PËRKUFIZIM

Hekuriështë elementi i njëzet e gjashtë i Tabelës Periodike. Emërtimi - Fe nga latinishtja "ferrum". E vendosur në periudhën e katërt, grupi VIIB. I referohet metaleve. Ngarkesa bërthamore është 26.

Hekuri është metali më i zakonshëm në botë pas aluminit: ai përbën 4% (në masë) të kores së tokës. Hekuri gjendet në formën e komponimeve të ndryshme: okside, sulfide, silikate. Hekuri gjendet në gjendje të lirë vetëm në meteorite.

Xeherorët më të rëndësishëm të hekurit përfshijnë mineral hekuri magnetik Fe 3 O 4 , mineral hekuri i kuq Fe 2 O 3 , mineral hekuri kafe 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O dhe mineral hekuri spar FeCO 3 .

Hekuri është një metal duktil i argjendtë (Fig. 1). I përshtatet mirë farkëtimit, rrotullimit dhe llojeve të tjera të përpunimit. Vetitë mekanike të hekurit varen fuqimisht nga pastërtia e tij - nga përmbajtja e sasive edhe shumë të vogla të elementëve të tjerë në të.

Oriz. 1. Hekuri. Pamja e jashtme.

Pesha atomike dhe molekulare e hekurit

Pesha molekulare relative e një lënde(M r) është një numër që tregon se sa herë masa e një molekule të caktuar është më e madhe se 1/12 e masës së një atomi karboni, dhe masa atomike relative të një elementi(A r) - sa herë masa mesatare e atomeve të një elementi kimik është më e madhe se 1/12 e masës së një atomi karboni.

Meqenëse në gjendje të lirë hekuri ekziston në formën e molekulave monotomike të Fe, vlerat e masave të tij atomike dhe molekulare janë të njëjta. Ato janë të barabarta me 55.847.

Alotropia dhe modifikimet alotropike të hekurit

Hekuri formon dy modifikime kristalore: α-hekur dhe γ-hekur. E para prej tyre ka një grilë kub në qendër të trupit, e dyta - një kub në qendër të fytyrës. α-hekuri është termodinamikisht i qëndrueshëm në dy intervale temperaturash: nën 912 o C dhe nga 1394 o C deri në pikën e shkrirjes. Pika e shkrirjes së hekurit është 1539 ± 5 o C. Midis 912 o C dhe 1394 o C, γ-hekuri është i qëndrueshëm.

Gama e temperaturës së qëndrueshmërisë së α- dhe γ-hekurit janë për shkak të natyrës së ndryshimit në energjinë Gibbs të të dy modifikimeve me një ndryshim në temperaturë. Në temperaturat nën 912 o C dhe mbi 1394 o C, energjia Gibbs e hekurit α është më e vogël se energjia Gibbs e γ-hekurit, dhe në intervalin 912 - 1394 o C - më shumë.

Izotopet e hekurit

Dihet se hekuri mund të shfaqet në natyrë në formën e katër izotopeve të qëndrueshme 54Fe, 56Fe, 57Fe dhe 57Fe. Numri i tyre masiv është përkatësisht 54, 56, 57 dhe 58. Bërthama e një atomi të izotopit të hekurit 54 Fe përmban njëzet e gjashtë protone dhe njëzet e tetë neutrone, dhe izotopet e mbetur ndryshojnë prej tij vetëm në numrin e neutroneve.

Ekzistojnë izotope artificiale të hekurit me numra masiv nga 45 në 72, si dhe 6 gjendje izomere të bërthamave. Izotopët më jetëgjatë midis izotopëve të mësipërm është 60 Fe me gjysmë jetëgjatësi prej 2.6 milionë vjetësh.

jonet e hekurit

Formula elektronike që tregon shpërndarjen e elektroneve të hekurit mbi orbita është si më poshtë:

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

Si rezultat i ndërveprimit kimik, hekuri heq dorë nga elektronet e valencës, d.m.th. është dhuruesi i tyre dhe kthehet në një jon të ngarkuar pozitivisht:

Fe 0 -2e → Fe 2+;

Fe 0 -3e → Fe 3+.

Molekula dhe atomi i hekurit

Në gjendje të lirë, hekuri ekziston në formën e molekulave monotomike të Fe. Këtu janë disa veti që karakterizojnë atomin dhe molekulën e hekurit:

lidhjet e hekurit

Deri në shekullin e 19-të, lidhjet e hekurit njiheshin kryesisht për lidhjet e tyre me karbon, të cilat morën emrat e çelikut dhe gize. Megjithatë, në të ardhmen, u krijuan lidhje të reja me bazë hekuri që përmbajnë krom, nikel dhe elementë të tjerë. Aktualisht, lidhjet e hekurit ndahen në çeliqe karboni, giza, çeliqe të aliazhuara dhe çeliqe me veti të veçanta.

Në teknologji, lidhjet e hekurit quhen zakonisht metale me ngjyra, dhe prodhimi i tyre quhet metalurgji me ngjyra.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Ushtrimi	Përbërja elementare e substancës është si më poshtë: fraksioni masiv i elementit të hekurit është 0.7241 (ose 72.41%), fraksioni masiv i oksigjenit është 0.2759 (ose 27.59%). Nxjerr formulën kimike.
Zgjidhje	Pjesa masive e elementit X në molekulën e përbërjes HX llogaritet me formulën e mëposhtme: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Le ta shënojmë numrin e atomeve të hekurit në molekulë si "x", numrin e atomeve të oksigjenit si "y". Le të gjejmë masat përkatëse atomike relative të elementeve të hekurit dhe oksigjenit (vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e D.I. Mendeleev do të rrumbullakosen në numra të plotë). Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16. Ne e ndajmë përqindjen e elementeve me masat përkatëse atomike relative. Kështu, ne do të gjejmë marrëdhënien midis numrit të atomeve në molekulën e përbërjes: x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O); x:y = 72,41/56: 27,59/16; x: y = 1,29: 1,84. Le të marrim numrin më të vogël si një (d.m.th. pjesëtojmë të gjithë numrat me numrin më të vogël 1.29): 1,29/1,29: 1,84/1,29; Prandaj, formula më e thjeshtë për kombinimin e hekurit me oksigjenin është Fe 2 O 3.
Përgjigju	Fe2O3

Trupi i njeriut përmban rreth 5 g hekur, pjesa më e madhe e tij (70%) është pjesë e hemoglobinës në gjak.

Vetitë fizike

Në gjendje të lirë, hekuri është një metal i bardhë argjendi me një nuancë gri. Hekuri i pastër është duktil dhe ka veti feromagnetike. Në praktikë, zakonisht përdoren lidhjet e hekurit - giza dhe çeliqet.

Fe është elementi më i rëndësishëm dhe më i zakonshëm i nëntë d-metaleve të nëngrupit dytësor të grupit VIII. Së bashku me kobaltin dhe nikelin, ajo formon "familjen e hekurit".

Kur formon komponime me elementë të tjerë, shpesh përdor 2 ose 3 elektrone (B \u003d II, III).

Hekuri, si pothuajse të gjithë elementët d të grupit VIII, nuk tregon një valencë më të lartë të barabartë me numrin e grupit. Valenca maksimale e saj arrin VI dhe është jashtëzakonisht e rrallë.

Komponimet më tipike janë ato në të cilat atomet e Fe janë në gjendje oksidimi +2 dhe +3.

Metodat për marrjen e hekurit

1. Hekuri tregtar (në një aliazh me karbon dhe papastërti të tjera) përftohet nga reduktimi karbotermik i përbërjeve të tij natyrore sipas skemës:

Rimëkëmbja ndodh gradualisht, në 3 faza:

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

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

3) FeO + CO \u003d Fe + CO 2

Gize që rezulton nga ky proces përmban më shumë se 2% karbon. Në të ardhmen, çeliqet merren nga lidhjet e gize-hekurit që përmbajnë më pak se 1.5% karbon.

2. Hekuri shumë i pastër përftohet në një nga mënyrat e mëposhtme:

a) zbërthimi i pentakarbonil Fe

Fe(CO) 5 = Fe + 5CO

b) reduktimin hidrogjenor të FeO të pastër

FeO + H 2 \u003d Fe + H 2 O

c) elektroliza e tretësirave ujore të kripërave të Fe +2

FeC 2 O 4 \u003d Fe + 2СO 2

oksalat hekuri (II).

Vetitë kimike

Fe - një metal me aktivitet mesatar, shfaq veti të përgjithshme karakteristike të metaleve.

Një veçori unike është aftësia për të "ndryshkur" në ajër të lagësht:

Në mungesë të lagështirës me ajrin e thatë, hekuri fillon të reagojë dukshëm vetëm në T > 150°C; kur kalcinohet, formohet "peshë hekuri" Fe 3 O 4:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Hekuri nuk tretet në ujë në mungesë të oksigjenit. Në temperatura shumë të larta, Fe reagon me avujt e ujit, duke zhvendosur hidrogjenin nga molekulat e ujit:

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

Procesi i ndryshkjes në mekanizmin e tij është korrozioni elektrokimik. Produkti i ndryshkut paraqitet në një formë të thjeshtuar. Në fakt, formohet një shtresë e lirshme e një përzierje oksidesh dhe hidroksidesh me përbërje të ndryshueshme. Ndryshe nga filmi Al 2 O 3, kjo shtresë nuk e mbron hekurin nga shkatërrimi i mëtejshëm.

Llojet e korrozionit

Mbrojtja nga korrozioni i hekurit

1. Ndërveprimi me halogjenet dhe squfuri në temperaturë të lartë.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

Fe + I 2 \u003d FeI 2

Formohen komponime në të cilat mbizotëron lloji jonik i lidhjes.

2. Ndërveprimi me fosforin, karbonin, silicin (hekuri nuk bashkohet drejtpërdrejt me N 2 dhe H 2, por i shkrin ato).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = FexSiy

Substancat me përbërje të ndryshueshme formohen, pasi bertolidet (natyra kovalente e lidhjes mbizotëron në përbërje)

3. Ndërveprimi me acidet "jooksiduese" (HCl, H 2 SO 4 dil.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H2

Meqenëse Fe ndodhet në serinë e aktivitetit në të majtë të hidrogjenit (E ° Fe / Fe 2+ \u003d -0,44V), ai është në gjendje të zhvendosë H 2 nga acidet e zakonshme.

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

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

4. Ndërveprimi me acidet "oksiduese" (HNO 3 , H 2 SO 4 konc.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

HNO 3 dhe H 2 SO 4 të koncentruar "pasivojnë" hekurin, kështu që në temperatura të zakonshme metali nuk tretet në to. Me ngrohje të fortë, ndodh shpërbërja e ngadaltë (pa lëshim të H 2).

Në razb. Hekuri HNO 3 tretet, futet në tretësirë ​​në formën e kationeve Fe 3+ dhe anioni acid reduktohet në NO *:

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

Ai shpërndahet shumë mirë në një përzierje HCl dhe HNO 3

5. Qëndrimi ndaj alkaleve

Fe nuk tretet në tretësirat ujore të alkaleve. Ai reagon me alkalet e shkrirë vetëm në temperatura shumë të larta.

6. Ndërveprimi me kripërat e metaleve më pak aktive

Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu

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

7. Ndërveprimi me monoksidin e karbonit të gaztë (t = 200°C, P)

Fe (pluhur) + 5 CO (g) \u003d Fe 0 (CO) 5 pentakarbonil hekuri

Komponimet e Fe(III).

Fe 2 O 3 - oksid hekuri (III).

Pluhur i kuq-kafe, n. R. në H 2 O. Në natyrë - " xeheror i kuq i hekurit ".

Mënyrat për të marrë:

1) dekompozimi i hidroksidit të hekurit (III)

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

2) pjekje me pirit

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

3) zbërthimi i nitratit

Vetitë kimike

Fe 2 O 3 është një oksid bazë me shenja amfoterizmi.

I. Vetitë kryesore manifestohen në aftësinë për të reaguar me acidet:

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. Karakteristikat e dobëta të acidit. Fe 2 O 3 nuk tretet në tretësirat ujore të alkaleve, por kur shkrihet me okside të ngurta, alkale dhe karbonate, formohen ferrite:

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 - lëndë e parë për prodhimin e hekurit në metalurgji:

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

Fe (OH) 3 - hidroksid hekuri (III).

Mënyrat për të marrë:

Përftohet nga veprimi i alkaleve në kripërat e tretshme Fe 3+:

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

Në momentin e marrjes së Fe(OH) 3 - precipitat mukozamorf të kuq-kafe.

Hidroksidi Fe (III) formohet gjithashtu gjatë oksidimit të Fe dhe Fe (OH) 2 në ajër të lagësht:

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

4Fe(OH) 2 + 2Н 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3

Hidroksidi Fe(III) është produkti përfundimtar i hidrolizës së kripërave të Fe 3+.

Vetitë kimike

Fe(OH) 3 është një bazë shumë e dobët (shumë më e dobët se Fe(OH) 2). Tregon veti të dukshme acidike. Kështu, Fe (OH) 3 ka një karakter amfoterik:

1) reaksionet me acide zhvillohen lehtësisht:

2) një precipitat i freskët i Fe(OH) 3 tretet në konk. tretësirat e KOH ose NaOH me formimin e komplekseve hidrokso:

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

Në një tretësirë ​​alkaline, Fe (OH) 3 mund të oksidohet në ferrate (kripërat e acidit të hekurit H 2 FeO 4 jo të izoluara në gjendje të lirë):

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

Kripërat e Fe 3+

Më të rëndësishmet praktikisht janë: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3 4 - kripë e verdhë e gjakut \u003d Fe 4 3 Blu prusiane (precipitat blu e errët)

b) Fe 3+ + 3SCN - \u003d Fe (SCN) 3 Fe (III) tiocianat (tretësirë ​​e kuqe e gjakut)

Përkufizimi. Histori. Gjeokimia. vetitë e hekurit. Vendi i lindjes. Vetite fizike dhe kimike. Lidhjet. Përdorimi i hekurit.

Hekuri

Hekuri është një element i grupit të tetë (sipas klasifikimit të vjetër, një nëngrup anësor i grupit të tetë) i periudhës së katërt të sistemit periodik të elementeve kimike. I. Mendelejevi me numër atomik 26. Shënohet me simbolin Fe(lat. Ferrum). Një nga metalet më të zakonshme në koren e tokës (vendi i dytë pas aluminit).
Substanca e thjeshtë hekuri (numri CAS: 7439-89-6) është një metal i lakueshëm i bardhë në argjend me reaktivitet të lartë kimik: hekuri korrodohet shpejt në temperatura të larta ose lagështi të lartë në ajër. Në oksigjen të pastër, hekuri digjet dhe në një gjendje të shpërndarë imët, ai ndizet spontanisht në ajër.
Në fakt, hekuri zakonisht quhet lidhjet e tij me një përmbajtje të ulët papastërtish (deri në 0.8%), të cilat ruajnë butësinë dhe duktilitetin e metalit të pastër. Por në praktikë, më shpesh përdoren lidhjet e hekurit me karbon: çeliku (deri në 2,14 wt.% karbon) dhe gize (më shumë se 2,14 wt.% karbon), si dhe çelik inox (i lidhur) me shtimin e aliazhit metale (krom, mangan, nikel, etj.). Kombinimi i vetive specifike të hekurit dhe lidhjeve të tij e bëjnë atë "metalin nr. 1" në rëndësi për njerëzit.
Në natyrë, hekuri rrallë gjendet në formën e tij të pastër, më së shpeshti shfaqet si pjesë e meteoritëve hekur-nikel. Prevalenca e hekurit në koren e tokës është 4.65% (vendi i 4-të pas O, Si, Al). Besohet gjithashtu se hekuri përbën pjesën më të madhe të bërthamës së tokës.

Histori. Hekuri si material instrumental është i njohur që në lashtësi. Produktet më të vjetra të hekurit të gjetura gjatë gërmimeve arkeologjike datojnë në mijëvjeçarin e IV para Krishtit. e. dhe i përkasin qytetërimeve të lashta sumeriane dhe egjiptiane të lashta. Këto janë bërë prej hekuri meteorik, domethënë një aliazh hekuri dhe nikeli (përmbajtja e këtij të fundit varion nga 5 në 30%), bizhuteri nga varret egjiptiane (rreth 3800 para Krishtit) dhe një kamë nga qyteti sumerian i Urit (rreth 3100 para Krishtit). e.). Me sa duket, një nga emrat e hekurit në greqisht dhe latinisht vjen nga origjina qiellore e hekurit meteorik: "sider" (që do të thotë "yll").

Produktet prej hekuri të përftuara nga shkrirja janë të njohura që nga koha e vendosjes së fiseve ariane nga Evropa në Azi, ishujt e detit Mesdhe e më gjerë (fundi i mijëvjeçarit IV dhe III para Krishtit. Veglat më të vjetra të njohura prej hekuri. janë tehe çeliku të gjetura në muraturën e piramidës së Keopsit në Egjipt (ndërtuar rreth vitit 2530 p.e.s.) Siç kanë treguar gërmimet në shkretëtirën nubiane, edhe në ato ditë egjiptianët, duke u përpjekur të ndanin arin që nxirrnin nga rëra e rëndë e magnetitit, të kalcinuar. xeheror me krunde dhe substanca të ngjashme që përmbajnë karbon. Si rezultat, mbi sipërfaqen e arit të shkrirë notoi një shtresë hekuri brumë, i cili përpunohej veçmas. Nga ky hekur u farkëtuan vegla, duke përfshirë ato të gjetura në piramidën e Keopsit. Megjithatë. pas nipit të Keops Menkaur (2471-2465 p.e.s.), Egjipti filloi të trazohej: fisnikëria, e udhëhequr nga priftërinjtë e perëndisë Ra, përmbysi dinastinë sunduese dhe filloi një kapërcim uzurpatorësh, duke përfunduar me ardhjen e faraonit të dinastia tjetër, Userkar, të cilën priftërinjtë e shpallën dhe djali dhe mishërimi i vetë perëndisë Ra (ky është bërë që atëherë statusi zyrtar i faraonëve). Gjatë kësaj trazire, njohuritë kulturore dhe teknike të egjiptianëve ranë në rënie dhe, ashtu si u degradua arti i ndërtimit të piramidave, teknologjia e prodhimit të hekurit humbi, deri në atë pikë sa më vonë, zotërimi i Gadishullit të Sinait në kërkim të bakrit. ore, egjiptianët nuk i kushtuan vëmendje depozitave të mineralit të hekurit atje, por merrnin hekur nga Hititët dhe Mitanët fqinjë.
I pari zotëroi metodën e shkrirjes së hekurit Hatti, kjo tregohet nga përmendja më e vjetër (mijëvjeçari II para Krishtit) e hekurit në tekstet e hititëve, të cilët themeluan perandorinë e tyre në territorin e Hatti-ve (Anatolia moderne në Turqi). Pra, në tekstin e mbretit hitit Anitta (rreth 1800 para Krishtit) thuhet:
Në kohët e lashta, Khalibët njiheshin si mjeshtër të produkteve të hekurit. Legjenda e argonautëve (fushata e tyre në Kolkidë u zhvillua rreth 50 vjet para Luftës së Trojës) tregon se mbreti i Kolkidës, Eet, i dha Jasonit një parmendë të hekurt për të lëruar fushën e Ares, dhe përshkruhen nënshtetasit e tij, haliberët. :
Ata nuk lërojnë tokën, nuk mbjellin pemë frutore, nuk kullosin tufat në livadhe të pasura; nxjerrin xehe dhe hekur nga toka e papunuar dhe shkëmbejnë ushqim për ta. Dita nuk fillon për ta pa punë të vështirë, ata kalojnë në errësirën e natës dhe tym të dendur, duke punuar gjithë ditën ...
Aristoteli përshkroi metodën e tyre për marrjen e çelikut: “Kalibët lanë rërën e lumit të vendit të tyre disa herë - duke ndarë kështu koncentratin e zi (një fraksion i rëndë i përbërë kryesisht nga magnetiti dhe hematiti) dhe e shkrinin në furra; metali i marrë në këtë mënyrë kishte një ngjyrë të argjendtë dhe ishte i pandryshkshëm."
Rërat e magnetitit, të cilat shpesh gjenden përgjatë gjithë bregdetit të Detit të Zi, u përdorën si lëndë e parë për shkrirjen e çelikut: këto rëra magnetiti përbëhen nga një përzierje e kokrrave të vogla të magnetitit, titano-magnetitit ose ilmenitit dhe fragmenteve të shkëmbinjve të tjerë. kështu që çeliku i shkrirë nga Khalibët ishte i lidhur dhe kishte veti të shkëlqyera. Një mënyrë e tillë e veçantë e marrjes së hekurit sugjeron që Khalibët përhapnin hekurin vetëm si material teknologjik, por metoda e tyre nuk mund të ishte një metodë për prodhimin e gjerë industrial të produkteve të hekurit. Megjithatë, prodhimi i tyre shërbeu si një shtysë për zhvillimin e mëtejshëm të metalurgjisë së hekurit.
Klementi i Aleksandrisë në veprën e tij enciklopedike Stromata përmend se sipas legjendave greke, hekuri (me sa duket, duke e shkrirë atë nga minerali) u zbulua në malin Ida - ky ishte emri i vargmalit pranë Trojës (në Iliadë përmendet si mali Ida. , nga e cila Zeusi shikonte betejën e grekëve me trojanët). Kjo ndodhi 73 vjet pas përmbytjes së Deukalionit dhe kjo përmbytje, sipas Kronikës Pariane, ishte në vitin 1528 para Krishtit. e., domethënë metoda e shkrirjes së hekurit nga xeherori u zbulua rreth vitit 1455 para Krishtit. e. Megjithatë, nga përshkrimi i Klementit nuk është e qartë nëse ai flet për këtë mal në Azinë e Vogël (Ida Phrygian në Virgil), apo për malin Ida në ishullin e Kretës, për të cilin poeti romak Virgjili shkruan në Eneida si shtëpia stërgjyshore e trojanëve:
"Ishulli i Jupiterit, Kreta, shtrihet në mes të një deti të gjerë,
Fisi ynë është djepi ku ngrihet Ida ... "
Ka më shumë gjasa që Klementi i Aleksandrisë flet në mënyrë specifike për Idën Frigjiane pranë Trojës, pasi aty u gjetën miniera të lashta hekuri dhe qendra të prodhimit të hekurit. Dëshmia e parë e shkruar e hekurit gjendet në pllaka balte nga arkivat e faraonëve egjiptianë Amenhotep III dhe Akhenaten, dhe daton në të njëjtën kohë (1450-1400 p.e.s.). Ai përmend prodhimin e hekurit në jug të Transkaukazisë, të cilin grekët e quajtën Colchis (dhe është e mundur që fjala "kolhidos" mund të jetë një modifikim i fjalës "halibos") - domethënë, se mbreti i vendit të Mitanni dhe sundimtari i Armenisë dhe Transkaukazisë Jugore dërgoi te faraoni egjiptian Amenhotep II "së bashku me 318 konkubina, kamë dhe unaza prej hekuri të mirë". Hitejtë u dhanë të njëjtat dhurata faraonëve.
Në antikitetin më të thellë hekuri vlerësohej më shumë se ari dhe sipas përshkrimit të Strabonit, fiset afrikane jepnin 10 kilogramë ar për 1 kile hekur dhe sipas studimeve të historianit G. Areshyan kostoja e bakrit, argjendit. ari dhe hekuri në mesin e hititëve të lashtë ishte në raportin 1: 160 : 1280: 6400. Në ato ditë, hekuri përdorej si metal bizhuteri, prej tij bëheshin frone dhe regale të tjera të fuqisë mbretërore: për shembull, në biblik. Libri i Përtërirë 3:11, përshkruhet një "shtrat hekuri" i mbretit refaim Og.
Në varrin e Tutankhamenit (rreth 1350 para Krishtit) u gjet një kamë e bërë prej hekuri në një kornizë ari - ndoshta një dhuratë nga hititët për qëllime diplomatike. Por hititët nuk u përpoqën për përhapjen e gjerë të hekurit dhe teknologjive të tij, gjë që është e dukshme edhe nga korrespondenca e faraonit egjiptian Tutankhamun dhe vjehrrit të tij Hattusil, mbretit të hititëve, që ka ardhur deri tek ne. Faraoni kërkon të dërgojë më shumë hekur dhe mbreti i hititëve përgjigjet me evazion se rezervat e hekurit kanë mbaruar dhe farkëtarët janë të zënë me punë bujqësore, kështu që ai nuk mund të përmbushë kërkesën e dhëndrit mbretëror dhe dërgon vetëm një kamë nga "hekuri i mirë" (d.m.th., çeliku). Siç mund ta shihni, hititët u përpoqën të përdornin njohuritë e tyre për të arritur avantazhe ushtarake dhe nuk u dhanë të tjerëve mundësinë për t'i kapur. Me sa duket, prandaj, prodhimet e hekurit u përhapën vetëm pas Luftës së Trojës dhe rënies së Hitejve, kur, falë veprimtarisë tregtare të grekëve, teknologjia e hekurit u bë e njohur për shumë njerëz dhe u zbuluan depozita dhe miniera të reja hekuri. Pra, epoka e bronzit u zëvendësua nga epoka e hekurit.
Sipas përshkrimeve të Homerit, megjithëse gjatë Luftës së Trojës (rreth 1250 p.e.s.) armët ishin bërë kryesisht prej bakri dhe bronzi, hekuri ishte tashmë i njohur dhe i kërkuar shumë, megjithëse më shumë si një metal i çmuar. Për shembull, në kantonin e 23-të të Iliadës, Homeri tregon se Akili e shpërbleu fituesin e një konkursi për hedhjen e diskut me një disk me britma hekuri. Akejtë e nxorrën këtë hekur nga trojanët dhe popujt fqinjë (Iliada 7.473), duke përfshirë edhe nga Khalibët.
Ndoshta hekuri ishte një nga arsyet që i shtyu grekët akeas të zhvendoseshin në Azinë e Vogël, ku mësuan sekretet e prodhimit të tij. Dhe gërmimet në Athinë treguan se tashmë rreth 1100 para Krishtit. e. dhe më vonë shpatat, shtizat, sëpatat, madje edhe gozhdat prej hekuri ishin tashmë të përhapura. Libri biblik i Jozueut 17:16 (krh. Gjyqtarët 14:4) përshkruan se filistinët (biblik "PILISTIM", dhe këta ishin fise proto-greke të lidhura me helenët e mëvonshëm, kryesisht pellazgët) kishin shumë karroca hekuri, d.m.th. në këtë hekur tashmë është bërë i përdorur gjerësisht në sasi të mëdha.
Homeri e quan hekurin të vështirë, sepse në kohët e lashta metoda kryesore e marrjes së tij ishte procesi i bërjes së djathit: shtresat e alternuara të mineralit të hekurit dhe qymyrit kalcinoheshin në furra speciale (falsifikimet - nga "Bri" i lashtë - një bri, një tub , fillimisht ishte vetëm një tub i gërmuar në tokë, zakonisht horizontalisht në shpatin e një përroske). Në vatër, oksidet e hekurit shndërrohen në metal nga qymyri i nxehtë, i cili merr oksigjenin, duke u oksiduar në monoksid karboni dhe si rezultat i kalcinimit të tillë të mineralit me qymyr, fitohej hekuri i lulëzimit brumë (sfungjer). Kritsu u pastrua nga skorja duke farkëtuar, duke shtrydhur papastërtitë me goditje të forta çekiç. Vatrat e para kishin një temperaturë relativisht të ulët - dukshëm më të ulët se pika e shkrirjes së gize, kështu që hekuri doli të ishte relativisht i ulët i karbonit. Për të marrë çelik të fortë, ishte e nevojshme që kritsa e hekurit të kalcinohej dhe farkëtohej me qymyr shumë herë, ndërsa shtresa sipërfaqësore e metalit ishte e ngopur shtesë me karbon dhe e ngurtësuar. Kështu u përftua "hekuri i mirë" - dhe megjithëse kërkonte shumë punë, produktet e marra në këtë mënyrë ishin dukshëm më të forta dhe më të forta se ato prej bronzi.
Më vonë, ata mësuan se si të bënin furra më efikase (në rusisht - furra shpërthyese, domnitsa) për prodhimin e çelikut dhe përdornin peleza për të furnizuar ajrin në furrë. Tashmë romakët ishin në gjendje të sillnin temperaturën në furrë në shkrirjen e çelikut (rreth 1400 gradë, dhe hekuri i pastër shkrihet në 1535 gradë). Në këtë rast, gize formohet me një pikë shkrirjeje 1100-1200 gradë, e cila është shumë e brishtë në gjendje të ngurtë (as e përshtatshme për falsifikim) dhe nuk ka elasticitetin e çelikut. Fillimisht, ai u konsiderua një nënprodukt i dëmshëm, por më pas u zbulua se kur shkrihet përsëri në një furrë me ajër të shtuar që fryn nëpër të, gize kthehet në çelik të cilësisë së mirë, pasi karboni i tepërt digjet. Një proces i tillë me dy faza për prodhimin e çelikut nga gize doli të ishte më i thjeshtë dhe më fitimprurës se i lulëzuar, dhe ky parim është përdorur pa shumë ndryshime për shumë shekuj, duke mbetur edhe sot e kësaj dite metoda kryesore për prodhimin e hekurit. Materiale.

izotopet

Hekuri natyror përbëhet nga katër izotope të qëndrueshme: 54Fe (bollëk izotopik 5,845%), 56Fe (91,754%), 57Fe (2,119%) dhe 58Fe (0,282%). Njihen gjithashtu më shumë se 20 izotope të paqëndrueshëm të hekurit me numra masiv nga 45 në 72, më të qëndrueshmet prej të cilave janë 60Fe (gjysma e jetës sipas të dhënave të përditësuara në 2009 është 2.6 milion vjet), 55Fe (2.737 vjet), 59Fe (44.495 ditë). ) dhe 52Fe (8.275 orë); izotopët e mbetur kanë një gjysmë jetë më pak se 10 minuta.
Izotopi i hekurit 56Fe është ndër bërthamat më të qëndrueshme: të gjithë elementët e mëposhtëm mund të zvogëlojnë energjinë e lidhjes për nukleon nga kalbja, dhe të gjithë elementët e mëparshëm, në parim, mund të zvogëlojnë energjinë e lidhjes për nukleon për shkak të shkrirjes. Besohet se seria e sintezës së elementeve në bërthamat e yjeve normale përfundon me hekur, dhe të gjithë elementët pasues mund të formohen vetëm si rezultat i shpërthimeve të supernovës.

Gjeokimia e hekurit

Hekuri është një nga elementët më të zakonshëm në sistemin diellor, veçanërisht në planetët tokësorë, veçanërisht në Tokë. Një pjesë e konsiderueshme e hekurit të planetëve tokësorë ndodhet në bërthamat e planetëve, ku përmbajtja e tij vlerësohet të jetë rreth 90%. Përmbajtja e hekurit në koren e tokës është 5%, dhe në mantel rreth 12%. Nga metalet, hekuri është i dyti vetëm pas aluminit në kore. Në të njëjtën kohë, rreth 86% e të gjithë hekurit është në bërthamë, dhe 14% në mantel. Përmbajtja e hekurit rritet ndjeshëm në shkëmbinjtë magmatikë të përbërjes bazë, ku shoqërohet me piroksen, amfibol, olivin dhe biotitin. Në përqendrime industriale, hekuri grumbullohet gjatë pothuajse të gjitha proceseve ekzogjene dhe endogjene që ndodhin në koren e tokës. Uji i detit përmban hekur në sasi shumë të vogla prej 0,002–0,02 mg/l. Në ujin e lumit, është pak më e lartë - 2 mg / l.

Vetitë gjeokimike të hekurit

Tipari më i rëndësishëm gjeokimik i hekurit është se ai ka disa gjendje oksidimi. Hekuri në një formë neutrale - metalike - përbën thelbin e tokës, ndoshta i pranishëm në mantel dhe shumë rrallë gjendet në koren e tokës. Hekuri me ngjyra FeO është forma kryesore e hekurit në mantel dhe në koren e tokës. Hekuri oksid Fe2O3 është karakteristik për pjesët më të larta, më të oksiduara, të kores së tokës, në veçanti, shkëmbinjtë sedimentarë.
Për sa i përket vetive kimike kristalore, joni Fe2+ është afër joneve Mg2+ dhe Ca2+, elementët e tjerë kryesorë që përbëjnë një pjesë të konsiderueshme të të gjithë shkëmbinjve tokësorë. Për shkak të ngjashmërisë së tyre kimike kristalore, hekuri zëvendëson magnezin dhe, pjesërisht, kalciumin në shumë silikate. Përmbajtja e hekurit në mineralet me përbërje të ndryshueshme zakonisht rritet me uljen e temperaturës.
mineralet e hekurit. Në koren e tokës, hekuri është i shpërndarë gjerësisht - ai përbën rreth 4.1% të masës së kores së tokës (vendi i 4-të midis të gjithë elementëve, i dyti midis metaleve). Në mantel dhe në koren e tokës, hekuri është i përqendruar kryesisht në silikate, ndërsa përmbajtja e tij është e konsiderueshme në shkëmbinjtë bazë dhe ultrabazikë dhe e ulët në shkëmbinjtë acidikë dhe të ndërmjetëm.
Njihen një numër i madh xeheroresh dhe mineralesh që përmbajnë hekur. Me rëndësinë më të madhe praktike kanë minerali i kuq i hekurit (hematiti, Fe2O3; përmban deri në 70% Fe), minerali i hekurit magnetik (magnetiti, FeFe2O4, Fe3O4; përmban 72,4% Fe), minerali i kaftë hekuri ose limoniti (goetiti dhe hidrogoetiti, përkatësisht FeOOH dhe FeOOH nH2O). Gëtiti dhe hidrogoetiti gjenden më shpesh në koret e motit, duke formuar të ashtuquajturat "kapele hekuri", trashësia e të cilave arrin disa qindra metra. Mund të jenë gjithashtu me origjinë sedimentare, duke rënë nga tretësirat koloidale në liqene ose zona bregdetare të deteve. Në këtë rast, formohen xeherore hekuri olitike, ose bishtajore. Ato shpesh përmbajnë vivianit Fe3(PO4)2 8H2O, i cili formon kristale të zeza të zgjatura dhe agregate me rreze rrezatimi.
Në natyrë, sulfidet e hekurit janë gjithashtu të përhapura - piriti FeS2 (squfur ose pirit hekuri) dhe pirotiti. Ato nuk janë mineral hekuri - piriti përdoret për të prodhuar acid sulfurik, dhe pirotiti shpesh përmban nikel dhe kobalt.
Për sa i përket rezervave të mineralit të hekurit, Rusia renditet e para në botë.
Përmbajtja e hekurit në ujin e detit është 1·10−5—1·10−8%.
Mineralet e tjera të zakonshme të hekurit janë:

• Sideriti - FeCO3 - përmban afërsisht 35% hekur. Ka një ngjyrë të verdhë në të bardhë (me një nuancë gri ose kafe në rast kontaminimi). Dendësia është 3 g / cm³ dhe fortësia është 3,5-4,5 në shkallën Mohs.
• Marcasite - FeS2 - përmban 46.6% hekur. Ndodh në formë të verdhë, si bronzi, kristale rombike bipiramidale me një densitet 4,6-4,9 g / cm³ dhe një fortësi 5-6 në shkallën Mohs.
• Lollingiti - FeAs2 - përmban 27.2% hekur dhe shfaqet në formën e kristaleve rombike bipiramidale të bardha argjendi. Dendësia është 7-7,4 g / cm³, ngurtësia është 5-5,5 në shkallën Mohs.
• Mispicel - FeAsS - përmban 34.3% hekur. Ndodh si prizma monoklinikë të bardhë me densitet 5,6–6,2 g/cm³ dhe fortësi 5,5–6 në shkallën Mohs.
• Melanteriti - FeSO4 7H2O - është më pak i zakonshëm në natyrë dhe është një kristal monoklinik i gjelbër (ose gri për shkak të papastërtive) me një shkëlqim qelqor, i brishtë. Dendësia është 1,8-1,9 g/cm³.
• Vivianite - Fe3 (PO4) 2 8H2O - shfaqet në formën e kristaleve monoklinike blu-gri ose jeshile-gri me një densitet prej 2,95 g / cm³ dhe një fortësi prej 1,5-2 në shkallën Mohs.

Depozitat kryesore

Sipas Shërbimit Gjeologjik të SHBA-së (vlerësimi i vitit 2011), rezervat e vërtetuara të mineralit të hekurit në botë janë rreth 178 miliardë tonë. Depozitat kryesore të hekurit janë në Brazil (vendi 1), Australi, SHBA, Kanada, Suedi, Venezuelë, Liberi, Ukrainë, Francë, Indi. Në Rusi, hekuri është minuar në anomalinë magnetike të Kurskut (KMA), Gadishullin Kola, në Karelia dhe Siberi, në Ukrainë - Krivbass, rajoni Poltava, Gadishulli Kerç. Kohët e fundit, një rol të rëndësishëm kanë marrë depozitat oqeanike të poshtme, në të cilat hekuri, së bashku me manganin dhe metalet e tjera të vlefshme, gjendet në nyjet.

Faturë. Në industri, hekuri merret nga minerali i hekurit, kryesisht nga hematiti (Fe2O3) dhe magnetiti (FeO·Fe2O3).

Ka mënyra të ndryshme për të nxjerrë hekurin nga xehet. Më i zakonshmi është procesi i domenit.
Faza e parë e prodhimit është reduktimi i hekurit me karbon në një furrë shpërthimi në një temperaturë prej 2000 °C. Në një furrë shpërthyese, karboni në formën e koksit, minerali i hekurit në formën e sinterit ose peletit dhe fluksi (p.sh. gur gëlqeror) ushqehen nga lart dhe takohen nga një rrjedhë ajri i nxehtë i injektuar nga poshtë.
Në furrë, karboni në formën e koksit oksidohet në monoksid karboni. Ky oksid formohet gjatë djegies në mungesë të oksigjenit:

Nga ana tjetër, monoksidi i karbonit rikuperon hekurin nga xeherori. Për ta bërë këtë reagim të shkojë më shpejt, monoksidi i karbonit i ndezur kalon përmes oksidit të hekurit (III):

Fluksi shtohet për të hequr qafe papastërtitë e padëshiruara (kryesisht nga silikatet; për shembull, kuarci) në mineralin e minuar. Një fluks tipik përmban gur gëlqeror (karbonat kalciumi) dhe dolomit (karbonat magnezi). Flukse të tjera përdoren për të eliminuar papastërtitë e tjera.
Efekti i fluksit (në këtë rast, karbonat kalciumi) është se kur nxehet, dekompozohet në oksidin e tij:

Oksidi i kalciumit kombinohet me dioksidin e silikonit, duke formuar një skorje - metasilikat kalciumi:

Skorja, ndryshe nga dioksidi i silikonit, shkrihet në një furrë. Më e lehtë se hekuri, skorja noton në sipërfaqe - kjo veti ju lejon të ndani skorjen nga metali. Më pas, skorja mund të përdoret në ndërtim dhe bujqësi. Hekuri i shkrirë i marrë në një furrë shpërthyese përmban mjaft karbon (gize). Me përjashtim të rasteve të tilla, kur gize përdoret drejtpërdrejt, ai kërkon përpunim të mëtejshëm.
Karboni i tepërt dhe papastërtitë e tjera (squfuri, fosfori) hiqen nga giza me anë të oksidimit në furrat me vatër të hapur ose në konvertues. Furrat elektrike përdoren gjithashtu për shkrirjen e çeliqeve të lidhur.
Përveç procesit të furrës së lartë, procesi i prodhimit të drejtpërdrejtë të hekurit është i zakonshëm. Në këtë rast, minerali i grimcuar paraprakisht përzihet me argjilë të veçantë për të formuar pelet. Peletët piqen dhe trajtohen në një furrë bosht me produkte të nxehtë të konvertimit të metanit që përmbajnë hidrogjen. Hidrogjeni redukton lehtësisht hekurin:
,
ndërkohë që nuk ka ndotje të hekurit me papastërti si squfuri dhe fosfori, që janë papastërti të zakonshme në qymyr. Hekuri merret në formë të ngurtë dhe më pas shkrihet në furrat elektrike.
Hekuri kimikisht i pastër përftohet nga elektroliza e tretësirave të kripërave të tij.

Vetitë fizike

Hekuri është një metal tipik, në gjendje të lirë ka ngjyrë të bardhë argjendi me nuancë gri. Metali i pastër është i urtë, papastërtitë e ndryshme (në veçanti karboni) rrisin ngurtësinë dhe brishtësinë e tij. Ka veti të theksuara magnetike. Shpesh dallohet e ashtuquajtura "treshe hekuri" - një grup prej tre metalesh (hekuri Fe, kobalt Co, nikel Ni) që kanë veti fizike të ngjashme, rreze atomike dhe vlera elektronegativiteti.
Hekuri karakterizohet nga polimorfizëm, ai ka katër modifikime kristalore:

• deri në 769 °C ka α-Fe (ferrit) me një rrjetë kubike në qendër të trupit dhe vetitë e një ferromagneti (769 °C ≈ 1043 K është pika Curie për hekurin);
• në intervalin e temperaturës 769–917 °C, ekziston β-Fe, i cili ndryshon nga α-Fe vetëm në parametrat e rrjetës kubike me qendër trupin dhe vetitë magnetike të paramagnetit;
• në intervalin e temperaturës 917–1394 °C, ka γ-Fe (austenit) me një rrjetë kub të përqendruar në fytyrë;
• mbi 1394 °C δ-Fe i qëndrueshëm me një rrjetë kubike me qendër trupin.

Shkenca e metaleve nuk e dallon β-Fe si një fazë më vete, dhe e konsideron atë si një shumëllojshmëri të α-Fe. Kur hekuri ose çeliku nxehen mbi pikën Curie (769 °C ≈ 1043 K), lëvizja termike e joneve prish orientimin e momenteve magnetike të rrotullimit të elektroneve, ferromagneti bëhet një paramagnet - ndodh një tranzicion i fazës së rendit të dytë, por një kalim fazor i rendit të parë nuk ndodh me një ndryshim në parametrat bazë fizikë të kristaleve.
Për hekurin e pastër në presion normal, nga pikëpamja e metalurgjisë, ekzistojnë modifikimet e mëposhtme të qëndrueshme:

• nga zero absolute në 910 °C, modifikimi α me një rrjetë kristalore kubike (bcc) me qendër trupin është i qëndrueshëm;
• nga 910 në 1400 °C, modifikimi γ me një rrjetë kristalore kub (fcc) të përqendruar në fytyrë është i qëndrueshëm;
• nga 1400 në 1539 °C, modifikimi δ me një rrjetë kristalore kub (bcc) me qendër trupin është i qëndrueshëm.

Prania e karbonit dhe e elementeve aliazh në çelik ndryshon ndjeshëm temperaturat e tranzicionit fazor (shih diagramin e fazës hekur-karbon).Një tretësirë ​​e ngurtë e karbonit në α- dhe δ-hekur quhet ferrit. Ndonjëherë bëhet një dallim midis δ-ferritit me temperaturë të lartë dhe α-ferritit me temperaturë të ulët (ose thjesht ferritit), megjithëse strukturat e tyre atomike janë të njëjta. Një tretësirë ​​e ngurtë e karbonit në γ-hekur quhet austenit.

• Në rajonin e presioneve të larta (mbi 13 GPa, 128,3 mijë atm.), shfaqet një modifikim i ε-hekurit me një grilë gjashtëkëndore të ngushtë (HCP).

Fenomeni i polimorfizmit është jashtëzakonisht i rëndësishëm për metalurgjinë e çelikut. Është falë tranzicionit α-γ të rrjetës kristalore që ndodh trajtimi termik i çelikut. Pa këtë fenomen, hekuri si bazë e çelikut nuk do të kishte marrë një përdorim kaq të gjerë.
Hekuri është një metal mesatarisht zjarrdurues. Në një seri potencialesh standarde të elektrodës, hekuri qëndron përpara hidrogjenit dhe reagon lehtësisht me acidet e holluara. Kështu, hekuri i përket metaleve me aktivitet mesatar.
Pika e shkrirjes së hekurit është 1539 °C, pika e vlimit është 2862 °C.

Vetitë kimike

Gjendjet karakteristike të oksidimit

Për hekurin, gjendjet e oksidimit të hekurit janë karakteristike - +2 dhe +3.
Gjendja e oksidimit +2 korrespondon me oksidin e zi FeO dhe hidroksidin jeshil Fe(OH)2. Ato janë themelore. Në kripërat, Fe(+2) është i pranishëm si kation. Fe(+2) është një agjent i dobët reduktues.
+3 gjendje oksidimi korrespondojnë me oksidin e kuq-kafe Fe2O3 dhe hidroksidin kafe Fe(OH)3. Kanë natyrë amfoterike, megjithëse vetitë e tyre acidike dhe bazike janë të shprehura dobët. Kështu, jonet Fe3+ hidrolizohen plotësisht edhe në një mjedis acid. Fe (OH) 3 shpërndahet (dhe madje jo plotësisht), vetëm në alkalet e përqendruara. Fe2O3 reagon me alkalet vetëm kur shkrihet, duke dhënë ferrite (kripëra formale të acidit HFeO2, i cili nuk ekziston në formë të lirë):

Hekuri (+3) më së shpeshti shfaq veti të dobëta oksiduese.
Gjendjet e oksidimit +2 dhe +3 kalojnë lehtësisht ndërmjet tyre kur ndryshojnë kushtet redoks.
Përveç kësaj, ekziston oksidi Fe3O4, gjendja formale e oksidimit të hekurit në të cilën është +8/3. Megjithatë, ky oksid mund të konsiderohet edhe si ferrit i hekurit (II) Fe+2(Fe+3O2)2.
Ekziston edhe një gjendje oksidimi prej +6. Oksidi dhe hidroksidi përkatës nuk ekzistojnë në formë të lirë, por janë marrë kripëra ferate (për shembull, K2FeO4). Hekuri (+6) është në to në formën e një anioni. Ferratet janë agjentë të fortë oksidues.

Komponimet e hekurit (II).

Oksidi i hekurit (II) FeO ka veti themelore, korrespondon me bazën Fe (OH) 2. Kripërat e hekurit (II) kanë një ngjyrë të gjelbër të çelur. Kur ruhen, veçanërisht në ajër të lagësht, ato marrin ngjyrë kafe për shkak të oksidimit në hekur (III). I njëjti proces ndodh gjatë ruajtjes së tretësirave ujore të kripërave të hekurit (II):

Nga kripërat e hekurit (II) në tretësirat ujore, kripa e Mohr-it është e qëndrueshme - amoniumi i dyfishtë dhe sulfati i hekurit (II) (NH4)2Fe(SO4)2 6H2O.
Hekscianoferrati i kaliumit (III) K3 (kripa e kuqe e gjakut) mund të shërbejë si reagent për jonet Fe2+ në tretësirë. Kur jonet Fe2+ dhe 3− ndërveprojnë, hekzacianoferrati kalium-hekur (II) precipiton (blu prusiane):

i cili riorganizohet në mënyrë intramolekulare në hekzacianoferrat kalium-hekur (III) (II):

Për përcaktimin sasior të hekurit (II) në tretësirë, përdoret fenantrolina Phen, e cila formon një kompleks të kuq FePhen3 me hekur (II) (maksimumi i përthithjes së dritës - 520 nm) në një gamë të gjerë pH (4-9).

Komponimet e hekurit (III).

Oksidi i hekurit (III) Fe2O3 është dobët amfoterik, korrespondon me një bazë edhe më të dobët se Fe (OH) 2, Fe (OH) 3, e cila reagon me acidet:

Kripërat Fe3+ kanë tendencë të formojnë hidrate kristalore. Në to, joni Fe3+ zakonisht rrethohet nga gjashtë molekula uji. Këto kripëra kanë ngjyrë rozë ose vjollcë.
Joni Fe3+ hidrolizohet plotësisht edhe në një mjedis acid. Në pH>4, ky jon precipiton pothuajse plotësisht si Fe(OH)3:

Me hidrolizë të pjesshme të jonit Fe3+, formohen okso- dhe hidroksokacione polinukleare, për shkak të të cilave tretësirat bëhen kafe.
Vetitë kryesore të hidroksidit të hekurit (III) Fe(OH)3 janë shprehur shumë dobët. Është në gjendje të reagojë vetëm me zgjidhje të përqendruara alkali:

Hidrokokomplekset e prodhuara të hekurit (III) janë të qëndrueshme vetëm në solucione fort alkaline. Kur tretësirat hollohen me ujë, ato shkatërrohen dhe Fe (OH) 3 precipiton.
Kur shkrihet me alkalet dhe oksidet e metaleve të tjera, Fe2O3 formon një shumëllojshmëri ferritesh:

Përbërjet e hekurit (III) në tretësirë ​​reduktohen nga hekuri metalik:

Hekuri (III) është i aftë të formojë sulfate të dyfishta me katione të tipit alum të ngarkuar vetëm, për shembull, KFe(SO4)2 - alum hekur-kalium, (NH4)Fe(SO4)2 - alum hekur-amoniumi, etj.
Për zbulimin cilësor të përbërjeve të hekurit (III) në tretësirë, përdoret reaksioni cilësor i joneve Fe3+ me tiocianate inorganike SCN−. Në këtë rast, formohet një përzierje e komplekseve tiocianate të kuqe të ndezura të hekurit 2+, +, Fe(SCN)3, -. Përbërja e përzierjes (dhe si rrjedhim edhe intensiteti i ngjyrës së saj) varet nga faktorë të ndryshëm, kështu që kjo metodë nuk është e zbatueshme për përcaktimin e saktë cilësor të hekurit.
Një reagent tjetër me cilësi të lartë për jonet Fe3+ është hekscianoferrati i kaliumit (II) K4 (kripa e verdhë e gjakut). Kur jonet Fe3+ dhe 4− ndërveprojnë, një precipitat blu i ndritshëm i hekzacianoferratit të kalium-hekurit (III) (II) precipiton:

Jonet Fe3+ përcaktohen në mënyrë sasiore nga formimi i komplekseve të kuqe (në një mjedis pak acid) ose të verdhë (në një mjedis pak alkalik) me acid sulfosalicilik. Ky reagim kërkon një përzgjedhje kompetente të tamponëve, pasi disa anione (në veçanti, acetati) formojnë komplekse të përziera me hekur dhe acid sulfosalicilik me karakteristikat e tyre optike.

Komponimet e hekurit (VI).

Ferratet janë kripëra të acidit ferrik H2FeO4 që nuk ekziston në formë të lirë. Këto janë komponime me ngjyrë vjollce, që të kujtojnë permanganatet në vetitë oksiduese dhe sulfatet në tretshmëri. Ferratet përftohen nga veprimi i klorit të gaztë ose ozonit në një pezullim të Fe (OH) 3 në alkali:

Ferratet mund të merren gjithashtu me elektrolizë të një solucioni alkali 30% në një anodë hekuri:

Ferratet janë agjentë të fortë oksidues. Në një mjedis acid, ato dekompozohen me lëshimin e oksigjenit:

Vetitë oksiduese të ferrateve përdoren për dezinfektimin e ujit.

Aplikacion

Hekuri është një nga metalet më të përdorura, duke zënë deri në 95% të prodhimit metalurgjik në botë.

• Hekuri është përbërësi kryesor i çeliqeve dhe gizave, materialeve më të rëndësishme strukturore.
• Hekuri mund të përfshihet në lidhjet e bazuara në metale të tjera, si nikeli.
• Oksidi magnetik i hekurit (magnetiti) është një material i rëndësishëm në prodhimin e pajisjeve të memories kompjuterike afatgjatë: disqe, disqe, etj.
• Pluhuri ultrafine i magnetitit përdoret në shumë printera lazer bardh e zi të përzier me granula polimer si tonik. Ai përdor ngjyrën e zezë të magnetitit dhe aftësinë e tij për t'u ngjitur në një rul transferimi të magnetizuar.
• Vetitë unike ferromagnetike të një numri lidhjesh me bazë hekuri kontribuojnë në përdorimin e tyre të gjerë në inxhinierinë elektrike për qarqet magnetike të transformatorëve dhe motorëve elektrikë.
• Kloruri i hekurit (III) (kloruri i hekurit) përdoret në praktikën radio amatore për gdhendjen e pllakave të qarkut të printuar.
• Sulfati i hekurit (sulfati i hekurit) i përzier me sulfat bakri përdoret për të kontrolluar kërpudhat e dëmshme në kopshtari dhe ndërtim.
• Hekuri përdoret si anodë në bateritë hekur-nikel, bateritë hekur-ajër.
• Tretësirat ujore të klorureve të hekurit dyvalent dhe ferrik, si dhe sulfatet e tij, përdoren si mpiksje në pastrimin e ujërave natyrale dhe të zeza në trajtimin e ujit të ndërmarrjeve industriale.

Histori

Hekuri si material instrumental është i njohur që në lashtësi. Produktet më të vjetra të hekurit të gjetura gjatë gërmimeve arkeologjike datojnë në mijëvjeçarin e IV para Krishtit. e. dhe i përkasin qytetërimeve të lashta sumeriane dhe egjiptiane të lashta. Këto janë bërë prej hekuri meteorik, domethënë një aliazh hekuri dhe nikeli (përmbajtja e këtij të fundit varion nga 5 në 30%), bizhuteri nga varret egjiptiane (rreth 3800 para Krishtit) dhe një kamë nga qyteti sumerian i Urit (rreth 3100 para Krishtit). e.). Me sa duket, një nga emrat e hekurit në greqisht dhe latinisht vjen nga origjina qiellore e hekurit meteorik: "sider" (që do të thotë "yll").

Produktet nga hekuri të marra nga shkrirja janë të njohura që nga koha e vendosjes së fiseve ariane nga Evropa në Azi, ishujt e Detit Mesdhe dhe më gjerë (fundi i mijëvjeçarit IV dhe III para Krishtit). Veglat më të vjetra të njohura prej hekuri janë tehe çeliku të gjetura në muraturën e piramidës së Keopsit në Egjipt (ndërtuar rreth vitit 2530 para Krishtit). Siç kanë treguar gërmimet në shkretëtirën Nubiane, tashmë në ato ditë egjiptianët, duke u përpjekur të ndanin arin e minuar nga rëra e rëndë e magnetitit, minerali i kalcinuar me krunde dhe substanca të ngjashme që përmbajnë karbon. Si rezultat, mbi sipërfaqen e shkrirjes së arit notoi një shtresë hekuri brumë, i cili përpunohej veçmas. Nga ky hekur u farkëtuan vegla, përfshirë ato të gjetura në piramidën e Keopsit. Sidoqoftë, pas nipit të Keops Menkaur (2471-2465 p.e.s.), në Egjipt ndodhën trazira: fisnikëria, e udhëhequr nga priftërinjtë e perëndisë Ra, përmbysi dinastinë sunduese dhe filloi një kapërcim i uzurpatorëve, duke përfunduar me pranimin e faraoni i dinastisë tjetër, Userkar, të cilin priftërinjtë e deklaruan si djalin dhe mishërimin e vetë perëndisë Ra (që atëherë ky është bërë statusi zyrtar i faraonëve). Gjatë kësaj trazire, njohuritë kulturore dhe teknike të egjiptianëve ranë në kalbje dhe, ashtu si u degradua arti i ndërtimit të piramidave, teknologjia e prodhimit të hekurit humbi deri në atë pikë sa më vonë, ndërsa eksploronin Gadishullin e Sinait në kërkim të xeherori i bakrit, egjiptianët nuk i kushtuan vëmendje depozitave të mineralit të hekurit atje, por merrnin hekur nga Hititët dhe Mitanët fqinjë.

I pari zotëroi prodhimin e hekurit Hatt, kjo tregohet nga përmendja më e vjetër (mijëvjeçari II para Krishtit) e hekurit në tekstet e hititëve, të cilët themeluan perandorinë e tyre në territorin e Hatt (Anadollit modern në Turqi). Pra, në tekstin e mbretit hitit Anitta (rreth 1800 para Krishtit) thuhet:

Kur shkova në një fushatë në qytetin Puruskhanda, një burrë nga qyteti i Puruskhanda erdhi për t'u përkulur para meje (...?) dhe ai më dha 1 fron hekuri dhe 1 skeptër hekuri (?) në shenjë përulësie. (?)...

(burimi: Giorgadze G. G.// Buletini i historisë së lashtë. 1965. Nr. 4.)

Në kohët e lashta, halibët njiheshin si mjeshtër të produkteve të hekurit. Legjenda e argonautëve (fushata e tyre në Kolkidë u zhvillua rreth 50 vjet para Luftës së Trojës) tregon se mbreti i Kolkidës, Eet, i dha Jasonit një parmendë të hekurt për të lëruar fushën e Ares, dhe përshkruhen nënshtetasit e tij, haliberët. :

Ata nuk lërojnë tokën, nuk mbjellin pemë frutore, nuk kullosin tufat në livadhe të pasura; nxjerrin xehe dhe hekur nga toka e papunuar dhe shkëmbejnë ushqim për ta. Dita nuk fillon për ta pa punë të vështirë, ata kalojnë në errësirën e natës dhe tym të dendur, duke punuar gjithë ditën ...

Aristoteli përshkroi metodën e tyre për marrjen e çelikut: “Kalibet lanë rërën e lumit të vendit të tyre disa herë - duke ndarë kështu koncentratin e zi (një fraksion i rëndë i përbërë kryesisht nga magnetiti dhe hematiti) dhe e shkrinin atë në furra; metali i marrë në këtë mënyrë kishte një ngjyrë të argjendtë dhe ishte i pandryshkshëm."

Rërat e magnetitit, të cilat shpesh gjenden përgjatë gjithë bregut të Detit të Zi, u përdorën si lëndë e parë për shkrirjen e çelikut: këto rëra magnetiti përbëhen nga një përzierje e kokrrave të imëta të magnetitit, titan-magnetitit ose ilmenitit dhe fragmenteve të shkëmbinjve të tjerë. kështu që çeliku i shkrirë nga Khalibët ishte i lidhur dhe kishte veti të shkëlqyera. Një mënyrë e tillë e veçantë e marrjes së hekurit sugjeron që Khalibët përhapnin hekurin vetëm si material teknologjik, por metoda e tyre nuk mund të ishte një metodë për prodhimin e gjerë industrial të produkteve të hekurit. Megjithatë, prodhimi i tyre shërbeu si një shtysë për zhvillimin e mëtejshëm të metalurgjisë së hekurit.

Në lashtësinë më të thellë hekuri vlerësohej më shumë se ari dhe sipas përshkrimit të Strabonit, fiset afrikane jepnin 10 paund ar për 1 kile hekur dhe sipas studimeve të historianit G. Areshyan, kostoja e bakrit, argjendi, ari dhe hekuri në mesin e hititëve të lashtë ishte në raportin 1: 160 : 1280: 6400. Në ato ditë, hekuri përdorej si metal bizhuteri, prej tij bëheshin frone dhe regale të tjera të pushtetit mbretëror: për shembull, në libri biblik Ligji i Përtërirë 3.11, përshkruhet një "shtrat hekuri" i mbretit Refaim Og.

Në varrin e Tutankhamenit (rreth 1350 para Krishtit) u gjet një kamë e bërë prej hekuri në një kornizë ari - ndoshta një dhuratë nga hititët për qëllime diplomatike. Por hititët nuk u përpoqën për përhapjen e gjerë të hekurit dhe teknologjive të tij, gjë që është e dukshme edhe nga korrespondenca e faraonit egjiptian Tutankhamun dhe vjehrrit të tij Hattusil, mbretit të hititëve, që ka ardhur deri tek ne. Faraoni kërkon të dërgojë më shumë hekur dhe mbreti i hititëve përgjigjet me evazion se rezervat e hekurit kanë mbaruar dhe farkëtarët janë të zënë me punë bujqësore, kështu që ai nuk mund të përmbushë kërkesën e dhëndrit mbretëror dhe dërgon vetëm një kamë nga "hekuri i mirë" (d.m.th., çeliku). Siç mund ta shihni, hititët u përpoqën të përdornin njohuritë e tyre për të arritur avantazhe ushtarake dhe nuk u dhanë të tjerëve mundësinë për t'i kapur. Me sa duket, prandaj, prodhimet e hekurit u përhapën vetëm pas Luftës së Trojës dhe rënies së Hitejve, kur, falë veprimtarisë tregtare të grekëve, teknologjia e hekurit u bë e njohur për shumë njerëz dhe u zbuluan depozita dhe miniera të reja hekuri. Pra, epoka e bronzit u zëvendësua nga epoka e hekurit.

Sipas përshkrimeve të Homerit, megjithëse gjatë Luftës së Trojës (rreth 1250 p.e.s.) armët ishin bërë kryesisht prej bakri dhe bronzi, hekuri ishte tashmë i njohur dhe i kërkuar shumë, megjithëse më shumë si një metal i çmuar. Për shembull, në këngën e 23-të të Iliadës, Homeri thotë se Akili e shpërbleu fituesin në garën e hedhjes së diskut me një disk të hekurt. Akejtë e nxorrën këtë hekur nga trojanët dhe popujt fqinjë (Iliada 7.473), duke përfshirë edhe nga Khalibët, të cilët luftuan në anën e Trojanëve:

"Burra të tjerë të Akeasve blenë verë me mua,
Ato për kumbimin e bakrit, për hekurin gri të ndryshuar,
Ato për lëkurë kau ose për qe me brirë të lartë,
Ato për robërit e tyre. Dhe një festë e gëzuar është përgatitur ... "

Ndoshta hekuri ishte një nga arsyet që i shtyu grekët akeas të zhvendoseshin në Azinë e Vogël, ku mësuan sekretet e prodhimit të tij. Dhe gërmimet në Athinë treguan se tashmë rreth 1100 para Krishtit. e. dhe më vonë shpatat, shtizat, sëpatat, madje edhe gozhdat prej hekuri ishin tashmë të përhapura. Libri biblik i Jozueut 17:16 (krh. Gjyqtarët 14:4) përshkruan se filistinët (biblik "PILISTIM", dhe këta ishin fise proto-greke të lidhura me helenët e mëvonshëm, kryesisht pellazgët) kishin shumë karroca hekuri, d.m.th. në këtë hekur tashmë është bërë i përdorur gjerësisht në sasi të mëdha.

Homeri në Iliadën dhe Odisenë e quan hekurin "një metal të fortë" dhe përshkruan ngurtësimin e veglave:

"Një falsifikues i shpejtë, që ka bërë një sëpatë ose një sëpatë,
Metal në ujë, duke e ngrohur atë në mënyrë që të dyfishohet
Ai kishte një kështjellë, zhyt ... "

Homeri e quan hekurin të vështirë, sepse në kohët e lashta metoda kryesore e marrjes së tij ishte procesi i fryrjes së papërpunuar: shtresat e alternuara të mineralit të hekurit dhe qymyrit kalcinoheshin në furra speciale (falsifikimet - nga "Bri" i lashtë - një bri, një tub, fillimisht ishte vetëm një tub i gërmuar në tokë, zakonisht horizontalisht në shpatin e një përroske). Në vatër, oksidet e hekurit shndërrohen në metal nga qymyri i nxehtë, i cili merr oksigjenin, duke u oksiduar në monoksid karboni dhe si rezultat i kalcinimit të tillë të mineralit me qymyr, fitohej hekuri i lulëzimit brumë (sfungjer). Kritsu u pastrua nga skorja duke farkëtuar, duke shtrydhur papastërtitë me goditje të forta çekiç. Vatrat e para kishin një temperaturë relativisht të ulët - dukshëm më të ulët se pika e shkrirjes së gize, kështu që hekuri doli të ishte relativisht i ulët i karbonit. Për të marrë çelik të fortë, ishte e nevojshme që kritsa e hekurit të kalcinohej dhe farkëtohej me qymyr shumë herë, ndërsa shtresa sipërfaqësore e metalit ishte e ngopur shtesë me karbon dhe e ngurtësuar. Kështu u përftua "hekuri i mirë" - dhe megjithëse kërkonte shumë punë, produktet e marra në këtë mënyrë ishin dukshëm më të forta dhe më të forta se ato prej bronzi.

Në të ardhmen, ata mësuan se si të bënin furra më efikase (në rusisht - furra shpërthyese, domnitsa) për prodhimin e çelikut dhe përdornin peleza për të furnizuar ajrin në furrë. Tashmë romakët ishin në gjendje të sillnin temperaturën në furrë në shkrirjen e çelikut (rreth 1400 gradë, dhe hekuri i pastër shkrihet në 1535 gradë). Në këtë rast, gize formohet me një pikë shkrirjeje 1100-1200 gradë, e cila është shumë e brishtë në gjendje të ngurtë (as e përshtatshme për falsifikim) dhe nuk ka elasticitetin e çelikut. Fillimisht u konsiderua një nënprodukt i dëmshëm. hekuri i derrit, në rusisht, hekuri i derrit, shufrat, nga ku në fakt vjen fjala gize), por më pas doli që kur shkrihet në furrë me ajër të shtuar që fryn nëpër të, gize kthehet në çelik të cilësisë së mirë, si tepricë. digjet karboni. Një proces i tillë me dy faza për prodhimin e çelikut nga gize doli të ishte më i thjeshtë dhe më fitimprurës se i lulëzuar, dhe ky parim është përdorur pa shumë ndryshime për shumë shekuj, duke mbetur edhe sot e kësaj dite metoda kryesore për prodhimin e hekurit. Materiale.

Bibliografi: Karl Bucks. Pasuria e brendësisë së tokës. M .: Përparimi, 1986, f. 244, kapitulli "Hekuri"

origjina e emrit

Ekzistojnë disa versione të origjinës së fjalës sllave "hekur" (bjellorusisht zhalez, ukrainisht zalizo, sllave e vjetër. hekuri, fryrje. hekuri, Serbohorv. zhezo, polonisht. Zelazo, Çeke železo, slloven zelezo).

Një nga etimologjitë lidh Praslav. *ZelEzo me fjalën greke χαλκός , që do të thoshte hekur dhe bakër, sipas një versioni tjetër *ZelEzo të ngjashme me fjalët *zell"breshka" dhe *sy“shkëmb”, me semën e përgjithshme “gur”. Versioni i tretë sugjeron një huazim të lashtë nga një gjuhë e panjohur.

Gjuhët gjermanike huazuan emrin hekur (gotik. eisarn, anglisht hekuri, gjermanisht Eisen, netherl. ijzer, dat. jern, suedez jarn) nga Celtic.

Fjalë pra-kelte *isarno-(> OE iarn, OE Bret hoiarn), ndoshta kthehet në Proto-IE. *h 1 esh 2 r-jo- "i përgjakur" me zhvillimin kuptimor "i përgjakshëm" > "i kuq" > "hekuri". Sipas një hipoteze tjetër, kjo fjalë kthehet në pra-d.m.th. *(H)ish 2ro- "i fortë, i shenjtë, me fuqi të mbinatyrshme".

fjalë e lashtë greke σίδηρος , mund të jetë huazuar nga i njëjti burim si fjalët sllave, gjermanike dhe baltike për argjendin.

Emri i karbonatit natyror të hekurit (sideritit) vjen nga lat. sidereus- yjor; në të vërtetë, hekuri i parë që ra në duart e njerëzve ishte me origjinë meteorike. Ndoshta kjo rastësi nuk është e rastësishme. Në veçanti, fjala e lashtë greke sideros (σίδηρος) per hekur dhe latin sidus, që do të thotë "yll", ndoshta kanë një origjinë të përbashkët.

izotopet

Hekuri natyror përbëhet nga katër izotope të qëndrueshme: 54 Fe (bollëk izotopik 5,845%), 56 Fe (91,754%), 57 Fe (2,119%) dhe 58 Fe (0,282%). Njihen gjithashtu më shumë se 20 izotope të paqëndrueshëm të hekurit me numra masiv nga 45 në 72, më të qëndrueshmet prej të cilëve janë 60 Fe (gjysma e jetës sipas të dhënave të përditësuara në 2009 është 2.6 milion vjet), 55 Fe (2.737 vjet), 59 Fe (44.495 ditë) dhe 52 Fe (8.275 orë); izotopet e mbetur kanë gjysmë jetë më pak se 10 minuta.

Izotopi i hekurit 56 Fe është ndër bërthamat më të qëndrueshme: të gjithë elementët e mëposhtëm mund të zvogëlojnë energjinë e lidhjes për nukleon nga kalbja, dhe të gjithë elementët e mëparshëm, në parim, mund të zvogëlojnë energjinë e lidhjes për nukleon për shkak të shkrirjes. Besohet se një seri sinteze të elementeve në bërthamat e yjeve normale përfundon me hekur (shih Yllin e Hekurit), dhe të gjithë elementët pasues mund të formohen vetëm si rezultat i shpërthimeve të supernovës.

Gjeokimia e hekurit

Burim hidrotermik me ujë me ngjyra. Oksidet e hekurit e kthejnë ujin në kafe

Hekuri është një nga elementët më të zakonshëm në sistemin diellor, veçanërisht në planetët tokësorë, veçanërisht në Tokë. Një pjesë e konsiderueshme e hekurit të planetëve tokësorë ndodhet në bërthamat e planetëve, ku përmbajtja e tij vlerësohet të jetë rreth 90%. Përmbajtja e hekurit në koren e tokës është 5%, dhe në mantel rreth 12%. Nga metalet, hekuri është i dyti vetëm pas aluminit për sa i përket bollëkut në kore. Në të njëjtën kohë, rreth 86% e të gjithë hekurit është në bërthamë, dhe 14% në mantel. Përmbajtja e hekurit rritet ndjeshëm në shkëmbinjtë magmatikë të përbërjes bazë, ku shoqërohet me piroksen, amfibol, olivin dhe biotitin. Në përqendrime industriale, hekuri grumbullohet gjatë pothuajse të gjitha proceseve ekzogjene dhe endogjene që ndodhin në koren e tokës. Në ujin e detit, hekuri përmbahet në sasi shumë të vogla prej 0,002-0,02 mg/l. Në ujin e lumit, është pak më e lartë - 2 mg / l.

Vetitë gjeokimike të hekurit

Tipari më i rëndësishëm gjeokimik i hekurit është prania e disa gjendjeve të oksidimit. Hekuri në një formë neutrale - metalike - përbën thelbin e tokës, ndoshta i pranishëm në mantel dhe shumë rrallë gjendet në koren e tokës. Hekuri me ngjyra FeO është forma kryesore e hekurit në mantel dhe në koren e tokës. Hekuri oksid Fe 2 O 3 është karakteristik për pjesët më të larta, më të oksiduara, të kores së tokës, në veçanti, shkëmbinjtë sedimentarë.

Për sa i përket vetive kimike kristalore, joni Fe 2+ është afër joneve Mg 2+ dhe Ca 2+, elementë të tjerë kryesorë që përbëjnë një pjesë të konsiderueshme të të gjithë shkëmbinjve tokësorë. Për shkak të ngjashmërisë së tyre kimike kristalore, hekuri zëvendëson magnezin dhe, pjesërisht, kalciumin në shumë silikate. Përmbajtja e hekurit në mineralet me përbërje të ndryshueshme zakonisht rritet me uljen e temperaturës.

mineralet e hekurit

Njihen një numër i madh xeheroresh dhe mineralesh që përmbajnë hekur. Me rëndësinë më të madhe praktike janë minerali i kuq i hekurit (hematiti, Fe 2 O 3; përmban deri në 70% Fe), minerali i hekurit magnetik (magnetiti, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; përmban 72,4% Fe), minerali i kaftë. ose limonit (gëtit dhe hidrogoetit, përkatësisht FeOOH dhe FeOOH nH 2 O). Gëtiti dhe hidrogoetiti gjenden më shpesh në koret e motit, duke formuar të ashtuquajturat "kapelë hekuri", trashësia e të cilave arrin disa qindra metra. Mund të jenë gjithashtu me origjinë sedimentare, duke rënë nga tretësirat koloidale në liqene ose zona bregdetare të deteve. Në këtë rast, formohen xeherore hekuri olitike, ose bishtajore. Vivianite Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O shpesh gjendet në to, duke formuar kristale të zeza të zgjatura dhe agregate me rreze radiale.

Sulfidet e hekurit janë gjithashtu të përhapura në natyrë - piriti FeS 2 (squfur ose pirit hekuri) dhe pirotiti. Ato nuk janë mineral hekuri - piriti përdoret për të prodhuar acid sulfurik, dhe pirotiti shpesh përmban nikel dhe kobalt.

Për sa i përket rezervave të mineralit të hekurit, Rusia renditet e para në botë. Përmbajtja e hekurit në ujin e detit është 1·10 −5 -1·10 −8%.

Mineralet e tjera të zakonshme të hekurit janë:

• Sideriti - FeCO 3 - përmban afërsisht 35% hekur. Ka një ngjyrë të verdhë në të bardhë (me një nuancë gri ose kafe në rast kontaminimi). Dendësia është 3 g / cm³ dhe fortësia është 3,5-4,5 në shkallën Mohs.
• Marcasite - FeS 2 - përmban 46.6% hekur. Ndodh në formën e kristaleve rombike bipiramidale, të verdha, si bronzi, me një densitet 4,6-4,9 g / cm³ dhe një fortësi 5-6 në shkallën Mohs.
• Lollingiti - FeAs 2 - përmban 27.2% hekur dhe shfaqet në formën e kristaleve rombike bipiramidale të bardha argjendi. Dendësia është 7-7,4 g / cm³, ngurtësia është 5-5,5 në shkallën Mohs.
• Mispikeli - FeAsS - përmban 34,3% hekur. Ndodh në formën e prizmave monoklinikë të bardhë me një densitet 5,6-6,2 g / cm³ dhe një fortësi 5,5-6 në shkallën Mohs.
• Melanteriti - FeSO 4 7H 2 O - është më pak i zakonshëm në natyrë dhe është një kristal monoklinik i gjelbër (ose gri për shkak të papastërtive) me një shkëlqim qelqor, i brishtë. Dendësia është 1,8-1,9 g / cm³.
• Vivianite - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - shfaqet në formën e kristaleve monoklinike blu-gri ose jeshile-gri me një densitet prej 2,95 g / cm³ dhe një fortësi prej 1,5-2 në shkallën Mohs.

Përveç mineraleve të mësipërme të hekurit, ekzistojnë, për shembull:

Depozitat kryesore

Sipas Shërbimit Gjeologjik të SHBA-së (vlerësimi i vitit 2011), rezervat e vërtetuara të mineralit të hekurit në botë janë rreth 178 miliardë tonë. Depozitat kryesore të hekurit janë në Brazil (vendi 1), Australi, SHBA, Kanada, Suedi, Venezuelë, Liberi, Ukrainë, Francë, Indi. Në Rusi, hekuri minohet në Anomalinë Magnetike të Kurskut (KMA), Gadishullin Kola, Karelia dhe Siberi. Kohët e fundit, një rol të rëndësishëm kanë marrë depozitat oqeanike të poshtme, në të cilat hekuri, së bashku me manganin dhe metalet e tjera të vlefshme, gjendet në nyjet.

Faturë

Në industri, hekuri merret nga minerali i hekurit, kryesisht nga hematiti (Fe 2 O 3) dhe magnetiti (FeO Fe 2 O 3).

Ka mënyra të ndryshme për të nxjerrë hekurin nga xehet. Më i zakonshmi është procesi i domenit.

Faza e parë e prodhimit është reduktimi i hekurit me karbon në një furrë shpërthimi në një temperaturë prej 2000 ° C. Në një furrë shpërthyese, karboni në formën e koksit, minerali i hekurit në formën e sinterit ose peletit dhe fluksi (si p.sh. guri gëlqeror) futen nga lart dhe takohen nga një rrymë ajri i nxehtë i injektuar nga poshtë.

Në furrë, karboni në formën e koksit oksidohet në monoksid karboni. Ky oksid formohet gjatë djegies në mungesë të oksigjenit:

Nga ana tjetër, monoksidi i karbonit rikuperon hekurin nga xeherori. Për ta bërë këtë reagim të shkojë më shpejt, monoksidi i karbonit i ndezur kalon përmes oksidit të hekurit (III):

Oksidi i kalciumit kombinohet me dioksidin e silikonit, duke formuar një skorje - metasilikat kalciumi:

Skorja, ndryshe nga dioksidi i silikonit, shkrihet në një furrë. Më e lehtë se hekuri, skorja noton në sipërfaqe - kjo veti ju lejon të ndani skorjen nga metali. Më pas, skorja mund të përdoret në ndërtim dhe bujqësi. Shkrirja e hekurit e marrë në një furrë shpërthyese përmban mjaft karbon (gize). Me përjashtim të rasteve të tilla, kur gize përdoret drejtpërdrejt, ai kërkon përpunim të mëtejshëm.

Karboni i tepërt dhe papastërtitë e tjera (squfuri, fosfori) hiqen nga giza me anë të oksidimit në furrat me vatër të hapur ose në konvertues. Furrat elektrike përdoren gjithashtu për shkrirjen e çeliqeve të lidhur.

Përveç procesit të furrës së lartë, procesi i prodhimit të drejtpërdrejtë të hekurit është i zakonshëm. Në këtë rast, minerali i grimcuar paraprakisht përzihet me argjilë të veçantë për të formuar pelet. Peletët piqen dhe trajtohen në një furrë bosht me produkte të nxehtë të konvertimit të metanit që përmbajnë hidrogjen. Hidrogjeni redukton lehtësisht hekurin:

,

ndërkohë që nuk ka ndotje të hekurit me papastërti si squfuri dhe fosfori, që janë papastërti të zakonshme në qymyr. Hekuri merret në formë të ngurtë dhe më pas shkrihet në furrat elektrike.

Hekuri kimikisht i pastër përftohet nga elektroliza e tretësirave të kripërave të tij.

Vetitë fizike

Fenomeni i polimorfizmit është jashtëzakonisht i rëndësishëm për metalurgjinë e çelikut. Është falë tranzicionit α-γ të rrjetës kristalore që ndodh trajtimi termik i çelikut. Pa këtë fenomen, hekuri si bazë e çelikut nuk do të kishte marrë një përdorim kaq të gjerë.

Hekuri është një metal mesatarisht zjarrdurues. Në një seri potencialesh standarde të elektrodës, hekuri qëndron përpara hidrogjenit dhe reagon lehtësisht me acidet e holluara. Kështu, hekuri i përket metaleve me aktivitet mesatar.

Pika e shkrirjes së hekurit është 1539 °C, pika e vlimit është 2862 °C.

Vetitë kimike

Gjendjet karakteristike të oksidimit

• Acidi nuk ekziston në formën e tij të lirë - janë marrë vetëm kripërat e tij.

Për hekurin, gjendjet e oksidimit të hekurit janë karakteristike - +2 dhe +3.

Gjendja e oksidimit +2 korrespondon me oksidin e zi FeO dhe hidroksidin jeshil Fe(OH) 2. Ato janë themelore. Në kripërat, Fe(+2) është i pranishëm si kation. Fe(+2) është një agjent i dobët reduktues.

+3 gjendje oksidimi korrespondojnë me oksidin Fe 2 O 3 kafe të kuqe dhe me hidroksid Fe(OH) 3 kafe. Kanë natyrë amfoterike, megjithëse vetitë e tyre acidike dhe bazike janë të shprehura dobët. Kështu, jonet e Fe 3+ hidrolizohen plotësisht edhe në një mjedis acid. Fe (OH) 3 shpërndahet (dhe madje jo plotësisht), vetëm në alkalet e përqendruara. Fe 2 O 3 reagon me alkalet vetëm kur shkrihet, duke dhënë ferrite (kripëra formale të një acidi që nuk ekziston në një formë të lirë të acidit HFeO 2):

Hekuri (+3) më së shpeshti shfaq veti të dobëta oksiduese.

Gjendjet e oksidimit +2 dhe +3 kalojnë lehtësisht ndërmjet tyre kur ndryshojnë kushtet redoks.

Përveç kësaj, ekziston oksidi Fe 3 O 4, gjendja formale e oksidimit të hekurit në të cilën është +8/3. Megjithatë, ky oksid mund të konsiderohet edhe si ferrit i hekurit (II) Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 .

Ekziston edhe një gjendje oksidimi prej +6. Oksidi dhe hidroksidi përkatës nuk ekzistojnë në formë të lirë, por janë marrë kripëra - ferrate (për shembull, K 2 FeO 4). Hekuri (+6) është në to në formën e një anioni. Ferratet janë agjentë të fortë oksidues.

Vetitë e një lënde të thjeshtë

Kur ruhet në ajër në temperatura deri në 200 ° C, hekuri gradualisht mbulohet me një film të dendur oksidi, i cili parandalon oksidimin e mëtejshëm të metalit. Në ajrin e lagësht, hekuri është i mbuluar me një shtresë të lirshme ndryshku, e cila nuk pengon hyrjen e oksigjenit dhe lagështisë në metal dhe shkatërrimin e tij. Ndryshku nuk ka një përbërje kimike konstante; përafërsisht formula e tij kimike mund të shkruhet si Fe 2 O 3 xH 2 O.

Komponimet e hekurit (II).

Oksidi i hekurit (II) FeO ka veti themelore, korrespondon me bazën Fe (OH) 2. Kripërat e hekurit (II) kanë një ngjyrë të gjelbër të çelur. Kur ruhen, veçanërisht në ajër të lagësht, ato marrin ngjyrë kafe për shkak të oksidimit në hekur (III). I njëjti proces ndodh gjatë ruajtjes së tretësirave ujore të kripërave të hekurit (II):

Nga kripërat e hekurit (II) në tretësirat ujore, kripa e Mohr është e qëndrueshme - amonium i dyfishtë dhe sulfat hekuri (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

Hekscianoferrati i kaliumit (III) K 3 (kripa e kuqe e gjakut) mund të shërbejë si reagent për jonet Fe 2+ në tretësirë. Kur jonet Fe 2+ dhe 3− ndërveprojnë, bluja e kthesës precipiton:

Për përcaktimin sasior të hekurit (II) në tretësirë, përdoret fenantrolina Phen, e cila formon një kompleks të kuq FePhen 3 me hekur (II) (maksimumi i thithjes së dritës - 520 nm) në një gamë të gjerë pH (4-9).

Komponimet e hekurit (III).

Përbërjet e hekurit (III) në tretësirë ​​reduktohen nga hekuri metalik:

Hekuri (III) është në gjendje të formojë sulfate të dyfishta me katione të tipit alum të ngarkuar vetëm, për shembull, KFe (SO 4) 2 - alum hekuri kaliumi, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - alum hekuri i amonit, etj.

Për zbulimin cilësor të përbërjeve të hekurit (III) në tretësirë, përdoret reaksioni cilësor i joneve Fe 3+ me jonet tiocianate SCN -. Kur jonet Fe 3+ ndërveprojnë me anionet SCN -, formohet një përzierje e komplekseve të tiocianatit të hekurit me ngjyrë të kuqe të ndezur 2+ , + , Fe(SCN) 3, -. Përbërja e përzierjes (dhe si rrjedhim edhe intensiteti i ngjyrës së saj) varet nga faktorë të ndryshëm, kështu që kjo metodë nuk është e zbatueshme për përcaktimin e saktë cilësor të hekurit.

Një reagent tjetër me cilësi të lartë për jonet Fe 3+ është hekscianoferrati i kaliumit (II) K4 (kripa e verdhë e gjakut). Kur jonet Fe 3+ dhe 4− ndërveprojnë, një precipitat blu i ndritshëm i blusë prusiane precipiton:

Komponimet e hekurit (VI).

Vetitë oksiduese të ferrateve përdoren për dezinfektimin e ujit.

Komponimet e hekurit VII dhe VIII

Ka raporte për përgatitjen elektrokimike të përbërjeve të hekurit (VIII). , , , megjithatë, nuk ka punime të pavarura që konfirmojnë këto rezultate.

Aplikacion

Mineral hekuri

Hekuri është një nga metalet më të përdorura, duke zënë deri në 95% të prodhimit metalurgjik në botë.

• Hekuri është përbërësi kryesor i çeliqeve dhe gizave - materialet më të rëndësishme strukturore.
• Hekuri mund të jetë pjesë e lidhjeve të bazuara në metale të tjera - për shembull, nikel.
• Oksidi magnetik i hekurit (magnetiti) është një material i rëndësishëm në prodhimin e pajisjeve të memories kompjuterike afatgjatë: disqe, disqe, etj.
• Pluhuri ultrafine i magnetitit përdoret në shumë printera lazer bardh e zi të përzier me granula polimer si tonik. Ai përdor ngjyrën e zezë të magnetitit dhe aftësinë e tij për t'u ngjitur në një rul transferimi të magnetizuar.
• Vetitë unike ferromagnetike të një numri lidhjesh me bazë hekuri kontribuojnë në përdorimin e tyre të gjerë në inxhinierinë elektrike për qarqet magnetike të transformatorëve dhe motorëve elektrikë.
• Kloruri i hekurit (III) (kloruri i hekurit) përdoret në praktikën radio amatore për gdhendjen e pllakave të qarkut të printuar.
• Sulfati i hekurit (sulfati i hekurit) i përzier me sulfat bakri përdoret për të kontrolluar kërpudhat e dëmshme në kopshtari dhe ndërtim.
• Hekuri përdoret si anodë në bateritë hekur-nikel, bateritë hekur-ajër.
• Tretësirat ujore të klorureve të hekurit dyvalent dhe ferrik, si dhe sulfatet e tij, përdoren si mpiksje në pastrimin e ujërave natyrale dhe të zeza në trajtimin e ujit të ndërmarrjeve industriale.

Rëndësia biologjike e hekurit

Në organizmat e gjallë, hekuri është një element i rëndësishëm gjurmë që katalizon proceset e shkëmbimit të oksigjenit (frymëmarrjes). Trupi i një të rrituri përmban rreth 3,5 gram hekur (rreth 0,02%), nga të cilët 78% janë elementi kryesor aktiv i hemoglobinës së gjakut, pjesa tjetër është pjesë e enzimave të qelizave të tjera, duke katalizuar proceset e frymëmarrjes në qeliza. Mungesa e hekurit manifestohet si sëmundje e organizmit (kloroza te bimët dhe anemia te kafshët).

Normalisht, hekuri hyn në enzima si një kompleks i quajtur hem. Në veçanti, ky kompleks është i pranishëm në hemoglobinë, proteina më e rëndësishme që siguron transportin e oksigjenit me gjak në të gjitha organet e njerëzve dhe kafshëve. Dhe është ai që njollos gjakun në një ngjyrë të kuqe karakteristike.

Komplekset e hekurit, përveç hemit, gjenden, për shembull, në enzimën metan monooksigjenazë, e cila oksidon metanin në metanol, në enzimën e rëndësishme ribonukleotide reduktazë, e cila është e përfshirë në sintezën e ADN-së.

Përbërjet inorganike të hekurit gjenden në disa baktere dhe ndonjëherë përdoren prej tyre për të lidhur azotin atmosferik.

Hekuri hyn në trupin e kafshëve dhe të njerëzve me ushqim (mëlçia, mishi, vezët, bishtajoret, buka, drithërat, panxhari janë më të pasurat në të). Është interesante që dikur spinaqi u përfshi gabimisht në këtë listë (për shkak të një gabimi shtypi në rezultatet e analizës - zeroja "shtesë" pas pikës dhjetore humbi).

Një dozë e tepërt e hekurit (200 mg ose më shumë) mund të jetë toksike. Mbidoza e hekurit depreson sistemin antioksidues të organizmit, ndaj nuk rekomandohet që personat e shëndetshëm të përdorin preparate hekuri.

Shënime

1. Enciklopedia Kimike: në 5 vëllime / Ed.: Knunyants I. L. (kryeredaktor). - M .: Enciklopedia Sovjetike, 1990. - T. 2. - S. 140. - 671 f. - 100,000 kopje.
2. Karapetyants M. Kh., Drakin S. I. Kimia e përgjithshme dhe inorganike: Libër mësuesi për universitetet. - Botimi i 4-të, i fshirë. - M.: Kimi, 2000, ISBN 5-7245-1130-4, f. 529
3. M. Vasmer. Fjalori etimologjik i gjuhës ruse. - Përparim. - 1986. - T. 2. - S. 42-43.
4. Trubachev O. N. Etimologjitë sllave. // Pyetje të gjuhësisë sllave, nr 2, 1957.
5. Borys W. Slownik etymologiczny języka polskiego. - Krakov: Wydawnictwo Literackie. - 2005. - S. 753-754.
6. Walde A. Lateinisches etymologisches Wörterbuch. - Carl Winter's Universitätsbuchhandlung. - 1906. - S. 285.
7. Meye A. Karakteristikat kryesore të grupit gjermanik të gjuhëve. - URSS. - 2010. - S. 141.
8. Matasovic R. Fjalori etimologjik i protokeltit. - Brill. - 2009. - S. 172.
9. Mallory, J. P., Adams, D. Q. Enciklopedia e Kulturës Indo-Europiane. - Fitzroy-Dearborn. - 1997. - F. 314.
10. "Matja e re e gjysmëjetës së 60 Fe". Letrat e rishikimit fizik 103 : 72502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.072502.
11. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot dhe A. H. Wapstra (2003). "Vlerësimi NUBASE i vetive bërthamore dhe të kalbjes". Fizika Bërthamore A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
12. Yu. M. Shirokov, N. P. Yudin. Fizika bërthamore. Moskë: Nauka, 1972. Kapitulli Fizika e hapësirës bërthamore.
13. R. Ripan, I. Chetyanu. Kimi inorganike // Kimia e jometaleve = Chimia metalelor. - Moskë: Mir, 1972. - T. 2. - S. 482-483. - 871 f.
14. Ari dhe metalet e çmuara
15. Shkenca e metaleve dhe trajtimi termik i çelikut. Ref. ed. Në 3 vëllime / Ed. M. L. Bershtein, A. G. Rakhshtadt. - Botimi i 4-të, i rishikuar. dhe shtesë T. 2. Bazat e trajtimit termik. Në 2 libra. Libër. 1. M.: Metalurgjia, 1995. 336 f.
16. T. Takahashi & W.A. Bassett, "Polimorfi i Hekurit me Presion të Lartë", Shkenca, Vëll. 145 #3631, 31 korrik 1964, f. 483-486.
17. Schilt A. Aplikimi analitik i 1,10-fenantrolinës dhe komponimeve të ngjashme. Oxford, Pergamon Press, 1969.
18. Lurie Yu. Yu. Manual i kimisë analitike. M., Kimi, 1989. S. 297.
19. Lurie Yu. Yu. Manual i kimisë analitike. M., Kimi, 1989, S. 315.
20. Brower G. (ed.) Udhëzues për sintezën inorganike. v. 5. M., Mir, 1985. S. 1757-1757.
21. Remy G. Kursi i kimisë inorganike. vëll 2. M., Mir, 1966. S. 309.
22. Kiselev Yu. M., Kopelev N. S., Spitsyn V. I., Martynenko L. I. Hekuri oktal // Dokl. Akademia e Shkencave e BRSS. 1987. T.292. fq.628-631
23. Perfil'ev Yu. D., Kopelev N. S., Kiselev Yu. Akademia e Shkencave e BRSS. 1987. T.296. C.1406-1409
24. Kopelev N.S., Kiselev Yu.M., Perfiliev Yu.D. Spektroskopia Mossbauer e oksokomplekseve të hekurit në gjendje më të lartë oksidimi // J. Radioanal. Nukl. Kimik. 1992. V.157. R.401-411.
25. "Normat e nevojave fiziologjike për energji dhe lëndë ushqyese për grupe të ndryshme të popullsisë së Federatës Ruse" MR 2.3.1.2432-08

Burimet (në seksionin Historia)

• G. G. Giorgadze."Teksti i Anittës" dhe disa pyetje të historisë së hershme të hititëve
• R. M. Abramishvili. Për çështjen e zhvillimit të hekurit në territorin e Gjeorgjisë Lindore, VGMG, XXII-B, 1961.
• Khakhutayshvili D. A. Mbi historinë e metalurgjisë së hekurit të lashtë kolkiane. Pyetje të historisë antike (koleksioni Kaukazian-Lindja e Mesme, numri 4). Tbilisi, 1973.
• Herodoti."Historia", 1:28.
• Homeri. Iliada, Odisea.
• Virgjili."Eneida", 3:105.
• Aristoteli.“Mbi thashethemet e pabesueshme”, II, 48. VDI, 1947, nr.2, f.327.
• Lomonosov M.V. Themelet e para të metalurgjisë.

Shiko gjithashtu

• Kategoria: Përbërjet e hekurit

Lidhjet

• Sëmundjet e shkaktuara nga mungesa dhe teprica e hekurit në trupin e njeriut

Sistemi periodik i elementeve kimike të D. I. Mendeleev
																						Fe

Është një nga elementët më të zakonshëm në koren e tokës.

Vetitë fizike të hekurit.

Hekuri- metal i lakueshëm i bardhë argjendi me rezistencë të lartë kimike. Ajo toleron mirë temperaturat dhe lagështinë e lartë. Njollon (ndryshk) shpejt në ajër dhe në ujë. Shumë plastike, i jepet mirë falsifikimit dhe rrotullimit. Ka përçueshmëri të mirë termike dhe elektrike, një ferromagnet i shkëlqyer.

Vetitë kimike të hekurit.

Hekuri metal kalimtar. Mund të ketë një gjendje oksidimi +2 dhe +3. Reagon me avujt e ujit:

3 Fe + 4 H 2 O = Fe 3 O 4 + 4 H 2 .

Por në prani të lagështirës, ​​hekuri ndryshket:

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

2 Fe + 3 Cl 2 = 2 FeCl 3 .

Fe + H 2 KËSHTU QË 4 = FeSO 4 + H 2 .

Acidet e përqendruara pasivojnë hekurin në të ftohtë, por treten kur nxehen:

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

Hidroksid hekuri (II) të marra nga veprimi i alkalit në kripërat e hekurit (II) pa qasje në oksigjen:

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

Formohet një precipitat i bardhë, i cili shpejt oksidohet në ajër:

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

Ky hidroksid është amfoterik; kur nxehet, shpërndahet në alkale me formimin e heksahidroferatit:

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

Format e hekurit dy kripëra komplekse hekuri:

• kripë e verdhë e gjakut K 4 [ Fe(CN) 6 ];
• kripë e kuqe e gjakut K 3 [ Fe(CN) 6 ].

Këto komponime janë cilësore për përcaktimin e joneve të hekurit. Kompleksi Blu prusiane:

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

Përdorimi i hekurit.

Hekuri është një komponent thelbësor i procesit të frymëmarrjes. Është pjesë e hemoglobinës së gjakut, është e përfshirë në transferimin e oksigjenit nga mushkëritë në inde. Në natyrë, hekuri gjendet në përbërjen e xeheve dhe mineraleve.