большая тёрка <img src="http://s2.cn.ru/i/terka/logo_terka.png" width="165" height="58" alt="" />

Посвящается: 17135, Adisseya, Afroamurka, Alex-nsk93, ALLEXXи ещё нескольким

1 февраля 2011 в 18:43

Помогите.

Help me.

Кароче тема такая, задали найти информацию про Железо, по химии. Чтобы что‑то интересное было, типа кем открыто, где, когда, зачем, при каких обстоятельствах. На счету -103 рубля, впервые, когда он нужен. Помогите пожалуйста!!! Киньте сюда информацию...

19 комментариев

1 февраля 2011 в 18:49

king2006, Железо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).

Простое вещество железо (CAS-номер: 7439-89-6) — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро коррозирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.

На самом деле железом обычно называют его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8 %), которые сохраняют мягкость и пластичность чистого металла. Но на практике чаще применяются сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14 вес. % углерода) и чугун (более 2,14 вес. % углерода), а также нержавеющая (легированная) сталь с добавками легирующих металлов (хром, марганец, никель и др.). Совокупность специфических свойств железа и его сплавов делают его «металлом № 1» по важности для человека.

В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Распространённость железа в земной коре — 4,65 % (4-е место после O, Si, Al[2]). Считается также, что железо составляет большую часть земного ядра.

Железо как инструментальный материал известно с древнейших времён, самые древние изделия из железа, найденные при археологических раскопках, датируются 4-м тысячелетием до н. э. и относятся к древнешумерской и древнеегипетской цивилизациям.[источник не указан 138 дней] Это наконечники для стрел и украшения из метеоритного железа, то есть, сплава железа и никеля (содержание последнего колеблется от 5 до 30 %), из которого состоят метеориты. От их небесного происхождения идёт, видимо, одно из наименований железа в греческом языке: «сидер» (а на латыни это слово значит «звёздный»).

Изделия из железа, полученного искусственно, известны со времени расселения арийских племён из Европы в Азию и острова Средиземного моря (4—3-е тысячелетие до н. э.). Самый древний железный инструмент из известных — стальное долото, найденное в каменной кладке[источник не указан 256 дней] пирамиды Хеопса в Египте (построена около 2550 года до н. э.). Железо часто упоминается в древнейших (3-е тысячелетие до н. э.) текстах хеттов, основавших свою империю на территории современной Анатолии в Турции. Например, в тексте хеттского царя Анитты (около 1800 года до н. э.) говорится:

Когда на город Пурусханду в поход я пошел, человек из города Пурусханды ко мне поклониться пришел (…?) и он мне 1 железный трон и 1 железный скипетр (?) в знак покорности (?) преподнес.

— Гиоргадзе Г.Г. «Текст Анитты» и некоторые вопросы ранней истории хеттов // Вестник древней истории. 1965. № 4.

В древности мастерами железных изделий слыли халибы, которых Геродот перечисляет в числе эллинских племён Малой Азии, подвластных Крезу. Халибы жили на севере державы Хеттов, у побережья Чёрного моря возле устья реки Галис (современный г. Самсун в Турции), и от их имени происходит греч. — «сталь». Аристотель описал их способ получения стали: халибы несколько раз промывали речной песок их страны — видимо, таким способом (теперь это называют флотацией) выделяли тяжёлую железосодержащую фракцию породы, добавляли какое-то огнеупорное вещество, и плавили в печах особой конструкции; полученный таким образом металл имел серебристый цвет и был нержавеющим.

В качестве сырья для выплавки стали использовались магнетитовые пески, которые часто встречаются по всему побережью Чёрного моря: эти магнетитовые пески состоят из смеси мелких зёрен магнетита, титано-магнетита или ильменита, и обломков других пород, так что выплавляемая халибами сталь была легированной, и обладала отличными свойствами. Такой своеобразный способ получения железа не из руды говорит о том, что халибы, в основном, распространили железо как технологический материал, но их способ не мог быть методом повсеместного промышленного производства железных изделий. Однако их производство послужило толчком для дальнейшего развития металлургии железа.

Климент Александрийский в своём энциклопедическом труде «Строматы» упоминает, что по греческим преданиям железо (видимо, выплавка его из руды) было открыто на горе Иде — так называлась горная цепь возле Трои (в Илиаде она упоминается как гора Ида, с которой Зевс наблюдал за битвой греков с троянцами). Произошло это через 73 года после Девкалионова потопа, а этот потоп, согласно Паросской хронике, был в 1528 году до нашей эры, то есть метод выплавки железа из руды был открыт примерно в 1455 году до н. э. Однако из описания Климента не ясно, говорит ли он именно об этой горе в Передней Азии (Ида Фригийская у Вергилия), или же о горе Ида на острове Крит, о которой римский поэт Вергилий в Энеиде пишет:
Остров Юпитера, Крета, лежит средь широкого моря,

Нашего племени там колыбель, где высится Ида …

Более вероятно, что Климент Александрийский говорит именно о фригийской Иде возле Трои, так как там были найдены древние железные копи и очаги железоделательного производства. Видимо, ознакомившись с методом халибов, древние троянцы развили свой способ выплавки стали из руды, оказавшийся более производительным.

В самой глубокой древности железо ценилось дороже золота, и по описанию Страбона, у африканских племён за 1 фунт железа давали 10 фунтов золота, а по исследованиям историка Г. Арешяна стоимости меди, серебра, золота и железа у древних хеттов были в соотношении 1 : 160 : 1280 : 6400. В те времена железо использовалось как ювелирный металл, из него делали троны и другие регалии царской власти: например, в библейской книге Второзаконие 3,11 описан «одр железный» рефаимского царя Ога. В гробнице Тутанхамона (около 1350 года до н. э.) был найден кинжал из железа в золотой оправе — возможно, подаренный хеттами в дипломатических целях. Но хетты не стремились к широкому распространению железа и его технологий, что видно и из дошедшей до нас переписки египетского фараона и его тестя — царя Хеттов. Фараон просит прислать побольше железа, а царь хеттов уклончиво отвечает, что запасы железа иссякли, а кузнецы заняты на сельскохозяйственных работах, поэтому он не может выполнить просьбу царственного зятя. Как видно, хетты старались использовать свои знания для достижения военных преимуществ, и не давали другим возможности сравняться с ними. Видимо, поэтому железные изделия получили широкое распространение только после Троянской войны и падения державы хеттов, когда благодаря торговой активности греков технология железа стала известной многим, и были открыты железные месторождения и рудники. Так на смену «Бронзовому» веку настал век «Железный».

По описаниям Гомера, хотя во время Троянской войны (примерно 1250 год до н. э.) оружие было в основном из меди и бронзы, но железо уже было хорошо известно и пользовалось большим спросом, хотя больше как драгоценный металл. Например, в 23-й песне «Илиады» Гомер рассказывает, что Ахилл наградил диском из железной крицы победителя в соревновании по метанию диска. Это железо ахейцы добывали у троянцев и сопредельных народов (Илиада 7,473), в том числе у халибов, которые воевали на стороне троянцев:
Прочие мужи ахейские меной вино покупали,

Те за звенящую медь, за седое железо меняли,
Те за воловые кожи или волов круторогих,
Те за своих полоненых. И пир уготовлен веселый…

Возможно, железо было одной из причин, побудивших греков-ахейцев двинуться в Малую Азию, где они узнали секреты его производства. А раскопки в Афинах показали, что уже около 1100 года до н. э. и позднее уже широко были распространены железные мечи, копья, топоры, и даже железные гвозди. В библейской книге Иисуса Навина 17,16 (ср. Судей 14,4) описывается, что филистимляне (библейские «PILISTIM», а это были протогреческие племена, родственные позднейшим эллинам, в основном пеласги) имели множество железных колесниц, то есть, в это время же

1 февраля 2011 в 18:51

king2006, то есть, в это время железо уже стало широко применяться в больших количествах.

Гомер в «Илиаде» и «Одиссее» называет железо «многотрудный металл», и описывает закалку орудий:
Расторопный ковач, изготовив топор иль секиру,

В воду металл, раскаливши его, чтоб двойную
Он крепость имел, погружает…

Гомер называет железо многотрудным, потому что в древности основным методом его получения был сыродутный процесс: перемежающиеся слои железной руды и древесного угля прокаливались в специальных печах (горнах — от древнего «Horn» — рог, труба, первоначально это была просто труба, вырытая в земле, обычно горизонтально в склоне оврага). В горне окислы железа восстанавливаются до металла раскалённым углём, который отбирает кислород, окисляясь до окиси углерода, и в результате такого прокаливания руды с углём получалось тестообразное кричное (губчатое) железо. Крицу очищали от шлаков ковкой, выдавливая примеси сильными ударами молота. Первые горны имели сравнительно низкую температуру — заметно меньше температуры плавления чугуна, поэтому железо получалось сравнительно малоуглеродистым. Чтобы получить крепкую сталь приходилось много раз прокаливать и проковывать железную крицу с углём, при этом поверхностный слой металла дополнительно насыщался углеродом и упрочнялся. И хотя это требовало больших трудов, изделия, полученные таким способом, были существенно более крепкими, чем бронзовые.

В дальнейшем научились делать более эффективные печи (в русском языке — домна, домница) для производства стали, и применили меха для подачи воздуха в горн. Уже римляне умели доводить температуру в печи до плавления стали (около 1400 градусов, а чистое железо плавится при 1535 градусах). При этом образуется чугун с температурой плавления 1100—1200 градусов, очень хрупкий в твёрдом состоянии (даже не поддающийся ковке), и не обладающий упругостью стали. Первоначально его считали вредным побочным продуктом (англ. pig iron, по-русски, свинское железо, чушки, откуда, собственно, и происходит слово чугун), но потом обнаружилось, что при повторном прожигании в печи с усиленным продуванием воздуха чугун превращается в сталь хорошего качества, так как лишний углерод выгорает. Такой двухстадийный процесс производства стали из чугуна оказался более простым и выгодным, чем кричный, и этот принцип используется без особых изменений многие века, оставаясь и до наших дней основным способом производства железных материалов.
[править]
Происхождение названия

Имеется несколько версий происхождения славянского слова «железо» (белор. жалеза, укр. залізо, ст.-слав. желзо, болг. желязо, сербохорв. жељезо, польск. elazo, чеш. elezo, словен. elezo).

Одна из этимологий связывает праславянское *elzo с греческим словом , что означало железо и медь, согласно другой версии *elzo родственно словам *ely "черепаха и *glazъ "скала", с общей семой "камень"[3][4]. Третья версия предполагает древнее заимствование из неизвестного языка[5].

Романские языки (итал. ferro, фр. fer, исп. hierro, порт. ferro, рум. fier) продолжают лат. ferrum . Латинское ferrum (<*ferzom), скорее всего, заимствовано из какого-то восточного языка, скорее всего из финикийского. Ср. ивр. barzel, шумерск. barzal, ассирийск. parzilla[6].

Германские языки заимствовали название железа (готск. eisarn,англ. iron, нем. Eisen, нидерл. ijzer,дат. jern, швед. jrn) из кельтских[7].

Пракельтское слово *isarno- (> др.-ирл. iarn, др.-брет. hoiarn), вероятно, восходит к праиндоевропейскому *h1esh2r-no- "кровавый" с семантическим развитием "кровавый" > "красный" > "железо". Согласно другой гипотезе даннное слово восходит к праиндоевропейскому *(H)ish2ro- "сильный, святой, обладающий сверхъестественной силой"[8].

Древнегреческое слово , возможно, было заимствовано из того же источника, что и славянское, германское и балтийское слова для серебра[9].

Название природного карбоната железа (сидерита) происходит от лат. sidereus — звёздный; действительно, первое железо, попавшее в руки людям, было метеоритного происхождения. Возможно, это совпадение не случайно. В частности древнегреческое слово сидерос () для железа и латинское sidus, означающее «звезда», вероятно, имеют общее происхождение.
[править]
Изотопы
Основная статья: Изотопы железа

Изотоп железа 56Fe относится к наиболее стабильным ядрам: все следующие элементы могут уменьшить энергию связи на нуклон путём распада, а все предыдущие элементы, в принципе, могли бы уменьшить энергию связи на нуклон за счёт синтеза. Полагают, что железом оканчивается ряд синтеза элементов в ядрах нормальных звёзд, а все последующие элементы могут образоваться только в результате взрывов сверхновых[10].
[править]
Геохимия железа

Гидротермальный источник с железистой водой. Окислы железа окрашивают воду в бурый цвет

Железо — один из самых распространённых элементов в Солнечной системе, особенно на планетах земной группы, в частности, на Земле. Значительная часть железа планет земной группы находится в ядрах планет, где его содержание, по оценкам, около 90 %. Содержание железа в земной коре составляет 5 %, а в мантии около 12 %. Из металлов железо уступает по распространённости в коре только алюминию. При этом в ядре находится около 86 % всего железа, а в мантии 14 %. Содержание железа значительно повышается в изверженных породах основного состава, где оно связано с пироксеном, амфиболом, оливином и биотитом. В промышленных концентрациях железо накапливается в течение почти всех экзогенных и эндогенных процессов, происходящих в земной коре. В морской воде железо содержится в очень малых количествах 0,002 – 0,02 мг/л. В речной воде несколько выше – 2 мг/л.
[править]
Геохимические свойства железа

Распространение железа в пересчете на 106 атомов кремния.

Важнейшая геохимическая особенность железа — наличие у него нескольких степеней окисления. Железо в нейтральной форме — металлическое — слагает ядро земли, возможно, присутствует в мантии и очень редко встречается в земной коре. Закисное железо FeO — основная форма нахождения железа в мантии и земной коре. Окисное железо Fe2O3 характерно для самых верхних, наиболее окисленных, частей земной коры, в частности, осадочных пород.

По кристаллохимическим свойствам ион Fe2+ близок к ионам Mg2+ и Ca2+ — другим главным элементам, составляющим значительную часть всех земных пород. В силу кристаллохимического сходства железо замещает магний и, частично, кальций во многих силикатах. При этом содержание железа в минералах переменного состава обычно увеличивается с уменьшением температуры.
[править]
Минералы железа

В земной коре железо распространено достаточно широко — на его долю приходится около 4,1 % массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). В мантии и земной коре железо сосредоточено главным образом в силикатах, при этом его содержание значительно в основных и ультраосновных породах, и мало — в кислых и средних породах.

Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красный железняк (гематит, Fe2O3; содержит до 70 % Fe), магнитный железняк (магнетит, FeFe2O4, Fe3O4; содержит 72,4 % Fe), бурый железняк или лимонит (гётит и гидрогётит, соответственно FeOOH и FeOOH·nH2O). Гётит и гидрогётит чаще всего встречаются в корах выветривания, образуя так называемые «железные шляпы», мощность которых достигает несколько сотен метров. Также они могут иметь осадочное происхождение, выпадая из коллоидных растворов в озёрах или прибрежных зонах морей. При этом образуются оолитовые, или бобовые, железные руды. В них часто встречается вивианит Fe(3PO4)2·8H2O, образующий чёрные удлинённые кристаллы и радиально-лучистые агрегаты.

В природе также широко распространены сульфиды железа — пирит FeS2 (серный или железный колчедан) и пирротин. Они не являются железной рудой — пирит используют для получения серной кислоты, а пирротин часто сод

Wol4ara

1 февраля 2011 в 18:51

king2006, тебе к завтрему? Есди да, то могу поискать попозже немного =) А то сейчас занятой я х))

1 февраля 2011 в 18:52

king2006, а пирротин часто содержит никель и кобальт.

По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире. Содержание железа в морской воде — 1105—1108 %.

Другие часто встречающиеся минералы железа[11]:
Сидерит — FeCO3 — содержит примерно 35 % железа. Обладает желтовато‑белым (с серым или коричневым оттенком в случае загрязнения) цветом. Плотность равна 3 г/см и твёрдость 3,5—4,5 по шкале Мооса.
Марказит — FeS2 — содержит 46,6 % железа. Встречается в виде жёлтых, как латунь, бипирамидальных ромбических кристаллов с плотностью 4,6—4,9 г/см и твёрдостью 5—6 по шкале Мооса.
Лёллингит — FeAs2 — содержит 27,2 % железа и встречается в виде серебристо‑белых бипирамидальных ромбических кристаллов. Плотность равна 7—7,4 г/см, твёрдость 5—5,5 по шкале Мооса.
Миспикель — FeAsS — содержит 34,3 % железа. Встречается в виде белых моноклинных призм с плотностью 5,6—6,2 г/см и твёрдостью 5,5—6 по шкале Мооса.
Мелантерит — FeSO4·7H2O — реже встречается в природе и представляет собой зелёные (или серые из‑за примесей) моноклинные кристаллы, обладающие стеклянным блеском, хрупкие. Плотность равна 1,8—1,9 г/см.
Вивианит — Fe3(PO4)2·8H2O — встречается в виде сине‑серых или зелено‑серых моноклинных кристаллов с плотностью 2,95 г/см и твёрдостью 1,5—2 по шкале Мооса.

Помимо вышеописанных минералов железа существуют, например:ильменит — FeTiO3
магномагнетит — (Fe, Mg)[Fe2O4]
фиброферрит — FeSO4(OH)·4,5H2O
ярозит — KFe3(SO4)2(OH)6 кокимбит — Fe2(SO4)3·9H2O
рёмерит — Fe2+Fe3+2(SO4)4·14H2O
графтонит — (Fe, Mn)3(PO4)2
скородит — Fe3+AsO4·2H2O штренгит — FePO4·2H2O
феялит — Fe2SiO4
альмандит — Fe3Al2[SiO4]3
андрадит — Ca3Fe2[SiO4]3 гиперстен — (Fe, Mg)2[Si2O6]
геденбергит — (Ca, Fe)[Si2O6]
эгирин — (Na, Fe)[Si2O6]
шамозит — Fe2+4Al[AlSi3O10](OH)6·nH2O
нонтронит — (Fe3+, Al)2[Si4O10](OH)2·nH2O

1 февраля 2011 в 19:08

king2006, дык,это одна страница,просто не дает ЭГ полностью ее вставить,вот и пришлось разбивать;)))))

Yaliny

1 февраля 2011 в 19:39

king2006, I. Нахождение железа в природе. Основные минералы и их свойства.

Железо – самый распространенный после алюминия металл на земном шаре;
оно составляет около 5% земной коры. Встречается железо в виде различных
соединений: оксидов, сульфидов, силикатов. В свободном виде железо находят
в метеоритах, изредка встречается самородное железо (феррит) в земной коре
как продукт застывания магмы.
Железо входит в состав многих минералов, из которых слагаются
месторождения железных руд.
Основные рудные минералы железа:
Гематит (железный блеск, красный железняк) – Fe2O3 (до 70% Fe);
Магнетит (магнитный железняк) – Fe3O4 (до 72,4% Fe);
Гетит – FeOOH
Гидрогетит – FeOOH*nH2O (лимонит) – (около 62% Fe);
Сидерит – Fe(CO3) (около 48,2% Fe);
Пирит – FeS2

Месторождения железных руд образуются в различных геологических
условиях; с этим связано разнообразие состава руд и условий их залегания.
Железные руды разделяются на следующие промышленные типы:
1. Бурые железняки – руды водной окиси железа (главный минерал –
гидрогетит), 30-55% железа.
2. Красные железняки, или гематитовые руды (главный минерал – гематит,
иногда с магнетитом), 51-66% железа.
3. Магнитные железняки (главный минерал – магнетит), 50-65% железа.
4. Сидеритовые или карбонатные осадочные руды, 30-35% железа.
5. Силикатные осадочные железные руды, 25-40% железа.
Большие запасы железных руд находятся на Урале, где целые горы
(например Магнитная, Качканар, Высокая и др.) образованы магнитным
железняком. Большие залежи железных руд имеются вблизи Курска, на Кольском
полуострове, в Западной и Восточной Сибири, на дальнем Востоке. Богатые
залежи имеются на Украине.
Железо является также одним из наиболее распространенных элементов в
природных водах, где среднее содержание его колеблется в интервале 0,01-26
мг/л.
Животные организмы и растения аккумулируют железо. Активно
аккумулируют железо некоторые виды водорослей, бактерии.
В теле человека содержание железа колеблется от 4 до 7г (в тканях,
крови, внутренних органах). Железо поступает в организм с пищей. Суточная
потребность взрослого человека в железе составляет 11-30мг. В основных
пищевых продуктах содержится следующее количество железа (в мкг/100г.):
Рыба – 1000
Мясо – 3000
Молоко – 70
Хлеб – 4000
Картофель, овощи, фрукты – от 600 до 900

II. Техногенные источники поступления железа в окружающую среду.

В зонах металлургических комбинатов в твердых выбросах содержится от
22000 до 31000 мг/кг железа.
В прилегающие к комбинатам почвы поступает до 31-42 мг/кг железа.
Вследствие этого железо накапливается в огородных культурах.
Много железа поступает в сточные воды и шламы от производств:
металлургического, химического, машиностроительного,
металлообрабатывающего, нефтехимического, химико-фармацевтического,
лакокрасочного, текстильного.
Содержание железа в составе сырого осадка, выпадающего в первичных
отстойниках крупного промышленного города, может достигать 1428 мг/кг.
Пыль, дым промышленных производств могут содержать большие количества
железа в виде аэрозолей железа, его оксидов, руд.
Пыль железа или его оксидов образуется при заточке металлического
инструмента, очистке деталей от ржавчины, прокате железных листов,
электросварке и при других производственных процессах, в которых имеют
место железо или его соединения.
Железо может накапливаться в почвах, водоемах, воздухе, живых
организмах.
Основные минералы железа подвергаются в природе фотохимическому
разрушению, комплексообразованию, микробиологическому выщелачиванию, в
результате чего, железо из труднорастворимых минералов переходит в водные
объекты.
Железосодержащие минералы окисляются бактериями типа Th.
Ferrooxidans.
Окисление сульфидов можно описать в общем виде на примере пирита
следующими микробиологическими и химическими процессами:

Как видно, при этом образуется еще один загрязняющий поверхностные
воды компонент – серная кислота.
О масштабах ее микробиологического образования можно судить по такому
примеру. Пирит – обычный примесный компонент угольных месторождений, и его
выщелачивание приводит к закислению шахтных вод. По одной из оценок, в
1932г. в реку Огайо (США) с шахтными водами поступило около 3 млн. тонн
H2SO4.
Микробиологическое выщелачивание железа осуществляется не только за
счет окисления, но и при восстановлении окисленных руд. В нем принимают
участие микроорганизмы, относящиеся к разным группам. В частности,
восстановление Fe3+ до Fe2+ осуществляют представители родов Bacillus и
Pseudomonas, а так же некоторые грибы.
Упомянутые здесь широко распространенные в природе процессы протекают
так же в отвалах горнорудных предприятий, металлургических комбинатов,
производящих большое количество отходов (шлаки, огарки и т.п.).
С дождевыми, паводковыми и грунтовыми водами высвобождающиеся из
твердых матриц металлы переносятся в реки и водоемы. Железо находится в
природных водах в разных состояниях и формах: в истинно растворенной форме
входят в состав донных отложений и гетерогенных систем (взвеси и коллоиды).

Донные отложения рек и водоемов выступают в качестве накопителя
железа. При определенных условиях железо может высвобождаться из них, в
результате чего происходит вторичное загрязнение воды.

III. Химические свойства железа, его основные соединения.

Железо – элемент VIII группы периодической системы. Атомный номер 26,
атомный вес 55,85 (56). Конфигурация внешних электронов атома 3d64s2.
По химическим свойствам железо как переходный элемент близок к
соседним элементам той же группы периодической системы – никелю и кобальту.
В соединениях железо чаще 2-х и 3-х валентно, но известны также
валентности 1, 4 и 6.
Для высших валентных состояний железа характерны кислотные свойства.
Железо, особенно 3-х валентное, склонно к комплексообразованию. В
химическом отношении железо – металл средней активности. В сухом воздухе
при нагревании до 150-200о на поверхности компактного железа образуется
тонкая защитная окисная пленка, предохраняющая его от дальнейшего
окисления.
Во влажном воздухе железо быстро ржавеет, т.е. покрывается бурым
налетом гидратированного оксида железа, который вследствие своей рыхлости
не защищает железо от дальнейшего окисления.
В воде железо интенсивно корродирует. При обильном доступе кислорода
при этом образуются гидратные формы оксида железа:

При недостатке кислорода или при его затрудненном доступе образуется
смешанный оксид Fe3O4(Fe2O3.FeO):

При взаимодействии железа с галогенами или галогеноводородами
образуются галогениды железа.
Железо растворяется в соляной кислоте любой концентрации.

Аналогично происходит растворение в разбавленной серной кислоте:

В концентрированных растворах серной кислоты Fe(II) окисляется до
Fe(III):

Однако в серной кислоте, концентрация которой близка к 100%, железо
становится пассивным и взаимодействие практически не происходит.
В разбавленных и умеренно концентрированных растворах азотной кислоты
железо растворяется:

При высоких концентрациях HNO3 растворение замедляется и железо
становится пассивным.
Для железа характерны два ряда соединений: соединения Fe(II) и
соединения Fe(III). Первые отвечают оксиду железа (II), или закиси железа
FeO; вторые – оксиду железа (III), или окиси железа Fe2O3.
Кроме того известны соли железной кислоты H2FeO4, в которой степень
окисленности железа +6.

Основные соединения железа (II).

Железный купорос – FeSO4.7H2O – светло-зеленые кристаллы, хорошо
растворимые в воде.
Гидроксид железа (II) – Fe(OH)2 – белый осадок, который на воздухе
вследствие окисления быстро принимает зеленоватую, а затем бурую окраску,
переходя в Fe(OH)3.
Оксид железа FeO, черный, легко окисляющийся порошок.
Карбонат железа FeCO3. При действии воды, содержащей CO2, карбонат
железа, подобно карбонату кальция, частично переходит в более растворимую
кислую соль Fe(HCO3)2. В виде этой соли железо содержится в природных
железных водах.
Соли железа (II) легко могут быть переведены в соли железа (III)
действием различных окислителей, например: HNO3, KMnO4, Cl2 и др.
Например:

Ввиду способности легко окисляться, соли железа (II) часто
применяются как восстановители.

Основные соединения железа (III).

Хлорид железа FeCl3 – темно-коричневые с зеленым отливом кристаллы.
Сильно гигроскопичное вещество.
Сульфат железа Fe2(SO4)3 – очень гигроскопичные, расплывающиеся на
воздухе белые кристаллы. Образуют кристаллогидрат Fe(SO4)3.9H2O (желтые
кристаллы). В водных растворах сульфат железа (III) сильно гидролизован.
Железо-аммонийные квасцы (NH4)Fe(SO4)2.H2O – хорошо растворимые в
воде светло-фиолетовые кристаллы.
Гидроксид железа (III) Fe(OH)3, более слабое основание, чем Fe(OH)2.
Соли железа (III) сильно гидролизуются.
Характерной реакцией, отличающей соли железа (III) от солей железа
(II), служит действие роданида калия KCNS (или роданида аммония) –
появляется кроваво-красная окраска роданида железа (III) – Fe(CNS)3.
Ионы железа (II) с роданидами не дают этой окраски.

Цианистые соединения железа.

Гексациано (II) феррат калия K4[Fe(CN)6].3H2O – светло-желтые
кристаллы. Эта соль называется желтой кровяной солью. Раствор ее не дает
реакции, характерной для ионов Fe(II). Но с ионами Fe(III) желтая кровяная
соль взаимодействует с образованием нерастворимой соли синего цвета –
берлинской лазури:

Гексациано (III) феррат калия K3[Fe(CN)6] – красная кровяная соль,
темно красные кристаллы (безводные).
Красная кровяная соль – реактив на ионы Fe(II), с которыми она
образует синий осадок, так называемой турнбулевой сини.

IV. Вредные соединения железа, источники их поступления в окружающую
среду, свойства, поражающее действие, ПДК, способы очистки.

В воздух рабочей зоны на металлургических, металлообрабатывающих
предприятиях поступает пыль, аэрозоли из частиц железа и его соединений.
При воздействии на кожу возможны аллергические дерматиты, при вдыхании
такого воздуха происходит раздражение дыхательных путей, разрушение легких,
плевры, нарушения функции печени, желудочные заболевания. Поэтому
установлено ПДК (Предельно Допустимая Концентрация) для железосодержащих
частиц в воздухе рабочей зоны в зависимости от типа частиц от 2 до 4мг/м3.
При сгорании железного порошка, при операциях, связанных с работой
электрической дуги, в окружающую атмосферу поступает дым оксида железа
Fe2O3, который вызывает патологические изменения функции легких. ПДК для
Fe2O3 в воздухе (в пересчете на Fe) – 0,04мг/м3.
Сульфаты и хлориды железа являются наиболее токсичными вредными
примесями. ПДК для сульфата (в пересчете на Fe) в атмосферном воздухе –
0,007 мг/м3, для хлорида – 0,004 мг/м3.
Аэрозоли (пыль, дым) железа и его оксидов, руд и других соединений
при длительном воздействии откладываются в легких и вызывают специфическое
заболевание легких – сидероз. Различают, так называемый «красный сидероз»,
вызываемый оксидом железа (III) и «черный сидероз», возникающий от вдыхания
пыли железа, его карбонатов и фосфатов.
У рабочих, обрабатывающих пириты, наблюдаются желудочные заболевания
(гастриты, дуодениты).
У рабочих доменного и мартеновского производств наблюдается нарушение
обоняния.
Среди электросварщиков, сталеваров часты воспалительные заболевания
верхних дыхательных путей.
У рабочих железорудных шахт и горнообогатительных фабрик особенно
часты хронические бронхиты, иногда осложненные астмой, эмфиземой легких.
Встречаются стоматиты, воспаления десен, поражения зубов, поражения
слизистой рта.
Мероприятия, обеспечивающие безопасность работы в атмосфере с
повышенным содержанием частиц железа и его соединений, заключаются в
очистке воздуха от вредных примесей, в эффективной вентиляции помещений, в
применении спецодежды, респираторов, очков.
Реальную опасность при приеме внутрь представляют железо, поступающее
в организм в составе лекарственных веществ и сульфат железа (II).
Токсические дозы FeSO4 или чистого железа (для человека ЛД = 200-250
мг/кг) приводят к смертельному исходу в результате химического ожога
внутренних органов.
Токсичность соединений железа в воде зависит от pH. В щелочной среде
токсичность возрастает. От избыточного содержания железа в воде могут
гибнуть рыбы, водоросли. Большую опасность представляют сточные воды и
шламы производств, связанных с переработкой железосодержащих продуктов.
Подпороговые концентрации в воде водоемов:
сульфат и нитрат железа (III), гидроксид железа (II) – 0,5 мг/л;
хлорид железа (III) – 0,9 мг/л.
Соединения железа (II) обладают общим токсическим действием.
Соединения железа (III) менее ядовитые, но действуют прижигающе на
пищеварительный канал и вызывают рвоту.
ПДК железа в питьевой воде 0,3 мг/л.
В природных водоемах, например, в Ладожском озере, в Неве, содержание
железа меньше 0,3 мг/л. Перед поступлением в сети городского водоснабжения
вода из водоемов подвергается фильтрации и действию коагулянтов, которые
вместе с органическими примесями удаляют и часть железа.
Обработка воды с повышенным содержанием железа заключается в
фильтровании на механических фильтрах (антрацит), коагуляции (коагулянт –
глинозем Al2(SO4)3), иногда - в обработке магнитными полями (в случае
магнитных форм железа).
Профилактические мероприятия, обеспечивающие безопасные условия труда
при воздействии на работающих железа и его соединений определяются
нормативными документами применительно к конкретным условиям производства.

V. Получение железа и его основных соединений, их практическое
использование.

Из всех добываемых металлов, железо имеет наибольшее значение. Вся
современная техника связана с применением железа и его сплавов. Количество
добываемого железа примерно в 15 раз превосходит добычу всех остальных
металлов вместе взятых.
Основным промышленным способом получения железа служит производство
его в виде различных сплавов с углеродом – чугунов и углеродистых сталей.
Чугуны получают доменным процессом, а стали – мартеновским, конверторным и
электроплавильным процессами.
В доменном процессе в качестве основных шихтовых материалов
участвуют: железная руда, кокс и известняк, необходимые для восстановления
окислов железа в руде углеродом и разведения расплавленных чугуна и шлака.
В домну подается воздух или, для ускорения процесса, кислород
(кислородное дутье). Углерод кокса окисляется кислородом: C+O2=CO2;
C+CO2=2CO.
Образующийся при этом СО и углерод кокса восстанавливают окислом
железа:

Поскольку указанные реакции протекают при избытке углерода,
восстановленное железо сплавляется с углеродом и образуется чугун со
значительно более низкой температурой плавления, чем чистое железо. Чугун
(с 4,3% С) плавится при 1135оC, а железо при 1539оC.
Расплавленные низкоплавкие чугун и шлак собираются в горне доменной
печи и периодически выпускаются через специальные отверстия.
Способы передела чугуна – мартеновский, конверторный и
электроплавильный, - сводятся к удалению избыточного углерода и вредных
примесей (S, P) путем их окисления и к доводке содержания легирующих
элементов до заданного путем добавления их при плавке.
Предельно допустимое содержание вредных примесей и необходимое
содержание легирующих элементов установлены для каждой марки стали.
Чистое железо получают в виде порошка восстановлением его оксидов
водородом или термическим разложением карбонила Fe(CO)5. Применение
чистого железа ограничено, т.к. оно по своим механическим свойствам не
удовлетворяет ряду требований к конструкционным материалам. Оно очень
пластично.
Железо и его сплавы составляют основу современной техники. Значение
железных сплавов для техники следует из того, что 95% всей металлической
продукции составляет чугун и только 5% - сплавы остальных металлов.

Соединения железа.

Железный купорос FeSO4.7H2O получают путем растворения обрезков стали
в 20-30%-ной серной кислоте:

Железный купорос – светло-зеленые кристаллы, хорошо растворимые в
воде. Применяется для борьбы с вредителями растений, в производстве чернил
и минеральных красок, при крашении тканей, для очистки сточных вод от
цианидов.
При действии на железный купорос щелочи образуются гидроксиды железа
– Fe(OH)2 и Fe(OH)3.
Эти гидроксиды применяют в качестве пигментов. Природный гидроксид
железа FeS2 (пирит) служит сырьем для получения серной кислоты, серы и
железа.
Нитрат железа Fe(NO3)3 получается при действии на железо азотной
кислоты. Применяется как протрава при крашении хлопчатобумажных тканей и
как утяжелитель шелка.
Хлорид железа FeCl3 образуется при нагревании железа с хлором,
хлорированием FeCl2. Применяется как коагулянт при очистке воды, как
протрава при крашении тканей, как катализатор в органическом синтезе.
Сульфат железа Fe2(SO4)3 образует кристаллогидрат Fe2(SO4)3.9H2O
(желтые кристаллы). Получают растворением оксида Fe2O3 в серной кислоте.
Применяется как коагулянт при очистке воды, для травления металлов,
используется при получении меди.
Оксиды железа обычно получают при действии водяного пара на
раскаленное железо. Природные оксиды железа служат основным сырьем для
получения металлического железа (его сплавов).
Fe2O3 и его производные (ферриты) используют в радиоэлектронике как
магнитные материалы, в том числе как активные вещества магнитофонных лент.
Fe3O4 служит материалом для изготовления анодов в ряде
электрохимических производств.
Ферриты – при сплавлении оксида железа (III) с карбонатами натрия или
калия образуются ферриты – соли не полученной в свободном состоянии
железистой кислоты HFeO2, например феррит натрия NaFeO2:

В технике ферритами или ферритными материалами называют продукты
спекания порошков Fe2O3 и оксидов некоторых двухвалентных металлов,
например, Ni, Zn, Mn.
Ферриты обладают ценными магнитными свойствами и высоким
электрическим сопротивлением.
Ферриты широко применяются в технике связи, счетно-решающих
устройствах, в автоматике и телемеханике.

Соединения железа (VI).
Если нагревать стальные опилки или Fe2O3 с нитратом и гидроксидом
калия, то образуется сплав, содержащий феррат калия K2FeO4 - соль железной
кислоты H2FeO4, которая в свободном виде не получена.
При растворении сплава в воде получается красно-фиолетовый раствор,
из которого действием хлорида бария можно осадить нерастворимый в воде
феррат бария BaFeO4.
Все ферраты – очень сильные окислители, более сильные, чем KMnO4.

Карбонилы железа
Железо образует летучие соединения с окисью углерода, называемые
карбонилами железа. Пентакарбонил железа Fe(CO)5 – бледно-желтая жидкость,
не растворимая в воде, но растворимая во многих органических растворителях.
Fe(CO)5 получают пропусканием CO над порошком железа при 150-200oС и
давлении 100 атм. При нагревании в вакууме Fe(CO)5 разлагается на железо и
CO. Это используется для получения высокочистого порошкового железа –
карбонильного железа.

Сплавы железа – это металлические сплавы на основе железа. До начала
XIX века к сплавам железа относили преимущественно Fe-C (с примесями Si,
Mn, S, P), получившие название сталей и чугунов. Возрастающие требования
техники к металлическим материалам, прежде всего в отношении их
механических свойств, жаропрочности, коррозионной стойкости в различных
агрессивных средах привели к созданию новых сплавов железа содержащих Cr,
Ni, Si, Mo, W и др.
В настоящее время к сплавам железа относят: углеродистые стали,
чугуны, легированные стали, содержащие кроме углерода другие элементы, и
стали с особыми физико-химическими и механическими свойствами.
Кроме того для введения в сталь легирующих элементов применяются
особые сплавы железа, получившие название ферросплавов.
В технике сплавы железа принято называть черными металлами, а их
производство – черной металлургией.
Чугун отличается от стали более высоким содержанием углерода и своими
свойствами. Он хрупок, но обладает хорошими литейными свойствами. Чугун
дешевле стали. Основная масса чугуна перерабатывается в сталь.
Элементы, специально вводимые в сталь для изменения ее свойств,
называются легирующими элементами, а сталь, содержащая такие элементы,
называется легированной. К важнейшим легирующим элементам относятся Cr, Ni,
Mn, W, Mo. Широко применяются жаростойкие сплавы на основе никеля (нихром,
содержащий никель и хром и другие).
Из медно-никелевых сплавов (мельхиор и другие) изготавливают монеты,
украшения, предметы домашнего обихода.
Кобальтсодержащие сплавы используются как вязкая составная часть
металлорежущего инструмента, в которую вкраплены исключительно твердые
карбиды MoC и WC.
Гальванические покрытия металлов никелем предают им красивый внешний
вид.

2 комментария

Annysha

1 февраля 2011 в 19:51

king2006, яб пошарила но я сёдня вышмат сдала и весь день в ауте нахожусь....

5 комментариев

1 февраля 2011 в 20:38

Annysha, как сдала?

4 комментария

Annysha

1 февраля 2011 в 21:29

king2006, на тройку. одна из пятерых в группе кто сдал.

3 комментария

2 февраля 2011 в 18:02

Annysha, блооо... Это считается хорошо?

2 комментария

Annysha

3 февраля 2011 в 03:16

king2006, у нас — нормально. Декан билась за то чтоб вобще убрали вышмат из программы, но не вышло. так что на троечки сдаём сами а некоторые в течении семестра автомат зарабатывают типовиками