ferrum คืออะไรในวิชาเคมี เฟอร์รัมและสารเชิงซ้อน

เหล็กเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยรองของกลุ่มที่แปดของช่วงที่สี่ของระบบธาตุเคมีที่มีเลขอะตอม 26 ถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ Fe (lat. Ferrum) หนึ่งในโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก (อันดับที่สองรองจากอลูมิเนียม)
ธาตุเหล็กอย่างง่าย (หมายเลข CAS: 7439-89-6) เป็นโลหะเงินขาวที่หลอมได้ซึ่งมีปฏิกิริยาเคมีสูง: เหล็กจะสึกกร่อนอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงหรือมีความชื้นสูงในอากาศ ในออกซิเจนบริสุทธิ์ ธาตุเหล็กจะเผาไหม้ และในสถานะที่กระจายตัวอย่างประณีต จะจุดไฟในอากาศได้เองตามธรรมชาติ
อันที่จริง เหล็กมักถูกเรียกว่าโลหะผสมที่มีสารเจือปนต่ำ (มากถึง 0.8%) ซึ่งยังคงความนุ่มนวลและความเหนียวของโลหะบริสุทธิ์ แต่ในทางปฏิบัติ มักใช้โลหะผสมของเหล็กกับคาร์บอน: เหล็ก (คาร์บอนไม่เกิน 2.14 % โดยน้ำหนัก) และเหล็กหล่อ (คาร์บอนมากกว่า 2.14 % โดยน้ำหนัก) เช่นเดียวกับเหล็กสเตนเลส (อัลลอยด์) ที่มีการเติมอัลลอยด์ โลหะ (โครเมียม แมงกานีส นิกเกิล ฯลฯ) การรวมกันของคุณสมบัติเฉพาะของเหล็กและโลหะผสมทำให้เป็น "โลหะหมายเลข 1" ที่มีความสำคัญต่อมนุษย์
โดยธรรมชาติแล้ว ธาตุเหล็กจะไม่ค่อยพบในรูปที่บริสุทธิ์ โดยส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นจากอุกกาบาตที่เป็นเหล็กและนิกเกิล ความชุกของธาตุเหล็กในเปลือกโลกอยู่ที่ 4.65% (อันดับที่ 4 รองจาก O, Si, Al) เชื่อกันว่าเหล็กเป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่ของแกนโลก

ที่มาของชื่อ

ที่มาของคำว่า "เหล็ก" ในภาษาสลาฟมีหลายเวอร์ชัน (ภาษาเบลารุส zhalez, ยูเครน zalіzo, Old Slavic zhelѣzo, บัลแกเรีย zhelyazo, Serbo-Chorvian zhelљzo, โปแลนด์ żelazo, สาธารณรัฐเช็ก železo, สโลวีเนีย železo)
นิรุกติศาสตร์หนึ่งเชื่อมโยงปราสลาฟ *želězo ในภาษากรีกคำว่า χαλκός ซึ่งหมายถึงเหล็กและทองแดง ตามเวอร์ชันอื่น *želězo มีความเกี่ยวข้องกับคำว่า *žely "เต่า" และ *glazъ "หิน" โดยมีคำนามทั่วไปว่า "หิน" รุ่นที่สามแนะนำการยืมแบบโบราณจากภาษาที่ไม่รู้จัก
ภาษาโรมานซ์ (อิตาลีเฟอโร, ฝรั่งเศสเฟอร์, สเปน hierro, พอร์ตเฟอร์โร, รัม fier) ​​​​ต่อ lat. เฟอร์รัม ละติน ferrum (ภาษาเจอร์แมนิกยืมชื่อเหล็ก (Gothic eisarn, เหล็กอังกฤษ, เยอรมัน Eisen, ดัตช์ ijzer, jern เดนมาร์ก, järnสวีเดน) จาก Celtic
คำโปร-เซลติก *isarno- (> OE iarn, OE Bret. hoiarn) อาจย้อนกลับไปที่ Proto-IE *h1esh2r-no- "เลือด" กับการพัฒนาความหมาย "เลือด" > "สีแดง" > "เหล็ก" ตามสมมติฐานอื่น คำนี้กลับไปที่ pra-i.e. *(H)ish2ro- "แข็งแกร่ง ศักดิ์สิทธิ์ มีพลังเหนือธรรมชาติ"
คำภาษากรีกโบราณ σίδηρος อาจยืมมาจากแหล่งเดียวกับคำภาษาสลาฟ เจอร์มานิก และบอลติก ที่แปลว่าเงิน
ชื่อของธาตุเหล็กคาร์บอเนตตามธรรมชาติ (ซิเดไรท์) มาจาก lat. sidereus - เต็มไปด้วยดวงดาว; อันที่จริง เหล็กชนิดแรกที่ตกไปอยู่ในมือของผู้คนนั้นมีต้นกำเนิดจากอุกกาบาต บางทีความบังเอิญนี้อาจไม่ใช่เรื่องบังเอิญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คำภาษากรีกโบราณ sideros (σίδηρος) สำหรับเหล็ก และภาษาละติน sidus ที่แปลว่า "ดาว" มีแนวโน้มที่จะมีต้นกำเนิดร่วมกัน

ใบเสร็จ

ในอุตสาหกรรม เหล็กได้มาจากแร่เหล็ก ส่วนใหญ่มาจากเฮมาไทต์ (Fe 2 O 3) และแมกนีไทต์ (FeO·Fe 2 O 3)
มีหลายวิธีในการสกัดธาตุเหล็กจากแร่ ที่พบบ่อยที่สุดคือกระบวนการโดเมน
ขั้นตอนแรกของการผลิตคือการลดปริมาณเหล็กที่มีคาร์บอนในเตาหลอมที่อุณหภูมิ 2,000 °C ในเตาหลอมเหลว คาร์บอนในรูปของโค้ก แร่เหล็กในรูปของการเผาผนึกหรือเม็ด และฟลักซ์ (เช่น หินปูน) จะถูกป้อนจากด้านบนและพบกับกระแสลมร้อนบังคับจากด้านล่าง
ในเตาเผา คาร์บอนในรูปของโค้กจะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ ออกไซด์นี้เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน ในทางกลับกัน คาร์บอนมอนอกไซด์จะดึงธาตุเหล็กออกจากแร่ เพื่อให้ปฏิกิริยานี้เร็วขึ้น คาร์บอนมอนอกไซด์ที่ถูกให้ความร้อนจะถูกส่งผ่านเหล็ก (III) ออกไซด์ ฟลักซ์ถูกเติมเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกที่ไม่พึงประสงค์ (ส่วนใหญ่เป็นซิลิเกต เช่น ควอตซ์) ในแร่ที่กำลังขุด ฟลักซ์ทั่วไปประกอบด้วยหินปูน (แคลเซียมคาร์บอเนต) และโดโลไมต์ (แมกนีเซียมคาร์บอเนต) ฟลักซ์อื่นๆ ใช้เพื่อขจัดสิ่งเจือปนอื่นๆ
ผลกระทบของฟลักซ์ (ในกรณีนี้คือแคลเซียมคาร์บอเนต) คือเมื่อถูกความร้อนจะสลายตัวเป็นออกไซด์ แคลเซียมออกไซด์รวมกับซิลิกอนไดออกไซด์ทำให้เกิดตะกรัน - แคลเซียมเมทาซิลิเกต ตะกรันซึ่งแตกต่างจากซิลิกอนไดออกไซด์จะละลายในเตาเผา เบากว่าเหล็ก ตะกรันลอยอยู่บนพื้นผิว - คุณสมบัตินี้ช่วยให้คุณแยกตะกรันออกจากโลหะ ตะกรันสามารถใช้ในการก่อสร้างและการเกษตร เหล็กหลอมที่ได้จากเตาหลอมเหลวมีคาร์บอนค่อนข้างมาก (เหล็กหล่อ) ยกเว้นในกรณีดังกล่าว เมื่อใช้เหล็กหล่อโดยตรง จะต้องมีการแปรรูปเพิ่มเติม
คาร์บอนส่วนเกินและสิ่งเจือปนอื่นๆ (กำมะถัน ฟอสฟอรัส) จะถูกลบออกจากเหล็กหล่อโดยการเกิดออกซิเดชันในเตาเผาแบบเปิดหรือในคอนเวอร์เตอร์ เตาไฟฟ้ายังใช้สำหรับการถลุงเหล็กอัลลอยด์
นอกจากกระบวนการเตาหลอมเหล็กแล้ว กระบวนการผลิตเหล็กโดยตรงยังเป็นเรื่องปกติ ในกรณีนี้ แร่ที่บดแล้วจะผสมกับดินเหนียวพิเศษเพื่อสร้างเม็ด เม็ดถูกคั่วและผ่านกรรมวิธีในเตาเพลาด้วยผลิตภัณฑ์แปลงก๊าซมีเทนร้อนที่มีไฮโดรเจน ไฮโดรเจนลดธาตุเหล็กได้อย่างง่ายดายโดยไม่ทำให้เหล็กปนเปื้อนด้วยสิ่งเจือปน เช่น กำมะถันและฟอสฟอรัส ซึ่งเป็นสิ่งเจือปนทั่วไปในถ่านหิน ได้เหล็กมาในรูปของแข็ง แล้วหลอมลงในเตาไฟฟ้า
เหล็กบริสุทธิ์ทางเคมีได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือ

เป็นส่วนประกอบของเฮโมโกลบิน โปรตีนที่ซับซ้อนนี้พบได้ในเซลล์เม็ดเลือดแดงหรือที่เรียกว่าเซลล์เม็ดเลือดแดง หากไม่มีพวกเขา เลือดก็ไม่แดงและก็ไม่มีชีวิต

เซลล์เม็ดเลือดแดงขนส่งคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนไปทั่วร่างกาย พวกเขามีความจำเป็นสำหรับชีวิต ต้องการอะไรอีก เหล็กคุณสมบัติและค่าใช้จ่ายของมันคืออะไรในความหมายที่แท้จริงและเป็นรูปเป็นร่าง?

คุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของเหล็ก

สัมผัสเหล็กในห้องเย็น? ความเย็นจากการสัมผัสกับโลหะเป็นผลมาจากการนำความร้อนสูง วัสดุจะดึงพลังงานของร่างกายไปในทันทีและถ่ายโอนไปยังสิ่งแวดล้อม เป็นผลให้บุคคลนั้นเย็นชา

การนำไฟฟ้าของเหล็กยังยอดเยี่ยม โลหะส่งกระแสได้ง่ายเนื่องจากอิเล็กตรอนอิสระในอะตอม มี 7 ชั้น 2 ตัวสุดท้ายมี 8 อิเล็กตรอน เมื่อตื่นเต้น พวกมันทั้งหมดก็สามารถเป็นวาเลนซ์ได้ กล่าวคือ สามารถสร้างพันธะใหม่ได้

ภายนอก เหล็กโลหะสีเทาเงิน. มีรูปแบบพื้นเมือง เหล็กบริสุทธิ์พลาสติกและอ่อนได้ มีความมันวาวของโลหะเด่นชัดและมีความแข็งเฉลี่ย 4 จุด 10 คะแนนเป็นตัวบ่งชี้ของหินที่แข็งที่สุดในโลก - เพชร และแป้งโรยตัวมี 1 คะแนน

เหล็กเป็นธาตุความเหนียวปานกลาง โลหะเดือดที่ 2860 องศา และอ่อนตัวที่ 1539 ในสถานะนี้ วัสดุจะสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้า มีอยู่ในสถานะของแข็งของเหล็กเท่านั้น องค์ประกอบจะกลายเป็นแม่เหล็กเมื่อเข้าสู่สนาม

แต่ที่น่าสนใจกว่าคือหลังจากที่มันหายไป โลหะยังคงเป็นแม่เหล็กมาเป็นเวลานาน คุณลักษณะนี้เกิดจากอิเล็กตรอนอิสระตัวเดียวกันในโครงสร้างของอะตอม การเคลื่อนที่ของอนุภาคจะเปลี่ยนโครงสร้างและคุณสมบัติของมัน

เหล็กเป็นองค์ประกอบทางเคมีทำปฏิกิริยากับโบรมีน ฟลูออรีน คลอรีน และฮาโลเจนอื่นๆ ได้ง่าย เหล่านี้เป็นองค์ประกอบของกลุ่มที่ 17 ของตารางธาตุ ภายใต้สภาวะปกติปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจนก็จะเกิดขึ้นเช่นกัน

ทีนี้ เกี่ยวกับปฏิกิริยาความร้อน เมื่อโลหะถูกเผา จะเกิดออกไซด์ของโลหะนั้น มีหลายประเภท: - 2FeO, 2Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 อันไหนจะออกมาขึ้นอยู่กับสัดส่วนขององค์ประกอบดั้งเดิมและเงื่อนไขของการรวมกัน คุณสมบัติของออกไซด์แตกต่างกันไป

ความร้อนจะเริ่มและทำปฏิกิริยากับ ต้องใช้เหล็ก 6 โมลและแก๊ส 1 โมล ผลผลิต - ไนไตรด์ 2 โมลขององค์ประกอบที่ 26 ฟอสไฟด์ของมันถูกสร้างร่วมกับฟอสฟอรัสแล้ว สารธรรมดาอีกชนิดหนึ่งที่รวมกับเฟอร์รัมคือ ปรากฎว่าเป็นซัลไฟด์ ปฏิกิริยาการเติมเกิดขึ้น

ของสารที่ซับซ้อน กล่าวคือ ประกอบด้วยโมเลกุล เหล็กโต้ตอบด้วยกรด โลหะแทนที่ไฮโดรเจนจากพวกมัน มันกลับกลายเป็นสิ่งทดแทน ดังนั้นปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกจึงทำให้เฟอร์รัมซัลเฟตและไฮโดรเจนบริสุทธิ์

ปฏิกิริยากับยังเป็นไปได้ เหล็กของพวกเขาคืนสภาพ กล่าวอีกนัยหนึ่งองค์ประกอบที่ 26 จะปล่อยโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่าออกจากสาร การรวมเฟอร์รัมเข้ากับคอปเปอร์ซัลเฟตจะได้เหล็กซัลเฟต ยังคงอยู่ในรูปแบบเดิม

การใช้เหล็ก

เหล็กอยู่ที่ไหนนำไปใช้ตามคุณสมบัติของมัน Ferromagnetism มีประโยชน์ในการผลิตของที่ระลึกและการติดตั้งทางอุตสาหกรรม กล่าวอีกนัยหนึ่ง แม่เหล็กทำจากโลหะ ทั้งสำหรับตู้เย็นและสำหรับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ความแข็งแรงของวัสดุ ความแข็ง - เหตุผลที่ใช้ในการผลิตอาวุธและชุดเกราะ

นางแบบจาก เหล็กอุกกาบาต. ในร่างกายของจักรวาลคุณสมบัติของเฟอร์รัมจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นมีดและชุดเกราะจึงคมและทนทานเป็นพิเศษ สัญญาณของเหล็กอุกกาบาตถูกพบในกรุงโรมโบราณ

เป็นที่รู้จักและ โลหะผสมเหล็กโดยเฉพาะเหล็กหล่อและเหล็กกล้า ของใช้ในครัวเรือนที่มีลักษณะในชีวิตประจำวันเช่นรั้วศาลาอุปกรณ์เสริม Ferrum ยังใช้เพื่ออุตสาหกรรม ที่น่าสนใจคือองค์ประกอบของเหล็กและเหล็กหล่อเหมือนกัน สัดส่วนต่างกัน และที่นั่นและที่นั่นรวมกัน เหล็กคาร์บอน. ในเหล็ก ก๊าซมีน้อยกว่า 1.7% ในเหล็กหล่อ คาร์บอนมีตั้งแต่ 1.7 ถึง 4.5%

คาร์บอนในโลหะผสมเหล็กมีบทบาทในการเสริมความแข็งแกร่ง ช่วยลดความไวของส่วนผสมต่อการกัดกร่อนและทำให้วัสดุทนความร้อนได้ สารเติมแต่งอื่น ๆ ยังถูกเติมลงในเหล็กกล้า ไม่น่าแปลกใจเลยว่าทำไมอัลลอยด์จึงมีหลายยี่ห้อ ตัวอย่างเช่น ผลิตเหล็กที่ทนต่อแรงกระแทกและในขณะเดียวกันก็ผลิตเหล็กดัด

ในรูปของคลอไรด์ธาตุที่ 26 ใช้สำหรับทำน้ำให้บริสุทธิ์ โลหะยังมีประโยชน์ในด้านการแพทย์อีกด้วย การรักษาธาตุเหล็กจำเป็นสำหรับโรคโลหิตจาง นี่คือการขาดเซลล์เม็ดเลือดแดงและโลหะในองค์ประกอบ การเตรียมธาตุเหล็กพวกเขายังถูกกำหนดให้กับผู้ป่วยวัณโรค, อาการปวดตะโพก, มีอาการชักและมีเลือดออกจากจมูก

องค์ประกอบที่ 26 ยังจำเป็นสำหรับการทำงานปกติของต่อมไทรอยด์ โดยปกติความผิดปกติของมันเกี่ยวข้องกับการขาดสารอาหาร อย่างไรก็ตาม เขาไม่ได้อยู่คนเดียวในการรับรองสุขภาพของต่อม

เฟอร์รัมจำนวนมากและในเซลล์ของตับ ที่นั่นโลหะช่วยต่อต้านสารอันตรายสารพิษ เพื่อรักษาร่างกายมนุษย์ต้องได้รับธาตุเหล็กอย่างน้อย 20 มิลลิกรัมต่อวัน

การขุดเหล็ก

เหล็กเป็นโลหะทั่วไป มีแร่ธาตุมากมายในธรรมชาติ ซึ่งมีพื้นฐานมาจากธาตุที่ 26 เฟอร์รัมส่วนใหญ่ในและ. ของพวกเขาและ ถอดเหล็ก.

ปฏิกิริยารีดักชันโลหะถูกดำเนินการ สำหรับสิ่งนี้ จำเป็นต้องใช้โค้ก นั่นคือ สารประกอบของคาร์บอน การโต้ตอบเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 2,000 องศาเซลเซียสในโดเมน

เตาหลอมเหลวจะถูกจ่ายออกไปเมื่อทำการคืนค่าเฟอร์รัมด้วยไฮโดรเจนบริสุทธิ์ จำเป็นต้องมีเตาหลอมเพลาอยู่แล้ว ที่เรียกว่าแบบจำลองยาวในแนวตั้ง

พื้นที่ทำงานของเครื่องจะคล้ายกับรูปทรงกระบอกหรือทรงกรวย พวกเขาถูกบดขยี้ แร่เหล็ก,ผสมพิเศษ. จากนั้นเติมไฮโดรเจน ผลลัพธ์ก็เหมือนกัน - เฟอร์รัมบริสุทธิ์

ราคาเหล็ก

ราคาของโลหะขึ้นอยู่กับชนิดของผลิตภัณฑ์ สิ่งของส่วนใหญ่ทำจากโลหะผสมเหล็ก เช่น วัสดุมุงหลังคา แผ่นหลังคามักจะเป็นแผ่น ราคาต่อตารางเมตรแตกต่างกันไปตั้งแต่ 300 ถึงมากกว่า 600 รูเบิลขึ้นอยู่กับความหนาของเหล็ก

แผ่นหลังคาเป็นลอนลูกฟูกที่มีรูปทรงที่ซับซ้อนและมีองค์ประกอบพิเศษ ชั้นธรรมดามีราคาถูกกว่า มีข้อเสนอให้ซื้อ 30 แผ่น 2.5 คูณ 1.3 เมตรสำหรับ 1,000 รูเบิล ความหนา - 1.5 มม.

องค์ประกอบที่บริสุทธิ์ในแท็บเล็ตมีราคาประมาณ 1600 รูเบิลสำหรับ 180-200 ชิ้น หากมีการซื้อผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปซึ่งใช้แรงงานคน การรักษาไว้ไม่เกินหมื่น แสนคนอาจเป็นเรื่องยาก ตัวอย่างที่โดดเด่นคือผลิตภัณฑ์ปลอมแปลงสำหรับการสั่งซื้อแต่ละรายการ

สำหรับประตูที่ผิดปกติ, เฟอร์นิเจอร์, แจกัน, ช่างตีเหล็ก "แตก" เป็นจำนวนมาก ส่วนใหญ่ราคาไม่ใช่วัสดุแต่เป็นแรงงานคน, การตระหนักถึงความคิด.

สำหรับต้นทุนของแร่ที่มีธาตุเหล็กนั้น รัสเซียเรียกร้องประมาณ 40 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อตัน นี่คือป้ายราคาสำหรับวัตถุดิบที่มีเนื้อหาเฟอร์รัม 60 เปอร์เซ็นต์ เมื่อแยกผงบริสุทธิ์ของธาตุที่ 26 ออกเป็น 1,000 กิโลกรัม พวกเขาจะขอเงินไม่ต่ำกว่า 560-600 ดอลลาร์สหรัฐ

บริษัท ส่วนใหญ่ขายขายส่ง ข้อเสนอในการซื้อโลหะหนักเพียงกิโลกรัมนั้นหายาก 1,000 กรัมมีราคาประมาณ 1-1.5 ดอลลาร์ บางบริษัทบรรจุผงเฟอร์รัมในถุงขนาด 5, 10, 25 กิโลกรัม โฆษณาขายที่โพสต์บนอินเทอร์เน็ต

เหล็กเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่รู้จักกันดี มันเป็นของโลหะที่มีปฏิกิริยาเฉลี่ย เราจะพิจารณาคุณสมบัติและการใช้ธาตุเหล็กในบทความนี้

ความชุกในธรรมชาติ

มีแร่ธาตุจำนวนมากพอสมควรซึ่งรวมถึงเฟอร์รัม ประการแรกมันเป็นแม่เหล็ก เป็นธาตุเหล็กเจ็ดสิบสองเปอร์เซ็นต์ สูตรทางเคมีของมันคือ Fe 3 O 4 แร่นี้เรียกอีกอย่างว่าแร่เหล็กแม่เหล็ก มีสีเทาอ่อน บางครั้งก็มีสีเทาเข้ม จนถึงสีดำ และมีเงาเมทัลลิก เงินฝากที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาประเทศ CIS ตั้งอยู่ในเทือกเขาอูราล

แร่ต่อไปที่มีปริมาณธาตุเหล็กสูงคือเฮมาไทต์ - ประกอบด้วยเจ็ดสิบเปอร์เซ็นต์ของธาตุนี้ สูตรทางเคมีของมันคือ Fe 2 O 3 เรียกอีกอย่างว่าแร่เหล็กสีแดง มีสีตั้งแต่น้ำตาลแดงถึงแดงเทา เงินฝากที่ใหญ่ที่สุดในอาณาเขตของประเทศ CIS ตั้งอยู่ใน Krivoy Rog

แร่ที่สามในแง่ของปริมาณเฟอร์รัมคือลิโมไนต์ ในที่นี้ ธาตุเหล็กคิดเป็นร้อยละหกสิบของมวลรวม มันเป็นผลึกไฮเดรต นั่นคือ โมเลกุลของน้ำถูกถักทอเป็นโครงผลึก มีสูตรทางเคมีคือ Fe 2 O 3 .H 2 O ตามชื่อของมัน แร่นี้มีสีเหลืองน้ำตาล บางครั้งเป็นสีน้ำตาล เป็นองค์ประกอบหลักของสีเหลืองธรรมชาติและใช้เป็นเม็ดสี เรียกอีกอย่างว่าไอรอนสโตนสีน้ำตาล เหตุการณ์ที่ใหญ่ที่สุดคือแหลมไครเมีย, เทือกเขาอูราล

ในแร่ไซด์ไรต์ แร่เหล็กที่เรียกว่าสปาร์ สี่สิบแปดเปอร์เซ็นต์ของเฟอร์รัม สูตรทางเคมีของมันคือ FeCO 3 โครงสร้างมีลักษณะต่างกันและประกอบด้วยผลึกที่มีสีต่างกันเชื่อมต่อกัน ได้แก่ สีเทา สีเขียวซีด สีเทาเหลือง สีน้ำตาลเหลือง เป็นต้น

แร่ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติอย่างสุดท้ายที่มีปริมาณเฟอร์รัมสูงคือไพไรต์ มีสูตรเคมี FeS 2 ดังต่อไปนี้ ธาตุเหล็กในนั้นคิดเป็นสี่สิบหกเปอร์เซ็นต์ของมวลรวม เนื่องจากอะตอมของกำมะถัน แร่นี้มีสีเหลืองทอง

แร่ธาตุหลายชนิดที่พิจารณาใช้เพื่อให้ได้ธาตุเหล็กบริสุทธิ์ นอกจากนี้ออกไซด์ยังใช้ในการผลิตเครื่องประดับจากหินธรรมชาติ การรวมตัวของ Pyrite สามารถพบได้ในเครื่องประดับ lapis lazuli นอกจากนี้ ธาตุเหล็กยังพบได้ในธรรมชาติในองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของเซลล์ ธาตุนี้ต้องถูกส่งไปยังร่างกายมนุษย์ในปริมาณที่เพียงพอ คุณสมบัติการรักษาของธาตุเหล็กส่วนใหญ่มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าองค์ประกอบทางเคมีนี้เป็นพื้นฐานของเฮโมโกลบิน ดังนั้นการใช้เฟอร์รัมจึงมีผลดีต่อสภาวะของเลือดและส่งผลต่อร่างกายโดยรวม

เหล็ก: คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี

เรามาดูสองส่วนหลักนี้ตามลำดับ เหล็กคือลักษณะที่ปรากฏ ความหนาแน่น จุดหลอมเหลว ฯลฯ นั่นคือลักษณะเด่นทั้งหมดของสารที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ คุณสมบัติทางเคมีของเหล็กคือความสามารถในการทำปฏิกิริยากับสารประกอบอื่นๆ มาเริ่มกันที่อย่างแรกเลย

คุณสมบัติทางกายภาพของธาตุเหล็ก

ในรูปบริสุทธิ์ภายใต้สภาวะปกติ เป็นของแข็ง มีสีเทาเงินและเงาโลหะที่เด่นชัด คุณสมบัติทางกลของเหล็ก ได้แก่ ระดับความแข็ง She เท่ากับสี่ (ปานกลาง) เหล็กมีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี คุณลักษณะสุดท้ายสามารถสัมผัสได้โดยการสัมผัสวัตถุเหล็กในห้องเย็น เนื่องจากวัสดุนี้นำความร้อนได้รวดเร็ว จึงใช้ความร้อนจากผิวได้มากในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้คุณรู้สึกหนาว

ตัวอย่างเช่น เมื่อสัมผัสต้นไม้ จะสังเกตได้ว่าค่าการนำความร้อนต่ำกว่ามาก คุณสมบัติทางกายภาพของเหล็กคือจุดหลอมเหลวและจุดเดือด อันแรกคือ 1539 องศาเซลเซียส ที่สองคือ 2860 องศาเซลเซียส สรุปได้ว่าคุณสมบัติเฉพาะของเหล็กมีความเหนียวและหลอมละลายได้ดี แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด

คุณสมบัติทางกายภาพของธาตุเหล็กยังรวมถึงภาวะแม่เหล็กไฟฟ้าด้วย มันคืออะไร? เหล็ก ซึ่งเราสามารถสังเกตคุณสมบัติทางแม่เหล็กในตัวอย่างที่ใช้งานได้จริงทุกวัน เป็นโลหะชนิดเดียวที่มีคุณสมบัติโดดเด่นเฉพาะตัวเช่นนี้ เนื่องจากวัสดุนี้สามารถถูกทำให้เป็นแม่เหล็กได้ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก และหลังจากการสิ้นสุดของการกระทำของหลัง เหล็ก ซึ่งเป็นคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เพิ่งเกิดขึ้น ยังคงเป็นแม่เหล็กเป็นเวลานาน ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าในโครงสร้างของโลหะนี้มีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากที่สามารถเคลื่อนที่ได้

ในแง่ของเคมี

องค์ประกอบนี้เป็นของโลหะที่มีกิจกรรมปานกลาง แต่คุณสมบัติทางเคมีของเหล็กนั้นเป็นเรื่องปกติสำหรับโลหะอื่นๆ ทั้งหมด (ยกเว้นคุณสมบัติทางขวาของไฮโดรเจนในซีรีย์ไฟฟ้าเคมี) สามารถทำปฏิกิริยากับสารได้หลายชนิด

มาเริ่มกันง่ายๆ

Ferrum ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ไนโตรเจน ฮาโลเจน (ไอโอดีน โบรมีน คลอรีน ฟลูออรีน) ฟอสฟอรัส คาร์บอน สิ่งแรกที่ต้องพิจารณาคือปฏิกิริยากับออกซิเจน เมื่อเฟอร์รัมถูกเผา จะเกิดออกไซด์ของเฟอร์รัม ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของปฏิกิริยาและสัดส่วนระหว่างผู้เข้าร่วมสองคน พวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงได้ จากตัวอย่างของปฏิกิริยาดังกล่าว สามารถให้สมการปฏิกิริยาต่อไปนี้: 2Fe + O 2 = 2FeO; 4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; 3Fe + 2O 2 \u003d เฟ 3 O 4 และคุณสมบัติของเหล็กออกไซด์ (ทั้งทางกายภาพและทางเคมี) สามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับความหลากหลาย ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง

ถัดไปคือปฏิกิริยากับไนโตรเจน นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาวะความร้อนเท่านั้น ถ้าเราเอาธาตุเหล็กหกโมลและไนโตรเจนหนึ่งโมล เราจะได้เหล็กไนไตรด์สองโมล สมการปฏิกิริยาจะมีลักษณะดังนี้: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N

เมื่อทำปฏิกิริยากับฟอสฟอรัสจะเกิดฟอสไฟด์ ในการทำปฏิกิริยาจำเป็นต้องมีส่วนประกอบต่อไปนี้: สำหรับเฟอร์รัมสามโมล - ฟอสฟอรัสหนึ่งโมลเป็นผลให้เกิดฟอสไฟด์หนึ่งโมล สมการสามารถเขียนได้ดังนี้: 3Fe + P = Fe 3 P

นอกจากนี้ ปฏิกิริยากับกำมะถันยังสามารถแยกแยะระหว่างปฏิกิริยากับสารธรรมดาได้ ในกรณีนี้สามารถหาซัลไฟด์ได้ หลักการที่กระบวนการของการก่อตัวของสารนี้เกิดขึ้นคล้ายกับที่อธิบายไว้ข้างต้น กล่าวคือเกิดปฏิกิริยาการเติม ปฏิกิริยาเคมีประเภทนี้ทั้งหมดต้องมีสภาวะพิเศษ ส่วนใหญ่เป็นอุณหภูมิสูง และมักใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาน้อยกว่า

ปฏิกิริยาระหว่างธาตุเหล็กกับฮาโลเจนที่พบได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมเคมี เหล่านี้คือคลอรีน, โบรมีน, ไอโอดีน, ฟลูออรีน ชัดเจนจากชื่อของปฏิกิริยาเอง นี่คือกระบวนการของการเพิ่มอะตอมของคลอรีน / โบรมีน / ไอโอดีน / ฟลูออรีน ลงในอะตอมของเฟอร์รัมเพื่อสร้างคลอไรด์ / โบรไมด์ / ไอโอไดด์ / ฟลูออไรด์ ตามลำดับ สารเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ นอกจากนี้ เฟอร์รัมยังสามารถรวมตัวกับซิลิกอนที่อุณหภูมิสูงได้ เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของเหล็กมีความหลากหลายจึงมักใช้ในอุตสาหกรรมเคมี

เฟอร์รัมและสารเชิงซ้อน

จากสารง่าย ๆ เรามาพูดถึงสารที่โมเลกุลประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันตั้งแต่สององค์ประกอบขึ้นไป สิ่งแรกที่ต้องพูดถึงคือปฏิกิริยาของเฟอร์รัมกับน้ำ นี่คือคุณสมบัติหลักของเหล็ก เมื่อน้ำอุ่นจะเกิดร่วมกับธาตุเหล็ก (เรียกว่าเป็นเช่นนี้เพราะเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำเดียวกันจะเกิดไฮดรอกไซด์หรืออีกนัยหนึ่งคือฐาน) ดังนั้น หากคุณใช้ส่วนประกอบทั้งสองโมล สาร เช่น เฟอร์รัมไดออกไซด์และไฮโดรเจนจะก่อตัวเป็นก๊าซที่มีกลิ่นฉุน - ในสัดส่วนโมลาร์ในอัตราส่วนหนึ่งต่อหนึ่งด้วย สมการของปฏิกิริยาประเภทนี้สามารถเขียนได้ดังนี้ Fe + H 2 O \u003d FeO + H 2 ขึ้นอยู่กับสัดส่วนที่ส่วนประกอบทั้งสองนี้ผสมกัน สามารถรับเหล็กได- หรือไตรออกไซด์ได้ สารทั้งสองนี้มีอยู่ทั่วไปในอุตสาหกรรมเคมี และยังใช้ในอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกด้วย

ด้วยกรดและเกลือ

เนื่องจากเฟอร์รัมตั้งอยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนในชุดเคมีไฟฟ้าของกิจกรรมโลหะ จึงสามารถแทนที่องค์ประกอบนี้จากสารประกอบได้ ตัวอย่างนี้คือปฏิกิริยาการแทนที่ที่สามารถสังเกตได้เมื่อเติมธาตุเหล็กลงในกรด ตัวอย่างเช่น หากคุณผสมธาตุเหล็กและกรดซัลเฟต (หรือที่เรียกว่ากรดซัลฟิวริก) ที่มีความเข้มข้นปานกลางในสัดส่วนโมลาร์เดียวกัน ผลลัพธ์จะเป็นเฟอร์รัสซัลเฟต (II) และไฮโดรเจนในสัดส่วนโมลาร์เท่ากัน สมการของปฏิกิริยาดังกล่าวจะมีลักษณะดังนี้: Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2

เมื่อทำปฏิกิริยากับเกลือจะมีคุณสมบัติในการลดธาตุเหล็ก นั่นคือด้วยความช่วยเหลือของโลหะที่สามารถแยกได้จากเกลือ ตัวอย่างเช่น หากคุณใช้โมลหนึ่งโมลและเฟอร์รัมในปริมาณเท่ากัน คุณจะได้ธาตุเหล็กซัลเฟต (II) และทองแดงบริสุทธิ์ในสัดส่วนโมลาร์เท่ากัน

สำคัญต่อร่างกาย

องค์ประกอบทางเคมีที่พบมากที่สุดชนิดหนึ่งในเปลือกโลกคือเหล็ก เราได้พิจารณาแล้วตอนนี้เราจะเข้าใกล้จากมุมมองทางชีววิทยา Ferrum ทำหน้าที่สำคัญมากทั้งในระดับเซลล์และในระดับของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ประการแรกธาตุเหล็กเป็นพื้นฐานของโปรตีนเช่นเฮโมโกลบิน มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขนส่งออกซิเจนผ่านทางเลือดจากปอดไปยังเนื้อเยื่อ อวัยวะทั้งหมด ไปยังทุกเซลล์ของร่างกาย โดยเฉพาะไปยังเซลล์ประสาทของสมอง ดังนั้นคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของธาตุเหล็กจึงไม่สามารถประเมินค่าสูงไปได้

นอกจากความจริงที่ว่ามันส่งผลต่อการสร้างเลือดแล้ว เฟอร์รัมยังมีความสำคัญต่อการทำงานของต่อมไทรอยด์อย่างเต็มรูปแบบ (ซึ่งไม่เพียงต้องการไอโอดีนเท่านั้นตามที่บางคนเชื่อ) ธาตุเหล็กยังมีส่วนร่วมในการเผาผลาญภายในเซลล์ควบคุมภูมิคุ้มกัน Ferrum ยังพบได้ในปริมาณมากโดยเฉพาะในเซลล์ตับ เนื่องจากช่วยต่อต้านสารที่เป็นอันตราย นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของเอนไซม์หลายชนิดในร่างกายของเรา อาหารประจำวันของบุคคลควรมีองค์ประกอบการติดตามนี้ตั้งแต่สิบถึงยี่สิบมิลลิกรัม

อาหารที่อุดมด้วยธาตุเหล็ก

มีมากมาย. มาจากพืชและสัตว์ อย่างแรกคือซีเรียล, พืชตระกูลถั่ว, ซีเรียล (โดยเฉพาะบัควีท), แอปเปิ้ล, เห็ด (สีขาว), ผลไม้แห้ง, กุหลาบสะโพก, ลูกแพร์, ลูกพีช, อะโวคาโด, ฟักทอง, อัลมอนด์, วันที่, มะเขือเทศ, บร็อคโคลี่, กะหล่ำปลี, บลูเบอร์รี่, แบล็กเบอร์รี่, ขึ้นฉ่าย, ฯลฯ ประการที่สอง - ตับ, เนื้อสัตว์ การใช้อาหารที่มีธาตุเหล็กสูงมีความสำคัญอย่างยิ่งในระหว่างตั้งครรภ์ เนื่องจากร่างกายของทารกในครรภ์ที่กำลังพัฒนาต้องการธาตุเหล็กจำนวนมากเพื่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการที่เหมาะสม

สัญญาณของการขาดธาตุเหล็กในร่างกาย

อาการของเฟอร์รัมที่เข้าสู่ร่างกายน้อยเกินไป ได้แก่ ความเหนื่อยล้า มือและเท้าแข็งตลอดเวลา อาการซึมเศร้า ผมและเล็บเปราะบาง กิจกรรมทางปัญญาลดลง ความผิดปกติของระบบย่อยอาหาร ประสิทธิภาพต่ำ และความผิดปกติของต่อมไทรอยด์ หากคุณสังเกตเห็นอาการเหล่านี้มากกว่าหนึ่งอย่าง คุณอาจต้องการเพิ่มปริมาณของอาหารที่อุดมด้วยธาตุเหล็กในอาหารของคุณ หรือซื้อวิตามินหรืออาหารเสริมที่มีธาตุเหล็ก นอกจากนี้ ควรปรึกษาแพทย์หากมีอาการเหล่านี้รุนแรงเกินไป

การใช้เฟอร์รัมในอุตสาหกรรม

การใช้และคุณสมบัติของเหล็กมีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด เนื่องจากมีแม่เหล็กเป็นเฟอโรแมกเนติก จึงใช้ทำแม่เหล็ก - ใช้ในบ้านได้น้อยลง (แม่เหล็กติดตู้เย็นที่เป็นของที่ระลึก ฯลฯ) และแข็งแรงกว่า - เพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม เนื่องจากโลหะดังกล่าวมีความแข็งแรงและความแข็งสูง จึงถูกนำมาใช้ในการผลิตอาวุธ ชุดเกราะ และเครื่องมือทางการทหารและของใช้ในครัวเรือนมาตั้งแต่สมัยโบราณ ยังไงก็ตามแม้กระทั่งในอียิปต์โบราณเหล็กอุกกาบาตก็เป็นที่รู้จักซึ่งมีคุณสมบัติเหนือกว่าโลหะธรรมดา นอกจากนี้ยังมีการใช้เหล็กพิเศษในกรุงโรมโบราณ พวกเขาสร้างอาวุธชั้นยอดจากมัน เฉพาะคนที่ร่ำรวยและมีเกียรติเท่านั้นที่สามารถมีโล่หรือดาบที่ทำจากโลหะอุกกาบาต

โดยทั่วไป โลหะที่เรากำลังพิจารณาในบทความนี้มีความหลากหลายมากที่สุดในบรรดาสารในกลุ่มนี้ ประการแรก เหล็กกล้าและเหล็กหล่อทำมาจากมัน ซึ่งใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทุกชนิดที่จำเป็นทั้งในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน

เหล็กหล่อเป็นโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน โดยที่สองมีอยู่ที่ 1.7 ถึง 4.5% ถ้าที่สองน้อยกว่า 1.7 เปอร์เซ็นต์ โลหะผสมชนิดนี้จะเรียกว่าเหล็ก หากมีคาร์บอนประมาณ 0.02 เปอร์เซ็นต์ในองค์ประกอบ แสดงว่านี่เป็นธาตุเหล็กธรรมดาอยู่แล้ว การมีอยู่ของคาร์บอนในโลหะผสมนั้นจำเป็นต่อการเพิ่มความแข็งแรง ความเสถียรทางความร้อน และความต้านทานการเกิดสนิม

นอกจากนี้ เหล็กสามารถมีองค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ มากมายเช่นสิ่งเจือปน นี่คือแมงกานีส ฟอสฟอรัส และซิลิกอน นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มโครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม ทังสเตน และองค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ ลงในโลหะผสมชนิดนี้เพื่อให้มีคุณสมบัติบางอย่าง ประเภทของเหล็กที่มีซิลิกอนจำนวนมาก (ประมาณสี่เปอร์เซ็นต์) ถูกใช้เป็นเหล็กหม้อแปลง สารที่มีแมงกานีสจำนวนมาก (มากถึงสิบสองถึงสิบสี่เปอร์เซ็นต์) พบว่าใช้ในการผลิตชิ้นส่วนสำหรับรางรถไฟ โรงสี เครื่องย่อย และเครื่องมืออื่นๆ ซึ่งชิ้นส่วนอาจมีการเสียดสีอย่างรวดเร็ว

โมลิบดีนัมถูกนำมาใช้ในองค์ประกอบของโลหะผสมเพื่อให้มีความเสถียรทางความร้อนมากขึ้น - เหล็กดังกล่าวถูกใช้เป็นเหล็กกล้าเครื่องมือ นอกจากนี้ เพื่อให้ได้เหล็กกล้าไร้สนิมที่เป็นที่รู้จักและใช้กันทั่วไปในรูปแบบของมีดและเครื่องมือในครัวเรือนอื่นๆ จำเป็นต้องเพิ่มโครเมียม นิกเกิล และไททาเนียมลงในโลหะผสม และเพื่อให้ได้เหล็กที่ทนทานต่อแรงกระแทกและมีความแข็งแรงสูง ก็เพียงพอที่จะเติมวาเนเดียมลงไป เมื่อนำมาใช้ในองค์ประกอบของไนโอเบียม จะสามารถรับความต้านทานการกัดกร่อนและผลกระทบของสารเคมีที่ก้าวร้าวได้สูง

แร่แมกนีไทต์ซึ่งถูกกล่าวถึงในตอนต้นของบทความ จำเป็นสำหรับการผลิตฮาร์ดไดรฟ์ การ์ดหน่วยความจำ และอุปกรณ์อื่นๆ ประเภทนี้ เนื่องจากคุณสมบัติทางแม่เหล็ก เหล็กจึงสามารถพบได้ในการก่อสร้างหม้อแปลง มอเตอร์ ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ นอกจากนี้ เฟอร์รัมยังสามารถเติมลงในโลหะผสมอื่นๆ เพื่อให้มีความแข็งแรงและเสถียรภาพทางกลมากขึ้น ซัลเฟตของธาตุนี้ใช้ในพืชสวนเพื่อควบคุมศัตรูพืช (ร่วมกับคอปเปอร์ซัลเฟต)

พวกเขาจะขาดไม่ได้ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ นอกจากนี้ ผงแมกนีไทต์ยังใช้ในเครื่องพิมพ์ขาวดำอีกด้วย การใช้งานหลักของไพไรต์คือการได้กรดซัลฟิวริกจากมัน กระบวนการนี้เกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการในสามขั้นตอน ในระยะแรก เฟอร์รัมไพไรต์จะถูกเผาเพื่อผลิตเหล็กออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ในขั้นตอนที่สองการเปลี่ยนซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นไตรออกไซด์จะเกิดขึ้นโดยมีส่วนร่วมของออกซิเจน และในขั้นตอนสุดท้าย สารที่ได้จะถูกส่งผ่านต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งจะทำให้ได้กรดซัลฟิวริก

รับเหล็ก

โลหะนี้ส่วนใหญ่ขุดจากแร่ธาตุหลักสองชนิด: แมกนีไทต์และเฮมาไทต์ ทำได้โดยการลดธาตุเหล็กจากสารประกอบที่มีคาร์บอนในรูปของโค้ก ทำได้ในเตาหลอมระเบิดซึ่งมีอุณหภูมิถึงสองพันองศาเซลเซียส นอกจากนี้ยังมีวิธีลดเฟอร์รัมด้วยไฮโดรเจน นี้ไม่ต้องใช้เตาหลอม ในการใช้วิธีนี้ จะนำดินเหนียวพิเศษมาผสมกับแร่ที่บดแล้วและบำบัดด้วยไฮโดรเจนในเตาเพลา

บทสรุป

คุณสมบัติและการใช้เหล็กมีหลากหลาย นี่อาจเป็นโลหะที่สำคัญที่สุดในชีวิตของเรา เมื่อกลายเป็นที่รู้จักของมนุษยชาติแล้วเขาก็เข้ามาแทนที่ทองสัมฤทธิ์ซึ่งในขณะนั้นเป็นวัสดุหลักสำหรับการผลิตเครื่องมือทั้งหมดรวมถึงอาวุธ เหล็กและเหล็กหล่อมีคุณสมบัติเหนือกว่าโลหะผสมของทองแดงและดีบุกในหลาย ๆ ด้านในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพ ความต้านทานต่อความเครียดทางกล

นอกจากนี้ ธาตุเหล็กยังพบได้ทั่วไปในโลกของเรามากกว่าโลหะอื่นๆ มันอยู่ในเปลือกโลกเกือบห้าเปอร์เซ็นต์ เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีมากเป็นอันดับสี่ในธรรมชาติ นอกจากนี้ องค์ประกอบทางเคมีนี้มีความสำคัญมากสำหรับการทำงานปกติของสิ่งมีชีวิตของสัตว์และพืช เนื่องจากฮีโมโกลบินถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของมัน ธาตุเหล็กเป็นธาตุที่จำเป็น การใช้ธาตุเหล็กมีความสำคัญต่อการรักษาสุขภาพและการทำงานปกติของอวัยวะ นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ยังเป็นโลหะชนิดเดียวที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กอันเป็นเอกลักษณ์อีกด้วย หากไม่มีเฟอร์รัมก็เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงชีวิตของเรา

เหล็ก

เหล็ก-a; เปรียบเทียบ

1. องค์ประกอบทางเคมี (Fe) ซึ่งเป็นโลหะสีเงินที่อ่อนตัวได้ซึ่งรวมคาร์บอนเพื่อสร้างเป็นเหล็กกล้าและเหล็กหล่อ

2. ชื่อสามัญของเหล็กอ่อน โลหะสีเงิน ปลอม ลมทำให้เหล็กของหลังคาสั่นสะเทือน

3. เกี่ยวกับสิ่งที่แข็งแรงมั่นคงแข็งแรง (เกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพภายนอก) คุณมีมือของคุณ! // เกี่ยวกับสิ่งที่ยากไม่ยืดหยุ่น (เกี่ยวกับคุณสมบัติทางศีลธรรมภายใน) ตัวละครของเขาคือ

4. ราซจีของยาที่มีสารต่อม ร่างกายขาดธาตุเหล็ก ดื่มดี. แอปเปิ้ลมี

5. ราซจี เทคโนโลยีฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ (ต่างจากซอฟต์แวร์) ซื้อเหล็กที่หายไป

◊ เผาด้วยเหล็กร้อน เพื่อขจัด ทำลาย ก. ใช้มาตรการสุดโต่งที่ไม่ธรรมดา ตีในขณะที่เตารีดร้อน (ดู Forge)

◁ เหล็ก; ต่อม; เศษเหล็ก เหล็ก (ดู)

เหล็ก

(lat. Ferrum) ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VIII ของระบบธาตุ โลหะสีขาวเงินเป็นประกาย แบบฟอร์มการปรับเปลี่ยนหลายรูปแบบ; ที่อุณหภูมิปกติ α-Fe มีความเสถียร (คริสตัลขัดแตะ - ลูกบาศก์ศูนย์กลางของร่างกาย) ด้วยความหนาแน่น 7.874 g / cm 3 α-Fe สูงถึง 769°C (จุดคิวรี) เฟอร์โรแมกเนติก; tพี 1535 องศาเซลเซียส ออกซิไดซ์ในอากาศ - เคลือบด้วยสนิมหลวม ตามความชุกของธาตุในธรรมชาติ ธาตุเหล็กอยู่ในอันดับที่ 4 สร้างแร่ธาตุประมาณ 300 ชนิด โลหะผสมเหล็กที่มีคาร์บอนและองค์ประกอบอื่นๆ คิดเป็นประมาณ 95% ของผลิตภัณฑ์โลหะทั้งหมด (เหล็กหล่อ เหล็ก เฟอโรอัลลอย) ในรูปแบบที่บริสุทธิ์นั้นแทบจะไม่ได้ใช้เลย (ในชีวิตประจำวันผลิตภัณฑ์เหล็กหรือเหล็กหล่อมักเรียกว่าเหล็ก) จำเป็นสำหรับชีวิตของสิ่งมีชีวิตในสัตว์ เป็นส่วนหนึ่งของเฮโมโกลบิน

เหล็ก

IRON (lat. Ferrum), Fe (อ่านว่า "ferrum"), องค์ประกอบทางเคมี, เลขอะตอม 26, มวลอะตอม 55.847 ที่มาของชื่อองค์ประกอบทั้งละตินและรัสเซียยังไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างชัดเจน ธาตุเหล็กธรรมชาติเป็นส่วนผสมของนิวไคลด์สี่ตัว (ซม.นิวไคลด์)ด้วยเลขมวล 54 (เนื้อหาในส่วนผสมตามธรรมชาติ 5.82% โดยมวล), 56 (91.66%), 57 (2.19%) และ 58 (0.33%) การกำหนดค่าของชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอก 2 ชั้น 3 ส 2 พี 6 d 6 4s 2 . โดยปกติจะสร้างสารประกอบในสถานะออกซิเดชัน +3 (วาเลนซี III) และ +2 (วาเลนซี II) นอกจากนี้ยังมีสารประกอบที่มีอะตอมของเหล็กในสถานะออกซิเดชัน +4, +6 และอื่น ๆ อีกบางส่วน
ในระบบธาตุ Mendeleev ธาตุเหล็กจะรวมอยู่ในกลุ่ม VIIIB ในช่วงที่สี่ซึ่งเป็นของเหล็ก กลุ่มนี้ยังรวมถึงโคบอลต์ด้วย (ซม.โคบอลต์)และนิกเกิล (ซม.นิกเกิล). องค์ประกอบทั้งสามนี้ประกอบเป็นสามกลุ่มและมีคุณสมบัติคล้ายกัน
รัศมีของอะตอมของเหล็กที่เป็นกลางคือ 0.126 นาโนเมตร รัศมีของไอออน Fe 2+ คือ 0.080 นาโนเมตร และไอออน Fe 3+ คือ 0.067 นาโนเมตร พลังงานของการแตกตัวเป็นไอออนต่อเนื่องของอะตอมเหล็กคือ 7.893, 16.18, 30.65, 57, 79 eV ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน 0.58 eV ในระดับ Pauling อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของเหล็กอยู่ที่ประมาณ 1.8
เหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นโลหะที่มีความมันเงา สีเทาเงิน และเหนียว ซึ่งเข้ากันได้ดีกับวิธีการตัดเฉือนแบบต่างๆ
อยู่ในธรรมชาติ
ในเปลือกโลก ธาตุเหล็กมีการกระจายอย่างกว้างขวาง - คิดเป็นประมาณ 4.1% ของมวลของเปลือกโลก (อันดับที่ 4 ในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมด 2 ในบรรดาโลหะ) แร่และแร่ธาตุจำนวนมากที่มีธาตุเหล็กเป็นที่รู้จักกันดี แร่เหล็กแดง (แร่เฮมาไทต์ (ซม.เฮมาไทต์), เฟ 2 โอ 3 ; ประกอบด้วย Fe มากถึง 70%) แร่เหล็กแม่เหล็ก (แร่แม่เหล็ก) (ซม.แม่เหล็ก), เฟ 3 O 4; ประกอบด้วย Fe 72.4%), แร่เหล็กสีน้ำตาล (แร่ hydrogoethite HFeO 2 น H 2 O) เช่นเดียวกับแร่เหล็กเบา (siderite ore .) (ซม.ไซด์ไรต์), เหล็กคาร์บอเนต, FeСO 3 ; ประกอบด้วย Fe ประมาณ 48%) นอกจากนี้ยังมีแร่หนาแน่นจำนวนมากในธรรมชาติ (ซม.ไพไรต์) FeS 2 (ชื่ออื่นๆ ได้แก่ ซัลเฟอร์ไพไรต์ ไพไรต์เหล็ก เหล็กไดซัลไฟด์ และอื่นๆ) แต่แร่ที่มีกำมะถันสูงยังไม่มีความสำคัญในทางปฏิบัติ ในแง่ของแร่เหล็กสำรอง รัสเซียเป็นอันดับแรกในโลก ในน้ำทะเล 1 10 -5 -1 10 -8% ธาตุเหล็ก
ประวัติการผลิตเหล็ก
เหล็กมีบทบาทสำคัญและมีบทบาทสำคัญในประวัติศาสตร์วัตถุของมนุษยชาติ เหล็กโลหะชนิดแรกที่ตกลงไปอยู่ในมือของมนุษย์น่าจะเป็นแหล่งกำเนิดของอุกกาบาต แร่เหล็กมีอยู่ทั่วไปและมักพบได้แม้บนพื้นผิวโลก แต่ธาตุเหล็กที่มีอยู่บนพื้นผิวนั้นหายากมาก อาจเป็นไปได้ว่าเมื่อสองสามพันปีก่อนมีคนสังเกตว่าหลังจากจุดไฟแล้วในบางกรณีการก่อตัวของเหล็กนั้นสังเกตได้จากแร่ที่บังเอิญจบลงด้วยไฟ เมื่อเผาไฟ การลดลงของธาตุเหล็กจากแร่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของแร่ทั้งโดยตรงกับถ่านหินและคาร์บอนมอนอกไซด์ (II) CO ที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ ความเป็นไปได้ในการได้รับธาตุเหล็กจากแร่ช่วยอำนวยความสะดวกอย่างมากในการค้นพบข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อแร่ถูกทำให้ร้อนด้วยถ่านหิน โลหะจะก่อตัวขึ้น ซึ่งสามารถนำไปกลั่นเพิ่มเติมได้ในระหว่างการตีขึ้นรูป การได้รับธาตุเหล็กจากแร่โดยใช้กระบวนการทำชีสถูกคิดค้นขึ้นในเอเชียตะวันตกในสหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช อี ช่วงวันที่ 9 ถึง ค.ศ. 7 BC e. เมื่อโลหะวิทยาเหล็กพัฒนาในหลายเผ่าของยุโรปและเอเชีย มันถูกเรียกว่ายุคเหล็ก (ซม.ยุคเหล็ก)ต่อจากยุคสำริด (ซม.ยุคสำริด). การปรับปรุงวิธีการเป่า (ขนธรรมชาติถูกแทนที่ด้วยขน) และการเพิ่มความสูงของเตา (เตาหลอมเพลาต่ำปรากฏขึ้น) นำไปสู่การผลิตเหล็กหล่อซึ่งเริ่มถลุงกันอย่างแพร่หลายในยุโรปตะวันตกตั้งแต่วันที่ 14 ศตวรรษ. เหล็กหล่อที่ได้จะถูกแปลงเป็นเหล็ก ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 18 ถ่านโค้กเริ่มถูกนำมาใช้ในกระบวนการเตาหลอมระเบิดแทนถ่าน (ซม.โคก). ในอนาคตวิธีการผลิตเหล็กจากแร่ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญและในปัจจุบันมีการใช้อุปกรณ์พิเศษสำหรับสิ่งนี้ - เตาหลอมเหลว, เครื่องแปลงออกซิเจน, เตาอาร์คไฟฟ้า
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
ที่อุณหภูมิตั้งแต่อุณหภูมิห้องถึง 917 °C และในช่วงอุณหภูมิ 1394-1535 °C จะมี a-Fe อยู่กับโครงตาข่ายที่มีตัวเป็นศูนย์กลาง ที่อุณหภูมิห้อง พารามิเตอร์ตาข่าย ก = 0.286645 นาโนเมตร ที่อุณหภูมิ 917-1394 ° C b-Fe มีความเสถียรด้วยตาข่าย T ที่มีลูกบาศก์อยู่ตรงกลาง (a = 0.36468 nm) ที่อุณหภูมิตั้งแต่อุณหภูมิห้องถึง 769 °C (จุดที่เรียกว่า Curie point (ซม.จุดคิวรี)) เหล็กมีคุณสมบัติแม่เหล็กแรง (กล่าวกันว่าเป็นแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก) ที่อุณหภูมิสูงกว่า เหล็กจะมีพฤติกรรมเหมือนพาราแมกเนติก บางครั้งพาราแมกเนติก a-Fe ที่มีโครงตาข่ายที่มีลำตัวเป็นลูกบาศก์ซึ่งมีความเสถียรที่อุณหภูมิตั้งแต่ 769 ถึง 917 ° C ถือเป็นการดัดแปลง g ของเหล็กและ b-Fe เสถียรที่อุณหภูมิสูง (1394-1535 ° C) ตามเนื้อผ้าเรียกว่า d- Fe (ความคิดของการมีอยู่ของการดัดแปลงเหล็กสี่ตัว - a, b, g และ d- เกิดขึ้นเมื่อไม่มีการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์และไม่มีข้อมูลวัตถุประสงค์เกี่ยวกับโครงสร้างภายในของเหล็ก ). จุดหลอมเหลว 1535 ° C จุดเดือด 2750 ° C ความหนาแน่น 7.87 g / cm 3 ศักยภาพมาตรฐานของคู่ Fe 2+ /Fe 0 คือ -0.447V คู่ Fe 3+ /Fe 2+ คือ +0.771V
เมื่อเก็บไว้ในอากาศที่อุณหภูมิสูงถึง 200 °C เหล็กจะค่อยๆ ปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์ที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งจะช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะต่อไป ในอากาศชื้น เหล็กถูกปกคลุมด้วยชั้นสนิมที่หลวม ซึ่งไม่ได้ป้องกันการเข้าถึงของออกซิเจนและความชื้นไปยังโลหะและการทำลายของโลหะ สนิมไม่มีองค์ประกอบทางเคมีคงที่ สูตรเคมีโดยประมาณสามารถเขียนได้เป็น Fe 2 O 3 xH 2 O
เหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเมื่อถูกความร้อน เมื่อเหล็กถูกเผาในอากาศจะเกิด Fe 2 O 3 ออกไซด์ เมื่อเผาไหม้ในออกซิเจนบริสุทธิ์จะเกิด Fe 3 O 4 ออกไซด์ เมื่อออกซิเจนหรืออากาศถูกส่งผ่านเหล็กหลอมเหลว จะเกิด FeO ออกไซด์ขึ้น เมื่อกำมะถันและผงเหล็กถูกทำให้ร้อน จะเกิดซัลไฟด์ขึ้น สูตรโดยประมาณสามารถเขียนเป็น FeS ได้
เหล็กทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนเมื่อถูกความร้อน (ซม.ฮาโลเจน). เนื่องจาก FeF 3 ไม่ระเหย เหล็กจึงสามารถต้านทานฟลูออรีนได้จนถึงอุณหภูมิ 200-300 องศาเซลเซียส เมื่อเหล็กถูกคลอรีน (ที่อุณหภูมิประมาณ 200°C) จะเกิด FeCl 3 ที่ระเหยได้ หากปฏิกิริยาของธาตุเหล็กและโบรมีนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้องหรือด้วยความร้อนและความดันไอโบรมีนที่สูงขึ้น ก็จะเกิด FeBr 3 เมื่อถูกความร้อน FeCl 3 และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง FeBr 3 จะแยกฮาโลเจนออกและเปลี่ยนเป็นเหล็ก (II) เฮไลด์ เมื่อเหล็กและไอโอดีนมีปฏิสัมพันธ์กันจะเกิดไอโอไดด์ Fe 3 I 8
เมื่อถูกความร้อน เหล็กทำปฏิกิริยากับไนโตรเจน เกิดเป็นเหล็กไนไตรด์ Fe 3 N กับฟอสฟอรัส เกิดฟอสฟอรัส FeP, Fe 2 P และ Fe 3 P กับคาร์บอน เกิด Fe 3 C คาร์ไบด์ กับซิลิกอน เกิดซิลิไซด์หลายชนิด เช่น FeSi .
ที่ความดันสูง เหล็กโลหะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนมอนอกไซด์ CO และของเหลวภายใต้สภาวะปกติจะเกิดเหล็ก pentacarbonyl Fe (CO) 5 ที่ระเหยง่ายได้ ธาตุเหล็กคาร์บอนิลขององค์ประกอบ Fe 2 (CO) 9 และ Fe 3 (CO) 12 เป็นที่รู้จักกัน ธาตุเหล็กคาร์บอนิลทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบออร์กาโน-เหล็ก รวมทั้งเฟอโรซีน (ซม.เฟอร์โรซีน)องค์ประกอบ.
เหล็กโลหะบริสุทธิ์มีความคงตัวในน้ำและในสารละลายด่างเจือจาง ในกรดกำมะถันและกรดไนตริกเข้มข้น เหล็กจะไม่ละลาย เนื่องจากฟิล์มออกไซด์ที่แรงจะทะลุผ่านพื้นผิวของมัน
ด้วยกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริกเจือจาง (ประมาณ 20%) เหล็กทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างเกลือของธาตุเหล็ก (II):
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
เมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกประมาณ 70% ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นกับการก่อตัวของเหล็ก (III) ซัลเฟต:
2Fe + 4H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O
เหล็กออกไซด์ (II) FeO มีคุณสมบัติพื้นฐานซึ่งสอดคล้องกับฐาน Fe (OH) 2 เหล็กออกไซด์ (III) Fe 2 O 3 เป็นแอมโฟเทอริกอ่อน ๆ มันสอดคล้องกับเบสที่อ่อนแอกว่าเฟ (OH) 2, Fe (OH) 3 ซึ่งทำปฏิกิริยากับกรด:
2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
ไอรอนไฮดรอกไซด์ (III) Fe(OH) 3 แสดงคุณสมบัติแอมโฟเทอริกเล็กน้อย สามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายด่างเข้มข้นเท่านั้น:
เฟ (OH) 3 + KOH \u003d K
ไฮดรอกซีคอมเพล็กซ์ของเหล็ก (III) ที่ก่อตัวขึ้นจึงมีความคงตัวในสารละลายที่มีความเป็นด่างสูง เมื่อสารละลายถูกเจือจางด้วยน้ำ จะถูกทำลาย และไฮดรอกไซด์ของเหล็ก (III) Fe (OH) 3 จะตกตะกอน
สารประกอบเหล็ก (III) ในสารละลายจะลดลงโดยเหล็กที่เป็นโลหะ:
เฟ + 2FeCl 3 \u003d 3FeCl 2
เมื่อเก็บสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือของเหล็ก (II) จะสังเกตเห็นการเกิดออกซิเดชันของเหล็ก (II) กับเหล็ก (III):
4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Fe (OH) Cl 2
จากเกลือของเหล็ก (II) ในสารละลายในน้ำ เกลือของ Mohr มีความคงตัว - แอมโมเนียมซัลเฟตและธาตุเหล็ก (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O
เหล็ก (III) สามารถสร้างซัลเฟตสองเท่าด้วยไอออนบวกของสารส้มที่มีประจุเพียงตัวเดียว ตัวอย่างเช่น KFe (SO 4) 2 - โพแทสเซียมเหล็กสารส้ม (NH 4) Fe (SO 4) 2 - เหล็กแอมโมเนียมสารส้ม ฯลฯ
ภายใต้การกระทำของคลอรีนก๊าซหรือโอโซนในสารละลายอัลคาไลน์ของสารประกอบเหล็ก (III) สารประกอบเหล็ก (VI) จะเกิดขึ้น - เฟอร์เรตเช่นโพแทสเซียมเฟอร์เรต (VI) K 2 FeO 4 มีรายงานการผลิตสารประกอบเหล็ก (VIII) ภายใต้การกระทำของตัวออกซิไดซ์ที่แรง
ในการตรวจจับสารประกอบเหล็ก (III) ในสารละลาย จะใช้ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพของไอออน Fe 3+ กับไทโอไซยาเนตไอออน CNS เมื่อไอออน Fe 3+ ทำปฏิกิริยากับ CNS - แอนไอออน จะเกิดไอรอนไทโอไซยาเนต Fe(CNS) 3 สีแดงสด รีเอเจนต์สำหรับไอออน Fe 3+ อีกตัวหนึ่งคือโพแทสเซียม เฮกซาไซยาโนเฟอเรต (II) K 4 (ก่อนหน้านี้ สารนี้เรียกว่าเกลือเลือดเหลือง) เมื่อไอออน Fe 3+ และ 4- โต้ตอบ ตกตะกอนสีฟ้าสดใสจะตกตะกอน
สารละลายโพแทสเซียมเฮกซาไซยาโนเฟอเรต (III) K 3 ซึ่งก่อนหน้านี้เรียกว่าเกลือเลือดแดง สามารถทำหน้าที่เป็นตัวทำปฏิกิริยาสำหรับไอออน Fe 2+ ในสารละลาย ระหว่างการทำงานร่วมกันของไอออน Fe 3+ และ 3- การตกตะกอนสีฟ้าสดใสขององค์ประกอบเดียวกันจะตกตะกอนเช่นเดียวกับในกรณีของปฏิกิริยาของไอออน Fe 3+ และ 4-
โลหะผสมของเหล็กกับคาร์บอน
เหล็กใช้เป็นหลักในโลหะผสม ส่วนใหญ่ใช้ในโลหะผสมที่มีคาร์บอน - เหล็กหล่อและเหล็กกล้าต่างๆ ในเหล็กหล่อ ปริมาณคาร์บอนจะสูงกว่า 2.14% โดยมวล (โดยปกติอยู่ที่ระดับ 3.5-4%) ในเหล็กจะมีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า (โดยปกติอยู่ที่ระดับ 0.8-1%)
เหล็กหล่อได้มาจากเตาหลอม เตาหลอมเป็นกรวยขนาดยักษ์ (สูงถึง 30-40 ม.) ที่ถูกตัดทอน ด้านในเป็นโพรง ผนังของเตาหลอมระเบิดนั้นเรียงรายไปด้วยอิฐทนไฟจากด้านในความหนาของอิฐหลายเมตร จากเบื้องบน แร่เหล็กที่เสริมสมรรถนะ (ปราศจากเศษหิน) สารรีดิวซ์โค้ก (ถ่านหินแข็งเกรดพิเศษที่ผ่านการโค้ก - ให้ความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 ° C โดยไม่มีอากาศ) รวมถึงวัสดุหลอมเหลว (หินปูนและอื่น ๆ ) ที่ นำไปสู่การแยกออกจากสิ่งสกปรกโลหะหลอม - ตะกรัน จากด้านล่าง ระเบิด (ออกซิเจนบริสุทธิ์หรืออากาศที่อุดมด้วยออกซิเจน) จะถูกป้อนเข้าไปในเตาหลอม ในขณะที่วัสดุที่บรรจุลงในเตาหลอมถ่างทิ้งลง อุณหภูมิของวัสดุจะเพิ่มขึ้นเป็น 1200-1300 °C อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการลดลงที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่โดยมีส่วนร่วมของโค้ก C และ CO:
เฟ 2 O 3 + 3C \u003d 2Fe + 3CO;
เฟ 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
เหล็กโลหะถูกสร้างขึ้นซึ่งอิ่มตัวด้วยคาร์บอนและไหลลงมา
ของเหลวที่หลอมละลายนี้จะถูกปล่อยออกจากเตาหลอมเหลวเป็นระยะๆ ผ่านรูพิเศษ - รูต๊าป - และตัวหลอมจะปล่อยให้แข็งตัวในรูปแบบพิเศษ เหล็กหล่อเป็นสีขาวที่เรียกว่าเหล็กหมู (ใช้ในการผลิตเหล็ก) และเหล็กสีเทาหรือเหล็กหล่อ เหล็กหล่อสีขาวเป็นสารละลายคาร์บอนที่เป็นของแข็งในเหล็ก microcrystals กราไฟท์สามารถแยกแยะได้ในโครงสร้างจุลภาคของเหล็กหล่อสีเทา เนื่องจากมีกราไฟต์อยู่ เหล็กหล่อสีเทาจึงทิ้งรอยไว้บนกระดาษสีขาว
เหล็กหล่อนั้นเปราะและแทงเมื่อถูกกระแทก ดังนั้นสปริง สปริง และผลิตภัณฑ์ใดๆ ที่ต้องใช้ในการดัดจะไม่สามารถทำจากเหล็กหล่อได้
เหล็กหล่อแข็งจะเบากว่าเหล็กหล่อหลอมเหลว ดังนั้นเมื่อแข็งตัวแล้ว จะไม่หดตัว (ตามปกติกับการแข็งตัวของโลหะและโลหะผสม) แต่จะขยายตัว คุณสมบัตินี้ช่วยให้คุณทำการหล่อแบบต่างๆ จากเหล็กหล่อ รวมถึงใช้เป็นวัสดุสำหรับการหล่อแบบมีศิลปะ
หากปริมาณคาร์บอนในเหล็กหล่อลดลงเหลือ 1.0-1.5% ก็จะเกิดเหล็กขึ้น เหล็กเป็นคาร์บอน (ในเหล็กดังกล่าวไม่มีส่วนประกอบอื่นใดยกเว้น Fe และ C) และโลหะผสม (เหล็กดังกล่าวมีสารเติมแต่งของโครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม โคบอลต์ และโลหะอื่นๆ ที่ปรับปรุงคุณสมบัติทางกลและคุณสมบัติอื่นๆ ของเหล็ก)
เหล็กได้มาจากการแปรรูปเหล็กหมูและเศษโลหะในตัวแปลงออกซิเจน ในอาร์คไฟฟ้าหรือเตาเผาแบบเปิด ด้วยการประมวลผลดังกล่าว ปริมาณคาร์บอนในโลหะผสมจะลดลงถึงระดับที่ต้องการ ดังที่กล่าวกันว่าคาร์บอนส่วนเกินจะเผาไหม้ออก
คุณสมบัติทางกายภาพของเหล็กแตกต่างอย่างมากจากคุณสมบัติของเหล็กหล่อ: เหล็กมีความยืดหยุ่น สามารถหลอม รีดได้ เนื่องจากเหล็ก ซึ่งแตกต่างจากเหล็กหล่อ หดตัวระหว่างการแข็งตัว การหล่อเหล็กที่ได้จึงถูกบีบอัดในโรงรีด หลังจากการรีด ช่องว่างและเปลือกจะหายไปในปริมาตรของโลหะ ซึ่งปรากฏขึ้นระหว่างการแข็งตัวของโลหะหลอมเหลว
การผลิตเหล็กในรัสเซียมีขนบธรรมเนียมที่สืบทอดมายาวนาน และเหล็กที่นักโลหะวิทยาของเราได้รับนั้นมีคุณภาพสูง
การใช้เหล็ก โลหะผสม และสารประกอบต่างๆ
เหล็กบริสุทธิ์มีการใช้งานค่อนข้างจำกัด ใช้ในการผลิตแกนแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการทางเคมี และเพื่อวัตถุประสงค์อื่น แต่โลหะผสมเหล็ก - เหล็กหล่อและเหล็กกล้า - เป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีสมัยใหม่ สารประกอบเหล็กหลายชนิดยังใช้กันอย่างแพร่หลาย ดังนั้นเหล็ก (III) ซัลเฟตจึงถูกใช้ในการบำบัดน้ำ เหล็กออกไซด์และไซยาไนด์ทำหน้าที่เป็นเม็ดสีในการผลิตสีย้อมและอื่น ๆ
ธาตุเหล็กในร่างกาย
ธาตุเหล็กมีอยู่ในพืชและสัตว์ทุกชนิดเป็นธาตุ (ซม.จุลธาตุ)นั่นคือในปริมาณที่น้อยมาก (ประมาณ 0.02% โดยเฉลี่ย) อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียเหล็ก (ซม.แบคทีเรียเหล็ก)โดยใช้พลังงานของการเกิดออกซิเดชันของเหล็ก (II) เป็นเหล็ก (III) เพื่อการสังเคราะห์ทางเคมี (ซม.เคมี)สามารถสะสมธาตุเหล็กได้ถึง 17-20% ในเซลล์ หน้าที่ทางชีววิทยาหลักของธาตุเหล็กคือการมีส่วนร่วมในการขนส่งออกซิเจนและกระบวนการออกซิเดชัน ธาตุเหล็กทำหน้าที่นี้โดยเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนที่ซับซ้อน - เฮโมโปรตีน (ซม.ฮีโมโพรไทด์)ซึ่งกลุ่มเทียมคือไอรอนพอร์ไฟรินคอมเพล็กซ์ - heme (ซม.อัญมณี). ในบรรดาฮีโมโปรตีนที่สำคัญที่สุด เม็ดสีระบบทางเดินหายใจคือเฮโมโกลบิน (ซม.เฮโมโกลบิน)และไมโอโกลบิน (ซม.มายโกลบิน)ตัวพาอิเล็กตรอนสากลในปฏิกิริยาการหายใจของเซลล์ การเกิดออกซิเดชันและการสังเคราะห์ด้วยแสงของไซโตโครม (ซม.ไซโตโครม)เอนไซม์คาตาโลสและเปอร์ออกไซด์ และอื่นๆ ในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด heloerythrin และ chlorocruorin เม็ดสีระบบทางเดินหายใจที่มีธาตุเหล็กมีโครงสร้างที่แตกต่างจากเฮโมโกลบิน ในระหว่างการสังเคราะห์ทางชีวเคมีของเฮโมโปรตีน ธาตุเหล็กจะส่งผ่านจากโปรตีนเฟอร์ริตินไปยังพวกมัน (ซม.เฟอริติน)ที่เก็บและขนส่งเหล็ก โปรตีนนี้ หนึ่งโมเลกุลซึ่งประกอบด้วยธาตุเหล็กประมาณ 4,500 อะตอม กระจุกตัวอยู่ในตับ ม้าม ไขกระดูก และเยื่อบุลำไส้ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์ ความต้องการธาตุเหล็กในแต่ละวันของมนุษย์ (6-20 มก.) ครอบคลุมไปด้วยอาหาร (เนื้อสัตว์ ตับ ไข่ ขนมปัง ผักโขม หัวบีต และอื่นๆ ที่อุดมไปด้วยธาตุเหล็ก) ร่างกายของคนทั่วไป (น้ำหนักตัว 70 กก.) มีธาตุเหล็ก 4.2 กรัม เลือด 1 ลิตรมีประมาณ 450 มก. เมื่อร่างกายขาดธาตุเหล็ก โรคโลหิตจางจากต่อมจะพัฒนา ซึ่งรักษาด้วยยาที่มีธาตุเหล็ก การเตรียมธาตุเหล็กยังใช้เป็นยาชูกำลังทั่วไป ปริมาณธาตุเหล็กที่มากเกินไป (200 มก. หรือมากกว่า) อาจเป็นพิษได้ ธาตุเหล็กยังจำเป็นสำหรับการพัฒนาตามปกติของพืช ดังนั้นจึงมีปุ๋ยไมโครตามการเตรียมธาตุเหล็ก

พจนานุกรมสารานุกรม. 2009 .

คำพ้องความหมาย:

ดูว่า "เหล็ก" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

พุธ ห้องโถง (s) zo ใต้, ตะวันตก โลหะ เครื่องบด หลอมจากแร่ในรูปของเหล็กหล่อ และหลอมจากหลังนี้ภายใต้ค้อนที่กำลังเบ่งบาน เมื่อรวมกับคาร์บอนจะเกิดเป็นเหล็ก เหล็กมีจำหน่ายในรูปของ: แถบหรือคุณภาพสูง แรกตรง... พจนานุกรมอธิบายของดาห์ล

17. d - ธาตุ เหล็ก ลักษณะทั่วไป สมบัติ ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ ลักษณะเฉพาะของ CO และ OM ไบโอโรล ความสามารถในการก่อตัวที่ซับซ้อน

1. ลักษณะทั่วไป.

เหล็ก - องค์ประกอบ d ของกลุ่มย่อยรองของกลุ่มที่แปดของช่วงที่สี่ของ PSCE ที่มีเลขอะตอม 26

หนึ่งในโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก (อันดับที่สองรองจากอลูมิเนียม)

ธาตุเหล็กอย่างง่ายคือโลหะเงินขาวที่อ่อนตัวได้และมีปฏิกิริยาเคมีสูง: รีดอย่างรวดเร็ว กัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงหรือความชื้นสูงในอากาศ

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

ในออกซิเจนบริสุทธิ์ ธาตุเหล็กจะเผาไหม้ และในสถานะที่กระจายตัวอย่างประณีต จะจุดไฟในอากาศได้เองตามธรรมชาติ

3Fe + 2O2 = FeO + Fe2O3

3Fe + 4H2O = FeO*Fe2O3

FeO*Fe2O3 = Fe3O4 (ระดับเหล็ก)

อันที่จริง เหล็กมักถูกเรียกว่าโลหะผสมที่มีปริมาณสิ่งสกปรกต่ำ (มากถึง 0.8%) ซึ่งยังคงความนุ่มนวลและความเหนียวของโลหะบริสุทธิ์ แต่ในทางปฏิบัติ มักใช้โลหะผสมของเหล็กกับคาร์บอน: เหล็ก (คาร์บอนไม่เกิน 2.14 % โดยน้ำหนัก) และเหล็กหล่อ (คาร์บอนมากกว่า 2.14 % โดยน้ำหนัก) เช่นเดียวกับเหล็กสเตนเลส (อัลลอยด์) ที่มีการเติมอัลลอยด์ โลหะ (โครเมียม แมงกานีส นิกเกิล ฯลฯ) การรวมกันของคุณสมบัติเฉพาะของเหล็กและโลหะผสมทำให้เป็น "โลหะหมายเลข 1" ที่มีความสำคัญต่อมนุษย์

โดยธรรมชาติแล้ว ธาตุเหล็กจะไม่ค่อยพบในรูปที่บริสุทธิ์ โดยส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นจากอุกกาบาตที่เป็นเหล็กและนิกเกิล ความชุกของธาตุเหล็กในเปลือกโลกอยู่ที่ 4.65% (อันดับที่ 4 รองจาก O, Si, Al) เชื่อกันว่าเหล็กเป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่ของแกนโลก

2.คุณสมบัติ

1.กายภาพเซนต์เหล็กเป็นโลหะทั่วไป ในสภาวะอิสระจะมีสีขาวเงินและมีโทนสีเทา โลหะบริสุทธิ์มีความเหนียว สิ่งสกปรกต่างๆ (โดยเฉพาะคาร์บอน) ช่วยเพิ่มความแข็งและความเปราะบาง มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เด่นชัด "ธาตุเหล็กสาม" มักจะมีความโดดเด่น - กลุ่มของโลหะสามชนิด (เหล็ก Fe, โคบอลต์ Co, นิกเกิล Ni) ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่คล้ายกัน รัศมีอะตอม และค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้

2.หมู่เกาะเคมีเซนต์

สถานะออกซิเดชัน	ออกไซด์	ไฮดรอกไซด์	อักขระ	หมายเหตุ
			พื้นฐานอ่อนแอ
			ฐานที่อ่อนแอมาก บางครั้ง amphoteric
	ไม่ได้รับ	*	กรด	ตัวออกซิไดซ์ที่แรง

สำหรับธาตุเหล็ก สถานะออกซิเดชันของเหล็กมีลักษณะเฉพาะ - +2 และ +3

สถานะออกซิเดชัน +2 สอดคล้องกับแบล็กออกไซด์ FeO และไฮดรอกไซด์สีเขียว Fe(OH) 2 พวกเขาเป็นพื้นฐาน ในเกลือมี Fe(+2) เป็นไอออนบวก Fe(+2) เป็นตัวรีดิวซ์ที่อ่อนแอ

+3 สถานะออกซิเดชันสอดคล้องกับ Fe 2 O 3 ออกไซด์สีน้ำตาลแดงและไฮดรอกไซด์ Fe(OH) 3 สีน้ำตาล พวกมันมีลักษณะเป็นแอมโฟเทอริกแม้ว่าคุณสมบัติที่เป็นกรดและพื้นฐานของพวกมันจะแสดงออกมาอย่างอ่อน ดังนั้น Fe 3+ ไอออนจึงสมบูรณ์ ไฮโดรไลซ์แม้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด Fe (OH) 3 ละลาย (และยังไม่หมด) เฉพาะในด่างเข้มข้นเท่านั้น Fe 2 O 3 ทำปฏิกิริยากับด่างก็ต่อเมื่อหลอมรวม ให้ เฟอร์ไรต์(เกลือที่เป็นทางการของกรดที่ไม่มีอยู่ในรูปอิสระของกรด HFeO 2):

เหล็ก (+3) ส่วนใหญ่มักแสดงคุณสมบัติการออกซิไดซ์ที่อ่อนแอ

สถานะออกซิเดชัน +2 และ +3 จะเปลี่ยนแปลงได้ง่ายเมื่อสภาวะรีดอกซ์เปลี่ยนแปลง

นอกจากนี้ยังมีออกไซด์ Fe 3 O 4 ซึ่งเป็นสถานะออกซิเดชันของเหล็กอย่างเป็นทางการซึ่งคือ +8/3 อย่างไรก็ตามออกไซด์นี้ถือได้ว่าเป็นเหล็ก (II) เฟอร์ไรต์ Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 .

นอกจากนี้ยังมีสถานะออกซิเดชันของ +6 ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ที่สอดคล้องกันไม่มีอยู่ในรูปแบบอิสระ แต่ได้รับเกลือ - เฟอร์เรต (เช่น K 2 FeO 4) ธาตุเหล็ก (+6) อยู่ในรูปของประจุลบ เฟอร์เรตเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง

เหล็กโลหะบริสุทธิ์มีความคงตัวในน้ำและในสารละลายเจือจาง ด่าง. เหล็กไม่ละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและกรดไนตริกที่เย็นจัดเนื่องจากการทู่ผิวโลหะด้วยฟิล์มออกไซด์ที่แรง กรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อนซึ่งเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงกว่าทำปฏิกิริยากับเหล็ก

กับ ไฮโดรคลอริกและเจือจาง (ประมาณ 20%) กำมะถัน กรดเหล็กทำปฏิกิริยากับเหล็ก (II) เกลือ:

เมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกประมาณ 70% เมื่อถูกความร้อน ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นกับการก่อตัว เหล็ก (III) ซัลเฟต:

3. ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ CO และ OM char-ka ...

สารประกอบเหล็ก (II)

เหล็กออกไซด์ (II) FeO มีคุณสมบัติพื้นฐานซึ่งสอดคล้องกับฐาน Fe (OH) 2 เกลือของเหล็ก (II) มีสีเขียวอ่อน เมื่อเก็บไว้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอากาศชื้น จะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลเนื่องจากออกซิเดชันเป็นเหล็ก (III) กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นระหว่างการจัดเก็บสารละลายของเกลือเหล็ก (II) ที่เป็นน้ำ:

ของเกลือของธาตุเหล็ก (II) ในสารละลายที่เป็นน้ำ เสถียร เกลือมอร่า- แอมโมเนียมคู่และเหล็ก (II) ซัลเฟต (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

รีเอเจนต์สำหรับไอออน Fe 2+ ในสารละลายสามารถเป็น โพแทสเซียม hexacyanoferrate (III) K 3 (เกลือเลือดแดง). เมื่อไอออน Fe 2+ และ 3− มีปฏิสัมพันธ์กัน จะเกิดการตกตะกอน เทิร์นบูลสีน้ำเงิน:

สำหรับการหาปริมาณธาตุเหล็ก (II) ในสารละลาย ให้ใช้ phenanthrolineซึ่งเป็นสารเชิงซ้อน FePhen 3 สีแดงที่มีธาตุเหล็ก (II) ในช่วง pH กว้าง (4-9)

สารประกอบเหล็ก (III)

เหล็ก (III) ออกไซด์ Fe 2 O 3 อย่างอ่อน แอมโฟเทอรีนมันสอดคล้องกับค่าที่อ่อนแอกว่า Fe (OH) 2, เบส Fe (OH) 3 ซึ่งทำปฏิกิริยากับกรด:

เกลือ Fe 3+ มีแนวโน้มที่จะสร้างผลึกไฮเดรต ในนั้นไอออน Fe 3+ มักจะล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำหกตัว เกลือดังกล่าวมีสีชมพูหรือสีม่วง ไอออน Fe 3+ ถูกไฮโดรไลซ์อย่างสมบูรณ์แม้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ที่ pH>4 ไอออนนี้จะตกตะกอนเกือบทั้งหมด ในรูปของเฟ (OH) 3:

ด้วยการไฮโดรไลซิสบางส่วนของไอออน Fe 3+ จะทำให้เกิดปฏิกิริยาโพลีนิวเคลียร์ออกโซ- และไฮดรอกซิเคชัน เนื่องจากสารละลายจะกลายเป็นสีน้ำตาล คุณสมบัติหลักของเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์ Fe (OH) 3 นั้นแสดงออกมาได้อ่อนมาก สามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายด่างเข้มข้นเท่านั้น:

ไฮดรอกโซคอมเพล็กซ์ของเหล็ก (III) ที่ได้จะคงตัวในสารละลายที่มีความเป็นด่างสูงเท่านั้น เมื่อสารละลายถูกเจือจางด้วยน้ำ จะถูกทำลาย และ Fe (OH) 3 จะตกตะกอน

เมื่อหลอมรวมกับด่างและออกไซด์ของโลหะอื่น Fe 2 O 3 จะเกิด เฟอร์ไรต์:

สารประกอบเหล็ก (III) ในสารละลายจะลดลงโดยเหล็กที่เป็นโลหะ:

เหล็ก (III) สามารถสร้างซัลเฟตสองเท่าด้วยประจุเดี่ยว ไพเพอร์พิมพ์ สารส้มตัวอย่างเช่น KFe (SO 4) 2 - โพแทสเซียมเหล็กสารส้ม (NH 4) Fe (SO 4) 2 - เหล็กแอมโมเนียมสารส้ม ฯลฯ

สำหรับการตรวจจับเชิงคุณภาพของสารประกอบเหล็ก (III) ในสารละลาย จะใช้ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพของไอออน Fe 3+ กับไอออนไทโอไซยาเนต SCN − . เมื่อไอออน Fe 3+ ทำปฏิกิริยากับ SCN − แอนไอออน จะเกิดส่วนผสมของสารเชิงซ้อนไอรอนไทโอไซยาเนตสีแดงสด 2+ , + , Fe(SCN) 3 , - องค์ประกอบของส่วนผสม (และด้วยเหตุนี้ความเข้มของสี) ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ดังนั้นวิธีนี้จึงไม่เหมาะสำหรับการกำหนดคุณภาพของธาตุเหล็กที่แม่นยำ

รีเอเจนต์คุณภาพสูงอีกตัวสำหรับไอออน Fe 3+ คือ โพแทสเซียม hexacyanoferrate (II) K 4 (เกลือเลือดเหลือง). เมื่อไอออน Fe 3+ และ 4− เกิดปฏิกิริยากัน จะเกิดตะกอนสีน้ำเงินสว่างขึ้น ปรัสเซียนบลู:

สารประกอบเหล็ก (VI)

เฟอร์เรต- เกลือของกรดเหล็ก H 2 FeO 4 ที่ไม่มีอยู่ในรูปแบบอิสระ เหล่านี้เป็นสารประกอบสีม่วง ชวนให้นึกถึงเปอร์แมงกาเนตในคุณสมบัติการออกซิไดซ์ และซัลเฟตในการละลาย เฟอร์เรตได้มาจากการกระทำของก๊าซ คลอรีนหรือ โอโซนบนสารแขวนลอยของ Fe (OH) 3 ในด่าง ตัวอย่างเช่น โพแทสเซียมเฟอร์เรต (VI) K 2 FeO 4 . Ferrates มีสีม่วง

นอกจากนี้ยังสามารถรับเฟอร์เรตได้ อิเล็กโทรลิซิสสารละลายอัลคาไล 30% บนแอโนดเหล็ก:

เฟอร์เรตเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด พวกมันสลายตัวด้วยการปล่อยออกซิเจน:

ใช้คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของเฟอร์เรตเพื่อ ฆ่าเชื้อโรคในน้ำ.

4.ไบโอโรล

1) ในสิ่งมีชีวิต ธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบสำคัญที่กระตุ้นกระบวนการแลกเปลี่ยนออกซิเจน (การหายใจ)

2) ธาตุเหล็กมักจะรวมอยู่ในเอ็นไซม์ในรูปแบบของคอมเพล็กซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คอมเพล็กซ์นี้มีอยู่ในเฮโมโกลบินซึ่งเป็นโปรตีนที่สำคัญที่สุดที่ให้ออกซิเจนกับเลือดไปยังอวัยวะทั้งหมดของมนุษย์และสัตว์ และเป็นผู้ที่เปื้อนเลือดด้วยสีแดงที่มีลักษณะเฉพาะ

4) ธาตุเหล็กในปริมาณที่มากเกินไป (200 มก. ขึ้นไป) อาจเป็นพิษได้ การให้ธาตุเหล็กเกินขนาดจะกดระบบต้านอนุมูลอิสระของร่างกาย จึงไม่แนะนำสำหรับคนที่มีสุขภาพให้ใช้สารเตรียมธาตุเหล็ก