Свойства и употреба на желязото

Общинска образователна институция средно училище № 39

Четвърти проект по темата:

"Структурата и свойствата на желязото"

2. Свойства и употреба на желязото. Доменна пещ ………… .… .4

Желязото е един от най-разпространените метали в земната кора. Хората се научиха да извличат желязо от руда и да го преработват преди около 4 хиляди години.

Съдържанието на желязо в земната кора е 4,65% и като цяло нашата планета се състои от желязо с почти 35%. Той е концентриран главно в земното ядро.

В природата желязото се среща под формата на оксиди (съединения с кислород) на железни руди. Двете основни железни руди са хематит и магнетит. Хематитът е една от основните железни руди. Този минерал често образува бъбрековидни бучки - възли.

От XIV век. доменните пещи са използвани за топене на чугун от желязна руда, смесена с кокс. Чугунът е почти чисто желязо с примес на въглерод, което се влага в желязото в доменната пещ при изгаряне на кокс. Въглеродът прави чугуна твърд.

От втората половина на XIX век. все повече чугун започва да се преработва в стомана. Стоманата съдържа по-малко въглерод от чугуна и следователно е по-пластична и по-устойчива на тежки удари. Когато стоманата се стопи, въглеродът се отстранява частично от чугуна чрез продухване на кислород през стопилката и към стоманата се добавят различни метали, всеки от които й придава специални свойства.

Свойства и употреба на желязото. Доменна пещ.

Желязната руда, коксът и варовикът се поставят в шахта на доменна пещ. Рудата съдържа железен оксид, коксът се получава чрез нагряване на въглища без въздух, а варовикът е съставен от калциев карбонат. До дъното на доменната пещ се подава горещ въздух. Когато коксът гори, въглеродът, който се съдържа, реагира с атмосферния кислород, образувайки въглероден окис. Изгарящият кокс загрява суровината в долната част на пещта до температури над 1600 градуса по Целзий. При тази температура кислородът в железния оксид реагира с въглероден оксид. В резултат се получава въглероден диоксид и почти чистото желязо (чугун) се отделя от рудата и се стича надолу към дъното на пещта. Разтопеното желязо се излива от дъното на пещта на всеки 3-4 часа. Варовикът взаимодейства с пясък, глина и други примеси, съдържащи се в рудата, образувайки така наречената шлака. Разтопената шлака, която е по-лека от чугунната стопилка, се натрупва върху металната повърхност и от време на време се отстранява от пещта през специален отвор - отвор за чешмата.

Желязо - VIII В група.

Електронната конфигурация на неговия обем: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d. Това е метал, просто вещество - редуциращ агент със средна якост. Основните степени на окисление на желязото в съединенията: + 2, + 3. железен оксид (II) FeO е основен оксид, хидратираната му форма Fe (OH) 2 е неразтворима основа, има редуциращи свойства. Железен (III) оксид Fe2O3 е основен оксид с характеристики на амфотерен оксид. Неговият хидроксид Fe (OH) 3 е амфотерен хидроксид с преобладаване на основните свойства. Съединенията на желязото (III) са слаби окислители. От железните съединения те са химически най-инертни.

Чистото желязо, без примеси, е здрав и пластичен метал, който лесно се кова и валцува. Желязото се привлича от магнит. Плътността на метала е 7,87 g/cm3, отнася се за тежки метали (черна металургия). Точка на топене 1535 градуса по Целзий, точка на кипене - 3200 градуса по Целзий.

Желязото реагира с прости вещества само при високи температури: изгаря на въздух, образувайки Fe2O3 оксид, Fe +3 се окислява с хлор .

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 - железен (III) хлорид.

При нагряване със сяра се образува железен (II) сулфид FeS, с въглерод - железен карбид Fe3C.

В разредени разтвори на солна (солна) и сярна киселини желязото се разтваря, образувайки съединения на Fe (II):

Разредената азотна киселина и концентрираната сярна киселина окисляват желязото до Fe + 3:

Концентрираната азотна киселина пасивира желязото, създавайки защитен оксиден филм на повърхността.

Желязото измества нискоактивните метали от разтвори на техните соли:

Железният (II) хидроксид се окислява от атмосферния кислород:

Съединенията на желязото (III) - оксид и хидроксид - имат амфотерни свойства. И така, оксидът реагира при нагряване с основни оксиди:

Прясно утаеният железен (III) хидроксид се разтваря лесно в киселини:

Fe (OH) 3 се разтваря в основи само при продължително кипене:

Желязото (III) образува множество комплексни съединения: хидратни комплекси по време на хидролиза. Качествените реакции към йони Fe + 3 и Fe + 3 също са реакции с образуването на оцветени комплексни съединения:

Взаимни преходи на железни йони по време на трансфера на електрони:

причиняват работата на дихателните ензими (цитохроми), по-специално хемоглобин, който пренася кислород от дихателната система до всички клетки на тялото.



1. "Химия и научно-технически прогрес", И. Н. Семенов, А. С. Максимов, А. А. Макареня, Москва "Образование" 1999. . (за ученици от 10-11 клас)

2. "Енциклопедичен речник на млад химик", Москва 2000 г.

3. "Необичайни свойства на обикновените метали", В.А.Заимовски, Т.Л.Колупаева, библиотека "Квант"