Химични и физични свойства на желязото, приложение

Желязото се счита за един от най-често срещаните метали в земната кора след алуминия. Неговите физични и химични свойства са такива, че имат отлична електропроводимост, топлопроводимост и еластичност, има сребристо-бял цвят и висока химическа реактивност за бързо корозиране при висока влажност или високи температури. В състояние на фино диспергирано състояние той изгаря в чист кислород и се самовъзпламенява във въздуха.

Началото на историята на желязото

През третото хилядолетие пр. Хр. д. хората започнаха да минат и се научили да обработват бронз и мед. Те не са получили широка употреба поради високите си цени. Продължи търсенето на нов метал. Историята на желязото започва през първия век преди новата ера. д. В природата може да се открие само под формата на съединения с кислород. За да се получи чист метал, е необходимо да се раздели последният елемент. Желязото не можеше да се стопи дълго време, тъй като трябваше да се загрее до 1539 градуса. И само с появата на печки, изгарящи сирене, през първото хилядолетие пр. Хр. Започва да получава този метал. В началото беше крехка, съдържала много шлаки. С появата на ковачниците качеството на желязото се подобри значително. По-нататъшното му обработване се извършва в ковач, където шлаката се отделя с удари с чук. Коване се превърна в един от основните видове металообработка, а ковачеството е незаменима индустрия. Чистото желязо е много мек метал. Основно се използва в сплав с въглерод. Тази добавка подобрява физическите свойства на желязото, като твърдост. Евтиният материал скоро прониква широко във всички сфери на човешката дейност и прави революция в развитието на обществото. Наистина, в древни времена, желязо продукти са били покрити с дебел слой от злато. Тя имаше висока цена в сравнение с благородния метал.

Желязо в природата

Един алуминий в литосферата съдържа повече от желязо. В природата тя може да бъде намерена само под формата на съединения. Тривалентното желязо, когато реагира, рисува почвата с кафяв цвят и придава на пясъка жълтеникав оттенък. Оксиди и железни сулфиди са разпръснати в земната кора, понякога се наблюдават натрупвания на минерали, от които впоследствие се добива метал. Съдържанието на желязо в някои минерални извори придава на водата специален вкус. Ръстна вода, изтичаща от стари водопроводи, боядисана с тривалентен метал. Неговите атоми са в човешкото тяло. Те се съдържат в хемоглобин (желязосъдържащ протеин) на кръвта, който снабдява организма с кислород и премахва въглероден диоксид. Някои метеорити съдържат чисто желязо, понякога има цели барове.

Какви физически свойства притежава желязото?

Той е пластичен, сребристо-бял метал със сивкав оттенък, с метален блясък. Той е добър проводник на електрически ток и топлина. Поради пластичността, той е перфектно подправен и валцуван. Желязото не се разтваря във вода, но се втечнява в живак, стопява се при температура 1539 ° С и кипи при 2862 градуса по Целзий, има плътност от 7,9 г / см3. Характерно за физичните свойства на желязото е, че металът се привлича от магнит и след като външното магнитно поле е отменено, съхранява намагнитването. Използвайки тези свойства, може да се използва за производство на магнити.

Химични свойства

Желязото има следните свойства:

• във въздуха и във водата лесно се окислява, покривайки се с ръжда;
• в кислород горещата жичка изгаря (това създава скала под формата на железен оксид);
• при температури от 700 до 900 градуса по Целзий, той реагира с водни пари;
• реагира с неметали при нагряване (хлор, сяра, бром);
• реагира с разредени киселини, в резултат на което се получават железни соли и водород;
• не се разтваря в основи;
• способни да изместват метали от разтвори на техните соли (железен пирон в разтвор меден сулфат, покрит с червен цвят - изпъква се медът;
• в концентрирани алкали по време на кипене се проявява амфотерност на желязото.

Характеристика на функцията

Едно от физичните свойства на желязото е феромагнитно. На практика магнитните свойства на този материал се срещат често. Това е единственият метал, който притежава такава рядка особеност. Под действието на магнитно поле настъпва намагнитване на желязото. Образува магнитни свойства на метала за дълго време и спестява себе си остава магнит. Такъв изключителен феномен се обяснява с факта, че структурата на желязото съдържа голям брой свободни електрони, способни да се движат.

Резерви и производство

Един от най-често срещаните елементи на земята е желязото. Според съдържанието в земната кора се нарежда на четвърто място. Има много руди, които го съдържат, например магнитна и кафява желязна руда. Металът в промишлеността се произвежда главно от хематит и магнетитни руди чрез доменни пещи. Първоначално се намалява с въглерод в пещ при висока температура от 2000 градуса по Целзий. За този връх в доменна пещ служил желязна руда, кокс и флюс, и поток от горещ въздух се инжектира отдолу. Използва се и директен процес на получаване на желязо. Натрошената руда се смесва със специална глина, като се получават пелети. След това те се изгарят и обработват с водород в шахтна пещ, където лесно се възстановява. Те получават твърдо желязо и след това го стопяват в електрически пещи. Чистият метал се редуцира от оксиди чрез електролиза на водни разтвори на соли.

Ползи от желязо

Основните физични свойства на желязото и неговите сплави дават следните предимства пред другите метали:

• Притежава твърдост и издръжливост, запазвайки еластичността. Различните качества на тези сплави не са еднакви и зависят от легиращите добавки, производствените методи и топлинната обработка.
• Голямо разнообразие от чугун и стомана прави възможно използването им за всякакви нужди в националната икономика.
• Високите магнитни свойства на метала са необходими за производството на магнитни вериги.
• Възможността за лесна механична обработка, благодарение на физическите свойства на желязото, дава възможност да се произвеждат листове, пръти, греди, тръби, профилни профили от неговите сплави.
• Значителната пластичност на материала позволява да се използва за декоративни продукти.
• Ниска цена сплави.

недостатъци

В допълнение към голям брой положителни качества, има редица негативни свойства на метала:

• Продукти, подложени на корозия. За да се премахне този нежелан ефект, неръждаемите стомани се получават чрез допинг, а в други случаи се прави специална антикорозионна обработка на конструкциите и частите.
• Желязото се натрупва статично електричество следователно, продуктите, които го съдържат, претърпяват електрохимична корозия и също изискват допълнителна обработка.
• Специфичното тегло на метала е 7,13 g / cm³. Това физическо свойство на желязото увеличава тежестта на конструкциите и частите.

Състав и структура

Кристалното желязо има четири модификации, които се различават по структурата и параметрите на решетката. За топенето на сплави, присъствието на фазови преходи и легиращи добавки е от съществено значение. Различават се следните състояния:

• Алфа фаза. Той продължава до 769 градуса по Целзий. В това състояние желязото запазва свойствата на един феромагнетик и има кубична решетка, центрирана спрямо тялото.
• Бета фаза. Съществува при температури от 769 до 917 градуса по Целзий. Той има малко по-различни параметри на решетката, отколкото в първия случай. Всички физически свойства на желязото остават същите с изключение на магнитните, те ги губят.
• Гама фаза. Структурата на решетката става лицево-центрирана. Тази фаза се появява в обхвата 917-1394 градуса по Целзий.
• Омега фаза. Това състояние на метал се появява при температури над 1394 градуса по Целзий. Той се различава от предишния само с параметрите на решетката.

Желязото е най-търсеният метал в света. Повече от 90% от цялото металургично производство попада върху него.

приложение

Хората започнали да използват първо метеорното желязо, което се ценило над златото. Оттогава обхватът на този метал само се разширява. По-долу е използвано желязо, основано на неговите физични свойства:

• феромагнитни оксиди се използват за производството на магнитни материали: промишлени инсталации, хладилници, сувенири;
• железни оксиди се използват като минерални бои;
• железният хлорид е незаменим в практиката на любителското радио;
• железни сулфати се използват в текстилната промишленост;
• магнитният железен оксид е един от важните материали за производството на дългосрочни устройства за компютърна памет;
• ултрафиният железен прах се използва в черно-бели лазерни принтери;
• металната сила ви позволява да правите оръжия и броня;
• износоустойчив чугун може да се използва за производство на спирачки, дискове за съединители, както и части за помпи;
• топлоустойчиви - за доменни, термични, открити пещи;
• топлоустойчива - за компресорно оборудване, дизелови двигатели;
• Неръждаема стомана се използва за газопроводи, отоплителни котли, сушилни, перални и съдомиялни машини.

заключение

Желязо често не е предназначено да означава сам метал, а неговата сплав - нисковъглеродна електрическа стомана. Производството на чисто желязо е доста сложен процес, поради което се използва само за производството на магнитни материали. Както вече беше отбелязано, изключителното физическо свойство на простото железно вещество е феромагнетизъм, т.е. способността да се намагнетизира в присъствието на магнитно поле. Магнитните свойства на чистия метал са до 200 пъти по-високи от тези на техническата стомана. Това свойство се влияе от зърното на метала. Колкото по-голямо е зърното, толкова по-високи са магнитните свойства. До известна степен се влияе от механичната обработка. Такова чисто желязо, което отговаря на тези изисквания, се използва за производство на магнитни материали.