الإيصالات من الخامات تم اختراعه في الغرب. أجزاء من آسيا في الألفية الثانية قبل الميلاد. هـ؛ تليها استخدام موزعة في بابل، مصر، اليونان؛ ليحل محل البرونز، ج. جاء الحديد. حسب المحتوى الموجود في الغلاف الصخري (4.65 بالوزن%) l. يحتل المرتبة الثانية بين المعادن (الألمنيوم يحتل المرتبة الأولى) ويشكل تقريبًا. 300 معدن (أكاسيد، كبريتيدات، سيليكات، كربونات، إلخ).
J. يمكن أن توجد في شكل ثلاثة متآصلة. التعديلات: a-Fe مع bcc، وy-Fe مع fcc و8-Fe مع bcc بلوري. شبكات؛ a-Fe هو مغناطيسية حديدية تصل إلى 769 "C (نقطة كوري). التعديلات y~Fe وb-Fe هي مغناطيسية. تم اكتشاف التحولات المتعددة الأشكال للحديد والصلب عند التسخين والتبريد في عام 1868 بواسطة د.ك. تشيرنوف. يظهر Fe تكافؤًا متغيرًا (مركبات) الحديد ثنائي التكافؤ وثلاثي التكافؤ هو الأكثر ثباتًا.) مع الأكسجين، يشكل الحديد أكاسيد الحديد FeO وFe2O3 وFe3O4.< 0,01 мае %) 7,874 г/ /см3, /т=1539"С, /КИЛ*3200«С.
الحديد هو المعدن الأكثر أهمية في التكنولوجيا الحديثة. في شكله النقي بسبب قوته المنخفضة. عملي غير مستخدم أساسي تدليك. يتم استخدامه في شكل سبائك مختلفة جدًا في التركيب والخصائص. حصة السبائك هي يمثل ~ 95٪ من جميع المعادن. منتجات.
يتم الحصول على الحديد النقي بكميات صغيرة عن طريق التحليل الكهربائي للمحاليل المائية لأملاحه أو اختزاله بالهيدروجين. كافٍ ينظف الحصول على استعادة مباشرة. غير بوساطة من مركزات الخام (تجاوز الفرن العالي، الفرن)، الهيدروجين، الغاز الطبيعي أو الفحم في درجات حرارة منخفضة (الإسفنج الحديد، مسحوق الحديد، الكريات المعدنية):

الحديد الإسفنجي عبارة عن كتلة مسامية تحتوي على نسبة عالية من الحديد. تخفيض الأكاسيد عند /< /пл. Сырье - ж. руда, окатыши, железорудный концентрат и прокатная окалина , а восстановитель -углерод (некоксующийся уголь , антрацит , торф, сажа), газы (водород, конверторов., природ, и др. горючие газы) или их сочетание. Г. ж. для выплавки качеств, стали в электропечах, должно иметь степень металлизации рем/реобш ^ 85 % (желат. 92-95 %) и пустой породы < 4-5 %. Содержание углерода зависит от способа произ-ва г. ж. В процессах FIOR, SL-RN и HIB получают г. ж. с 0,2-0,7 % С, в процессе Midrex 0,8-2,5 % С. При газ. восстановлении содерж. 0,01-0,015 % S. Фосфор присутствует в виде оксидов и после расплавления переходит в шлак. Из г. ж., получаемого способами H-Iron, Heganes и Сулинского мет. з-да с 97-99 % FeM механич. измельчением с последующим отжигом изготовляют жел. порошок. Общая пористость г. ж. из руды - 45- 50 %, из окатышей 45-70 %. Насыпная масса - 1,6-2,1 т/м3. Для г. ж. характерна большая уд. поверхность , к-рая, включая внутр. пов-ть открытых пор, сост. 0,2-1 М3/г. Г. ж. имеет по-выш. склонность к вторичному окислению. При темп-pax в печи ниже 550-575 °С охлажд. металлизов. продукт пирофорен (самовозгорается на воздухе при комн. темп-ре). В совр. процессах г. ж. получают при / >700 درجة مئوية مما يقلل من نشاطه ويسمح بتخزينه في الهواء (في غياب الرطوبة) دون انخفاض ملحوظ في درجة المعدنة. G. l.، يتم إنتاجه باستخدام تقنية درجات الحرارة العالية - عند /> 850 درجة مئوية، وله ميل منخفض للأكسدة الثانوية عند ترطيبه، مما يضمن ذلك. النقل الآمن في عربات مفتوحة، والنقل البحري (النهري)، والتخزين في أكوام مفتوحة؛

حديد الاستلام المباشر- الحديد الذي يتم الحصول عليه كيميائيا وكهروكيميائيا. أو الكيميائية الحرارية. طرق مباشرة من الخام، وتجاوز الفرن العالي، في شكل مسحوق، الإسفنج. الحديد (الكريات المعدنية) أو الكريستال أو المعدن السائل. نايب، بدأ إنتاج الإسفنج في التطور. الحديد عند درجة حرارة 700-1150 درجة مئوية باستخدام طرق الغاز. استعادة الخام (الكريات) في أفران العمود واستخدام التلفزيون. الوقود في الدوران أفران يتم استخدام PP الحديدي الذي يحتوي على 88-93% FeM كشحنة لصهر الفولاذ، وبمحتوى أعلى (98-99%) لإنتاج الحديد. مسحوق؛

الحديد الكربونيل هو مسحوق الحديد الذي يتم الحصول عليه عن طريق المعالجة الحرارية. تحلل خماسي كربونات الحديد. تتميز بالنقاء العالي.
الحديد الأصلي - الحديد الموجود في الطبيعة على شكل معادن. ويتم تمييزها وفقًا للظروف التي يوجد فيها التيلوريك. أو الأرضي (النيكل والحديد) والنيزكي (الكوني) ص. و. تيلوريك. الحديد معدن نادر - وهو تعديل لـ A-Fe، ويوجد في شكل منفصل. المقاييس والحبوب والإسفنج. الجماهير والمجموعات. تكوين - تلفزيون. محلول الحديد والنيكل (حتى 30% ني). قرية ميتيوريتنوي و. تتشكل في عمليات التكوين الكوني. الأجسام والسقوط على الأرض على شكل نيازك؛ يحتوي على ما يصل إلى 25% ني. اللون رمادي فولاذي إلى أسود، معدني. تألق، مبهمة، التلفزيون. النقاط 4-5 في المعدنية. مقياس، ص = 7.3-8.2 جم/سم 3 (اعتمادًا على محتوى النيكل). مغناطيسي للغاية، تزوير جيد؛

الحديد التحليلي - الحديد الذي يتم الحصول عليه كهربائيا. تكرير؛ تتميز بنقائها العالي من الشوائب (<0,02 % С; 0,01 % О2);
الحديد الكهربائي - الفولاذ المستخدم في الهندسة الكهربائية (أو ما يسمى بالحديد النقي التقني) بمحتوى إجمالي. شوائب تصل إلى 0.08-0.10%، بما في ذلك ما يصل إلى 0.05% S.E.L. لديه إيقاع منخفض. كهربائي المقاومة لديها أعلى الخسائر الناجمة عن التيارات الدوامية، وبالتالي فإن استخدامه محدود بشكل عام. الدوائر المغناطيسية اللاحقة، التدفق المغناطيسي (قطع القطب، الدوائر المغناطيسية، المرحلات، وما إلى ذلك)؛

أ-الحديد - تعديل درجة الحرارة المنخفضة للحديد مع شبكة مخفية (عند 20 درجة مئوية أ = 286.645 م)، مستقر< 910 °С; a-Fe ферромагнитно при t < 769 °С (точка Кюри);

الحديد Y هو تعديل للحديد بدرجة حرارة عالية مع شبكة FCC (أ = 364 م)، مستقرة عند 910-1400 درجة مئوية؛ مغناطيسي.
5-الحديد عبارة عن تعديل للحديد بدرجة حرارة عالية مع شبكة bcc (a = 294pm)، مستقرة من 1400 درجة مئوية إلى tm، ممغنطة.

يحتوي جسم الإنسان على حوالي 5 جرام من الحديد، معظمه (70%) جزء من هيموجلوبين الدم.

الخصائص الفيزيائية

الحديد في حالته الحرة هو معدن أبيض فضي مع مسحة رمادية. الحديد النقي مطاوع وله حديد الخصائص المغناطيسية. في الممارسة العملية، عادة ما تستخدم سبائك الحديد - الحديد الزهر والصلب.

الحديد هو العنصر الأكثر أهمية والأكثر وفرة في المعادن التسعة d للمجموعة الفرعية الثامنة. ويشكل مع الكوبالت والنيكل "عائلة الحديد".

عند تكوين مركبات مع عناصر أخرى، غالبًا ما يستخدم 2 أو 3 إلكترونات (B = II، III).

الحديد، مثل جميع عناصر المجموعة الثامنة تقريبًا، لا يُظهر تكافؤًا أعلى يساوي رقم المجموعة. يصل الحد الأقصى للتكافؤ إلى VI ويظهر نادرًا للغاية.

المركبات الأكثر شيوعًا هي تلك التي تكون فيها ذرات الحديد في حالات الأكسدة +2 و +3.

طرق الحصول على الحديد

1. يتم الحصول على الحديد التقني (المخلوط بالكربون والشوائب الأخرى) عن طريق الاختزال الكربوثيرمي لمركباته الطبيعية وفق المخطط التالي:

يتم التعافي تدريجيًا على ثلاث مراحل:

1) 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2

2) الحديد 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2

3) FeO + CO = Fe + CO 2

ويحتوي الحديد الزهر الناتج عن هذه العملية على أكثر من 2% من الكربون. بعد ذلك، يتم استخدام الحديد الزهر لإنتاج الصلب - سبائك الحديد التي تحتوي على أقل من 1.5٪ من الكربون.

2. يتم الحصول على الحديد النقي جداً بإحدى الطرق التالية:

أ) تحلل الحديد خماسي الكربونيل

الحديد (CO) 5 = الحديد + 5СО

ب) تخفيض FeO النقي بالهيدروجين

FeO + H2 = Fe + H2O

ج) التحليل الكهربائي المحاليل المائيةأملاح الحديد +2

FeC 2 O 4 = الحديد + 2CO 2

أكسالات الحديد (II).

الخصائص الكيميائية

الحديد - المعدن متوسط ​​النشاط، يعرض الخصائص العامة المميزة للمعادن.

الميزة الفريدة هي القدرة على "الصدأ" في الهواء الرطب:

في غياب الرطوبة مع الهواء الجاف، يبدأ الحديد في التفاعل بشكل ملحوظ فقط عند درجة حرارة T> 150 درجة مئوية؛ عند التكليس يتكون "مقياس الحديد" Fe 3 O 4:

3Fe + 2O 2 = الحديد 3 O 4

الحديد لا يذوب في الماء في غياب الأكسجين. عند درجات حرارة عالية جدًا، يتفاعل الحديد مع بخار الماء، مما يؤدي إلى إزاحة الهيدروجين من جزيئات الماء:

3 Fe + 4H2O(g) = 4H2

آلية الصدأ هي التآكل الكهروكيميائي. يتم تقديم منتج الصدأ في شكل مبسط. في الواقع، يتم تشكيل طبقة فضفاضة من خليط من الأكاسيد والهيدروكسيدات ذات التركيب المتغير. وعلى عكس طبقة Al 2 O 3، فإن هذه الطبقة لا تحمي الحديد من المزيد من التدمير.

أنواع التآكل

حماية الحديد من التآكل

1. التفاعل مع الهالوجينات والكبريت عند درجات الحرارة المرتفعة.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

الحديد + أنا 2 = الحديد 2

تتشكل المركبات التي يسود فيها نوع الرابطة الأيونية.

2. التفاعل مع الفوسفور والكربون والسيليكون (لا يتحد الحديد مباشرة مع N2 و H2 ولكنه يذوبهم).

الحديد + ف = الحديد س ف ذ

الحديد + C = الحديد × C ذ

الحديد + سي = الحديد × سي ذ

تتشكل مواد ذات تركيب متغير، مثل البيرثوليدات (الطبيعة التساهمية للرابطة هي السائدة في المركبات)

3. التفاعل مع الأحماض "غير المؤكسدة" (HCl، H 2 SO 4 dil.)

الحديد 0 + 2H + → الحديد 2+ + H 2

بما أن الحديد يقع في سلسلة النشاط على يسار الهيدروجين (E° Fe/Fe 2+ = -0.44 V)، فهو قادر على إزاحة H 2 من الأحماض العادية.

الحديد + 2HCl = FeCl2 + H2

الحديد + ح 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

4. التفاعل مع الأحماض "المؤكسدة" (HNO 3, H 2 SO 4 conc.)

الحديد 0 - 3e - → الحديد 3+

الحديد المركز HNO 3 وH 2 SO 4 "خامل"، لذلك في درجات الحرارة العادية لا يذوب المعدن فيها. مع التسخين القوي، يحدث الذوبان البطيء (دون إطلاق H 2).

في القسم يذوب الحديد HNO 3، ويتحول إلى محلول على شكل كاتيونات Fe 3+ ويتم تقليل الأنيون الحمضي إلى NO*:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H2O

شديد الذوبان في خليط من حمض الهيدروكلوريك وHNO3

5. العلاقة بالقلويات

لا يذوب الحديد في المحاليل المائية للقلويات. يتفاعل مع القلويات المنصهرة فقط عند درجة عالية درجات حرارة عالية.

6. التفاعل مع أملاح المعادن الأقل نشاطا

الحديد + CuSO4 = FeSO4 + النحاس

الحديد 0 + النحاس 2+ = الحديد 2+ + النحاس 0

7. التفاعل مع أول أكسيد الكربون الغازي (t = 200°C, P)

Fe (مسحوق) + 5CO (جم) = Fe 0 (CO) 5 خماسي كربونيل الحديد

مركبات الحديد (III).

Fe 2 O 3 - أكسيد الحديد (III).

مسحوق بني محمر، ن. ص. في H 2 O. في الطبيعة - "خام الحديد الأحمر".

طرق الحصول على:

1) تحلل هيدروكسيد الحديد (III).

2Fe(OH) 3 = الحديد 2 O 3 + 3H 2 O

2) إطلاق البيريت

4FeS 2 + 11O 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) تحلل النترات

الخصائص الكيميائية

Fe 2 O 3 هو أكسيد أساسي مع علامات الأمفوتريتي.

I. تتجلى الخصائص الرئيسية في القدرة على التفاعل مع الأحماض:

Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZH 2 O

Fe2O3 + 6HCI = 2FeCI3 + 3H2O

Fe2O3 + 6HNO3 = 2Fe(NO3)3 + 3H2O

ثانيا. ضعيف خصائص الحمض. لا يذوب الحديد 2 O 3 في المحاليل المائية للقلويات، ولكن عند اندماجه مع الأكاسيد الصلبة والقلويات والكربونات، تتشكل الفريت:

Fe 2 O 3 + CaO = Ca(FeO 2) 2

Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + MgCO 3 = Mg(FeO 2) 2 + CO 2

ثالثا. Fe 2 O 3 - مادة خام لإنتاج الحديد في صناعة المعادن:

Fe 2 O 3 + ZS = 2Fe + ZSO أو Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2

Fe(OH) 3 - هيدروكسيد الحديد (III).

طرق الحصول على:

تم الحصول عليه عن طريق عمل القلويات على أملاح Fe 3+ القابلة للذوبان:

FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3NaCl

في وقت التحضير، يكون Fe(OH) 3 عبارة عن رواسب مخاطية غير متبلورة ذات لون بني أحمر.

يتكون هيدروكسيد Fe(III) أيضًا أثناء أكسدة Fe وFe(OH)2 في الهواء الرطب:

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

4Fe(OH) 2 + 2H2O + O 2 = 4Fe(OH) 3

هيدروكسيد الحديد (III) هو المنتج النهائي للتحلل المائي لأملاح الحديد 3+.

الخصائص الكيميائية

الحديد (OH) 3 - جدا أساس ضعيف(أضعف بكثير من Fe(OH)2). يظهر خصائص حمضية ملحوظة. وهكذا، Fe(OH) 3 له طابع مذبذب:

1) تحدث التفاعلات مع الأحماض بسهولة:

2) يذوب الراسب الطازج من Fe(OH)3 في المحلول الساخن. محاليل KOH أو NaOH مع تكوين مجمعات هيدروكسيو:

Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3

في محلول قلوييمكن أكسدة Fe(OH) 3 إلى الحديدات (أملاح حمض الحديد H 2 FeO 4 غير متحررة في الحالة الحرة):

2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H2O

أملاح الحديد 3+

والأكثر أهمية من الناحية العملية هي: Fe 2 (SO 4) 3، FeCl 3، Fe(NO 3) 3، Fe(SCN) 3، K 3 4 - ملح الدم الأصفر = Fe 4 3 الأزرق البروسي (راسب أزرق داكن)

ب) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 ثيوسيانات Fe(III) (محلول أحمر الدم)

الحديد - معروف للجميع عنصر كيميائي. إنه ينتمي إلى معادن ذات نشاط كيميائي متوسط. سننظر في خصائص واستخدامات الحديد في هذه المقالة.

انتشار في الطبيعة

هناك عدد كبير جدًا من المعادن التي تحتوي على الحديد. بادئ ذي بدء، هو المغنتيت. ونسبة الحديد فيه اثنان وسبعون بالمائة. صيغته الكيميائية هي Fe3O4. ويسمى هذا المعدن أيضًا خام الحديد المغناطيسي. لونه رمادي فاتح، وأحيانًا باللون الرمادي الداكن، وحتى الأسود، مع لمعان معدني. يقع أكبر وديعة لها بين دول رابطة الدول المستقلة في جبال الأورال.

المعدن التالي الذي يحتوي على نسبة عالية من الحديد هو الهيماتيت - ويتكون من سبعين بالمائة من هذا العنصر. صيغته الكيميائية هي Fe2O3. ويسمى أيضًا خام الحديد الأحمر. لها لون يتراوح من الأحمر البني إلى الأحمر الرمادي. يقع أكبر إيداع في بلدان رابطة الدول المستقلة في Krivoy Rog.

المعدن الثالث الذي يحتوي على الحديد هو الليمونيت. يمثل الحديد هنا ستين بالمائة من الكتلة الإجمالية. هذه هي هيدرات بلورية، أي أن جزيئات الماء منسوجة في شبكتها البلورية، وصيغتها الكيميائية هي Fe 2 O 3 .H 2 O. كما يوحي الاسم، فإن هذا المعدن له لون أصفر-بني، وأحيانًا بني. وهو أحد المكونات الرئيسية للمغرة الطبيعية ويستخدم كصبغة. ويسمى أيضًا خام الحديد البني. أكبر المواقع هي شبه جزيرة القرم وجزر الأورال.

يحتوي السيديريت، وهو ما يسمى بخام الحديد الصاري، على ثمانية وأربعين بالمائة من الحديد. صيغته الكيميائية هي FeCO3. هيكلها غير متجانس ويتكون من بلورات ذات ألوان مختلفة متصلة ببعضها البعض: الرمادي والأخضر الفاتح والرمادي والأصفر والبني والأصفر وما إلى ذلك.

آخر معدن شائع يحتوي على نسبة عالية من الحديد في الطبيعة هو البيريت. لديه مثل هذا الصيغة الكيميائية FeS2. ويحتوي على الحديد بنسبة ستة وأربعين بالمائة من الكتلة الإجمالية. بفضل ذرات الكبريت، يكون لهذا المعدن لون أصفر ذهبي.

يتم استخدام العديد من المعادن التي تمت مناقشتها للحصول على الحديد النقي. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم الهيماتيت في صناعة المجوهرات من الأحجار الطبيعية. قد تكون شوائب البيريت موجودة في مجوهرات اللازورد. بالإضافة إلى ذلك، يوجد الحديد في الطبيعة في الكائنات الحية - وهو أحد أهم مكونات الخلايا. يجب توفير هذا العنصر الدقيق لجسم الإنسان بكمية كافية. ترجع الخصائص العلاجية للحديد إلى حد كبير إلى حقيقة أن هذا العنصر الكيميائي هو أساس الهيموجلوبين. ولذلك فإن استخدام الحديد له تأثير جيد على حالة الدم، وبالتالي الجسم كله ككل.

الحديد: الخصائص الفيزيائية والكيميائية

دعونا نلقي نظرة على هذين القسمين الكبيرين بالترتيب. الحديد له مظهروالكثافة ونقطة الانصهار وما إلى ذلك. أي جميع السمات المميزة للمادة المرتبطة بالفيزياء. الخصائص الكيميائية للحديد هي قدرته على التفاعل مع المركبات الأخرى. لنبدأ بالأولى.

الخصائص الفيزيائية للحديد

في شكله النقي الظروف العاديةإنها مادة صلبة. لها لون رمادي فضي وبريق معدني واضح. الخصائص الميكانيكيةالحديد يشمل مستوى صلابة أربعة (متوسط). يتمتع الحديد بالتوصيل الكهربائي والحراري الجيد. الميزة الأخيرة يمكن الشعور بها عن طريق لمس جسم حديدي في غرفة باردة. ولأن هذه المادة توصل الحرارة بسرعة، فإنها تزيل معظمها من جلدك في فترة زمنية قصيرة، ولهذا السبب تشعر بالبرد.

فإذا لمست الخشب مثلاً، ستلاحظ أن موصليته الحرارية أقل بكثير. وتشمل الخصائص الفيزيائية للحديد نقاط الانصهار والغليان. الأولى 1539 درجة مئوية، والثانية 2860 درجة مئوية. يمكن أن نستنتج ذلك خصائص مميزةالحديد - ليونة جيدة والانصهار. ولكن هذا ليس كل شيء.

أيضا في الخصائص الفيزيائيةيشمل الحديد أيضًا مغناطيسيته الحديدية. ما هذا؟ الحديد، الخصائص المغناطيسية التي يمكننا أن نلاحظها في الأمثلة العملية كل يوم، هو المعدن الوحيد الذي لديه مثل هذا الفريد ميزة مميزة. ويفسر ذلك حقيقة أن هذه المادة قادرة على المغنطة تحت تأثيرها المجال المغنطيسي. وبعد انتهاء عمل الأخير، يظل الحديد، الذي تم تشكيل خصائصه المغناطيسية للتو، مغناطيسًا لفترة طويلة. يمكن تفسير هذه الظاهرة من خلال حقيقة أنه يوجد في بنية هذا المعدن العديد من الإلكترونات الحرة القادرة على الحركة.

من وجهة نظر كيميائية

ينتمي هذا العنصر إلى المعادن ذات النشاط المتوسط. لكن الخواص الكيميائية للحديد نموذجية لجميع المعادن الأخرى (باستثناء تلك التي تقع على يمين الهيدروجين في السلسلة الكهروكيميائية). إنها قادرة على التفاعل مع العديد من فئات المواد.

لنبدأ بالأشياء البسيطة

يتفاعل الحديد مع الأكسجين والنيتروجين والهالوجينات (اليود والبروم والكلور والفلور) والفوسفور والكربون. أول شيء يجب مراعاته هو التفاعلات مع الأكسجين. عند حرق الحديد تتشكل أكاسيده. اعتمادًا على ظروف التفاعل والنسب بين المشاركين، يمكن أن تختلف. وكمثال على هذا النوع من التفاعل يمكن إعطاء معادلات التفاعل التالية: 2Fe + O 2 = 2FeO؛ 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3؛ 3Fe + 2O 2 = الحديد 3 O 4. ويمكن أن تختلف خصائص أكسيد الحديد (الفيزيائية والكيميائية) حسب نوعه. تحدث هذه الأنواع من التفاعلات عند درجات حرارة عالية.

والشيء التالي هو التفاعل مع النيتروجين. ويمكن أن يحدث أيضًا فقط في حالة التسخين. إذا أخذنا ستة مولات من الحديد ومولًا واحدًا من النيتروجين، فسنحصل على مولين من نيتريد الحديد. ستبدو معادلة التفاعل كما يلي: 6Fe + N 2 = 2Fe 3 N.

عند التفاعل مع الفوسفور، يتكون الفوسفيد. لتنفيذ التفاعل، هناك حاجة إلى المكونات التالية: لثلاثة مولات من الحديد - مول واحد من الفوسفور، ونتيجة لذلك، يتم تشكيل مول واحد من الفوسفيد. يمكن كتابة المعادلة على النحو التالي: 3Fe + P = Fe 3 P.

بالإضافة إلى ذلك، من بين التفاعلات مع المواد البسيطة، يمكن أيضًا تمييز التفاعل مع الكبريت. في هذه الحالة، يمكن الحصول على كبريتيد. يشبه المبدأ الذي تحدث به عملية تكوين هذه المادة تلك الموصوفة أعلاه. وهي حدوث رد فعل بالإضافة. للجميع التفاعلات الكيميائيةيتطلب هذا النوع من العمليات ظروفًا خاصة، خاصة درجات الحرارة المرتفعة، وفي كثير من الأحيان - المواد الحفازة.

شائع أيضًا في الصناعة الكيميائيةالتفاعلات بين الحديد والهالوجينات. هذه هي الكلورة والبرومة واليود والفلورة. وكما هو واضح من أسماء التفاعلات نفسها، فإن هذه هي عملية إضافة ذرات الكلور/البروم/اليود/الفلور إلى ذرات الحديد لتكوين كلوريد/بروميد/يوديد/فلورايد، على التوالي. وتستخدم هذه المواد على نطاق واسع في مختلف الصناعات. بالإضافة إلى ذلك، الحديد قادر على الاندماج مع السيليكون عند درجات حرارة عالية. بفضل حقيقة ذلك الخصائص الكيميائيةالحديد متنوع وغالبا ما يستخدم في الصناعة الكيميائية.

الحديد والمواد المعقدة

من مواد بسيطةدعنا ننتقل إلى أولئك الذين تتكون جزيئاتهم من عنصرين كيميائيين مختلفين أو أكثر. أول شيء يجب ذكره هو تفاعل الحديد مع الماء. هذا هو المكان الذي تظهر فيه الخصائص الأساسية للحديد. عندما يتم تسخين الماء، فإنه يتشكل مع الحديد (سمي بهذا الاسم لأنه عندما يتفاعل مع نفس الماء فإنه يشكل هيدروكسيد، وبعبارة أخرى، قاعدة). لذلك، إذا تناولت مولًا واحدًا من كلا المكونين، فإن مواد مثل ثاني أكسيد الحديد والهيدروجين تتشكل في شكل غاز ذو رائحة نفاذة - أيضًا بنسب مولية واحدة. يمكن كتابة معادلة هذا النوع من التفاعل على النحو التالي: Fe + H 2 O = FeO + H 2. واعتمادًا على النسب التي يتم بها خلط هذين المكونين، يمكن الحصول على ثنائي أو ثالث أكسيد الحديد. كلتا هاتين المادتين شائعتان جدًا في الصناعة الكيميائية وتستخدمان أيضًا في العديد من الصناعات الأخرى.

مع الأحماض والأملاح

وبما أن الحديد يقع على يسار الهيدروجين في سلسلة النشاط الكهروكيميائي للمعادن، فهو قادر على إزاحة هذا العنصر من المركبات. مثال على ذلك هو تفاعل الإزاحة الذي يمكن ملاحظته عند إضافة الحديد إلى الحمض. على سبيل المثال، إذا قمت بخلط الحديد وحمض الكبريتات (المعروف أيضًا باسم حمض الكبريتيك) بتركيز متوسط ​​بنسب مولية متساوية، فإن النتيجة هي كبريتات الحديد (II) والهيدروجين بنسب مولية متساوية. ستبدو معادلة هذا التفاعل كما يلي: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2.

عند التفاعل مع الأملاح، تظهر خصائص الحد من الحديد. أي أنه يمكن استخدامه لعزل معدن أقل نشاطًا من الملح. على سبيل المثال، إذا أخذت مولًا واحدًا ونفس الكمية من الحديد، فيمكنك الحصول على كبريتات الحديد (II) والنحاس النقي بنفس النسب المولية.

أهميته للجسم

واحدة من الأكثر شيوعا في قشرة الأرضالعناصر الكيميائية - الحديد. لقد نظرنا إليها بالفعل، والآن دعونا نتعامل معها النقطة البيولوجيةرؤية. يؤدي Ferrum وظائف مهمة جدًا في كل من المستوى الخلويوعلى مستوى الكائن الحي بأكمله. بادئ ذي بدء، الحديد هو أساس هذا البروتين مثل الهيموجلوبين. وهو ضروري لنقل الأكسجين عبر الدم من الرئتين إلى جميع الأنسجة والأعضاء وإلى كل خلية في الجسم، وبشكل أساسي إلى الخلايا العصبية في الدماغ. لذلك، لا يمكن المبالغة في تقدير الخصائص المفيدة للحديد.

بالإضافة إلى التأثير على تكوين الدم، فإن الحديد مهم أيضًا للعمل الكامل للغدة الدرقية (وهذا لا يتطلب اليود فقط، كما يعتقد البعض). ويشارك الحديد أيضًا في عملية التمثيل الغذائي داخل الخلايا وينظم المناعة. ويوجد الحديدوم أيضًا بكميات كبيرة بشكل خاص في خلايا الكبد، لأنه يساعد على تحييد المواد الضارة. وهو أيضًا أحد المكونات الرئيسية للعديد من أنواع الإنزيمات في أجسامنا. في الحصة اليوميةيجب أن يحتوي الشخص على ما بين عشرة إلى عشرين ملليغرام من هذا العنصر الدقيق.

الأطعمة الغنية بالحديد

هناك الكثير منهم. هم من أصل نباتي وحيواني. الأول هو الحبوب، البقوليات، الحبوب (خاصة الحنطة السوداء)، التفاح، الفطر (الأبيض)، الفواكه المجففة، الورد، الكمثرى، الخوخ، الأفوكادو، اليقطين، اللوز، التمر، الطماطم، البروكلي، الملفوف، التوت الأزرق، التوت الأسود، الكرفس، إلخ. والثاني هو الكبد واللحوم. استهلاك الأطعمة التي تحتوي على نسبة عالية من الحديد مهم بشكل خاص خلال فترة الحمل، لأن جسم الجنين النامي يحتاج إلى كميات كبيرة من هذا العنصر النزر للنمو والتطور الكامل.

علامات نقص الحديد في الجسم

أعراض دخول القليل من الحديد إلى الجسم هي التعب، والتجميد المستمر لليدين والقدمين، والاكتئاب، وهشاشة الشعر والأظافر، وانخفاض النشاط الفكري، واضطرابات الجهاز الهضمي، وانخفاض الأداء، واختلال وظائف الغدة الدرقية. إذا لاحظت العديد من هذه الأعراض، فقد يكون من المفيد زيادة كمية الأطعمة التي تحتوي على الحديد في نظامك الغذائي أو شراء الفيتامينات أو المكملات الغذائية التي تحتوي على الحديد. ويجب عليك أيضًا استشارة الطبيب إذا شعرت بأي من هذه الأعراض بشكل حاد جدًا.

استخدام الحديد في الصناعة

ترتبط استخدامات وخصائص الحديد ارتباطًا وثيقًا. نظرًا لطبيعته المغناطيسية الحديدية، يتم استخدامه لصنع المغناطيس - سواء الأضعف منها للأغراض المنزلية (مغناطيس الثلاجة التذكاري، وما إلى ذلك) والأقوى للأغراض الصناعية. يرجع ذلك إلى حقيقة أن المعدن المعني لديه قوة عاليةوصلابته، فقد استخدم منذ القدم في صناعة الأسلحة والدروع وغيرها من الأدوات العسكرية والمنزلية. بالمناسبة، العودة إلى الداخل مصر القديمةومن المعروف أن الحديد النيزكي يتجاوز خصائصه خصائص المعدن العادي. تم استخدام هذا الحديد الخاص أيضًا في روما القديمة. تم صنع أسلحة النخبة منه. لا يمكن أن يمتلك الدرع أو السيف المصنوع من معدن النيزك إلا شخص ثري ونبيل للغاية.

بشكل عام، المعدن الذي نتناوله في هذه المقالة هو الأكثر تنوعًا بين جميع المواد الموجودة في هذه المجموعة. بادئ ذي بدء، يتم تصنيع الفولاذ والحديد الزهر منه، والتي تستخدم لإنتاج جميع أنواع المنتجات اللازمة سواء في الصناعة أو في الحياة اليومية.

الحديد الزهر عبارة عن سبيكة من الحديد والكربون، حيث يوجد الأخير من 1.7 إلى 4.5 بالمائة. وإذا كانت الثانية أقل من 1.7 بالمائة، فإن هذا النوع من السبائك يسمى الفولاذ. إذا كان هناك حوالي 0.02 في المائة من الكربون في التركيبة، فهذا بالفعل حديد تقني عادي. يعد وجود الكربون في السبيكة ضروريًا لمنحها قوة أكبر ومقاومة للحرارة ومقاومة للصدأ.

بالإضافة إلى ذلك، قد يحتوي الفولاذ على العديد من العناصر الكيميائية الأخرى كشوائب. وهذا يشمل المنغنيز والفوسفور والسيليكون. كما يمكن إضافة الكروم والنيكل والموليبدينوم والتنغستن والعديد من العناصر الكيميائية الأخرى إلى هذا النوع من السبائك لمنحه صفات معينة. تُستخدم أنواع الفولاذ التي تحتوي على كمية كبيرة من السيليكون (حوالي أربعة بالمائة) كفولاذ محول. تلك التي تحتوي على الكثير من المنغنيز (ما يصل إلى اثني عشر إلى أربعة عشر بالمائة) تجد استخدامها في تصنيع الأجزاء السكك الحديديةوالمطاحن والكسارات وغيرها من الأدوات التي تتعرض أجزاء منها للتآكل السريع.

تتم إضافة الموليبدينوم إلى السبيكة لجعلها أكثر مقاومة للحرارة؛ ويتم استخدام مثل هذه الفولاذ كأدوات فولاذية. بالإضافة إلى ذلك، للحصول على الفولاذ المقاوم للصدأ، المشهور والذي يستخدم غالبًا في الحياة اليومية على شكل سكاكين وأدوات منزلية أخرى، من الضروري إضافة الكروم والنيكل والتيتانيوم إلى السبيكة. ومن أجل الحصول على فولاذ مرن ومقاوم للصدمات وعالي القوة، يكفي إضافة الفاناديوم إليه. من خلال إضافة النيوبيوم إلى التركيبة، يمكن تحقيق مقاومة عالية للتآكل والمواد العدوانية كيميائيًا.

يعد معدن المغنتيت الذي تم ذكره في بداية المقال ضروريًا لتصنيع محركات الأقراص الصلبة وبطاقات الذاكرة والأجهزة الأخرى من هذا النوع. نظرًا لخصائصه المغناطيسية، يمكن العثور على الحديد في المحولات والمحركات والمنتجات الإلكترونية وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إضافة الحديد إلى سبائك المعادن الأخرى لمنحها قوة أكبر واستقرارًا ميكانيكيًا. يتم استخدام كبريتات هذا العنصر في البستنة لمكافحة الآفات (جنبًا إلى جنب مع كبريتات النحاس).

لا غنى عنها لتنقية المياه. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام مسحوق المغنتيت في الطابعات بالأبيض والأسود. الطريقة الرئيسيةاستخدام البيريت هو إنتاج حامض الكبريتيك منه. تحدث هذه العملية في ظروف المختبر على ثلاث مراحل. في المرحلة الأولى، يتم حرق بيريت الحديد لإنتاج أكسيد الحديد وثاني أكسيد الكبريت. في المرحلة الثانية، يتم تحويل ثاني أكسيد الكبريت إلى ثالث أكسيده بمشاركة الأكسجين. وفي المرحلة النهائية، يتم تمرير المادة الناتجة في وجود المحفزات، وبالتالي إنتاج حمض الكبريتيك.

الحصول على الحديد

يتم استخراج هذا المعدن بشكل رئيسي من معدنين رئيسيين: الماجنتيت والهيماتيت. ويتم ذلك عن طريق اختزال الحديد من مركباته بالكربون على شكل فحم الكوك. ويتم ذلك في الأفران العالية التي تصل درجة حرارتها إلى ألفي درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، هناك طريقة لاختزال الحديد بالهيدروجين. للقيام بذلك، ليس من الضروري أن يكون لديك فرن الانفجار. للتنفيذ هذه الطريقةيأخذون طينًا خاصًا ويخلطونه مع الخام المسحوق ويعالجونه بالهيدروجين في فرن عمود.

خاتمة

وتتنوع خصائص واستخدامات الحديد. ربما يكون هذا هو المعدن الأكثر أهمية في حياتنا. بعد أن أصبحت معروفة للبشرية، أخذت مكان البرونز، الذي كان في ذلك الوقت المادة الرئيسية لصناعة جميع الأدوات، وكذلك الأسلحة. يتفوق الفولاذ والحديد الزهر في كثير من النواحي على سبائك النحاس والقصدير من حيث خصائصهما الفيزيائية ومقاومتهما للضغط الميكانيكي.

بالإضافة إلى ذلك، الحديد موجود على كوكبنا أكثر من العديد من المعادن الأخرى. فهو ما يقرب من خمسة بالمائة في القشرة الأرضية. وهو رابع أكثر العناصر الكيميائية وفرة في الطبيعة. كما أن هذا العنصر الكيميائي مهم جدًا للعمل الطبيعي لجسم الحيوانات والنباتات، وذلك في المقام الأول لأن الهيموجلوبين مبني على أساسه. الحديد هو عنصر تتبع أساسي، واستهلاكه مهم للحفاظ على الصحة والأداء الطبيعي للأعضاء. بالإضافة إلى ما سبق، هذا هو المعدن الوحيد الذي له خصائص مغناطيسية فريدة من نوعها. من المستحيل أن نتخيل حياتنا بدون حديد.

• التعيين - الحديد (الحديد)؛
• الفترة - الرابع؛
• المجموعة - 8 (الثامن)؛
• الكتلة الذرية - 55.845؛
• العدد الذري - 26؛
• نصف القطر الذري = 126 م؛
• نصف القطر التساهمي = 117 م؛
• توزيع الإلكترون - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ؛
• درجة حرارة الانصهار = 1535 درجة مئوية؛
• نقطة الغليان = 2750 درجة مئوية؛
• السالبية الكهربية (حسب بولينج / وفقًا لألبريد وروتشو) = 1.83/1.64؛
• حالة الأكسدة: +8، +6، +4، +3، +2، +1، 0؛
• الكثافة (رقم) = 7.874 جم/سم3؛
• الحجم المولي = 7.1 سم3 /مول.

مركبات الحديد:

الحديد هو المعدن الأكثر وفرة في القشرة الأرضية (5.1% بالكتلة) بعد الألومنيوم.

ويوجد الحديد الحر على الأرض بكميات صغيرة على شكل شذرات، وكذلك في النيازك المتساقطة.

صناعيا، يتم استخراج الحديد من رواسب خام الحديد من المعادن المحتوية على الحديد: خام الحديد المغناطيسي والأحمر والبني.

وتجدر الإشارة إلى أن الحديد جزء من العديد من المعادن الطبيعية، مما يسبب لونها الطبيعي. ويعتمد لون المعادن على تركيز ونسبة أيونات الحديد Fe2+ /Fe3+، وكذلك على الذرات المحيطة بهذه الأيونات. على سبيل المثال، وجود شوائب من أيونات الحديد يؤثر على لون العديد من الأحجار الكريمة وشبه الكريمة: التوباز (من الأصفر الشاحب إلى الأحمر)، الياقوت (من الأزرق إلى الأزرق الداكن)، الزبرجد (من الأزرق الفاتح إلى الأزرق المخضر)، إلخ.

يوجد الحديد في أنسجة الحيوانات والنباتات، على سبيل المثال، يوجد حوالي 5 جرام من الحديد في جسم الشخص البالغ. الحديد أمر حيوي عنصر مهمفهو جزء من بروتين الهيموجلوبين، ويشارك في نقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة والخلايا. مع نقص الحديد في جسم الإنسان، يتطور فقر الدم (فقر الدم بسبب نقص الحديد).

أرز. هيكل ذرة الحديد.

التكوين الإلكتروني لذرة الحديد هو 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (انظر التركيب الإلكتروني للذرات). في التعليم الروابط الكيميائيةمع العناصر الأخرى، يمكن أن يشارك إلكترونين موجودان على المستوى الخارجي 4s + 6 إلكترونات من المستوى الفرعي ثلاثي الأبعاد (8 إلكترونات في المجموع)، لذلك في المركبات يمكن للحديد أن يأخذ حالات الأكسدة +8، +6، +4، +3، +2 ، + 1، (الأكثر شيوعًا هي +3، +2). الحديد لديه نشاط كيميائي متوسط.

أرز. حالات أكسدة الحديد: +2، +3.

الخصائص الفيزيائية للحديد:

• معدن فضي أبيض.
• في شكله النقي يكون ناعمًا وبلاستيكيًا تمامًا.
• لديه الموصلية الحرارية والكهربائية جيدة.

يوجد الحديد في شكل أربعة تعديلات (تختلف في بنية الشبكة البلورية): الحديد α؛ β الحديد. γ الحديد. δ الحديد.

الخواص الكيميائية للحديد

• يتفاعل مع الأكسجين، اعتمادا على درجة الحرارة وتركيز الأكسجين، يمكن تشكيل منتجات مختلفة أو خليط من منتجات أكسدة الحديد (FeO، Fe 2 O 3، Fe 3 O 4):
  3Fe + 2O 2 = الحديد 3 O 4؛
• أكسدة الحديد عند درجات الحرارة المنخفضة:
  4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3؛
• يتفاعل مع بخار الماء:
  3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2؛
• يتفاعل الحديد المطحون جيدًا عند تسخينه مع الكبريت والكلور (كبريتيد الحديد وكلوريد):
  الحديد + S = الحديدS؛ 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3؛
• في درجات حرارة عالية يتفاعل مع السيليكون والكربون والفوسفور:
  3Fe + C = الحديد 3 C؛
• يمكن للحديد أن يشكل سبائك مع معادن أخرى وغير معدنية؛
• يزيح الحديد المعادن الأقل نشاطًا من أملاحها:
  Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu؛
• مع الأحماض المخففة، يعمل الحديد كعامل اختزال، مكونًا الأملاح:
  Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2؛
• مع المخفف حمض النيتريكيشكل الحديد منتجات اختزال حمضية مختلفة، اعتمادًا على تركيزه (N 2، N 2 O، NO 2).

الحصول على الحديد واستخدامه

يتم الحصول على الحديد الصناعي صهرالحديد الزهر والصلب.

الحديد الزهر عبارة عن سبيكة من الحديد تحتوي على شوائب من السيليكون والمنغنيز والكبريت والفوسفور والكربون. محتوى الكربون في الحديد الزهر يتجاوز 2% (في الفولاذ أقل من 2%).

يتم الحصول على الحديد النقي:

• في محولات الأكسجين المصنوعة من الحديد الزهر.
• اختزال أكاسيد الحديد بالهيدروجين وأول أكسيد الكربون ثنائي التكافؤ؛
• التحليل الكهربائي للأملاح المقابلة.

يتم الحصول على الحديد الزهر من خامات الحديد عن طريق اختزال أكاسيد الحديد. تتم عملية صهر الحديد في الأفران العالية. يستخدم فحم الكوك كمصدر للحرارة في الفرن العالي.

الفرن العالي عبارة عن هيكل فني معقد للغاية يبلغ ارتفاعه عدة عشرات من الأمتار. وهي مبطنة بالطوب الحراري ومحمية بغلاف فولاذي خارجي. اعتبارًا من عام 2013، تم بناء أكبر فرن صهر فيه كوريا الجنوبيةشركة الصلب POSCO في مصنع المعادن بمدينة غوانغيانغ (بلغ حجم الفرن بعد التحديث 6000 متر مكعب بإنتاجية سنوية قدرها 5700000 طن).

أرز. فرن الانفجار.

تستمر عملية صهر الحديد الزهر في الفرن العالي بشكل مستمر لعدة عقود حتى يصل الفرن إلى نهايته.

أرز. عملية صهر الحديد في الفرن العالي.

• يتم سكب الخامات المخصبة (خام الحديد المغناطيسي والأحمر والبني) وفحم الكوك من خلال الجزء العلوي من الفرن العالي؛
• تحدث عمليات اختزال الحديد من الخام تحت تأثير أول أكسيد الكربون (II) في الجزء الأوسط من الفرن العالي (المنجم) عند درجة حرارة 450-1100 درجة مئوية (يتم تحويل أكاسيد الحديد إلى معدن):
  • 450-500 درجة مئوية - 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2؛
  • 600 درجة مئوية - الحديد 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2؛
  • 800 درجة مئوية - FeO + CO = Fe + CO 2؛
  • يتم اختزال جزء من أكسيد الحديد ثنائي التكافؤ بواسطة فحم الكوك: FeO + C = Fe + CO.
• بالتوازي، تحدث عملية اختزال أكاسيد السيليكون والمنغنيز (الموجودة في خام الحديد على شكل شوائب)؛ ويعد السيليكون والمنغنيز جزءًا من الحديد الذائب:
  • SiO 2 + 2C = Si + 2CO؛
  • Mn2O3 + 3C = 2Mn + 3CO.
• أثناء التحلل الحراري للحجر الجيري (الذي يتم إدخاله في الفرن العالي)، يتكون أكسيد الكالسيوم، الذي يتفاعل مع أكاسيد السيليكون والألومنيوم الموجودة في الخام:
  • كربونات الكالسيوم 3 = كربونات الكالسيوم + ثاني أكسيد الكربون 2؛
  • CaO + SiO 2 = CaSiO 3؛
  • CaO + Al 2 O 3 = Ca(AlO 2) 2.
• عند 1100 درجة مئوية تتوقف عملية اختزال الحديد؛
• يوجد بخار أسفل العمود، وهو الجزء الأوسع من الفرن العالي، والذي يوجد أسفله كتف، حيث يحترق فحم الكوك وتتشكل منتجات الصهر السائلة - الحديد الزهر والخبث، المتراكم في قاع الفرن - الحدادة ;
• في الجزء العلوي من الموقد عند درجة حرارة 1500 درجة مئوية، يحدث احتراق مكثف لفحم الكوك في تيار من الهواء المنفوخ: C + O 2 = CO 2 ;
• من خلال فحم الكوك الساخن، يتم تحويل أول أكسيد الكربون (IV) إلى أول أكسيد الكربون (II)، وهو عامل اختزال للحديد (انظر أعلاه): CO 2 + C = 2CO؛
• توجد الخبث المتكون من السيليكات وألومينوسيليكات الكالسيوم فوق الحديد الزهر، مما يحميه من عمل الأكسجين؛
• من خلال فتحات خاصة تقع على مستويات مختلفة من الموقد، يتم إطلاق الحديد الزهر والخبث؛
• يتم استخدام معظم الحديد الزهر لمزيد من المعالجة - صهر الفولاذ.

يتم صهر الفولاذ من الحديد الزهر والخردة المعدنية باستخدام طريقة المحول (طريقة الموقد المفتوح قديمة بالفعل، على الرغم من أنها لا تزال تستخدم) أو عن طريق الصهر الكهربائي (في الأفران الكهربائية، وأفران الحث). جوهر العملية (معالجة الحديد الزهر) هو تقليل تركيز الكربون والشوائب الأخرى من خلال الأكسدة بالأكسجين.

كما ذكرنا أعلاه فإن تركيز الكربون في الفولاذ لا يتجاوز 2%. بفضل هذا، يمكن تشكيل الفولاذ، على عكس الحديد الزهر، بسهولة تامة، مما يجعل من الممكن صنع مجموعة متنوعة من المنتجات ذات الصلابة والقوة العالية.

تعتمد صلابة الفولاذ على محتوى الكربون (كلما زاد الكربون، زادت صلابة الفولاذ) في درجة معينة من الفولاذ وظروف المعالجة الحرارية. أثناء التقسية (التبريد البطيء)، يصبح الفولاذ ناعمًا؛ عند التبريد السريع، يصبح الفولاذ قاسيًا للغاية.

لإعطاء الصلب ما يلزم خصائص محددةتتم إضافة إضافات صناعة السبائك إليها: الكروم والنيكل والسيليكون والموليبدينوم والفاناديوم والمنغنيز، الخ.

يعد الحديد الزهر والصلب من أهم المواد الإنشائية في الغالبية العظمى من قطاعات الاقتصاد الوطني.

الدور البيولوجي للحديد:

• يحتوي جسم الإنسان البالغ على حوالي 5 غرام من الحديد؛
• يلعب الحديد دورًا مهمًا في عمل الأعضاء المكونة للدم؛
• الحديد جزء من العديد من مجمعات البروتين المعقدة (الهيموجلوبين والميوجلوبين والإنزيمات المختلفة).

يتم الحصول على الحديد في شكله النقي بطرق مختلفة: التحليل الكهربائي للمحاليل المائية لأملاحه، والتحلل الحراري في الفراغ للبنتوكربونيل ز. أفران الموقد. ويبين الجدول 2 محتوى الشوائب في بعضها. درجات الحديد التي تم الحصول عليها بالطرق المذكورة أعلاه. كل هذه الطرق، باستثناء طريقة الموقد المفتوح، مكلفة للغاية.

الطريقة الصناعية الرئيسية للحصول على الحديد هي إنتاجه على شكل سبائك مختلفة مع الحديد الزهر والفولاذ الكربوني. عندما يتم اختزال الحديد في الأفران العالية، يتم تشكيل الحديد الزهر ويستخدم بشكل رئيسي في الهندسة الميكانيكية. يتم إنتاج الحديد الزهر عن طريق عملية الفرن العالي.

كيمياء عملية الفرن العالي هي كما يلي:

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2،

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2،

FeO + CO = Fe + CO2.

وفقًا للغرض المقصود منه، يتم تقسيم الحديد الزهر إلى حديد خام ويتم استخدام الحديد الزهر لمزيد من المعالجة إلى الكربون والفولاذ الآخر. مسبك – لإنتاج مسبوكات الحديد الزهر. مكاوي صب النيكل والكروم لمزيد من استخراج النيكل منها أو إنتاج فولاذ النيكل والنيكل والكروم منخفض السبائك.

تعمل الموقد المفتوح والمحول والصهر الكهربائي على إزالة الكربون الزائد والمركبات الضارة عن طريق حرقها وضبط محتوى عناصر صناعة السبائك إلى المستوى المحدد.

الحد الأقصى لمحتوى الكربون في الحديد الزهر هو 4.4%، السيليكون 1.75%، المنغنيز 1.75%، الفوسفور 0.30%، الكبريت 0.07%. في فرن صهر الفولاذ، يجب تقليل محتوى الكربون والسيليكون والمنغنيز إلى أعشار النسبة المئوية. تتم معالجة الحديد الزهر من خلال تفاعلات الأكسدة التي تتم عند درجات حرارة عالية، ويتأكسد الحديد جزئيًا، والذي يكون محتواه في الحديد الزهر أعلى بكثير من المواد الأخرى:

2Fe + O2 = 2FeO + Q

يؤدي خلط أكسيد الحديد (II) مع المصهور إلى أكسدة السيليكون والمنغنيز والفوسفور والكربون:

سي + 2FeO = SiO2 + 2Fe + Q

Mn + FeO = MnO + Fe + Q

2P + 5FeO = P2O5 + 5Fe + Q

C + FeO = CO + Fe – Q

بعد الانتهاء التفاعلات المؤكسدةتحتوي السبيكة على أكسيد الحديد (II)، والذي يجب إزالته. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري رفع محتوى الكربون والسيليكون والمنغنيز في الفولاذ إلى المعايير المحددة، ويتم تحقيق ذلك عن طريق إضافة عوامل إزالة الأكسدة، على سبيل المثال المنغنيز الحديدي. يتفاعل المنغنيز مع أكسيد الحديد (II):

المنغنيز + الحديد O = MnO + الحديد

يتم تصنيف الفولاذ الكربوني على النحو التالي: طريق:

الصلب الموقد المفتوح الأساسي

حمض الموقد الصلب المفتوح

تحويل الصلب

إلكتروستال

إن تعقيد العملية المعدنية لإنتاج الحديد والصلب، بما في ذلك عملية الفرن العالي ومعالجة الحديد الزهر، هو السبب وراء التطوير والتحسين المستمر لطريقة الإنتاج المباشر للحديد من خامات الحديد.

تخليق 2،2-دايثوكسي إندانيديون
تشكل الأحماض الأمينية والببتيدات والبروتينات، أو البروتينات، مجموعة من المركبات المرتبطة كيميائيًا وبيولوجيًا والتي تلعب دورًا مهمًا جدًا في عمليات الحياة. مع التحلل المائي الكامل...