствата на феромагнетик (769 °C ≈ 1043 K е точката на Кюри за желязото);
• в температурния диапазон 769–917 °C съществува β-Fe, което се различава от α-Fe само в параметрите на обемно-центрираната кубична решетка и магнитните свойства на парамагнетика;
• в температурния диапазон 917–1394 °C има γ-Fe (аустенит) с гранецентрирана кубична решетка;
• над 1394 °C стабилен δ-Fe с обемно центрирана кубична решетка.

Науката за металите не разграничава β-Fe като отделна фаза и го разглежда като разновидност на α-Fe. Когато желязото или стоманата се нагреят над точката на Кюри (769 °C ≈ 1043 K), топлинното движение на йони нарушава ориентацията на спиновите магнитни моменти на електроните, феромагнетикът става парамагнетик - възниква фазов преход от втори ред, но фазов преход от първи род не се получава при промяна на основните физични параметри на кристалите.
За чистото желязо при нормално налягане, от гледна точка на металургията, има следните стабилни модификации:

• от абсолютна нула до 910 °C, α-модификацията с обемно центрирана кубична (bcc) кристална решетка е стабилна;
• от 910 до 1400 °C, γ-модификацията с лицево-центрирана кубична (fcc) кристална решетка е стабилна;
• от 1400 до 1539 °C, δ-модификацията с обемно центрирана кубична (bcc) кристална решетка е стабилна.

Наличието на въглерод и легиращи елементи в стоманата значително променя температурите на фазовия преход (виж фазовата диаграма желязо-въглерод) Твърдият разтвор на въглерод в α- и δ-желязото се нарича ферит. Понякога се прави разлика между високотемпературен δ-ферит и нискотемпературен α-ферит (или просто ферит), въпреки че техните атомни структури са еднакви. Твърд разтвор на въглерод в γ-желязо се нарича аустенит.

• В областта на високи налягания (над 13 GPa, 128,3 хил. атм.) се появява модификация на ε-желязо с хексагонална плътно опакована (HCP) решетка.

Явлението полиморфизъм е изключително важно за металургията на стоманата. Благодарение на α-γ преходите на кристалната решетка се извършва термичната обработка на стоманата. Без това явление желязото като основа на стоманата не би получило толкова широко приложение.
Желязото е умерено огнеупорен метал. В серия от стандартни електродни потенциали желязото стои преди водорода и лесно реагира с разредени киселини. Така желязото принадлежи към металите със средна активност.
Точката на топене на желязото е 1539 °C, точката на кипене е 2862 °C.

Химични свойства

Характерни степени на окисление

За желязото са характерни степени на окисление на желязото - +2 и +3.
Степента на окисление +2 съответства на черен оксид FeO и зелен хидроксид Fe(OH)2. Те са основни. В солите Fe(+2) присъства като катион. Fe(+2) е слаб редуциращ агент.
+3 степени на окисление съответстват на червено-кафяв оксид Fe2O3 и кафяв хидроксид Fe(OH)3. Те са амфотерни по природа, въпреки че техните киселинни и основни свойства са слабо изразени. Така Fe3+ йоните се хидролизират напълно дори в кисела среда. Fe (OH) 3 се разтваря (и дори тогава не напълно), само в концентрирани алкали. Fe2O3 реагира с алкали само когато се слее, давайки ферити (формални соли на киселината HFeO2, която не съществува в свободна форма):

Желязото (+3) най-често проявява слаби окислителни свойства.
Степените на окисление +2 и +3 лесно преминават помежду си, когато редокс условията се променят.
Освен това има Fe3O4 оксид, формалното състояние на окисление на желязото, в което е +8/3. Този оксид обаче може да се разглежда и като железен (II) ферит Fe+2(Fe+3O2)2.
Има и степен на окисление +6. Съответният оксид и хидроксид не съществуват в свободна форма, но са получени фератни соли (например K2FeO4). Желязото (+6) е в тях под формата на анион. Фератите са силни окислители.

Съединения на желязо(II).

Железният оксид (II) FeO има основни свойства, съответства на основата Fe (OH) 2. Солите на желязото (II) имат светлозелен цвят. Когато се съхраняват, особено във влажен въздух, те стават кафяви поради окисление до желязо (III). Същият процес протича при съхранение на водни разтвори на соли на желязо (II):

От солите на желязо(II) във водни разтвори стабилна е солта на Мор - двоен амониев и железен(II) сулфат (NH4)2Fe(SO4)2 · 6H2O.
Калиев хексацианоферат(III) K3 (червена кръвна сол) може да служи като реагент за Fe2+ йони в разтвор. Когато Fe2+ и 3− йони взаимодействат, калиево-железният (II) хексацианоферат (III) се утаява (пруско синьо):

който се пренарежда вътрешномолекулно до калиево-железен (III) хексацианоферат (II):

За количествено определяне на желязо (II) в разтвор се използва фенантролин Phen, който образува червен комплекс FePhen3 с желязо (II) (максимум на абсорбция на светлина - 520 nm) в широк диапазон на pH (4-9).

Съединения на желязо(III).

Железен (III) оксид Fe2O3 е слабо амфотерен, съответства на дори по-слаба от Fe (OH) 2, Fe (OH) 3 база, която реагира с киселини:

Fe3+ солите са склонни да образуват кристални хидрати. При тях йонът Fe3+ обикновено е заобиколен от шест водни молекули. Тези соли са розови или лилави на цвят.
Йонът Fe3+ се хидролизира напълно дори в кисела среда. При pH>4 този йон почти напълно се утаява като Fe(OH)3:

При частична хидролиза на Fe3+ йона се образуват полиядрени оксо- и хидроксокации, поради което разтворите стават кафяви.
Основните свойства на железен(III) хидроксид Fe(OH)3 са много слабо изразени. Той може да реагира само с концентрирани алкални разтвори:

Получените железни (III) хидроксокомплекси са стабилни само в силно алкални разтвори. Когато разтворите се разреждат с вода, те се разрушават и Fe (OH) 3 се утаява.
Когато се слее с основи и оксиди на други метали, Fe2O3 образува различни ферити:

Съединенията на желязото (III) в разтвори се редуцират от метално желязо:

Желязото (III) е способно да образува двойни сулфати с еднократно заредени катиони от стипца, например KFe(SO4)2 - желязо-калиева стипца, (NH4)Fe(SO4)2 - желязо-амониева стипца и др.
За качествено откриване на съединения на желязо(III) в разтвор се използва качествената реакция на Fe3+ йони с неорганични тиоцианати SCN−. В този случай се образува смес от яркочервени тиоцианатни комплекси на желязо 2+, +, Fe(SCN)3, -. Съставът на сместа (а оттам и интензивността на нейния цвят) зависи от различни фактори, така че този метод не е приложим за точното качествено определяне на желязото.
Друг висококачествен реагент за Fe3+ йони е калиев хексацианоферат(II) K4 (жълта кръвна сол). Когато Fe3+ и 4− йони взаимодействат, се утаява яркосиня утайка от калиево-железен (III) хексацианоферат (II):

Fe3+ йони се определят количествено чрез образуването на червени (в слабо кисела среда) или жълти (в слабо алкална среда) комплекси със сулфосалицилова киселина. Тази реакция изисква компетентен подбор на буфери, тъй като някои аниони (по-специално ацетат) образуват смесени комплекси с желязо и сулфосалицилова киселина със собствени оптични характеристики.

Съединения на желязо(VI).

Фератите са соли на желязната киселина H2FeO4, която не съществува в свободна форма. Това са виолетови съединения, напомнящи перманганати по окислителни свойства и сулфати по разтворимост. Фератите се получават чрез действието на газообразен хлор или озон върху суспензия на Fe (OH) 3 в основа:

Фератите могат да се получат и чрез електролиза на 30% алкален разтвор върху железен анод:

Фератите са силни окислители. В кисела среда те се разлагат с отделяне на кислород:

Окислителните свойства на фератите се използват за дезинфекция на водата.

Приложение

Желязото е един от най-използваните метали, което представлява до 95% от световното металургично производство.

• Желязото е основният компонент на стоманите и чугуните, най-важните конструкционни материали.
• Желязото може да бъде включено в сплави на базата на други метали, като никел.
• Магнитният железен оксид (магнетит) е важен материал в производството на устройства с дълготрайна компютърна памет: твърди дискове, флопи дискове и др.
• Ултрафиният прах от магнетит се използва в много черно-бели лазерни принтери, смесен с полимерни гранули като тонер. Той използва както черния цвят на магнетита, така и способността му да се придържа към намагнетизирана трансферна ролка.
• Уникалните феромагнитни свойства на редица сплави на основата на желязо допринасят за широкото им използване в електротехниката за магнитни вериги на трансформатори и електродвигатели.
• Железен (III) хлорид (железен хлорид) се използва в радиолюбителската практика за ецване на печатни платки.
• Железен сулфат (железен сулфат), смесен с меден сулфат, се използва за борба с вредните гъбички в градинарството и строителството.
• Желязото се използва като анод в желязо-никелови батерии, желязо-въздушни батерии.
• Водни разтвори на хлориди на двувалентно и фери желязо, както и неговите сулфати, се използват като коагуланти при пречистване на природни и отпадъчни води при пречистване на водите на промишлени предприятия.

История

Желязото като инструментален материал е известно от древността. Най-старите изделия от желязо, открити по време на археологически разкопки, датират от 4-то хилядолетие пр.н.е. д. и принадлежат към древните шумерски и древноегипетските цивилизации. Те са направени от метеоритно желязо, тоест сплав от желязо и никел (съдържанието на последния варира от 5 до 30%), бижута от египетски гробници (около 3800 г. пр. н. е.) и кама от шумерския град Ур (около 3100 г. пр.н.е.). Очевидно едно от имената на желязото на гръцки и латински идва от небесния произход на метеоритното желязо: „сидер“ (което означава „звезден“).

Продуктите от желязо, получени чрез топене, са известни от времето на заселването на арийските племена от Европа в Азия, островите на Средиземно море и извън нея (края на 4-то и 3-то хилядолетие пр.н.е.). Най-старите известни железни инструменти са стоманени остриета, открити в зидарията на пирамидата на Хеопс в Египет (построена около 2530 г. пр.н.е.). Както показаха разкопките в нубийската пустиня, още в онези дни египтяните се опитваха да отделят добитото злато от тежък магнетитов пясък, калцинирана руда с трици и подобни вещества, съдържащи въглерод. В резултат на това върху повърхността на златната стопилка изплува слой от тесто желязо, който беше обработен отделно. От това желязо са изковани инструменти, включително тези, открити в пирамидата на Хеопс. Въпреки това, след внука на Хеопс Менкаур (2471-2465 г. пр. н. е.), в Египет настъпиха сътресения: благородството, водено от жреците на бог Ра, свали управляващата династия и започна скок на узурпаторите, завършил с присъединяването на фараон от следващата династия Усеркар, когото жреците обявили за син и въплъщение на самия бог Ра (оттогава това станало официалният статут на фараоните). По време на този смут културните и технически познания на египтяните изпаднаха в упадък и точно както изкуството на строежа на пирамидите се влоши, технологията за производство на желязо беше загубена до такава степен, че по-късно, докато изследваха Синайския полуостров в търсене на медна руда, египтяните не обръщат внимание на находищата на желязна руда там, а получават желязо от съседните хети и митанийци.

Първият усвои производството на желязо Hatt, това се посочва от най-старото (2-ро хилядолетие пр. н. е.) споменаване на желязо в текстовете на хетите, които основаха своята империя на територията на Hatt (съвременна Анатолия в Турция). И така, в текста на хетския цар Анитта (около 1800 г. пр.н.е.) се казва:

Когато отидох на поход в град Пурусханда, един човек от град Пурусханда дойде да ми се поклони (...?) и ми подари 1 железен трон и 1 железен скиптър (?) в знак на смирение (?) ...

(източник: Гиоргадзе Г. Г.// Бюлетин за древна история. 1965. № 4.)

В древни времена халибите са били известни като майстори на изделия от желязо. Легендата за аргонавтите (походът им към Колхида се състоя около 50 години преди Троянската война) разказва, че царят на Колхида Еет дал на Язон железен плуг, за да оре полето на Арес, а неговите поданици, халибърите, са описани :

Те не орат земята, не садят овощни дървета, не пасат стада в богати ливади; добиват руда и желязо от необработваемата земя и разменят храна за тях. Денят не започва за тях без упорит труд, те прекарват в тъмнината на нощта и гъст дим, работейки по цял ден ...

Аристотел описва техния метод за получаване на стомана: „халибите измиват речния пясък на своята страна няколко пъти - като по този начин отделят черен концентрат (тежка фракция, състояща се главно от магнетит и хематит) и го стопяват в пещи; Така полученият метал имаше сребрист цвят и беше неръждаем."

Магнетитните пясъци, които често се срещат по цялото крайбрежие на Черно море, са били използвани като суровина за топене на стомана: тези магнетитни пясъци се състоят от смес от фини зърна от магнетит, титанов магнетит или илменит и фрагменти от други скали, така че стоманата, топена от халибите, е легирана и има отлични свойства. Такъв особен начин за получаване на желязо предполага, че халибите са разпространявали желязото само като технологичен материал, но техният метод не може да бъде метод за широко разпространено промишлено производство на железни изделия. Въпреки това производството им послужи като тласък за по-нататъшното развитие на желязната металургия.

В най-дълбока древност желязото е било ценено повече от златото и според описанието на Страбон африканските племена са давали 10 фунта злато за 1 фунт желязо, а според изследванията на историка Г. Арешян цената на медта, среброто, златото и желязото при древните хети е било в съотношение 1: 160: 1280: 6400. В онези дни желязото е било използвано като метал за бижута, от него са правени тронове и други регалии на царската власт: например в библейската книга Второзаконие 3.11 е описано „желязно легло“ на рефаимския цар Ог.

В гробницата на Тутанкамон (около 1350 г. пр. н. е.) е намерена кама, изработена от желязо в златна рамка - вероятно подарък от хетите за дипломатически цели. Но хетите не са се стремили към широкото разпространение на желязото и неговите технологии, което се вижда и от достигналата до нас кореспонденция на египетския фараон Тутанкамон и неговия тъст Хатусил, царят на хетите. Фараонът моли да изпрати повече желязо, а царят на хетите уклончиво отговаря, че запасите от желязо са свършили, а ковачите са заети със селскостопанска работа, така че той не може да изпълни молбата на царския зет и изпраща само една кама от „добро желязо“ (т.е. стомана). Както можете да видите, хетите се опитаха да използват знанията си, за да постигнат военни предимства и не дадоха на другите възможност да ги настигнат. Очевидно следователно продуктите от желязо станаха широко разпространени едва след Троянската война и падането на хетите, когато благодарение на търговската дейност на гърците технологията на желязото стана известна на мнозина и бяха открити нови железни находища и мини. Така бронзовата епоха е заменена от желязната.

Според описанията на Омир, въпреки че по време на Троянската война (около 1250 г. пр. н. е.) оръжията са направени предимно от мед и бронз, желязото вече е добре познато и много търсено, макар и повече като благороден метал. Например в 23-та песен на Илиада Омир казва, че Ахил награждава победителя в състезание по хвърляне на диск с железен диск с плач. Ахейците добивали това желязо от троянците и съседните народи (Илиада 7.473), включително от халибите, които се биели на страната на троянците:

„Други мъже от ахейците купиха вино с мен,
Тези за звънене на мед, за сиво желязо сменени,
Тези за волски кожи или волове с високи рога,
Тези за техните пленници. И се приготвя весел празник ... "

Може би желязото е една от причините, които са подтикнали ахейските гърци да се преместят в Мала Азия, където са научили тайните на неговото производство. А разкопките в Атина показаха, че още около 1100 г. пр.н.е. д. а по-късно железните мечове, копия, брадви и дори железни гвоздеи вече са широко разпространени. Библейската книга на Исус Навиев 17:16 (вж. Съдии 14:4) описва, че филистимците (библейските „PILISTIM“, а това са били протогръцки племена, свързани с по-късните елини, главно пеласги) са имали много железни колесници, т.е. в това желязо вече е станало широко използвано в големи количества.

Омир в Илиада и Одисея нарича желязото "твърд метал" и описва закаляването на инструментите:

„Бърз фалшификатор, направил брадва или брадва,
Метал във водата, загрявайки го така, че да се удвои
Той имаше крепост, потапя ... "

Омир нарича желязото трудно, тъй като в древни времена основният метод за получаването му е бил процесът на сурово издухване: редуващи се слоеве желязна руда и въглен се калцинират в специални пещи (ковашки - от древния "рог" - рог, тръба, първоначално е била просто тръба, вкопана в земята, обикновено хоризонтално в склона на дере). В огнището железните оксиди се редуцират до метал чрез горещ въглен, който отнема кислород, окислявайки се до въглероден оксид, и в резултат на такова калциниране на руда с въглища се получава тестообразно (гъбесто) желязо. Крицу беше почистен от шлака чрез коване, изстискване на примеси със силни удари с чук. Първите огнища имаха сравнително ниска температура - значително по-ниска от точката на топене на чугуна, така че желязото се оказа сравнително нисковъглеродно. За да се получи здрава стомана, е необходимо многократно калциниране и изковаване на желязната крица с въглища, докато повърхностният слой на метала е допълнително наситен с въглерод и закален. Така се получавало „хубавото желязо” – и въпреки че изисквало много работа, получените по този начин изделия били значително по-здрави и твърди от бронзовите.

В бъдеще те се научиха как да правят по-ефективни пещи (на руски - доменна пещ, домница) за производство на стомана и използваха кожи за подаване на въздух в пещта. Още римляните са успели да доведат температурата в пещта до топене на стомана (около 1400 градуса, а чистото желязо се топи при 1535 градуса). В този случай се образува чугун с точка на топене 1100-1200 градуса, който е много крехък в твърдо състояние (дори не се поддава на коване) и няма еластичността на стоманата. Първоначално се смяташе за вреден страничен продукт. чугун, на руски чугун, слитъци, откъдето всъщност идва думата чугун), но след това се оказа, че когато се претопи в пещ с повишено обдухване на въздух, чугунът се превръща в качествена стомана, като излишък въглеродът изгаря. Такъв двуетапен процес за производство на стомана от чугун се оказа по-прост и по-печеливш от bloomery и този принцип се използва без много промяна в продължение на много векове, оставайки и до днес основният метод за производство на желязо материали.

Библиография: Карл Бъкс.Богатството на земните недра. М .: Прогрес, 1986, стр. 244, глава "Желязото"

произход на името

Има няколко версии за произхода на славянската дума "желязо" (белоруски жалез, украински zalizo, старослав. желязо, бълг. желязо, сърбохорв. zhezo, полски. Зелазо, чешки železo, словенски железо).

Една от етимологиите свързва Праслав. *ЗелЕзо с гръцката дума χαλκός , което означава желязо и мед, според друга версия *ЗелЕзосродни на думите *зели"костенурка" и *око"скала", с обща семена "камък". Третата версия предполага древна заемка от непознат език.

Германските езици заемат името желязо (гот. eisarn, Английски желязо, Немски Айзен, нетърл. иджър, дат. jern, шведски жар) от келтски.

Пракелтска дума *isarno-(> OE iarn, OE Bret hoiarn), вероятно се връща към Proto-IE. *h 1 esh 2 r-no- „кървав” със семантичен развой „кървав” > „червен” > „железен”. Според друга хипотеза тази дума се връща към пра-т.е. *(H)ish 2ro- "силен, свят, притежаващ свръхестествена сила" .

старогръцка дума σίδηρος , може да са заети от същия източник като славянските, германските и балтийските думи за сребро.

Името на естествения железен карбонат (сидерит) идва от лат. сидереус- звезден; наистина, първото желязо, попаднало в ръцете на хората, е с метеоритен произход. Може би това съвпадение не е случайно. По-специално древногръцката дума сидерос (σίδηρος)за желязо и латиница сидус, което означава "звезда", вероятно имат общ произход.

изотопи

Естественото желязо се състои от четири стабилни изотопа: 54 Fe (изотопно изобилие 5,845%), 56 Fe (91,754%), 57 Fe (2,119%) и 58 Fe (0,282%). Известни са и повече от 20 нестабилни изотопа на желязото с масови числа от 45 до 72, най-стабилните от които са 60 Fe (периодът на полуразпад според данните, актуализирани през 2009 г. е 2,6 милиона години), 55 Fe (2,737 години), 59 Fe ( 44,495 дни) и 52 Fe (8,275 часа); останалите изотопи имат полуживот по-малък от 10 минути.

Изотопът на желязото 56 Fe е сред най-стабилните ядра: всички от следните елементи могат да намалят енергията на свързване на нуклон чрез разпадане, а всички предишни елементи по принцип биха могли да намалят енергията на свързване на нуклон поради синтез. Смята се, че поредица от синтези на елементи в ядрата на нормалните звезди завършва с желязо (виж Желязна звезда) и всички следващи елементи могат да се образуват само в резултат на експлозии на свръхнови.

Геохимия на желязото

Хидротермален източник с желязна вода. Железните оксиди оцветяват водата в кафяво

Желязото е един от най-често срещаните елементи в Слънчевата система, особено на земните планети, по-специално на Земята. Значителна част от желязото на планетите от земна група се намира в ядрата на планетите, където съдържанието му се оценява на около 90%. Съдържанието на желязо в земната кора е 5%, а в мантията около 12%. От металите желязото е на второ място след алуминия по отношение на изобилие в земната кора. В същото време около 86% от цялото желязо е в ядрото и 14% в мантията. Съдържанието на желязо се увеличава значително в магмените скали с основен състав, където се свързва с пироксен, амфибол, оливин и биотит. В промишлени концентрации желязото се натрупва по време на почти всички екзогенни и ендогенни процеси, протичащи в земната кора. В морската вода желязото се съдържа в много малки количества от 0,002-0,02 mg/l. В речната вода той е малко по-висок - 2 mg / l.

Геохимични свойства на желязото

Най-важната геохимична характеристика на желязото е наличието на няколко степени на окисление. Желязото в неутрална форма - метално - съставлява ядрото на земята, вероятно присъства в мантията и много рядко се среща в земната кора. Двувалентното желязо FeO е основната форма на желязото в мантията и земната кора. Железният оксид Fe 2 O 3 е характерен за най-горните, най-окислените части на земната кора, по-специално за седиментните скали.

По кристалохимични свойства йонът Fe 2+ е близък до йоните Mg 2+ и Ca 2+, други основни елементи, които съставляват значителна част от всички земни скали. Поради тяхното кристално химично сходство желязото замества магнезия и отчасти калция в много силикати. Съдържанието на желязо в минерали с променлив състав обикновено се увеличава с понижаване на температурата.

железни минерали

Известни са голям брой руди и минерали, съдържащи желязо. С най-голямо практическо значение са червената желязна руда (хематит, Fe 2 O 3; съдържа до 70% Fe), магнитна желязна руда (магнетит, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; съдържа 72,4% Fe), кафява желязна руда или лимонит (геотит и хидрогетит, съответно FeOOH и FeOOH nH 2 O). Гьотитът и хидрогетитът най-често се срещат в кората на изветряне, образувайки така наречените „железни шапки“, чиято дебелина достига няколкостотин метра. Те могат да бъдат и от седиментен произход, изпадащи от колоидни разтвори в езера или крайбрежни райони на моретата. В този случай се образуват оолитови или бобови железни руди. В тях често се среща вивианит Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, образуващ черни продълговати кристали и радиално-лъчисти агрегати.

Железните сулфиди също са широко разпространени в природата - пирит FeS 2 (сярен или железен пирит) и пиротин. Те не са желязна руда - пиритът се използва за производство на сярна киселина, а пиротинът често съдържа никел и кобалт.

По запаси от желязна руда Русия е на първо място в света. Съдържанието на желязо в морската вода е 1·10 −5 -1·10 −8%.

Други обичайни железни минерали са:

• Сидеритът - FeCO 3 - съдържа приблизително 35% желязо. Има жълтеникаво-бял (със сив или кафяв оттенък в случай на замърсяване) цвят. Плътността е 3 g / cm³, а твърдостта е 3,5-4,5 по скалата на Mohs.
• Марказит - FeS 2 - съдържа 46,6% желязо. Среща се под формата на жълти, като месинг, бипирамидални ромбични кристали с плътност 4,6-4,9 g / cm³ и твърдост 5-6 по скалата на Mohs.
• Лолингитът - FeAs 2 - съдържа 27,2% желязо и се среща под формата на сребристо-бели бипирамидални ромбични кристали. Плътността е 7-7,4 g / cm³, твърдостта е 5-5,5 по скалата на Mohs.
• Mispikel - FeAsS - съдържа 34,3% желязо. Среща се под формата на бели моноклинни призми с плътност 5,6-6,2 g / cm³ и твърдост 5,5-6 по скалата на Mohs.
• Мелантеритът - FeSO 4 7H 2 O - е по-рядко срещан в природата и представлява зелени (или сиви поради примеси) моноклинни кристали със стъкловиден блясък, крехки. Плътността е 1,8-1,9 g / cm³.
• Вивианит - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - се среща под формата на синьо-сиви или зелено-сиви моноклинни кристали с плътност 2,95 g / cm³ и твърдост 1,5-2 по скалата на Mohs.

В допълнение към горните железни минерали, има например:

Основни находища

Според Геоложката служба на САЩ (оценка от 2011 г.) световните доказани запаси от желязна руда са около 178 милиарда тона. Основните находища на желязо са в Бразилия (1-во място), Австралия, САЩ, Канада, Швеция, Венецуела, Либерия, Украйна, Франция, Индия. В Русия желязото се добива в Курската магнитна аномалия (KMA), Колския полуостров, Карелия и Сибир. Напоследък важна роля придобиха дънните океански отлагания, в които желязото, заедно с манган и други ценни метали, се намират в нодули.

Касова бележка

В промишлеността желязото се получава от желязна руда, главно от хематит (Fe 2 O 3) и магнетит (FeO Fe 2 O 3).

Има различни начини за извличане на желязо от руди. Най-често срещаният е процесът на домейн.

Първият етап от производството е редукция на желязото с въглерод в доменна пещ при температура 2000 ° C. В доменната пещ въглеродът под формата на кокс, желязна руда под формата на агломерат или пелети и флюс (като варовик) се подават отгоре и се посрещат от поток от инжектиран горещ въздух отдолу.

В пещта въглеродът под формата на кокс се окислява до въглероден оксид. Този оксид се образува при горене при липса на кислород:

На свой ред въглеродният окис възстановява желязото от рудата. За да се ускори тази реакция, нагрятият въглероден оксид преминава през железен (III) оксид:

Калциевият оксид се свързва със силициев диоксид, образувайки шлака - калциев метасиликат:

Шлаката, за разлика от силициевия диоксид, се топи в пещ. По-лек от желязото, шлаката плува на повърхността - това свойство ви позволява да отделите шлаката от метала. След това шлаката може да се използва в строителството и селското стопанство. Желязната стопилка, получена в доменна пещ, съдържа доста много въглерод (чугун). Освен в такива случаи, когато чугунът се използва директно, той изисква допълнителна обработка.

Излишъкът от въглерод и други примеси (сяра, фосфор) се отстраняват от чугуна чрез окисление в пещи с отворен огнище или в конвертори. Електрическите пещи се използват и за топене на легирани стомани.

В допълнение към процеса на доменна пещ, процесът на директно производство на желязо е често срещан. В този случай предварително натрошената руда се смесва със специална глина, за да се образуват пелети. Пелетите се изпичат и обработват в шахтова пещ с продукти за преобразуване на горещ метан, които съдържат водород. Водородът лесно редуцира желязото:

,

докато няма замърсяване на желязото с примеси като сяра и фосфор, които са често срещани примеси във въглищата. Желязото се получава в твърда форма и след това се стопява в електрически пещи.

Химически чистото желязо се получава чрез електролиза на разтвори на неговите соли.

Физически свойства

Явлението полиморфизъм е изключително важно за металургията на стоманата. Благодарение на α-γ преходите на кристалната решетка се извършва термичната обработка на стоманата. Без това явление желязото като основа на стоманата не би получило толкова широко приложение.

Желязото е умерено огнеупорен метал. В серия от стандартни електродни потенциали желязото стои преди водорода и лесно реагира с разредени киселини. Така желязото принадлежи към металите със средна активност.

Точката на топене на желязото е 1539 °C, точката на кипене е 2862 °C.

Химични свойства

Характерни степени на окисление

• Киселината не съществува в свободна форма - получени са само нейните соли.

За желязото са характерни степени на окисление на желязото - +2 и +3.

Степента на окисление +2 съответства на черен оксид FeO и зелен хидроксид Fe(OH) 2 . Те са основни. В солите Fe(+2) присъства като катион. Fe(+2) е слаб редуциращ агент.

+3 степени на окисление съответстват на червено-кафяв Fe 2 O 3 оксид и кафяв Fe (OH) 3 хидроксид. Те са амфотерни по природа, въпреки че техните киселинни и основни свойства са слабо изразени. По този начин Fe 3+ йони се хидролизират напълно дори в кисела среда. Fe (OH) 3 се разтваря (и дори тогава не напълно), само в концентрирани алкали. Fe 2 O 3 реагира с алкали само когато се слее, давайки ферити (формални соли на киселина, която не съществува в свободна форма на киселина HFeO 2):

Желязото (+3) най-често проявява слаби окислителни свойства.

Степените на окисление +2 и +3 лесно преминават помежду си, когато редокс условията се променят.

Освен това има Fe 3 O 4 оксид, формалното състояние на окисление на желязото, в което е +8/3. Този оксид обаче може да се разглежда и като железен (II) ферит Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 .

Има и степен на окисление +6. Съответният оксид и хидроксид не съществуват в свободна форма, но са получени соли - ферати (например K 2 FeO 4). Желязото (+6) е в тях под формата на анион. Фератите са силни окислители.

Свойства на просто вещество

Когато се съхранява на въздух при температури до 200 ° C, желязото постепенно се покрива с плътен филм от оксид, който предотвратява по-нататъшното окисляване на метала. При влажен въздух желязото се покрива с хлабав слой ръжда, който не пречи на достъпа на кислород и влага до метала и неговото разрушаване. Ръждата няма постоянен химичен състав, приблизително нейната химична формула може да бъде написана като Fe 2 O 3 xH 2 O.

Съединения на желязо(II).

Железният оксид (II) FeO има основни свойства, съответства на основата Fe (OH) 2. Солите на желязото (II) имат светлозелен цвят. Когато се съхраняват, особено във влажен въздух, те стават кафяви поради окисление до желязо (III). Същият процес протича при съхранение на водни разтвори на соли на желязо (II):

От железните (II) соли във водни разтвори солта на Мор е стабилна - двоен амониев и железен (II) сулфат (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

Калиев хексацианоферат (III) K 3 (червена кръвна сол) може да служи като реагент за Fe 2+ йони в разтвор. Когато Fe 2+ и 3− йони взаимодействат, Turnbull Blue преципитира:

За количествено определяне на желязо (II) в разтвор се използва фенантролин Phen, който образува червен комплекс FePhen 3 с желязо (II) (максимум на абсорбция на светлина - 520 nm) в широк диапазон на рН (4-9).

Съединения на желязо(III).

Съединенията на желязото (III) в разтвори се редуцират от метално желязо:

Желязото (III) е в състояние да образува двойни сулфати с еднократно заредени катиони от типа на стипца, например KFe (SO 4) 2 - калиево-желязна стипца, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - желязна амониева стипца и др.

За качествено откриване на съединения на желязо(III) в разтвор се използва качествената реакция на Fe 3+ йони с тиоцианатни йони SCN −. Когато Fe 3+ йони взаимодействат с SCN - аниони, се образува смес от яркочервени железни тиоцианатни комплекси 2+ , + , Fe(SCN) 3 , -. Съставът на сместа (а оттам и интензивността на нейния цвят) зависи от различни фактори, така че този метод не е приложим за точното качествено определяне на желязото.

Друг висококачествен реагент за Fe 3+ йони е калиев хексацианоферат (II) K 4 (жълта кръвна сол). Когато Fe 3+ и 4− йони взаимодействат, се утаява ярко синя утайка от пруско синьо:

Съединения на желязо(VI).

Окислителните свойства на фератите се използват за дезинфекция на водата.

Железни съединения VII и VIII

Има съобщения за електрохимично получаване на съединения на желязото (VIII). , , , обаче, няма независими разработки, потвърждаващи тези резултати.

Приложение

Желязна руда

Желязото е един от най-използваните метали, което представлява до 95% от световното металургично производство.

• Желязото е основният компонент на стоманите и чугуните - най-важните конструкционни материали.
• Желязото може да бъде част от сплави на базата на други метали - например никел.
• Магнитният железен оксид (магнетит) е важен материал в производството на устройства с дълготрайна компютърна памет: твърди дискове, флопи дискове и др.
• Ултрафиният прах от магнетит се използва в много черно-бели лазерни принтери, смесен с полимерни гранули като тонер. Той използва както черния цвят на магнетита, така и способността му да се придържа към намагнетизирана трансферна ролка.
• Уникалните феромагнитни свойства на редица сплави на основата на желязо допринасят за широкото им използване в електротехниката за магнитни вериги на трансформатори и електродвигатели.
• Железен (III) хлорид (железен хлорид) се използва в радиолюбителската практика за ецване на печатни платки.
• Железен сулфат (железен сулфат), смесен с меден сулфат, се използва за борба с вредните гъбички в градинарството и строителството.
• Желязото се използва като анод в желязо-никелови батерии, желязо-въздушни батерии.
• Водни разтвори на хлориди на двувалентно и фери желязо, както и неговите сулфати, се използват като коагуланти при пречистване на природни и отпадъчни води при пречистване на водите на промишлени предприятия.

Биологичното значение на желязото

В живите организми желязото е важен микроелемент, който катализира процесите на обмен на кислород (дишане). Тялото на възрастен съдържа около 3,5 грама желязо (около 0,02%), от които 78% са основният активен елемент на кръвния хемоглобин, останалата част е част от ензимите на други клетки, катализиращи процесите на дишане в клетките. Недостигът на желязо се проявява като заболяване на тялото (хлороза при растенията и анемия при животните).

Обикновено желязото влиза в ензимите като комплекс, наречен хем. По-специално, този комплекс присъства в хемоглобина, най-важният протеин, който осигурява транспортирането на кислород с кръвта до всички органи на хората и животните. И именно той оцветява кръвта в характерен червен цвят.

Железни комплекси, различни от хема, се намират например в ензима метан монооксигеназа, който окислява метана до метанол, във важния ензим рибонуклеотид редуктаза, който участва в синтеза на ДНК.

Неорганичните съединения на желязото се намират в някои бактерии и понякога се използват от тях за свързване на атмосферния азот.

Желязото влиза в тялото на животните и хората с храната (черен дроб, месо, яйца, бобови растения, хляб, зърнени храни, цвекло са най-богати на него). Интересното е, че веднъж спанакът беше погрешно включен в този списък (поради печатна грешка в резултатите от анализа - „допълнителната“ нула след десетичната запетая беше загубена).

Излишната доза желязо (200 mg или повече) може да бъде токсична. Предозирането на желязо потиска антиоксидантната система на организма, така че не се препоръчва употребата на железни препарати от здрави хора.

Бележки

1. Химическа енциклопедия: в 5 тома / Ред.: Knunyants I. L. (главен редактор). - М .: Съветска енциклопедия, 1990. - Т. 2. - С. 140. - 671 с. - 100 000 копия.
2. Карапетянц М. Х., Дракин С. И.Обща и неорганична химия: Учебник за ВУЗ. - 4-то изд., изтрито. - М.: Химия, 2000, ISBN 5-7245-1130-4, стр. 529
3. М. Васмер.Етимологичен речник на руския език. - Напредък. - 1986. - Т. 2. - С. 42-43.
4. Трубачов О. Н.Славянски етимологии. // Въпроси на славянското езикознание, бр.2, 1957г.
5. Борис В. Slownik etymologiczny języka polskiego. - Краков: Wydawnictwo Literackie. - 2005. - С. 753-754.
6. Валде А. Lateinisches etymologisches Wörterbuch. - Carl Winter's Universitätsbuchhandlung. - 1906. - С. 285.
7. Мей А.Основните характеристики на германската група езици. - УРСС. - 2010. - С. 141.
8. Матасович Р.Етимологичен речник на прото-келтски. - Брил. - 2009. - С. 172.
9. Малори, Дж.П., Адамс, Д.К.Енциклопедия на индоевропейската култура. - Фицрой-Диърборн. - 1997. - С. 314.
10. „Ново измерване на полуразпада на 60 Fe“. Писма за физически преглед 103 : 72502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.072502.
11. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot и A. H. Wapstra (2003). „Оценката на NUBASE за ядрени и разпадни свойства“. Ядрена физика А 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
12. Ю. М. Широков, Н. П. Юдин.Ядрена физика. Москва: Наука, 1972. Глава Физика на ядреното пространство.
13. Р. Рипан, И. Четяну.Неорганична химия // Химия на неметалите = Chimia metalelor. - Москва: Мир, 1972. - Т. 2. - С. 482-483. - 871 стр.
14. Злато и благородни метали
15. Металознание и термична обработка на стомана. Реф. изд. В 3 тома / Ред. M. L. Bershtein, A. G. Rakhshtadt. - 4-то изд., преработено. и допълнителни Т. 2. Основи на термичната обработка. В 2 книги. Книга. 1. М.: Металургия, 1995. 336 с.
16. Т. Такахаши и У.А. Басет, "Полиморф на желязо под високо налягане", Наука, Vol. 145 #3631, 31 юли 1964 г., стр. 483-486.
17. Schilt A. Аналитично приложение на 1,10-фенантролин и сродни съединения. Оксфорд, Pergamon Press, 1969 г.
18. Лури Ю. Ю. Наръчник по аналитична химия. М., Химия, 1989. С. 297.
19. Лури Ю. Ю. Наръчник по аналитична химия. М., Химия, 1989, С. 315.
20. Брауър Г. (ред.) Ръководство за неорганичен синтез. т. 5. М., Мир, 1985. С. 1757-1757.
21. Реми Г. Курс по неорганична химия. т. 2. М., Мир, 1966. С. 309.
22. Киселев Ю. М., Копелев Н. С., Спицин В. И., Мартиненко Л. И. Осмично желязо // Докл. Академия на науките на СССР. 1987. Т.292. стр.628-631
23. Перфилев Ю. Д., Копелев Н. С., Киселев Ю. Академия на науките на СССР. 1987. Т.296. C.1406-1409
24. Копелев Н.С., Киселев Ю.М., Перфилиев Ю.Д. Mossbauer спектроскопия на оксокомплексите желязо в по-високи степени на окисление // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1992. V.157. Р.401-411.
25. "Норми на физиологичните нужди от енергия и хранителни вещества за различни групи от населението на Руската федерация" MR 2.3.1.2432-08

Източници (към раздел История)

• Г. Г. Гиоргадзе.„Текстът на Анитта“ и някои въпроси от ранната история на хетите
• Р. М. Абрамишвили.По въпроса за развитието на желязото на територията на Източна Грузия, VGMG, XXII-B, 1961.
• Хахутайшвили Д. А.За историята на древната колхийска металургия на желязото. Въпроси на древната история (Кавказко-близкоизточен сборник, брой 4). Тбилиси, 1973 г.
• Херодот."История", 1:28.
• Омир.Илиада, Одисея.
• Вергилий.„Енеида“, 3:105.
• Аристотел.„За невероятните слухове”, II, 48. ВДИ, 1947, № 2, с. 327.
• Ломоносов М.В.Първите основи на металургията.

Вижте също

• Категория: Съединения на желязото

Връзки

• Заболявания, причинени от дефицит и излишък на желязо в човешкото тяло

Периодична система на химичните елементи на Д. И. Менделеев
																						Fe

Той е един от най-често срещаните елементи в земната кора.

Физични свойства на желязото.

Желязо- ковък сребристо-бял метал с висока химическа устойчивост. Понася добре високи температури и влажност. Бързо потъмнява (ръждясва) на въздух и във вода. Много пластичен, добре се поддава на коване и валцуване. Има добра топло- и електрическа проводимост, отличен феромагнетик.

Химични свойства на желязото.

Желязопреходен метал. Може да има степен на окисление от +2 и +3. Реагира с водни пари:

3 Fe + 4 з 2 О = Fe 3 О 4 + 4 з 2 .

Но при наличие на влага желязото ръждясва:

4 Fe + 3 О 2 + 6 з 2 О = 4 Fe(о) 3 .

2 Fe + 3 кл 2 = 2 FeCl 3 .

Fe + з 2 ТАКА 4 = FeSO 4 + з 2 .

Концентрираните киселини пасивират желязото на студено, но се разтварят при нагряване:

2Fe + 6H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Железен хидроксид (II) получени чрез действието на алкали върху соли на желязо (II) без достъп на кислород:

F 2 SO 4 + 2NaOH \u003d Fe (OH) 2 + Na 2 SO 4.

Образува се бяла утайка, която бързо се окислява във въздуха:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3.

Този хидроксид е амфотерен, при нагряване се разтваря в основи с образуването на хексахидроферат:

Fe (OH) 3 + 3KOH \u003d K 3.

Железни форми две комплексни железни соли:

• жълта кръвна сол К 4 [ Fe(CN) 6 ];
• червена кръвна сол К 3 [ Fe(CN) 6 ].

Тези съединения са качествени за определяне на железни йони. Съединение пруско синьо:

K 4 + Fe 2+ \u003d KFe III + 2K +.

Използването на желязо.

Желязото е основен компонент на дихателния процес. Той е част от хемоглобина на кръвта, участва в преноса на кислород от белите дробове към тъканите. В природата желязото се намира в състава на руди и минерали.