АдукацыяСярэднюю адукацыю і школы

Хімічнае і фізічныя ўласцівасці жалеза

Жалеза - усім вядомы хімічны элемент. Ён адносіцца да сярэдніх па хімічнай актыўнасці металах. Ўласцівасці і прымяненне жалеза мы разгледзім у гэтым артыкуле.

Распаўсюджанасць ў прыродзе

Існуе даволі вялікая колькасць мінералаў, у склад якіх уваходзіць феррум. Перш за ўсё, гэта магнетыт. Ён на семдзесят два адсотка складаецца з жалеза. Яго хімічная формула - Fe 3 O 4. Дадзены мінерал яшчэ называюць магнітны жалязняк. Ён валодае светла-шэрым колерам, часам з цёмна-шэрым, аж да чорнага, з металічным бляскам. Найбольшая яго радовішча сярод краін СНД знаходзіцца на Ўрале.

Наступны мінерал з высокім утрыманнем жалеза - гематыт - ён на семдзесят адсоткаў складаецца з дадзенага элемента. Яго хімічная формула - Fe 2 O 3. Яго яшчэ называюць чырвоным жалязняком. Ён валодае афарбоўкай ад чырвона-карычневай да чырвона-шэрай. Найбольшая радовішча на тэрыторыі краін СНД знаходзіцца ў Крывым Рогу.

Трэці па змесце феррум мінерал - лімонам. Тут жалеза шестдесят адсоткаў ад агульнай масы. Гэта кристаллогидрат, гэта значыць у яго крышталічную рашотку ўплецены малекулы вады, яго хімічная формула - Fe 2 O 3 • H 2 O. Як зразумела з назвы, дадзены мінерал мае жоўта-карычняваты колер, зрэдку буры. Ён з'яўляецца адным з галоўных складальнікаў прыродных охр і выкарыстоўваецца ў якасці пігмента. Яго таксама называюць буры жалязняк. Самыя буйныя месцы залягання - Крым, Урал.

У сидерите, так званым шпатовом Жалязняк, сорак восем адсоткаў феррум. Яго хімічная формула - FeCO 3. Яго структура неаднастайная і складаецца з злучаных разам крышталяў рознага колеру: шэрых, бледна-зялёных, шэра-жоўтых, карычнева-жоўтых і інш.

Апошні часта сустракаецца ў прыродзе мінерал з высокім утрыманнем феррум - пірыту. Ён валодае такой хімічнай формулай FeS 2. Жалеза ў ім знаходзіцца сорак шэсьць адсоткаў ад агульнай масы. Дзякуючы атама серы дадзены мінерал мае залаціста-жоўтую афарбоўку.

Многія з разгледжаных мінералаў прымяняюцца для атрымання чыстага жалеза. Акрамя таго, гематыт выкарыстоўваюць у вырабе упрыгожванняў з натуральных камянёў. Ўкрапванні пірыту могуць мецца ў упрыгожваннях з лазурита. Акрамя гэтага, у прыродзе жалеза сустракаецца ў складзе жывых арганізмаў - яно з'яўляецца адным з найважнейшых кампанентаў клеткі. Дадзены мікраэлемент абавязкова павінен паступаць у арганізм чалавека ў дастатковай колькасці. Лячэбныя ўласцівасці жалеза шмат у чым звязаныя з тым, што дадзены хімічны элемент з'яўляецца асновай гемаглабіну. Таму ўжыванне феррум добра адбіваецца на стане крыві, а такім чынам, і ўсяго арганізма ў цэлым.

Жалеза: фізічныя і хімічныя ўласцівасці

Разгледзім па парадку два гэтых вялікіх падзелу. Фізічныя ўласцівасці жалеза - гэта яго знешні выгляд, шчыльнасць, тэмпература плаўлення і т. Д. Гэта значыць усе адметныя рысы рэчывы, якія звязаны з фізікай. Хімічныя ўласцівасці жалеза - гэта яго здольнасць ўступаць у рэакцыю з іншымі злучэннямі. Пачнем з першых.

Фізічныя ўласцівасці жалеза

У чыстым выглядзе пры нармальных умовах гэта цвёрдае рэчыва. Яно валодае серабрыста-шэрым колерам і ярка выяўленым металічным бляскам. Механічныя ўласцівасці жалеза ўключаюць у сябе ўзровень цвёрдасці па шкале Мооса. Яна роўная чатыром (сярэдняя). Жалеза валодае добрай электропроводностью і цеплаправоднасцю. Апошнюю асаблівасць можна адчуць, дакрануўшыся да жалезнага прадмета ў халодным памяшканні. Бо гэты матэрыял хутка праводзіць цяпло, ён за кароткі прамежак часу забірае большую яго частку з вашай скуры, і таму вы адчуваеце холад. Дакрануўшыся, да прыкладу, да дрэва, можна адзначыць, што яго цеплаправоднасць нашмат ніжэй. Фізічныя ўласцівасці жалеза - гэта і яго тэмпературы плаўлення і кіпення. Першая складае 1539 градусаў па шкале Цэльсія, другая - 2860 градусаў па Цэльсіі. Можна зрабіць выснову, што характэрныя ўласцівасці жалеза - добрая пластычнасць і лёгкаплаўкага. Але і гэта яшчэ далёка не ўсё.

Таксама ў фізічныя ўласцівасці жалеза ўваходзіць і яго ферамагнітных. Што гэта такое? Жалеза, магнітныя ўласцівасці якога мы можам назіраць на практычных прыкладах кожны дзень, - адзіны метал, які валодае такой унікальнай адметнай рысай. Гэта тлумачыцца тым, што дадзены матэрыял здольны намагнічваюцца пад дзеяннем магнітнага поля. А па спыненні дзеяння апошняга жалеза, магнітныя ўласцівасці якога толькі што сфармаваліся, яшчэ надоўга само застаецца магнітам. Такі феномен можна растлумачыць тым, што ў структуры дадзенага металу прысутнічае мноства свабодных электронаў, якія здольныя перасоўвацца.

З пункту гледжання хіміі

Дадзены элемент ставіцца да металаў сярэдняй актыўнасці. Але хімічныя свойста жалеза з'яўляюцца тыповымі і для ўсіх астатніх металаў (акрамя тых, якія знаходзяцца правей вадароду ў электрахімічным шэрагу). Яно здольна рэагаваць з многімі класамі рэчываў.

Пачнем з простых

Феррум уступае ва ўзаемадзеянне з килородом, азотам, галагенавыя (ёдам, бромам, хлорам, фторам), фосфарам, карбоном. Першае, што трэба разгледзець, - рэакцыі з оксигеном. Пры спальванні феррум ўтвараюцца яго аксіды. У залежнасці ад умоў правядзення рэакцыі і прапорцый паміж двума ўдзельнікамі яны могуць быць розныя. Як прыклад такога роду узаемадзеянням можна прывесці наступныя ўраўненні рэакцый: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4. І ўласцівасці аксіду жалеза (як фізічныя, так і хімічныя) могуць быць разнастайнымі, у залежнасці ад яго разнавіднасці. Такога роду рэакцыі адбываюцца пры высокіх тэмпературах.

Наступнае - узаемадзеянне з азотам. Яно таксама можа адбыцца толькі пры ўмове награвання. Калі ўзяць шэсць молей жалеза і адзін моль азоту, атрымаем два молячы нітрыду жалеза. Раўнанне рэакцыі будзе выглядаць наступным чынам: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.

Пры ўзаемадзеянні з фосфарам утворыцца фасфід. Для правядзення рэакцыі неабходныя такія кампаненты: на тры молячы феррум - адзін моль фосфару, у выніку ўтворыцца адзін моль фасфіду. Раўнанне можна запісаць наступным чынам: 3Fe + P = Fe 3 P.

Акрамя таго, сярод рэакцый з простымі рэчывамі можна таксама вылучыць ўзаемадзеянне з шэрай. Пры гэтым можна атрымаць сульфід. Прынцып, па якім адбываецца працэс адукацыі дадзенага рэчыва, падобны да апісаным вышэй. А менавіта адбываецца рэакцыя далучэння. Для ўсіх хімічных узаемадзеянняў падобнага роду патрэбныя спецыяльныя ўмовы, у асноўным гэта высокія тэмпературы, радзей - каталізатары.

Таксама распаўсюджаны ў хімічнай прамысловасці рэакцыі паміж жалезам і галагенавыя. Гэта хлараванне, бромирование, йодирование, фтараванне. Як зразумела з назваў саміх рэакцый, гэта працэс далучэння да атама феррум атамаў хлору / брому / ёду / фтору з адукацыяй хларыду / браміду / ёдыду / фтарыду адпаведна. Дадзеныя рэчывы шырока выкарыстоўваюцца ў разнастайных галінах прамысловасці. Акрамя таго, феррум здольны злучацца з крэмніем пры высокіх тэмпературах. Дзякуючы таму што хімічныя ўласцівасці жалеза разнастайныя, яго часта выкарыстоўваюць у хімічнай галіны прамысловасці.

Феррум і складаныя рэчывы

Ад простых рэчываў пяройдзем да тых, малекулы якіх складаюцца з двух і больш розных хімічных элементаў. Першае, што трэба згадаць, - рэакцыю феррум з вадой. Тут выяўляюцца асноўныя ўласцівасці жалеза. Пры награванні вады разам з жалезам утворыцца основный аксід (завецца ён так таму, што пры ўзаемадзеянні з той жа вадой ўтварае гідраксід, па-іншаму кажучы - падстава). Такім чынам, калі ўзяць па адным малю абодвух кампанентаў, утвараюцца такія рэчывы, як дыяксід феррум і вадарод ў выглядзе газу з рэзкім пахам - таксама ў малярных прапорцыях адзін да аднаго. Раўнанне такога роду рэакцыі можна запісаць наступным чынам: Fe + H 2 O = FeO + H 2. У залежнасці ад прапорцый, у якіх змяшаць гэтыя два кампанента, можна атрымаць ды- альбо триоксид жалеза. Абодва гэтых рэчывы вельмі распаўсюджаныя ў хімічнай прамысловасці, а таксама выкарыстоўваюцца ў многіх іншых галінах.

З кіслотамі і солямі

Бо феррум знаходзіцца лявей вадароду ў электрахімічным шэрагу актыўнасці металаў, ён спосособен выцясняць дадзены элемент са злучэнняў. Прыкладам гэтага з'яўляецца рэакцыя замяшчэння, якую можна назіраць пры даданні жалеза да кіслаце. Напрыклад, калі змяшаць у аднолькавых малярных прапорцыях жалеза і сульфатнай кіслату (яна ж серная) сярэдняй канцэнтрацыі, у выніку атрымаем сульфат жалеза (ІІ) і вадарод у аднолькавых малярных прапорцыях. Раўнанне такой рэакцыі будзе выглядаць такім чынам: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

Пры ўзаемадзеянні з солямі праяўляюцца аднаўленчыя ўласцівасці жалеза. Гэта значыць з дапамогай яго можна вылучыць менш актыўны метал з солі. Напрыклад, калі ўзяць адзін моль сульфату медзі і столькі ж феррум, то можна атрымаць сульфат жалеза (ІІ) і чыстую медзь ў аднолькавых малярных прапорцыях.

Значэнне для арганізма

Адзін з самых распаўсюджаных у зямной кары хімічных элементаў - жалеза. Ўласцівасці рэчывы мы ўжо разгледзелі, цяпер падыдзем да яго з біялагічнай пункту гледжання. Феррум выконвае вельмі важныя функцыі як на клеткавым узроўні, так і на ўзроўні ўсяго арганізма. У першую чаргу жалеза з'яўляецца асновай такога бялку, як гемаглабін. Ён неабходны для транспарту кіслароду па крыві ад лёгкіх да ўсіх тканак, органам, да кожнай клетцы арганізма, у першую чаргу да нейронных галаўнога мозгу. Таму карысныя ўласцівасці жалеза немагчыма пераацаніць.

Акрамя таго што ён уплывае на кровеобразование, феррум таксама важны для паўнавартаснага функцыянавання шчытападобнай залозы (для гэтага патрэбны не толькі ёд, як некаторыя лічаць). Таксама жалеза прымае ўдзел ва ўнутрыклеткавага абмене рэчываў, рэгулюе імунітэт. Яшчэ феррум ў асабліва вялікай колькасці ўтрымліваецца ў клетках печані, бо дапамагае нейтралізаваць шкодныя рэчывы. Таксама ён з'яўляецца адным з галоўных кампанентаў многіх відаў ферментаў нашага арганізма. У сутачным рацыёне чалавека павінна ўтрымлівацца ад дзесяці да дваццаці міліграм дадзенага мікраэлемента.

Прадукты, багатыя жалезам

Такіх нямала. Яны ёсць як расліннага, так і жывёльнага паходжання. Першыя - гэта трава, бабовыя, крупы (у асаблівасці грэчка), яблыкі, грыбы (белыя), сухафрукты, шыпшыннік, грушы, персікі, авакада, гарбуз, міндаль, фінікі, памідоры, брокалі, капуста, чарніца, ажына, салера і інш . Другія - печань, мяса. Ужыванне прадуктаў з высокім утрыманнем жалеза асабліва важна ў перыяд цяжарнасці, так як арганізм фарміруецца плёну патрабуе вялікай колькасці дадзенага мікраэлемента для паўнавартаснага росту і развіцця.

Прыкметы недахопу ў арганізме жалеза

Сімптомамі занадта маленькай колькасці феррум, які паступае ў арганізм, з'яўляюцца стомленасць, пастаяннае замярзанне рук і ног, дэпрэсіі, ломкасць валасоў і пазногцяў, зніжэнне інтэлектуальнай актыўнасці, стрававальныя засмучэнні, нізкая працаздольнасць, парушэнні ў працы шчытападобнай залозы. Калі вы заўважылі некалькі з гэтых сімптомаў, то варта павялічыць колькасць прадуктаў з утрыманнем жалеза ў сваім рацыёне альбо купіць вітаміны або харчовыя дабаўкі з утрыманнем феррум. Таксама абавязкова трэба звярнуцца да ўрача, калі якія-небудзь з гэтых сімптомаў вы адчуваеце занадта востра.

Выкарыстанне феррум ў прамысловасці

Прымяненне і ўласцівасці жалеза цесна звязаныя. У сувязі з яго ферамагнітных, яго ўжываюць для вырабу магнітаў - як больш слабых для бытавых мэтаў (сувенірныя магніты на халадзільнік і т. Д.), Так і больш моцных - для прамысловых мэтаў. У сувязі з тым што разгляданы метал валодае высокай трываласцю і цвёрдасцю, яго са старажытнасці выкарыстоўвалі для вырабу зброі, даспехаў і іншых ваенных і бытавых інструментаў. Дарэчы, яшчэ ў Старажытным Егіпце было вядома метэарытнага жалеза, ўласцівасці якога пераўзыходзяць такія ў звычайнага металу. Таксама такое асаблівае жалеза выкарыстоўвалася і ў Старажытным Рыме. З яго выраблялі элітнае зброю. Шчыт ці меч, выкананы з метэарытнага металу, мог мець толькі вельмі багаты і знакаміты чалавек.

Наогул, метал, які мы разглядаем у дадзеным артыкуле, з'яўляецца самым рознабакова выкарыстоўваным сярод усіх рэчываў дадзенай групы. Перш за ўсё, з яго вырабляюцца сталь і чыгун, якія прымяняюцца для вытворчасці разнастайных вырабаў, неабходных як у прамысловасці, так і ў паўсядзённым жыцці.

Чыгуном называецца сплаў жалеза і вугляроду, у якім другога прысутнічае ад 1,7 да 4,5 працэнта. Калі другога менш, чым 1,7 адсотка, то такога роду сплаў называецца сталлю. Калі вугляроду ў складзе прысутнічае каля 0,02 працэнта, то гэта ўжо звычайнае тэхнічнае жалеза. Прысутнасць у сплаве вугляроду неабходна для надання яму большай трываласці, тэрмаўстойлівасці, стойкасці да іржаўлення.

Акрамя таго, у сталі можа ўтрымлівацца шмат іншых хімічных элементаў у якасці прымешак. Гэта і марганец, і фосфар, і крэмній. Таксама ў такога роду сплаў для надання яму вызначаных якасцяў могуць быць дададзеныя хром, нікель, малібдэн, вальфрам і многія іншыя хімічныя элементы. Віды сталі, у якіх прысутнічае вялікая колькасць крэмнію (каля чатырох працэнтаў), выкарыстоўваюцца ў якасці трансфарматарных. Тыя, у складзе якіх шмат марганца (аж да дванаццаці-чатырнаццаці адсоткаў), знаходзяць сваё прымяненне пры вырабе дэталяў чыгунак, млыноў, драбнілак і іншых інструментаў, часткі якіх схільныя хуткаму сціранню.

Малібдэн ўводзяць у склад сплаву, каб зрабіць яго больш тэрмаўстойлівыя - такія сталі выкарыстоўваюцца ў якасці інструментальных. Акрамя таго, для атрымання ўсім вядомых і часта выкарыстоўваюцца ў побыце ў выглядзе нажоў і іншых бытавых інструментаў нержавеючых сталяў неабходна даданне ў сплаў хрому, нікеля і тытана. А для таго каб атрымаць ударостойкость, высокатрывалую, пластычную сталь, досыць дадаць да яе ванадый. Пры ўвядзеннi ў склад ніёбія можна дамагчыся высокай ўстойлівасці да карозіі і ўздзеяння хімічна агрэсіўных рэчываў.

Мінерал магнетыт, які быў згаданы ў пачатку артыкула, патрэбен для вырабу жорсткіх дыскаў, карт памяці і іншых прыладаў падобнага тыпу. Дзякуючы магнітным уласцівасцям, жалеза можна знайсці ў прыладзе трансфарматараў, рухавікоў, электронных вырабаў і інш. Акрамя таго, феррум могуць дадаваць у сплавы іншых металаў для надання ім большай трываласці і механічнай устойлівасці. Сульфат дадзенага элемента ўжываюць у садаводстве для барацьбы з шкоднікамі (разам з сульфатам медзі). Хларыды жалеза з'яўляюцца незаменнымі пры ачыстцы вады. Акрамя таго, парашок магнетита выкарыстоўваецца ў чорна-белых друкарках. Галоўны спосаб прымянення пірыту - атрыманне з яго сернай кіслаты. Дадзены працэс адбываецца ў лабараторных умовах у тры этапы. На першай стадыі пірыту феррум спальваюць, атрымліваючы пры гэтым аксід жалеза і дыяксід серы. На другім этапе адбываецца ператварэнне дыяксіду сульфура ў яго триоксид пры ўдзеле кіслароду. І на завяршальнай стадыі атрыманае рэчыва прапускаюць праз вадзяной пар ў прысутнасці каталізатараў, тым самым і атрымліваючы серную кіслату.

атрыманне жалеза

У асноўным здабываюць дадзены метал з двух асноўных яго мінералаў: магнетита і гематита. Робяць гэта з дапамогай аднаўлення жалеза з яго злучэнняў вугляродам ў выглядзе коксу. Робіцца гэта ў даменных печах, тэмпература у якіх дасягае двух тысяч градусаў па шкале Цэльсія. Акрамя таго, ёсць спосаб аднаўлення феррум вадародам. Для гэтага неабавязкова наяўнасць даменнай печы. Для ажыццяўлення гэтага метаду бяруць спецыяльную гліну, змешваюць яе з здробненай рудой і апрацоўваюць вадародам ў шахтавай печы.

заключэнне

Ўласцівасці і прымяненне жалеза разнастайныя. Гэта, бадай, самы важны ў нашым жыцці метал. Стаўшы вядомым чалавецтву, ён заняў месца бронзы, якая на той момант была асноўным матэрыялам для вырабу ўсіх прылад працы, а таксама зброі. Сталь і чыгун шмат у чым пераўзыходзяць сплаў медзі з волавам з пункту гледжання сваіх фізічных уласцівасцяў, ўстойлівасці да механічных уздзеянняў.

Акрамя таго, жалеза на нашай планеце больш распаўсюджана, чым многія іншыя металы. Масавая доля яго ў зямной кары складае амаль пяць адсоткаў. Гэта чацвёрты па распаўсюджанасці ў прыродзе хімічны элемент. Таксама дадзены хімічны элемент вельмі важны для нармальнага функцыянавання арганізма жывёл і раслін, перш за ўсё таму, што на яго аснове пабудаваны гемаглабін. Жалеза з'яўляецца найважнейшым мікраэлементам, ужыванне якога важна для падтрымання здароўя і нармальнай работы органаў. Акрамя вышэйпералічанага, гэта адзіны метал, які валодае унікальнымі магнітнымі ўласцівасцямі. Без феррум немагчыма ўявіць наша жыццё.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.unansea.com. Theme powered by WordPress.