De kemiska och fysikaliska egenskaperna av järn

Järn - ett välkänt kemiskt element. Den hänvisar till genomsnittet av den reaktiva metallen. Egenskaper och tillämpningar av järn kommer att diskuteras i denna artikel.

Prevalensen i naturen

Det är en ganska stor mängd mineraler, bland annat Ferrum. Först och främst är det magnetit. Han är sjuttiotvå procent består av järn. Dess kemiska formel - Fe ₃ O _4. Detta mineral även känd som magnetit. Den har en ljusgrå färg, ibland med en mörkgrå till svart med en metallisk lyster. Hans största insättningen ligger i Ural i OSS.

Nästa mineral med en hög järnhalt - hematit - innefattar det sjuttio procent av detta element. Dess kemiska formel - Fe ₂ O _3. Det kallas också hematit. Den har en färg från rödbrun till röd-grå. Den största gruvan i CIS i Krivoy Rog.

Den tredje mineralinnehåll FERRUM - limonit. Här järn shestdesyat procent av den totala vikten. Denna kristallina, dvs i sitt kristallgitter vävda vattenmolekylen, dess kemiska formeln - Fe ₂ O ₃ • H ₂ O. Som namnet antyder, har detta mineral en gul-brunaktig färg, ibland brunt. Han är en av de viktigaste komponenterna i naturliga ockra och används som ett pigment. Det kallas också limonit. Den största platsen för händelsen - Krim, Ural.

Den siderit, den så kallade siderit, fyrtioåtta procent av Ferrum. Dess kemiska formel - FeCO _3. Dess struktur är inte homogen och består av en annan färg är sammankopplade kristaller: grå, gräns grön, grå-gult, gulbrunt, och andra.

Den senare är ofta ett naturligt förekommande mineral med hög halt FERRUM - pyrit. Det har en kemisk formel FeS _2. Järn i det är fyrtiosex procent av den totala vikten. På grund av de svavelatomer av mineralet har en gyllengul färg.

Många av de undersökta mineraler som används för att producera rent järn. Dessutom är hematit används vid tillverkning av smycken från naturliga stenar. Pyrit inneslutningar kan förekomma i smycken från lapis lazuli. Dessutom fann den typ av järn i sammansättningen av levande organismer - det är en av de viktigaste komponenterna i cellen. Detta spårämne måste ange den mänskliga kroppen i tillräcklig mängd. Medicinska egenskaper av järn till stor del beror på det faktum att denna kemiska elementet är grunden av hemoglobinet. Därför är användningen av Ferrum bra för blod tillstånd, och därmed hela organismen.

Hårdvara: fysikaliska och kemiska egenskaper

Tänk på order av dessa två stora delar. Fysikaliska egenskaper av järn - är dess utseende, täthet, smältpunkt, etc. Det är, alla de utmärkande dragen av ämnen som är förknippade med fysik ... Kemiska egenskaperna hos järn - är dess förmåga att reagera med andra föreningar. Låt oss börja med den första.

De fysikaliska egenskaperna av järn

I sin rena form vid normala förhållanden är en fast substans. Den har en silvergrå färg och en uttalad metallglans. Mekaniska egenskaper innefattar järn nivå av hårdhet på Mohs skala. Det är lika med fyra (genomsnitt). Iron har god elektrisk ledningsförmåga och värmeledningsförmåga. Den senare funktionen kan kännas genom att trycka på järn objekt i ett kallt rum. Eftersom detta material leder värme snabbt, tar han på kort tid en stor del av huden, så att du känner kallt. Touching, till exempel träd, bör det noteras att dess värmeledningsförmåga är mycket lägre. Fysikaliska egenskaperna hos järn - att dess smält och koktemperatur. Den första är 1539 grader Celsius, och den andra - 2860 grader Celsius. Det kan konstateras att de karakteristiska egenskaper av järn - god plasticitet och flytbarhet. Men det är inte allt.

Även i de fysiska egenskaperna av järn och en del av det är ferromagnetiskt. Vad är det? Järn, de magnetiska egenskaper som vi kan se i praktiska exempel varje dag - den enda metall som har en unik utmärkande. Detta beror på att det aktiva materialet är i stånd att magnetiseras av magnetfältet. Och avslutningen av den sista järn, magnetiska egenskaper som just hade bildats, under en lång tid varit en magnet själv. Detta fenomen kan förklaras av det faktum att strukturen av metallen är närvarande ett flertal av fria elektroner, som är i stånd att röra sig.

När det gäller kemi

Detta element gäller metaller genomsnittliga aktivitet. Emellertid kemiska järn egenskaper är typiska för alla andra metaller (andra än de som är till höger av vätet i den elektrokemiska serien). Det är möjligt att svara på många klasser av substanser.

Låt oss börja med det enkla

Ferrum reagerade med kilorodom, kväve, halogen (jod, brom, klor, fluor), fosfor, kol. Den första sak att tänka på - reaktionen med syrehaltig. Vid förbränning Ferrum dess oxider bildas. Beroende på reaktionsbetingelserna och proportionerna mellan de två parterna kan de varieras. Som ett exempel på sådana interaktioner kan resultera i följande reaktionsekvation: 2Fe + O ₂ = 2FeO; 4Fe + 3O ₂ = 2Fe ₂ O _3; 3fe + 2O ₂ = Fe ₃ O _4. Och egenskaperna hos järnoxid (både fysisk och kemisk) kan varieras, beroende på dess sort. Sådana reaktioner inträffar vid höga temperaturer.

Nästa - interaktion med kväve. Det kan också förekomma endast under förutsättning av värme. Om vi tar sex mol av järn per mol kväve erhålla två mol järnnitrid. Reaktionsekvationen är som följer: 6Fe + N ₂ = 2Fe ₃ N.

Genom reaktion med fosfor bildas fosfid. För reaktionen, sådana komponenter är nödvändiga: tre Ferrum mol - per mol fosfor, bildas som ett resultat av en mol fosfid. Ekvationen kan skrivas enligt följande: 3Fe + P = Fe ₃ P.

Vidare kan interaktion även isoleras från bland elementära svavel ämnen reaktioner. är det således möjligt att erhålla sulfiden. Den princip på vilken processen för bildandet av ämnet, liknande de som beskrivits ovan. Nämligen, det finns en additionsreaktion. För alla kemiska interaktioner av detta slag kräver särskilda villkor, främst i hög temperatur, åtminstone - katalysatorer.

Det är också vanligt inom den kemiska industrin reaktion mellan järn och halogener. Denna klorering, bromering, jodering, fluore. Som namnet i sig reaktioner, en process för att ansluta sig till Ferrum atomer kloratomer / brom / jod / fluorid för att bilda klorid / bromid / jodid / fluorid respektive. Dessa material används ofta i en mängd olika branscher. Vidare ferrum kan anslutas med kisel vid höga temperaturer. På grund av det faktum att de kemiska egenskaperna av järn varierar, är det ofta används inom den kemiska industrin.

Ferrum och komplexa ämnen

Från enkla substanser passerar till vars molekyler består av två eller flera olika kemiska element. Det första att nämna - Ferrum reaktion med vatten. Det visas de grundläggande egenskaperna hos järn. Vid uppvärmning vatten tillsammans med järn bildas basisk oxid (det kallas så eftersom den bildar en hydroxid, med andra ord när de interagerar med samma vatten - bas). Så, är om vi tar en mol av båda komponenterna bildas sådana substanser som ferrum dioxid och vätgas med en stickande lukt - som i molära proportioner av 12:59. Ekvationen för sådana reaktioner kan skrivas enligt följande: Fe + H ₂ O = FeO + H _2. Beroende på de proportioner i vilka för att blanda de två komponenterna, kan man erhålla en di- eller järn trioxid. Båda dessa medel är mycket vanliga inom den kemiska industrin, och används också i många andra branscher.

Med syror och salter

Eftersom ferrum är kvar av väte i den elektrokemiska serien av metaller aktivitet, spososoben det förskjuta aktivt element av föreningar. Ett exempel på detta är den substitutionsreaktion, som kan observeras vid tillsats järn till syra. Till exempel, om det blandas i lika molära proportioner av järn och sulfat-syra (aka svavelsyra) medelkoncentration, som ett resultat erhåller vi järnsulfat (II) och väte i lika molära proportioner. Ekvationen för en sådan reaktion skulle se ut så här: Fe + H ₂ SO ₄ = FeSO ₄ + H _2.

Under interaktion med salter av järn manifest reducerande egenskaper. Det vill säga, att använda den kan särskiljas från mindre aktiva metallsalter. Till exempel, om vi tar en mol kopparsulfat och samma Ferrum, kan vi erhålla järnsulfat (II) och ren koppar i lika molära proportioner.

Värdet för organismen

En av de vanligaste i jordskorpan av grundämnen - järn. Materiens egenskaper har vi redan övervägas, och nu kommer vi till det ur biologisk synvinkel. Ferrum har en mycket viktig funktion på cellnivå och på nivån för hela organismen. Primärt järnet är grunden för ett sådant protein är hemoglobin. Det är nödvändigt för syretransport av blodet från lungorna till alla vävnader, organ, till varje cell i kroppen, särskilt till hjärnans nervceller. Därför kan de positiva egenskaperna av järn inte nog understrykas.

Dessutom påverkar kroveobrazovanie är Ferrum också viktigt för den normala funktionen hos sköldkörteln (det kräver inte bara jod, som vissa tror). Dessutom är järn inblandad i intracellulär metabolism, reglerar immunförsvaret. Närmare bestämt ferrum i stora mängder finns i leverceller, eftersom det bidrar till att neutralisera skadliga ämnen. Han är också en av de viktigaste komponenterna i många typer av enzymer i vår kropp. Den dagliga människans kost bör innehålla tio till tjugo milligram spårämne.

Livsmedel rika på järn

Så mycket. De äter både vegetabiliskt och animaliskt ursprung. Först - detta är spannmål, baljväxter, spannmål (särskilt bovete), äpplen, svamp (vit), torkad frukt, nypon, päron, persikor, avokado, pumpa, mandlar, fikon, tomater, broccoli, kål, blåbär, björnbär, selleri, etc. . För det andra - lever, kött. Användning av en hög järnhalt produkt är särskilt viktigt under graviditet, eftersom kroppen av fostret bildas kräver en stor mängd av mikro för god tillväxt och utveckling.

Tecken på en brist på järn i kroppen

Symtom på alltför liten mängd Ferrum in i kroppen är trötthet, konstant frysning händer och fötter, depression, sprött hår och naglar, intellektuell aktivitet minskning, matsmältning, låg prestanda, fel på sköldkörteln. Om du märker några av dessa symtom, är det nödvändigt att öka antalet produkter som innehåller järn i din kost eller att köpa vitaminer eller kosttillskott som innehåller Ferrum. Var också noga med att rådfråga din läkare om något av dessa symtom du känner alltför dåligt.

Användning Ferrum Industry

Ansökan och egenskaper av järn är nära besläktade. På grund av sin ferromagnetiska, det används för tillverkning av magneter - både svagare för hemmabruk (souvenir magneter på kylskåp, etc ...) och mer kraftfulla - för industriella ändamål. På grund av det faktum att den aktuella metallen har hög hållfasthet och hårdhet, med sin antiken användes för vapen, rustningar och andra militära och inhemska instrument. Förresten, i det gamla Egypten har det varit känt explosionsartade järn med egenskaper som är överlägsna de hos en konventionell metall. Också en speciell järn användes i det antika Rom. Från det producerade en elit vapen. Sköld eller ett svärd gjord av blixt metall, bara kan ha en mycket rik och framstående man.

I allmänhet är metallen, som vi anser i den här artikeln, den mest mångsidiga av alla de ämnen som används av gruppen. Först av allt, gjorde han stål och gjutjärn, som används för tillverkning av olika produkter som krävs inom industrin och i vardagen.

Gjutjärn kallas järn och kol-legering, varvid den andra närvarande från 1,7 till 4,5 procent. Om den andra är mindre än 1,7 procent, då denna typ av legering känd som stål. Om kol är närvarande i kompositionen av cirka 0,02 procent, då är det en vanlig kommersiell järn. Närvaro av kol i legeringen som behövs för att förläna större styrka, termisk stabilitet, beständighet mot rost.

Vidare, i stålet kan innehålla många andra element som föroreningar. Detta mangan och fosfor och kisel. Även i denna typ av legering för att ge vissa egenskaper kan tillsättas krom, nickel, molybden, volfram, och många andra kemiska element. Typer av stål, i vilka en stor mängd kiseldioxid närvarande (ca fyra procent), som används som en transformator. De som i sammansättningen av vilka en massa av mangan (upp till tolv eller fjorton procent) finna tillämpning vid tillverkning av delar av järnvägar, kvarnar, slipmaskiner och andra verktyg, delar av vilka är föremål för snabb nötning.

Molybden införes i legeringskompositionen, för att göra den mer termiskt stabilt - såsom det stål som används i verktyget. Dessutom, för att erhålla alla de kända och som vanligen används i hushåll i form av knivar och andra hushållsverktyg rostfria stål måste tillsättas i kromlegering, nickel och titan. Och för att få slagtålig, hög hållfasthet, formbarhet, är det tillräckligt att lägga vanadin. Vid inträde in i niob kan uppnå en hög motståndskraft mot korrosion och kemiskt aggressiva ämnen.

Mineral magnetit, som tidigare i denna artikel nämndes, måste du tillverka hårddiskar, minneskort och andra enheter av denna typ. På grund av de magnetiska egenskaperna av järn kan finnas i anordningen av transformatorer, motorer, och andra elektroniska produkter. Dessutom kan ferrum lägga till andra metallegeringar för att ge större hållfasthet och mekanisk stabilitet. Sulfat detta element används i trädgårdsodling för bekämpning av skadedjur (tillsammans med kopparsulfat). Järnklorider är oumbärliga i vattenrening. Vidare är magnetitpulver som används i svart-vita skrivare. Den huvudsakliga metoden för applicering av pyrit - härledning däri svavelsyra. Denna process sker i laboratoriet i tre steg. I det första steget pyrit bränd Ferrum att ge ferrioxid och svaveldioxid. Det andra steget är omvandlingen av svaveldioxid i dess trioxid, med deltagande av syre. Och det sista steget det resulterande materialet leds genom vattenånga i närvaro av katalysatorer, och därmed för att ge svavelsyra.

Att få järn

Princip aktiv metall utvinns ur dess två stora mineraler: magnetit och hematit. Göra detta med en minskning av järn från sina kolföreningar i form av koks. Detta görs i en masugn, i vilket temperaturen når två tusen grader Celsius. Dessutom finns det ett sätt att återställa Ferrum väte. För detta ändamål närvaron eventuellt av en masugn. För att genomföra denna metod tar en speciell lera, blandas det med den krossade malmen och behandlas med väte i schaktugnen.

slutsats

Egenskaper och tillämpningar av järn varieras. Detta är kanske den viktigaste i våra liv metall. Att bli känd för människan, tog han plats i brons, som på den tiden var det viktigaste materialet för tillverkning av verktyg och vapen. Stål och järn på många sätt är överlägsna den legering av koppar och tenn i form av dess fysikaliska egenskaper, beständighet mot mekanisk påfrestning.

Dessutom är järn på vår planet vanligare än många andra metaller. Massfraktion i jordskorpan är nästan fem procent. Det är den fjärde mest förekommande grundämne i naturen. Dessutom är mycket viktigt för den normala funktionen i kroppen av djur och växter detta grundämne, särskilt eftersom det är baserat på den inbyggda hemoglobin. Järn är ett essentiellt spårämne, vars användning är viktigt för hälsan och normalt fungerande organ. Förutom ovanstående, är det den enda metall som har unika magnetiska egenskaper. Utan Ferrum är omöjligt att föreställa våra liv.