Geležies(II) junginiai

Geležies junginiai, kurių oksidacijos būsena geležis +2, yra nestabilūs ir lengvai oksiduojami iki geležies (III) darinių.

Fe 2 O 3 + CO = 2FeO + CO 2.

Geležies (II) hidroksidas Fe (OH) 2šviežiai nusodintas, jis yra pilkšvai žalios spalvos, netirpsta vandenyje, suyra aukštesnėje nei 150 ° C temperatūroje ir greitai tamsėja dėl oksidacijos:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH) 3.

Rodo švelniai amfoterinės savybės kurių vyrauja bazinės, lengvai reaguoja su neoksiduojančiomis rūgštimis:

Fe(OH) 2 + 2HCl = FeCl 2 + 2H 2 O.

Kaitinant reaguoja su koncentruotais šarmų tirpalais ir susidaro tetrahidroksoferatas (II):

Fe(OH)2 + 2NaOH = Na 2.

Jis pasižymi redukuojančiomis savybėmis, kai sąveikauja su azoto arba koncentruota sieros rūgštimi, susidaro geležies (III) druskos:

2Fe(OH) 2 + 4H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 6H 2 O.

Jis gaunamas reaguojant geležies (II) druskas su šarmo tirpalu, kai nėra atmosferos deguonies:

FeSO 4 + 2NaOH = Fe(OH) 2 + Na 2 SO 4.

Geležies (II) druskos. Geležis (II) sudaro druskas su beveik visais anijonais. Paprastai druskos kristalizuojasi žalių kristalinių hidratų pavidalu: Fe(NO 3) 2 6H 2 O, FeSO 4 7H 2 O, FeBr 2 6H 2 O, (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O (druska Mora) ir kt. Druskos tirpalai yra šviesiai žalios spalvos, o dėl hidrolizės - rūgštinė aplinka:

Fe 2+ + H 2 O = FeOH + + H +.

Jie pasižymi visomis druskų savybėmis.

Stovėdami ore jie lėtai oksiduojasi ištirpusio deguonies į geležies (III) druskas:

4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O = 4FeOHCl 2.

Kokybinė reakcija Fe 2+ katijonui – sąveika su kalio heksacianoferatu (III) (raudonoji kraujo druska):

FeSO 4 + K 3 = KFe↓ + K 2 SO 4

Fe 2+ + K + + 3- = KFe↓

Dėl reakcijos susidaro mėlynos nuosėdos - geležies (III) - kalio heksacianoferatas (II).

Geležiei būdinga oksidacijos būsena +3.

Geležies (III) oksidas Fe 2 O 3 - Medžiaga yra rudos spalvos ir yra trijų polimorfinių modifikacijų.

Pasižymi švelniomis amfoterinėmis savybėmis, kuriose vyrauja pagrindinės. Lengvai reaguoja su rūgštimis:

Fe 2 O 3 + 6HCl = 2FeCl 3 + 3H 2 O.

Jis nereaguoja su šarmų tirpalais, bet susiliedamas sudaro feritus:

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

Rodo oksidacines ir redukcines savybes. Kaitinamas, jis redukuojamas vandeniliu arba anglies monoksidu (II), pasižymintis oksidacinėmis savybėmis:

Fe 2 O 3 + H 2 = 2 FeO + H 2 O,

Fe 2 O 3 + CO = 2FeO + CO 2.

Esant stiprioms oksiduojančioms medžiagoms šarminėje aplinkoje, jis pasižymi redukuojančiomis savybėmis ir oksiduojasi iki geležies (VI) darinių:

Fe 2 O 3 + 3KNO 3 + 4KOH = 2K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O.

Aukštesnėje nei 1400°C temperatūroje suyra:

6Fe 2 O 3 = 4Fe 3 O 4 + O 2.

Gaunamas terminio geležies (III) hidroksido skaidymo būdu:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

arba pirito oksidacija:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.

FeCl3 + 3KCNS = Fe(CNS)3 + 3KCl,

Tai vienas iš labiausiai paplitusių elementų žemės plutoje.

Geležies fizinės savybės.

Geležis- kalusis sidabro-baltos spalvos metalas, pasižymintis dideliu cheminiu atsparumu. Jis gerai toleruoja aukštą temperatūrą ir drėgmę. Greitai blunka (rūdija) ore ir vandenyje. Labai lankstus, lengva kalti ir valcuoti. Jis turi gerą šilumos ir elektros laidumą ir yra puikus feromagnetas.

Geležies cheminės savybės.

Geležis pereinamasis metalas. Gali turėti +2 ir +3 oksidacijos laipsnį. Reaguoja su vandens garais:

3 Fe + 4 H 2 O = Fe 3 O 4 + 4 H 2 .

Tačiau esant drėgmei, geležis rūdija:

4 Fe + 3 O 2 + 6 H 2 O = 4 Fe(Oi) 3 .

2 Fe + 3 Cl 2 = 2 FeCl 3 .

Fe + H 2 TAIP 4 = FeSO 4 + H 2 .

Koncentruotos rūgštys pasyvina geležį šaltyje, bet ištirpsta kaitinant:

2Fe + 6H 2SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Geležies hidroksidas (II) gaunamas šarmams veikiant geležies (II) druskas, nepasiekiant deguonies:

F 2 SO 4 + 2NaOH = Fe(OH) 2 + Na 2 SO 4.

Susidaro baltos nuosėdos, kurios greitai oksiduojasi ore:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH) 3.

Šis hidroksidas yra amfoterinis, kai šildomas, jis ištirpsta šarmuose ir susidaro heksahidroferatas:

Fe(OH)3 + 3KOH = K3.

Geležies formos du kompleksinės druskos liauka:

• Geltona kraujo druska K 4 [ Fe(CN) 6 ];
• Raudonoji kraujo druska K 3 [ Fe(CN) 6 ].

Šie junginiai yra kokybiški geležies jonams nustatyti. Junginys Prūsijos mėlyna:

K 4 + Fe 2+ = KFe III + 2K +.

Geležies naudojimas.

Geležis yra esminis kvėpavimo proceso komponentas. Jis yra kraujo hemoglobino dalis ir dalyvauja deguonies pernešime iš plaučių į audinius. Gamtoje geležies randama rūdose ir mineraluose.

Išsamios informacijos Kategorija: Peržiūros: 10184

GELEŽIS, Fe, cheminis elementas, atominė masė 55,84, atominis skaičius 26; esančioje VIII grupė periodinė lentelė lygus kobaltui ir nikeliui, lydymosi temperatūra - 1529°C, virimo temperatūra - 2450°C; kietoje būsenoje yra melsvai sidabrinės spalvos. Laisva forma geležis randama tik meteorituose, kuriuose yra Ni, P, C ir kitų elementų priemaišų. Gamtoje geležies junginiai paplitę visur (dirvožemyje, mineraluose, gyvūninės kilmės hemoglobino, augalinio chlorofilo), sk. arr. oksidų, oksidų hidratų ir sieros junginių pavidalu, taip pat geležies karbonatas, iš kurio daugiausia susideda geležies rūdos.

Chemiškai gryna geležis gaunama kaitinant geležies oksalatą, kuris 440°C temperatūroje pirmiausia gamina matinius geležies oksido miltelius, kurie turi savybę užsidegti ore (vadinamoji piroforinė geležis); vėliau redukuojant šį oksidą, susidarę milteliai tampa pilkšvos spalvos ir praranda piroforines savybes, virsta metaline geležimi. Kai geležies oksidas redukuojamas 700 ° C temperatūroje, geležis išsiskiria mažų kristalų pavidalu, kurie vėliau susilieja vakuume. Kitas būdas gauti chemiškai gryną geležį yra geležies druskų, pavyzdžiui, FeSO 4 arba FeCl 3, tirpalo elektrolizė mišinyje su MgSO 4, CaCl 2 arba NH 4 Cl (aukštesnėje nei 100 °C temperatūroje). Tačiau šiuo atveju geležis užkemša nemažą kiekį elektrolitinio vandenilio, dėl to įgauna kietumą. Kaitinant iki 700°C, išsiskiria vandenilis, o geležis tampa minkšta ir gali būti pjaustoma peiliu, kaip švinas (kietumas pagal Moso skalę – 4,5). Labai gryną geležį galima gauti aliuminoterminiu būdu iš gryno geležies oksido. (žr. Aliuminiotermija). Gerai susiformavę geležies kristalai yra reti. Didelių ketaus gabalų ertmėse kartais susidaro oktaedro formos kristalai. Būdinga geležies savybė yra jos minkštumas, plastiškumas ir lankstumas esant žymiai žemesnei nei lydymosi temperatūra. Esant stipriam geležies poveikiui azoto rūgštis(neturintis žemesnių azoto oksidų), geležis pasidengia oksidų danga ir tampa netirpi azoto rūgštyje.

Geležies junginiai

Lengvai susijungdama su deguonimi geležis sudaro kelis oksidus: FeO – geležies oksidą, Fe 2 O 3 – geležies oksidą, FeO 3 – geležies rūgšties anhidridą ir FeO 4 – superliaukinį rūgšties anhidridą. Be to, geležis taip pat sudaro mišrų oksidą Fe 3 O 4 – geležies oksidą, vadinamąjį. geležies oksidas. Tačiau sausame ore geležis nesioksiduoja; Rūdys yra vandeniniai geležies oksidai, susidarantys dalyvaujant oro drėgmei ir CO 2 . Geležies oksidas FeO atitinka hidratą Fe(OH) 2 ir daugybę dvivalenčių geležies druskų, kurios oksidacijos metu gali virsti geležies oksido druskomis Fe 2 O 3, kuriose geležis pasireiškia kaip trivalentis elementas; Ore geležies oksido hidratas, pasižymintis stipriomis redukuojančiomis savybėmis, lengvai oksiduojasi, virsdamas geležies oksido hidratu. Geležies hidroksidas šiek tiek tirpsta vandenyje, o šis tirpalas turi aiškiai šarminę reakciją, nurodant bazinę dvivalenčios geležies prigimtį. Geležies oksidas randamas gamtoje (žr. Raudonąjį šviną), tačiau jį galima rasti ir dirbtinai. gaunamas raudonų miltelių pavidalu kalcinuojant geležies miltelius ir deginant sieros piritus sieros dioksidas. Bevandenis geležies oksidas, Fe 2 O 3, m.b. gaunamas dviem modifikacijomis, o vienos iš jų perėjimas į kitą įvyksta kaitinant ir kartu su dideliu šilumos išsiskyrimu (savaime įkaista). Stipriai kalcinuotas Fe 2 O 3 išskiria deguonį ir virsta magnetiniu oksidu Fe 3 O 4. Kai šarmai veikia geležies geležies druskų tirpalus, nusėda Fe 4 O 9 H 6 hidrato (2Fe 2 O 3 3H 2 O) nuosėdos; verdant su vandeniu susidaro hidratas Fe 2 O 3 ·H 2 O, kuris sunkiai tirpsta rūgštyse. Geležis sudaro junginius su įvairiais metaloidais: su C, P, S, su halogenais, taip pat su metalais, pavyzdžiui, su Mn, Cr, W, Cu ir kt.

Geležies druskos skirstomos į geležies druskas – dvivalenčią geležį (geležies druskas) ir oksidą – geležies geležį (geležies druskas).

Geležies druskos

Geležies chloridas, FeCl 2, gaunamas sausu chloru veikiant geležį, bespalvių lapelių pavidalu; Kai geležis ištirpinama HCl, geležies chloridas gaunamas FeCl 2 ·4H 2 O hidrato pavidalu ir naudojamas medicinoje vandeninių arba alkoholinių tirpalų pavidalu. Geležies jodidas, FeJ 2, gaunamas iš geležies ir jodo po vandeniu žalių lapų pavidalu ir naudojamas medicinoje (Sirupus ferri jodati); toliau veikiant jodui, susidaro FeJ 3 (Liquor ferri sesquijodati).

Geležies sulfatas, geležies sulfatas, FeSO 4 ·7H 2 O (žali kristalai) susidaro gamtoje oksiduojantis piritui ir sieros piritams; ši druska taip pat susidaro kaip šalutinis produktas gaminant alūną; veikiant orui arba pakaitinus iki 300°C, virsta balta bevandene druska – FeSO 4; taip pat sudaro hidratus su 5, 4, 3, 2 ir 1 vandens dalelėmis; lengvai tirpsta šaltame vandenyje (karštame vandenyje iki 300%); tirpalas yra rūgštus dėl hidrolizės; oksiduojasi ore, ypač lengvai esant kitai oksiduojančiai medžiagai, pvz., oksalato druskoms, kurias FeSO 4 dalyvauja konjugato oksidacijos reakcijoje, pakeičia spalvą KMnO 4; šiuo atveju procesas vyksta pagal šią lygtį:

2KMnO4 + 10FeSO 4 + 8H 2 SO 4 = 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5Fe 2 (SO 4) 2 + 8H 2 O.

Tačiau šiuo tikslu naudojama dviguba Mohro druska (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O, kuri yra pastovesnė ore FeSO 4, susidarant tamsiai rudai (FeNO)SO 4 komplekso spalvai, taip pat rašalui (su tanino rūgštimis) gaminti, kaip dažymui, rišančioms dujoms (H 2 S, NH 3) tualetuose ir kt.

Geležies druskos fotografijoje naudojamos dėl jų gebėjimo atkurti sidabro junginius latentiniame vaizde, užfiksuotame fotografijos plokštelėje.

Geležies karbonatas, FeCO 3 , natūraliai atsiranda kaip sideritas arba geležies špagatas; gaunamas nukritus vandeniniai tirpalai Geležies karbonatų geležies druskos, geležies karbonatas lengvai praranda CO 2 ir ore oksiduojasi iki Fe 2 O 3.

Geležies bikarbonatas, H 2 Fe(CO 3) 2, tirpsta vandenyje ir natūraliai randamas geležies šaltiniuose, iš kurių oksiduodamasis išsiskiria į žemės paviršių geležies oksido hidrato Fe(OH) 3 pavidalu, kuri virsta ruda geležies rūda.

Geležies fosfatas, Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, baltos nuosėdos; gamtoje randama šiek tiek spalvota, dėl geležies oksidacijos, mėlyna, vivianito pavidalu.

Geležies oksido druskos

Geležies chloridas, FeCl 3 (Fe 2 Cl 6), gaunamas chloro pertekliui veikiant geležį šešiakampių raudonų tablečių pavidalu; geležies chloridas ištirpsta ore; kristalizuojasi iš vandens FeCl 3 6H 2 O pavidalu (geltoni kristalai); tirpalai yra rūgštūs; dializės metu palaipsniui hidrolizuojasi beveik iki galo su formavimu koloidinis tirpalas Fe(OH)3 hidratas. FeCl 3 ištirpsta alkoholyje ir alkoholio bei eterio mišinyje kaitinant FeCl 3 ·6H 2 O skyla į HCl ir Fe 2 O 3; naudojamas kaip kandiklis ir kaip hemostatinė medžiaga (Liquor ferri sesquichlorati).

Geležies sulfato oksidas, Fe 2 (SO 4) 3, bevandenėje būsenoje yra gelsvos spalvos, tirpale stipriai hidrolizuojamas; kaitinant tirpalą, nusėda bazinės druskos; geležies alūnas, MFe(SO 4) 2 ·12H 2 O, M - vienvalentis šarminis metalas; Geriausiai kristalizuojasi amonio alūnas, NH 4 Fe(SO 4) 2 12H 2 O.

Oksidas FeO 3 yra geležies rūgšties anhidridas, taip pat šio oksido hidratas H 2 FeO 4 - geležies rūgštis- laisvoje valstybėje, neįmanoma. gauti dėl jų ypatingo trapumo; bet šarminiuose tirpaluose gali būti geležies rūgšties druskų, feratų (pavyzdžiui, K 2 FeO 4), susidarančių kaitinant geležies miltelius su nitratu arba KClO 3. Taip pat žinoma blogai tirpi geležies rūgšties bario druska BaFeO 4; Taigi geležies rūgštis tam tikrais atžvilgiais yra labai panaši į sieros ir chromo rūgštis. 1926 m. Kijevo chemikas Goralevičius aprašė aštuonvalenčio geležies oksido junginius. sufererio anhidridas FeO 4, gaunamas suliejus Fe 2 O 3 su nitratu arba bertoleto druska superliaukinės rūgšties K 2 FeO 5 kalio druskos pavidalu; FeО 4 - dujinė medžiaga, kuri su vandeniu nesudaro viršliaukinės rūgšties H 2 FeO 5, kuri vis dėlto gali. išskiriama laisvoje būsenoje, skaidant druską K 2 FeO 5 rūgštimis. Bario druską BaFeO 5 ·7H 2 O, taip pat kalcio ir stroncio druskas Goralevičius gavo neskaidančių baltų kristalų pavidalu, kurie išskiria vandenį tik esant 250-300°C temperatūrai ir tuo pačiu pažaliuoja.

Geležis suteikia junginių: su azotu - geležies azoto(nitridas) Fe 2 N, kai geležies milteliai kaitinami NH 3 srove, su anglimi - Fe 3 C karbidas, kai geležis prisotinama anglimi elektrinėje krosnyje. Be to, buvo ištirta nemažai geležies junginių su anglies monoksidu - geležies karbonilai Pavyzdžiui, pentakarbonilo Fe(CO) 5 yra šiek tiek spalvotas skystis, kurio temperatūra yra apie 102,9 °C (esant 749 mm, savitasis svoris 1.4937), tada oranžinė kietas Fe 2 (CO) 9, netirpus eteryje ir chloroforme, kurio savitasis sunkis 2,085.

Turi didelę reikšmę geležies cianido junginiai. Be paprastų cianidų Fe(CN) 2 ir Fe(CN) 3, geležis sudaro daug sudėtingų junginių su cianido druskomis, pavyzdžiui, geležies sieros rūgšties druskomis H 4 Fe(CN) 6 ir geležies sieros rūgšties H 3 druskomis. Fe (CN) 6, pavyzdžiui, raudonoji kraujo druska, kuri, savo ruožtu, dalyvauja mainų skilimo reakcijose su geležies ir oksidinėmis geležies druskomis, sudarydama mėlynos spalvos junginius - Prūsijos mėlyną ir Turnbull mėlyną. Geležies sieros rūgšties druskose H 4 Fe(CN) 6 pakeičiant vieną CN grupę vienavalentėmis grupėmis (NO, NO 2, NH 3, SO 3, CO), susidaro Prusso druskos, pavyzdžiui, natrio nitroprussidas (natrio nitro geležis). sieros rūgštis) Na 2 2H 2 O, gaunamas dūmuojant HNO 3 K 4 Fe(CN) 6, po to neutralizuojant soda, rubino raudonumo kristalų pavidalu, atskirtų kristalizacijos būdu nuo tuo pačiu metu susidariusio nitrato; atitinkama nitrofero rūgštis H2 taip pat kristalizuojasi tamsiai raudonų kristalų pavidalu. Natrio nitroprusidas naudojamas kaip jautrus vandenilio sulfido ir sieros metalų reagentas, su kuriuo jis sukuria kraujo raudonumo spalvą, kuri vėliau tampa mėlyna. Vario sulfatui reaguojant su natrio nitroprusidu, susidaro blyškiai žalios, vandenyje ir alkoholyje netirpios nuosėdos, kurios naudojamos eteriniams aliejams tirti.

Analitiškai geležis aptinkama pagal jos druskų poveikį šarminis tirpalas, geltona kraujo druska. Geležies druskos sudaro mėlynas Prūsijos mėlynos spalvos nuosėdas. Geležies druskos sudaro mėlynas Turnbull's blue nuosėdas, kai yra veikiamos raudonos kraujo druskos. Su amonio tiocianatu NH 4 CNS geležies geležies druskos sudaro rodano geležies Fe(CNS) 3, tirpstančią vandenyje, kraujo raudonumo spalvos; Su taninu geležies oksido druskos sudaro rašalą. Geležies sulfido rūgšties vario druskos, kurios pritaikomos (Uvachromo metodas) spalvotoje fotografijoje, taip pat išsiskiria intensyvia spalva. Iš medicinoje naudojamų geležies junginių, be minėtų geležies halogenidų junginių, svarbūs: metalinė geležis (F. hydrogenio reductum), geležies citratas (F. Citricum - 20% Fe), geležies malato ekstraktas (Extractum ferri pomatum). ), geležies albuminatas ( Liquor ferri albuminatum), feratinas – baltyminis junginys, turintis 6 % geležies; feratozė - feratino tirpalas, karniferinas - geležies junginys su nukleinu (30% Fe); feratogenas iš mielių nukleino (1% Fe), hematogenas - 70% hemoglobino tirpalas glicerolyje, hemolis - hemoglobinas redukuotas cinko dulkėmis.

Geležies fizinės savybės

Literatūroje pateikiami skaitiniai duomenys, apibūdinantys įvairias fizines geležies savybes, svyruoja dėl to, kad sunku gauti chemiškai gryną geležį. Todėl patikimiausi duomenys yra gauti apie elektrolitinę geležį, kurioje bendras priemaišų (C, Si, Mn, S, P) kiekis neviršija 0,01-0,03%. Žemiau pateikti duomenys daugeliu atvejų yra susiję su tokia aparatūra. Jo lydymosi temperatūra yra 1528 °C ± 3 °C (Ruer ir Klesper, 1914), o virimo temperatūra yra ≈ 2450 °C. Kietoje būsenoje geležis yra keturių skirtingų modifikacijų - α, β, γ ir δ, kurioms gana tiksliai nustatytos šios temperatūros ribos:

Geležies perėjimas iš vienos modifikacijos į kitą aušinimo ir šildymo kreivėse aptinkamas kritiniais taškais, kuriems taikomi šie pavadinimai:

Šie kritiniai taškai parodyti fig. 1 schemos šildymo ir vėsinimo kreivės. Modifikacijų δ-, γ- ir α-Fe egzistavimas šiuo metu laikomas neginčijamu, tačiau nepriklausomas β-Fe egzistavimas ginčijamas dėl nepakankamai ryškaus skirtumo tarp jo savybių ir α-Fe savybių. Visos geležies modifikacijos kristalizuojasi kubo pavidalu, o α, β ir δ turi erdvinė gardelė kubas su centru, o γ-Fe yra kubas su centruotais paviršiais. Ryškiausios geležies modifikacijų kristalografinės charakteristikos gaunamos rentgeno spindulių spektruose, kaip parodyta Fig. 2 (Westgreen, 1929).

Iš pateiktų rentgeno spindulių modelių matyti, kad α-, β- ir δ-Fe rentgeno spindulių spektro linijos yra vienodos; jie atitinka 2,87, 2,90 ir 2,93 A parametrų centruoto kubo gardelę, o γ-Fe spektras atitinka kubo gardelę su centruotais paviršiais ir parametrais 3,63-3,68 A.

Geležies savitasis sunkis svyruoja nuo 7,855 iki 7,864 (Cross and Gill, 1927). Kaitinant geležies savitasis svoris krenta dėl šiluminio plėtimosi, kurio koeficientai didėja didėjant temperatūrai, kaip matyti iš 1 lentelės duomenų. 1 (Driesen, 1914).

Plėtimosi koeficientų sumažėjimas 20-800°C, 20-900°C, 700-800°C ir 800-900°C intervaluose paaiškinamas plėtimosi anomalijomis einant per kritinius taškus A C2 ir A C3. Šį perėjimą lydi suspaudimas, ypač ryškus taške A C3, kaip parodyta suspaudimo ir išsiplėtimo kreivėse Fig. 3. Lydantis geležis, ji plečiasi 4,4 % (Gonda ir Enda, 1926). Geležies šiluminė talpa yra gana reikšminga, palyginti su kitais metalais, ir išreiškiama įvairiems temperatūrų intervalams vertėmis nuo 0,11 iki 0,20 Cal, kaip parodyta lentelėje. 2 (Obergoffer ir Grosse, 1927) ir jų pagrindu sukonstruota kreivė (4 pav.).

Pateiktuose duomenyse transformacijos A 2 , A 3 , A 4 ir geležies tirpimas aptinkamos taip aiškiai, kad jiems nesunkiai apskaičiuojami šiluminiai efektai: A 3 ... + 6,765 Cal, A 4 ... + 2,531 Cal , geležies lydymas ... - 64,38 Cal (pagal S. Umino, 1926, - 69,20 Cal).

Geležis pasižymi maždaug 6-7 kartus mažesniu šilumos laidumu nei sidabras ir 2 kartus mažesnis nei aliuminis; būtent geležies šilumos laidumas yra lygus 0°C – 0,2070, 100°C – 0,1567, 200°C – 0,1357 ir 275°C – 0,1120 Cal/cm·s·°C. Dauguma būdingos savybės Geležis yra magnetiniai, išreikšti daugybe magnetinių konstantų, gautų per visą geležies įmagnetinimo ciklą. Šios elektrolitinės geležies konstantos išreiškiamos šiomis Gauso reikšmėmis (Humlich, 1909 ir 1918):

Pravažiuojant per tašką A c2, geležies feromagnetinės savybės beveik išnyksta ir gali išnykti. atrado tik labai tiksliais magnetiniais matavimais. Praktikoje β-, γ- ir δ modifikacijos laikomos nemagnetinėmis. Geležies elektros laidumas 20°C temperatūroje lygus R -1 mo m/mm 2 (kur R - elektrinė varža geležies lygi 0,099 Ω mm 2 /m). Temperatūros koeficientas elektrinė varža a0-100° x10 5 svyruoja nuo 560 iki 660, kur

Šaltasis apdorojimas (valcavimas, kalimas, pratraukimas, štampavimas) turi labai pastebimą poveikį fizines savybes ai geležis. Taigi jų % pokytis šalto valcavimo metu išreiškiamas šiais skaičiais (Gerens, 1911): koercinė įtampa +323%, magnetinė histerezė +222%, elektrinė varža + 2%, savitasis svoris - 1%, magnetinis pralaidumas - 65%. Pastaroji aplinkybė išryškina žymius fizikinių savybių svyravimus, pastebėtus tarp skirtingų tyrinėtojų: priemaišų įtaką dažnai lydi ir šalto mechaninio apdorojimo įtaka.

APIE mechanines savybes Labai mažai žinoma grynos geležies. Elektrolitinė geležis, legiruota tuštumoje, atskleidžiama: tempiamasis stipris 25 kg/mm2, pailgėjimas - 60%, suspaudimas skerspjūvis- 85%, Brinelio kietumas - nuo 60 iki 70.

Geležies struktūra priklauso nuo joje esančių priemaišų kiekio (net ir nedideliais kiekiais) ir medžiagos išankstinio apdorojimo. Geležies, kaip ir kitų grynų metalų, mikrostruktūra susideda iš daugiau ar mažiau didelių grūdelių (kristalitų), čia vadinamų feritu.

Jų kontūrų dydis ir ryškumas priklauso nuo kaklo. arr. dėl geležies aušinimo greičio: kuo pastaroji mažesnė, tuo grūdeliai labiau išsivystę ir tuo ryškesni jų kontūrai. Paviršiuje grūdeliai dažniausiai būna nevienodos spalvos dėl skirtingos kristalografijos, jų orientacijos, skirtingo ėsdinimo poveikio reagentams skirtingomis kryptimis kristale. Dažnai grūdai pailgėja viena kryptimi dėl mechaninio apdorojimo. Jei apdorojimas vyko žemoje temperatūroje, grūdų paviršiuje atsiranda šlyties linijos (Neumann linijos), nes atskiros kristalitų dalys slysta išilgai jų skilimo plokštumų. Šios linijos yra vienas iš kietėjimo požymių ir tų savybių pasikeitimų, kurie buvo paminėti aukščiau.

Geležis metalurgijoje

Geležies terminas šiuolaikinėje metalurgijoje priskiriamas tik kaltinei ketai, t. y. mažai anglies turinčiam produktui, gaunamam tešlą primenančioje būsenoje esant temperatūrai, kuri nėra pakankama geležies išlydymui, bet tokia aukšta, kad atskiros jos dalelės yra gerai suvirintos viena su kita. , po kalimo suteikia homogenišką minkštą gaminį , nepriima kietėjimo. Geležis (nurodyta to žodžio prasme) gaunama: 1) tiesiai iš rūdos tešlos pavidalo sūrio pūtimo būdu; 2) tokiu pat būdu, bet žemesnėje temperatūroje, nepakankamai suvirinti geležies daleles; 3) ketaus perskirstymas kritiniu procesu; 4) ketaus perskirstymas balant.

1) Sūrio gamybos procesas šiuo metu. laiką naudoja tik nekultūringos tautos ir tose srityse, kur gamina amerikietišką ar europietišką geležį šiuolaikiniais būdais. Procesas atliekamas atvirose sūrio krosnyse ir krosnyse. Žaliavos tam yra geležies rūda(dažniausiai ruda geležies rūda) ir anglis. Anglis pilama į kalvę toje jos pusėje, kur tiekiamas sprogimas, o rūda pilama į krūvą, su priešinga pusė. Storame degančios anglies sluoksnyje susidaręs anglies monoksidas praeina per visą rūdos storį ir, esant aukštai temperatūrai, redukuoja geležį. Rūdos redukcija vyksta palaipsniui - nuo atskirų gabalų paviršiaus iki šerdies. Pradedant nuo krūvos viršaus, jis pagreitėja, kai rūda juda į didesnę sritį aukšta temperatūra; Šiuo atveju geležies oksidas pirmiausia virsta magnetiniu oksidu, paskui oksidu ir galiausiai ant rūdos gabalų paviršiaus atsiranda metalinė geležis. Tuo pačiu metu žemiškos rūdos priemaišos (uolienų atliekos) susijungia su dar nesuredukuotu geležies oksidu ir sudaro lydųjį geležies šlaką, kuris ištirpsta per metalinio apvalkalo plyšius, kurie kiekviename gabale sudaro savotišką apvalkalą. rūdos. Kaitinami iki baltumo karščio, šie apvalkalai susilieja, krosnies dugne susidaro kempinė geležies masė – kritsa, persmelkta šlakų. Norint atskirti nuo pastarųjų, iš kalvės paimta krita supjaustoma į kelias dalis, kurių kiekviena kalama, verdama, atvėsus toje pačioje kalvėje į juosteles arba tiesiai į gaminius (namų apyvokos daiktus, ginklus). Indijoje sūrio pūtimo procesas vis dar vykdomas sūrio pūtimo krosnyse, kurios nuo kalvių skiriasi tik šiek tiek didesniu aukščiu – apie 1,5 m Krosnių sienelės pagamintos iš molio masės (ne plytų) ir tarnauja tik vienas tirpimas. Srautas į krosnį tiekiamas per vieną vamzdelį dumplėmis, varomomis kojomis arba rankomis. Į tuščią krosnį kraunamas tam tikras anglies kiekis („tuščiosios eigos apvalkalas“), o paskui pakaitomis atskirais sluoksniais – rūda ir anglis, pirmosios kiekis palaipsniui didinamas, kol pasieks patirties nustatytą santykį su anglimi; visos pilamos rūdos svoris nustatomas pagal pageidaujamą kritos svorį, kuris, paprastai kalbant, yra nereikšmingas. Atkūrimo procesas yra toks pat kaip ir kalvėje; geležis taip pat nėra visiškai sumažinta, o susidariusioje kritoje ant šono yra daug geležies šlako. Kritas pašalinamas išlaužant viryklę ir supjaustomas 2-3 kg sveriančiais gabalėliais. Kiekvienas iš jų kaitinamas kalvėje ir apdorojamas plaktuku; Rezultatas yra puiki minkšta geležis, kuri, be kita ko, naudojama kaip medžiaga gaminant indiško plieno „woots“ (damasko plieną). Jo sudėtis yra tokia (procentais):

Nežymus elementų – geležies priemaišų – kiekis arba visiškas jų nebuvimas paaiškinamas rūdos grynumu, nepilnu geležies redukcija ir žema temperatūra krosnyje. Dėl mažo kalčių ir krosnių dydžio bei jų veikimo dažnumo anglies sunaudojama labai daug. Suomijoje, Švedijoje ir Urale geležis buvo lydoma Husgavel sūrio krosnyje, kurioje buvo galima reguliuoti geležies redukavimo ir prisotinimo anglimi procesą; anglies suvartojimas jame siekė iki 1,1 vieneto geležies, kurios išeiga siekė 90% jos kiekio rūdoje.

2) Ateityje turėtume tikėtis geležies gamybos tiesiogiai iš rūdos plėtros ne naudojant sūrio pūtimo procesą, o sumažinant geležį tokioje temperatūroje, kuri yra nepakankama šlako susidarymui ir net rūdos atliekoms sukepinti (1000 m. °C). Šio proceso pranašumai yra galimybė naudoti žemos kokybės kurą, pašalinant srautą ir šilumos suvartojimą lydant šlaką.

3) Kalvystės gamyba perskirstant ketų krosnies būdu vykdoma krosnyse Ch. arr. Švedijoje (mūsų šalyje – Urale). Perdirbimui lydomas specialus ketus, vadinamasis. Lankašyras, duodantis mažiausiai atliekų. Jame yra: 0,3-0,45% Si, 0,5-0,6% Mn, 0,02 P,<0,01% S. Такой чугун в изломе кажется белым или половинчатым. Горючим в кричных горнах может служить только древесный уголь.

Procesas vyksta. arr.: kalvė, išlaisvinta iš klinkerio, bet su subrendusiu proceso pabaigos šlaku likusiu ant dugno lentos, užpildoma anglimi, sk. arr. pušis, ant kurios dedama 165-175 kg degimo produktais įkaitinto ketaus (3/8 m 2 židinio skerspjūvio yra 100 kg ketaus). Sukant vožtuvą ortakyje, sprogimas nukreipiamas vamzdžiais, esančiais apatinėje krosnies arkos erdvėje, ir čia įkaista iki 150-200 °C temperatūros, taip pagreitinant. lydantis ketus. Lydomasis ketus nuolat remiamas (laužtuvų pagalba) ant anglies virš vamzdžių. Atliekant tokį darbą, visa ketaus masė yra veikiama oksidacinio oro deguonies ir anglies dioksido poveikio, kuris lašų pavidalu praeina per degimo zoną. Didelis jų paviršius prisideda prie greito geležies ir jos priemaišų – silicio, mangano ir anglies – oksidacijos. Priklausomai nuo šių priemaišų kiekio, ketus jų netenka didesniu ar mažesniu mastu, kol nesusikaupia židinio dugne. Kadangi mažai silicio ir mangano turintis ketus yra apdirbamas Švedijos kalvėje, eidamas per vamzdžio horizontą, jis praranda visą Si ir Mn (kurių oksidai sudaro pagrindinį šlaką su geležies oksidu) ir nemažą dalį anglies. Ketaus lydymasis trunka 20-25 minutes. Pasibaigus šiam procesui, į kalvį paleidžiamas šaltas srautas. Į židinio dugną nusėdęs metalas pradeda reaguoti su ten esančiais subrendusiais šlakais, kuriuose yra didelis perteklius (palyginti su silicio dioksido kiekiu) geležies oksidų - Fe 3 O 4 ir FeO, kurie oksiduoja anglį su anglies monoksido išsiskyrimas, dėl kurio visas metalas užvirsta. Kai metalas sutirštėja (dėl anglies praradimo) ir „sėdi kaip prekė“, pastarasis laužtuvais pakeliamas virš vamzdžių, vėl paleidžiamas karštas pūtimas ir „prekė“ ištirpsta.

Antrinio lydymosi metu metalas oksiduojamas deguonimi tiek iš sprogimo, tiek iš jo ištirpusio šlako. Po pirmojo pakilimo metalas krenta į kalvės dugną, pakankamai minkštas, kad surinktų kritą iš kai kurių prinokusių jo dalių. Tačiau anksčiau, naudojant silicio rūšį ketaus, reikėjo griebtis antro ir net trečio prekių kėlimo, o tai, žinoma, sumažino kalvės našumą, padidino degalų sąnaudas ir geležies atliekas. Darbo rezultatams įtakos turėjo lagaminų atstumas nuo dugno lentos (židinio gylis) ir lagaminų nuolydis: kuo statesnis latakas ir kuo mažesnis židinio gylis, tuo didesnis efektas. oksiduojanti atmosfera ant metalo. Švelnesnis vamzdžių nuolydis, taip pat didesnis židinio gylis sumažina tiesioginį deguonies poveikį sprogimo metu, todėl šlako poveikiui geležies priemaišoms suteikiamas didesnis vaidmuo; jų oksidacija vyksta lėčiau, bet be geležies atliekų. Bet kokiomis sąlygomis palankiausia vamzdžių padėtis apatinės lentos atžvilgiu nustatoma remiantis patirtimi; šiuolaikinėje švedų kalvėje čiužinio akis įrengiama 220 mm atstumu nuo apatinės lentos, o čiužinių pokrypis kinta artimose ribose – nuo ​​11 iki 12°.

Krosnies dugne susidariusioje kritoje, skirtingai nei sūrio pūtimo krosnyje, yra labai mažai mechaniškai įtraukto šlako; Kalbant apie chemines geležies priemaišas, tai gali būti Si, Mn ir C. visiškai pašalinama (analizės metu nurodytas nežymus Si ir Mn kiekis yra mechaninės priemaišos – šlako dalis), o siera pasišalina tik iš dalies, o lydymosi metu ją oksiduoja sprogimas. Tuo pačiu metu fosforas taip pat oksiduojamas, patekdamas į šlaką fosforo-geležies druskos pavidalu, tačiau pastaroji vėliau redukuojama anglimi, o galutiniame metale gali būti net santykinai daugiau fosforo (iš geležies atliekų) nei pirminiame. ketaus. Štai kodėl, norėdama gauti aukščiausios klasės metalą eksportui, Švedija naudoja tik gryną ketų P. Pagaminta iš kalvės ištraukta krita supjaustoma į tris dalis (kiekviena po 50-55 kg) ir suspaudžiama po plaktuku, suteikiant gretasienio išvaizdą.

Perskirstymo proceso trukmė Švedijos kalvėje yra nuo 65 iki 80 minučių; per dieną išeina nuo 2,5 iki 3,5 tonos suspaustų gabalų „ugnies“, kai gatavos medžiagos vienetui sunaudojama tik 0,32–0,40 anglies, o jo išeiga yra nuo 89 iki 93,5% apdoroti skirto ketaus. Visai neseniai Švedijoje buvo atlikti sėkmingi eksperimentai perskirstant iš aukštakrosnių paimtą skystą ketų ir pagreitinant virimo procesą maišant metalą mechaniniais grėbliais; tuo pačiu metu atliekų nuostoliai sumažėjo iki 7%, o anglies suvartojimas - iki 0,25.

Šie duomenys (%) leidžia suprasti Švedijos ir Pietų Uralo geležies cheminę sudėtį:

Iš visų pramoniniu būdu gaminamų geležies rūšių švediška geležis yra artimiausia chemiškai grynai ir vietoj pastarosios naudojama laboratorinėje praktikoje ir tiriamuosiuose darbuose. Nuo žaliavinės geležies jis skiriasi savo vienodumu, o nuo minkštiausio židinio metalo (ketaus), kai jame nėra mangano; jam būdingas aukščiausias suvirinamumo, plastiškumo ir kaliumo laipsnis. Švediško ketaus tempiamasis stipris yra mažas - tik apie 30 kg/mm2, pailgėjimas 40%, o skerspjūvis sumažėjo 75%. Šiuo metu metinė kriogeninės geležies gamyba Švedijoje sumažėjo iki 50 000 tonų, nes po 1914–1918 m. karo. Šios geležies pramoninis pritaikymas buvo labai sumažintas. Daugiausia jo sunaudojama gaminant (Anglijoje ir Vokietijoje) aukščiausios klasės įrankių ir specialų plieną; pačioje Švedijoje iš jo gaminama speciali viela („gėlių viela“), pasagos vinys, kuris lengvai kaliamas šaltai, grandinės ir juostelių ruošiniai suvirinti vamzdžiams. Pastariesiems dviem tikslams ypač svarbios ketaus savybės: patikimas suvirinamumas, o vamzdžiams, be to, didžiausias atsparumas rūdims.

4) Geležies gamybos, kaip kritinio proceso, plėtra lėmė miškų naikinimą; Pastaruosius įvairiose šalyse gavus įstatymu, apribojančiu jų kirtimus iki metinio prieaugio, Švedija, o vėliau Rusija – miškingos šalys, kuriose gausu aukštos kokybės rūdų – tapo pagrindiniais geležies tiekėjais tarptautinėje rinkoje per visą XVIII a. . 1784 m. anglas Kortas išrado pudlingą - ketaus perskirstymo procesą ant ugningos krosnies, kurios krosnyje buvo deginamos anglys, židinio. Po Korto mirties Rogersas ir Gallas pristatė reikšmingus pudrų krosnies dizaino patobulinimus, kurie prisidėjo prie greito pudrų plitimo visose pramonės šalyse ir visiškai pakeitė jų geležies gamybos pobūdį ir mastą XIX amžiaus pirmoje pusėje. Šio proceso metu buvo pagaminta metalo masė, reikalinga geležiniams laivams, geležinkeliams, lokomotyvams, garo katilams ir automobiliams statyti.

Kuras pudrai – ilgai liepsnojančios anglys, bet kur jos nėra, teko griebtis rusvųjų anglių, o štai Urale – malkų. Pušies malkos skleidžia ilgesnę liepsną nei anglis; gerai šildo, tačiau drėgmės kiekis medienoje neturi viršyti 12%. Vėliau Urale buvo naudojama Siemens regeneracinė krosnis. Galiausiai JAV ir čia (Volgos ir Kamos baseinuose) pudrų krosnys veikė alyva, purškiama tiesiai į krosnies darbo erdvę.

Norint pagreitinti apdirbimą ir sumažinti degalų sąnaudas, patartina turėti šalto putlinio ketaus; tačiau lydant jį ant kokso gaminyje susidaro daug sieros (0,2 ir net 0,3%), o esant dideliam fosforo kiekiui rūdoje, taip pat fosforo. Įprastoms komercinėms geležies rūšims toks ketus, turintis mažą silicio kiekį (mažiau nei 1%), vadinamas ketaus, anksčiau buvo lydomas dideliais kiekiais. Anglies ketaus, kuris buvo perdirbtas Urale ir centrinėje Rusijoje, nebuvo sieros ir buvo pagamintas produktas, kuris taip pat buvo naudojamas stogo dangų gamybai. Šiuo metu pudling naudojamas gaminant aukštos kokybės metalą pagal specialias specifikacijas, todėl į pudrų krosnis tiekiamas ne paprastas ketus, o aukštos kokybės ketus, pavyzdžiui, manganas arba „hematitas“ (mažas fosforo kiekis), arba atvirkščiai. , daug fosforo riešutų geležies gamybai. Žemiau pateikiamas pagrindinių elementų kiekis (%) kai kurių rūšių ketaus, naudojamo pudra:

Pudros krosnis, pasibaigus ankstesnei operacijai, paprastai turi normalų šlako kiekį ant židinio, kad galėtų dirbti su kitu įkrovimu. Apdorojant labai silicio turintį ketų, krosnyje lieka daug šlako, kurį tenka nusausinti; priešingai, baltojo ketaus lapai „džiūsta“ po krosnimi, o darbus reikia pradėti išmetant į apačią reikiamą šlako kiekį, kuris paimamas iš po plaktuko („prinokęs“, turtingiausias magnetinio oksido). Ant šlako išmetamas ketaus užtaisas, įkaitintas ketaus puode (250-300 kg paprastose krosnyse ir 500-600 kg dvigubose krosnyse); tada į pakurą supilama šviežia kuro dalis, išvalomos grotelės ir krosnyje sukuriama visa trauka. Per 25-35 minutes. ketaus lydosi, vyksta b. arba m. reikšmingas jo sudėties pokytis. Kietasis ketus oksiduojamas liepsnos deguonimi, o iš geležies, mangano ir silicio susidaro dvigubas silikatas, kuris nuteka žemyn į krosnį; lydantis ketus atidengia vis daugiau kieto ketaus sluoksnių, kurie taip pat oksiduojasi ir tirpsta. Lydymosi periodo pabaigoje ant židinio susidaro du skysti sluoksniai - ketaus ir šlako, kurių kontaktiniame paviršiuje vyksta anglies oksidacijos procesas magnetiniu geležies oksidu, nors ir silpnai, kaip rodo burbuliukai. iš vonios išsiskiria anglies monoksidas. Priklausomai nuo silicio ir mangano kiekio ketuje, nevienodas jų kiekis lieka išlydytame metale: mažai silicio turinčiame anglies ketaus arba baltame ketaus – kokso lydant – silicis dažniausiai visiškai išdega lydymosi metu; kartais tam tikras jo kiekis lieka metale (0,3-0,25%), taip pat ir mangano. Fosforas šiuo metu taip pat oksiduojasi, virsdamas geležies fosforo druska. Sumažėjus metalo svoriui, kai išdega minėtos priemaišos, procentinis anglies kiekis gali net padidėti, nors dalį jos neabejotinai sudegina liepsnos deguonis ir šlakas, dengiantis pirmąsias išlydyto metalo dalis. .

Norėdami pagreitinti likusio silicio, mangano ir anglies kiekių perdegimą, jie naudojasi balais, ty ketaus maišymą su šlaku, naudodami pagaliuką, kurio galas sulenktas stačiu kampu. Jei metalas yra skystas (pilkas ketus, labai anglis), tai maišant nepasiekiamas tikslas, o vonia pirmiausia daroma tiršta, į ją įmetant šalto prinokusio šlako arba sumažinus trauką, krosnyje susidaro nepilnas degimas. , lydimas labai dūminės liepsnos (troškinimo). Po kelių minučių, nuolat maišant, ant vonios paviršiaus atsiranda gausūs degančio anglies monoksido burbuliukai - ketaus anglies oksidacijos produktas, esant magnetinio oksido deguoniui, ištirpusiam pagrindiniame geležies šlake. Procesui progresuojant, C oksidacija sustiprėja ir virsta smarkiu visos metalo masės „virimu“, kurį lydi patinimas ir toks didelis tūrio padidėjimas, kad dalis šlako perpildo darbinių skylių slenkstį. Kai C perdega, metalo lydymosi temperatūra didėja, o tam, kad virimas tęstųsi, temperatūra krosnyje nuolat didinama. Virinant žemoje temperatūroje, gaunamas žalias produktas, t. y. daug anglies turinti, kempinė geležies masė, kuri negali suvirinti; prinokę produktai „sėdi“ karštoje orkaitėje. Geležies priemaišų oksidacijos procesas pudros krosnyje prasideda dėl šlako deguonies, kuris yra geležies silicio dioksido (Fe 2 SiO 4) lydinys su kintamos sudėties magnetiniu oksidu ir geležies oksidu. Angliškose krosnyse oksidų mišinio sudėtis išreiškiama formule 5Fe 3 O 4 5 FeO; virimo pabaigoje oksidų santykis nuskurdintame šlake išreiškiamas formule Fe 3 O 4 5FeO, t.y., oksidacijos procese dalyvauja 80% viso šlako magnetinio oksido. Gali atsirasti oksidacijos reakcijos. pavaizduotos šiomis termocheminėmis lygtimis:

Kaip matyti iš šių lygčių, Si, P ir Mn oksidaciją lydi šilumos išsiskyrimas, todėl ji šildo vonią, o C oksidacija, redukuojant Fe 3 O 4 į FeO, sugeria šilumą ir todėl reikalauja aukštos temperatūros. Tai paaiškina geležies priemaišų pašalinimo procedūrą ir tai, kad karštoje krosnyje anglies perdegimas baigiasi greičiau. Fe 3 O 4 redukcija į metalą nevyksta, nes tam reikia aukštesnės temperatūros nei ta, kurioje vyksta „virimas“.

Sudžiūvusį „gaminį“, kad jis taptų gerai suvirintas lygintuvas, dar reikia garinti: gaminį kelias minutes paliekame orkaitėje ir karts nuo karto apverčiame laužtuvais, o jo apatines dalis uždedame ant viršaus; Bendrai veikiant liepsnos deguoniui ir šlakams, kurie prasiskverbia per visą geležies masę, šiuo metu anglis ir toliau dega. Kai tik gaunamas tam tikras gerai suvirinto metalo kiekis, iš jo pradedama iškočioti krituliai, išvengiant nereikalingos oksidacijos. Iš viso prekės bręstant rieda nuo 5 iki 10 kritų (kiekvienas ne daugiau 50 kg); Kritukai laikomi (garinami) ties slenksčiu aukščiausios temperatūros regione ir paduodami po plaktuku suspaudimui, todėl išsiskiria šlakas ir suteikiama gabalo forma (sekcija nuo 10x10 iki 15x15 cm), patogi sukti ritiniais. Sekantys paskui juos juda pirmyn į išduotų kritų vietą, iki paskutinės. Aukštos kokybės metalo (pluošto) iš prinokusio (daug anglies turinčio) anglies ketaus gamybos Urale proceso trukmė buvo tokia: 1) ketaus sodinimas - 5 minutės, 2) lydymas - 35 minutės, 3) troškinimas - 25 min., 4) pudavimas (maišymas) - 20 min., 5) prekių garinimas - 20 min., 6) kočiojimas ir garinimas - 40 min., 7) dozavimas (10-11 vnt.) - 20 min.; viso - 165 min. Dirbant su baltuoju ketaus, naudojant įprastą prekybinę geležį, proceso trukmė (Vakarų Europoje) sutrumpėjo iki 100 ir net 75 minučių.

Kalbant apie darbo rezultatus, jie skyrėsi skirtinguose metalurgijos regionuose, priklausomai nuo kuro rūšies, ketaus kokybės ir gaminamos geležies rūšies. Uralo krosnys, veikiančios medieną, davė naudingos geležies išeigą 1 m 3 medienos nuo 0,25 iki 0,3 tonos; Mūsų naftos suvartojimas vienam geležies vienetui yra 0,33, anglies europietiškose krosnyse – nuo ​​0,75 iki 1,1. Mūsų didžiųjų krosnių (600 kg ketaus) paros našumas dirbant džiovintas malkas buvo 4-5 tonos; stogo dangų gamybai tinkamos medžiagos išeiga siekė 95-93 % perdirbti gauto ketaus kiekio. Europoje įprastų krosnių (įkrova 250–300 kg) paros našumas yra apie 3,5 tonos su 9% atliekų, o aukštos kokybės geležies - 2,5 tonos ir 11%.

Kalbant apie cheminę sudėtį ir fizines savybes, šlifavimo geležis yra daug prastesnis produktas nei, viena vertus, ketus ir, kita vertus, ketus. Anksčiau Vakarų Europoje gaminamos paprastos geležies rūšys turėjo daug sieros ir fosforo, nes buvo gaminamos iš nešvaraus kokso ketaus, o abi šios kenksmingos priemaišos tik iš dalies virsta šlaku; šlako kiekis geležyje yra 3-6% aukštos kokybės metale jis neviršija 2%. Šlako buvimas labai sumažina mechaninių slydimo geležies bandymų rezultatus. Žemiau pateikiami kai kurie duomenys procentais, apibūdinantys geležį – paprastą Vakarų Europos ir gerąjį Uralą:

Vertinga savybė, dėl kurios dabar remiama plieninės geležies gamyba, yra puikus jos suvirinamumas, o tai kartais ypač svarbu saugos požiūriu. Geležinkelio specifikacijos visuomenės reikalauja, kad būtų gaminami sukabinimo įtaisai, jungiklių strypai ir varžtai iš geležies. Dėl savo geresnio atsparumo koroziniam vandens poveikiui, balionėlis naudojamas ir vandens vamzdžių gamybai. Taip pat iš jo gaminami riešutai (stambiagrūdis fosforinis metalas) ir aukštos kokybės pluoštinė geležis kniedėms ir grandinėms.

Kaltosios geležies struktūra, aptinkama mikroskopu net ir esant mažam padidinimui, pasižymi juodos ir šviesios spalvos komponentų buvimu fotografiniame vaizde; pirmieji priklauso šlakui, o antrieji – geležies grūdeliams ar pluoštams, gautiems tempiant metalą.

Prekybos geležis

Metalurgijos gamyklose pramoniniams poreikiams gaminamos dvi pagrindinės geležies rūšys: 1) lakštinė ir 2) sekcinė geležis.

Šiuo metu skarda yra suvyniota iki 3 m pločio; 1-3 mm storio mes vadiname plonu valcavimu; nuo 3 mm ir daugiau (dažniausiai iki 40 mm) - katilas, cisterna, laivas, priklausomai nuo paskirties, kurią atitinka medžiagos sudėtis ir mechaninės savybės. Katilo geležis yra minkščiausia; jame paprastai yra 0,10-0,12% C, 0,4-0,5% Mn, P ir S - kiekvienas ne daugiau kaip 0,05%; jo laikinas tempiamasis stipris negalioja. daugiau nei 41 kg/mm ​​2 (bet ne mažiau 34 kg/mm ​​2), pailgėjimas lūžio metu - apie 28%. Rezervuaro geležis yra kietesnė ir patvaresnė; jame yra 0,12-0,15 % C; 0,5-0,7% Mn ir ne daugiau kaip 0,06% tiek P, tiek S; tempiamasis stipris 41-49 kg/mm2, pailgėjimas 25-28%. Katilo ir rezervuaro geležies lakštų ilgis nustatomas pagal užsakymą, atsižvelgiant į gaminio matmenis, kniedytas iš lakštų (išvengiant nereikalingų siūlių ir apipjaustymų), tačiau paprastai jis neviršija 8 m, nes ploniems lakštams jis yra ribotas dėl greito aušinimo valcavimo proceso metu, o storiems lakštams - pagal luito svorį.

Lakštinis geležis, kurio storis mažesnis nei 1 mm, vadinamas juodąja skarda; jis naudojamas skardos gamybai ir kaip stogo dangos medžiaga. Pastarajam tikslui SSRS jie voluoja 1422x711 mm matmenų lakštus, sveriančius 4-5 kg, 0,5-0,625 mm storio. Stogo dangą gamyklos gamina 82 kg sveriančiomis pakuotėmis. Užsienyje juodoji skarda prekyboje klasifikuojama pagal specialius kalibro numerius - nuo 20 iki 30 (normalus vokiško skardos storis yra nuo 0,875 iki 0,22 mm, o angliškos - nuo 1,0 iki 0,31 mm). Alavas gaminamas iš minkščiausio ketaus, kuriame yra 0,08-0,10% C, 0,3-0,35% Mn, jei jis pagamintas iš anglies ketaus (mūsų), ir 0,4-0,5% Mn, jei pradinė medžiaga yra kokso geležis; atsparumas tempimui - nuo 31 iki 34 kg/mm2, pailgėjimas - 28-30%. Lakštinio geležies rūšis yra gofruotasis geležis. Jis skirstomas pagal bangų pobūdį į geležines su žemomis ir aukštomis bangomis; pirmajame bangos pločio ir gylio santykis svyruoja nuo 3 iki 4, antroje – 1-2. Gofruotasis geležis gaminamas 0,75-2,0 mm storio, o lakšto plotis 0,72-0,81 m (su žemomis bangomis) ir 0,4-0,6 m (su aukštomis bangomis). Gofruotasis geležis naudojamas stogams, lengvų konstrukcijų sienoms, žaliuzėms, su aukštomis bangomis, be to, begegnių grindų statybai.

Grafikuota geležis pagal skerspjūvio formą skirstoma į dvi klases: įprastą rūšiuotą geležį ir forminę geležį.

Pirmoji klasė apima apvalią geležį (kurios skersmuo mažesnis nei 10 mm, vadinamą viela), kvadratinę, plokščią arba juostelę. Pastaroji, savo ruožtu, skirstoma į: pačią juostelę - nuo 10 iki 200 mm pločio ir daugiau nei 5 mm storio; lankas - tokio pat pločio, bet storis nuo 5 iki 1 mm, nurodytas kalibro numeriu (nuo 3 iki 19 normalaus vokiško ir nuo 6 iki 20 naujo angliško kalibro); padanga - nuo 38 iki 51 mm pločio ir iki 22 mm storio; universalus - nuo 200 iki 1000 mm pločio ir ne mažesnio kaip 6 mm storio (suvyniotas į specialius ritinius - universalus). Tiek padangų, tiek lanko geležį gamyklos gamina ritiniais, valcuotą vielą – ritiniais; kitos atmainos yra tiesių (ištiesintų) juostų pavidalo, dažniausiai ne ilgesnės kaip 8 m (paprastai - nuo 4,5 iki 6 m), tačiau pagal specialų užsakymą betoninėms konstrukcijoms juostos nupjaunamos iki 18 mm ilgio, o kartais ir daugiau. .

Pagrindinės forminės geležies rūšys: kampinė (lygi ir nelygi), dėžė (kanalas), T formos, I sijos (sijos), kolona (kvadratinė) ir zeta geležis; Taip pat yra keletas kitų mažiau paplitusių forminių geležies tipų. Pagal mūsų įprastą metrinį asortimentą, forminės geležies matmenys nurodomi profilio numeriu (Nr. yra skaičius, žr. lentynos plotį arba aukščiausią profilio aukštį). Kampinis nelygus ir T-geležis turi dvigubą Nr.; pvz., Nr.16/8 reiškia kampą su 16 ir 8 cm lentynomis arba trišakiai su 16 cm lentyna ir 8 cm aukščio trišakiu Mūsų valcuoti sunkiausi profiliai iš forminės geležies: Nr. 15 - kampinis, Nr 30 - lovio, Nr. 40 - I-sija.

Įprastos suvirinamos geležies sudėtis: 0,12% C, 0,4% Mn, mažiau nei 0,05% P ir S - kiekvienas; jo tempiamasis stipris yra 34-40 kg/mm2; bet apvalioji geležis kniedėms gaminama iš minkštesnės medžiagos, kurios sudėtis: mažiau nei 0,10 % C, 0,25-0,35 % Mn, apie 0,03 % P ir S. Tempiamasis stipris 32-35 kg/mm2, pailgėjimas 28-32%. Formuota, nesuvirinta, bet kniedyta geležis („statybinis plienas“) turi: 0,15 - 0,20% C, 0,5% Mn, iki 0,06% P ir S - po vieną; jo tempiamasis stipris yra 40-50 kg/mm2, pailgėjimas 25-20%. Riešutams gaminti gaminama geležis (Thomas iron), kurioje yra apie 0,1 % C, bet nuo 0,3 iki 0,5 % P (kuo didesni riešutai, tuo daugiau P). Užsienyje specialių valcavimo staklių poreikiams tenkinti prekyboje naudojamas pusgaminis - kvadratinis ruošinys, dažniausiai 50 x 50 mm skerspjūvio.

Pirmieji gaminiai iš geležies ir jos lydinių buvo rasti kasinėjimų metu ir datuojami maždaug IV tūkstantmečiu prieš Kristų. Tai yra, net senovės egiptiečiai ir šumerai šios medžiagos meteoritų nuosėdas naudojo papuošalams ir namų apyvokos reikmenims, taip pat ginklams gaminti.

Šiandien labiausiai paplitusios ir naudojamos medžiagos yra įvairių rūšių geležies junginiai, taip pat grynas metalas. Ne veltui XX amžius buvo laikomas geležiniu. Juk prieš atsirandant ir plačiai naudojant plastiką ir su ja susijusias medžiagas, būtent šis junginys turėjo lemiamą reikšmę žmogui. Kas yra šis elementas ir kokias medžiagas jis sudaro, mes apsvarstysime šiame straipsnyje.

Cheminis elementas geležis

Jei atsižvelgsime į atomo struktūrą, pirmiausia turėtume nurodyti jo vietą periodinėje lentelėje.

1. Serijos numeris – 26.
2. Laikotarpis yra ketvirtas pagrindinis.
3. Aštunta grupė, antrinis pogrupis.
4. Atominis svoris – 55,847.
5. Išorinio elektronų apvalkalo struktūra žymima formule 3d 6 4s 2.
6. - Fe.
7. Pavadinimas yra geležis, formulės skaitymas yra „ferrum“.
8. Gamtoje yra keturi stabilūs nagrinėjamo elemento izotopai, kurių masės skaičiai yra 54, 56, 57, 58.

Cheminis elementas geležis taip pat turi apie 20 skirtingų izotopų, kurie nėra stabilūs. Galimos oksidacijos būsenos, kurias gali turėti tam tikras atomas:

Svarbus ne tik pats elementas, bet ir įvairūs jo junginiai bei lydiniai.

Fizinės savybės

Geležis, kaip paprasta medžiaga, turi ryškų metalizmą. Tai yra, tai yra sidabriškai baltas metalas su pilku atspalviu, pasižymintis dideliu plastiškumu ir lankstumu bei aukšta lydymosi ir virimo temperatūra. Jei pažvelgsime į charakteristikas išsamiau, tada:

• lydymosi temperatūra - 1539 0 C;
• virimo temperatūra - 2862 0 C;
• aktyvumas – vidutinis;
• atsparumas ugniai - didelis;
• pasižymi ryškiomis magnetinėmis savybėmis.

Priklausomai nuo sąlygų ir skirtingų temperatūrų, yra keletas modifikacijų, kurias formuoja geležis. Jų fizinės savybės skiriasi, nes skiriasi kristalinės gardelės.

Visos modifikacijos turi skirtingų tipų kristalines groteles ir taip pat skiriasi magnetinėmis savybėmis.

Cheminės savybės

Kaip minėta pirmiau, paprasta medžiaga geležis pasižymi vidutiniu cheminiu aktyvumu. Tačiau smulkiai išsklaidytas jis gali savaime užsidegti ore, o gryname deguonyje pats metalas dega.

Korozijos gebėjimas yra didelis, todėl šios medžiagos lydiniai yra padengti legiruojančiais junginiais. Geležis gali sąveikauti su:

• rūgštys;
• deguonis (įskaitant orą);
• pilka;
• halogenai;
• kaitinant - azotu, fosforu, anglimi ir siliciu;
• su mažiau aktyvių metalų druskomis, redukuojant jas į paprastas medžiagas;
• su karšto vandens garais;
• su geležies druskomis oksidacijos būsenoje +3.

Akivaizdu, kad, parodydamas tokį aktyvumą, metalas gali sudaryti įvairius junginius, įvairių ir poliarinių savybių. Taip atsitinka. Geležis ir jos junginiai yra labai įvairūs ir naudojami įvairiose mokslo, technikos ir žmogaus pramonės veiklos srityse.

Paplitimas gamtoje

Natūralūs geležies junginiai aptinkami gana dažnai, nes ji yra antras pagal gausumą elementas mūsų planetoje po aliuminio. Tuo pačiu metu metalas labai retai randamas gryna forma, kaip meteoritų dalis, o tai rodo dideles jo sankaupas erdvėje. Didžioji dalis yra rūdose, uolienose ir mineraluose.

Jei kalbame apie nagrinėjamo elemento procentą gamtoje, galime pateikti tokius skaičius.

1. Antžeminių planetų branduoliai – 90 proc.
2. Žemės plutoje – 5 proc.
3. Žemės mantijoje – 12 proc.
4. Žemės šerdyje – 86 proc.
5. Upės vandenyje - 2 mg/l.
6. Jūroje ir vandenyne - 0,02 mg/l.

Dažniausiai iš geležies junginių susidaro šie mineralai:

• magnetitas;
• limonitas arba rudoji geležies rūda;
• vivianitas;
• pirotitas;
• piritas;
• sideritas;
• markazitas;
• lellingitas;
• netinkamas pickelis;
• mylanteritas ir kt.

Tai dar ilgas sąrašas, nes jų tikrai daug. Be to, plačiai paplitę įvairūs lydiniai, kuriuos sukuria žmogus. Tai irgi geležies junginiai, be kurių sunku įsivaizduoti šiuolaikinio žmogaus gyvenimą. Tai apima du pagrindinius tipus:

• ketaus;
• plieno.

Geležis taip pat yra vertingas daugelio nikelio lydinių priedas.

Geležies(II) junginiai

Tai apima tuos, kuriuose formuojančio elemento oksidacijos būsena yra +2. Jų yra gana daug, nes jie apima:

• oksidas;
• hidroksidas;
• dvejetainiai junginiai;
• kompleksinės druskos;
• sudėtingi junginiai.

Cheminių junginių, kuriuose geležis turi nurodytą oksidacijos laipsnį, formulės yra individualios kiekvienai klasei. Pažvelkime į svarbiausius ir dažniausiai pasitaikančius iš jų.

1. Geležies (II) oksidas. Juodi milteliai, netirpūs vandenyje. Ryšio pobūdis yra pagrindinis. Jis gali greitai oksiduotis, bet taip pat lengvai gali būti paverčiamas paprasta medžiaga. Tirpsta rūgštyse, sudarydamas atitinkamas druskas. Formulė – FeO.
2. Geležies (II) hidroksidas. Tai baltos amorfinės nuosėdos. Susidaro druskoms reaguojant su bazėmis (šarmais). Jis pasižymi silpnomis bazinėmis savybėmis ir gali greitai oksiduotis ore iki geležies junginių +3. Formulė – Fe(OH)2.
3. Nurodytos oksidacijos būsenos elemento druskos. Paprastai jie turi blyškiai žalią tirpalo spalvą, gerai oksiduojasi net ore, įgaudami ir virsdami geležies druskomis 3. Jie ištirpsta vandenyje. Junginių pavyzdžiai: FeCL 2, FeSO 4, Fe(NO 3) 2.

   

   Tarp nurodytų medžiagų keli junginiai turi praktinę reikšmę. Pirma, (II). Tai pagrindinis jonų tiekėjas anemija sergančio žmogaus organizmui. Kai pacientui diagnozuojamas toks negalavimas, jam paskiriami kompleksiniai vaistai, pagrįsti atitinkamu junginiu. Taip kompensuojamas geležies trūkumas organizme.

   Antra, tai yra, geležies (II) sulfatas kartu su variu naudojamas žemės ūkio kenkėjams naikinti pasėliuose. Metodas savo veiksmingumą įrodė jau ne vieną dešimtmetį, todėl yra labai vertinamas sodininkų ir sodininkų.

   Moros druska

   Tai junginys, kuris yra geležies amonio sulfato kristalinis hidratas. Jo formulė parašyta FeSO 4 *(NH 4) 2 SO 4 *6H 2 O. Vienas iš geležies (II) junginių, kuris plačiai naudojamas praktikoje. Pagrindinės žmonių naudojimo sritys yra šios.

   1. Farmacijos produktai.
   2. Moksliniai tyrimai ir laboratorinės titrimetrinės analizės (chromo, kalio permanganato, vanadžio kiekiui nustatyti).
   3. Vaistas - kaip maisto priedas, jei paciento organizme trūksta geležies.
   4. Medinių gaminių impregnavimui, nes Mohro druska apsaugo nuo puvimo procesų.

   Yra ir kitų sričių, kuriose ši medžiaga naudojama. Jis gavo savo pavadinimą vokiečių chemiko, kuris pirmasis atrado pasireiškusias savybes, garbei.

   Geležies oksidacijos laipsnio medžiagos (III)

   Geležies junginių, kurių oksidacijos būsena yra +3, savybės šiek tiek skiriasi nuo aukščiau aptartų. Taigi atitinkamo oksido ir hidroksido pobūdis nebėra bazinis, o aiškiai amfoterinis. Pateikiame pagrindinių medžiagų aprašymą.

   
   

   Tarp pateiktų pavyzdžių praktiniu požiūriu svarbus kristalinis hidratas, pvz., FeCL 3* 6H 2 O arba heksahidratas geležies (III) chloridas. Jis vartojamas medicinoje kraujavimui sustabdyti ir geležies jonų papildymui organizme anemijos metu.

   Geležies (III) sulfato ninehidratas naudojamas geriamam vandeniui valyti, nes jis veikia kaip koaguliantas.

   Geležies(VI) junginiai

   Geležies cheminių junginių formules, kuriose ji turi ypatingą oksidacijos laipsnį +6, galima parašyti taip:

   • K 2 FeO 4;
   • Na2FeO4;
   • MgFeO 4 ir kt.

   Visi jie turi bendrą pavadinimą – feratai – ir pasižymi panašiomis savybėmis (stiprios reduktorius). Jie taip pat gali dezinfekuoti ir turi baktericidinį poveikį. Tai leidžia juos naudoti pramoniniu mastu geriamojo vandens valymui.

   Sudėtingi ryšiai

   Specialios medžiagos yra labai svarbios analitinėje chemijoje ir ne tik. Tie, kurie susidaro vandeniniuose druskų tirpaluose. Tai sudėtingi geležies junginiai. Populiariausi ir geriausiai ištirti iš jų yra šie.

   1. Kalio heksacianoferatas (II) K 4 . Kitas junginio pavadinimas yra geltona kraujo druska. Naudojamas kokybiniam geležies jono Fe 3+ nustatymui tirpale. Dėl poveikio tirpalas įgauna gražią ryškiai mėlyną spalvą, nes susidaro dar vienas kompleksas - Prūsijos mėlynas KFe 3+. Nuo seniausių laikų jis buvo naudojamas kaip
   2. Kalio heksacianoferatas (III) K 3 . Kitas pavadinimas yra raudonoji kraujo druska. Naudojamas kaip aukštos kokybės reagentas geležies jonui Fe 2+ nustatyti. Dėl to susidaro mėlynos nuosėdos, vadinamos Turnboole mėlyna. Taip pat naudojamas kaip audinių dažiklis.

   

   Geležis organinėse medžiagose

   Geležis ir jos junginiai, kaip jau matėme, turi didelę praktinę reikšmę žmogaus ūkiniame gyvenime. Tačiau, be to, jo biologinis vaidmuo organizme yra ne mažiau didelis, netgi atvirkščiai.

   Yra vienas labai svarbus baltymas, kuriame yra šio elemento. Tai yra hemoglobinas. Būtent jos dėka pernešamas deguonis ir vyksta vienoda bei savalaikė dujų mainai. Todėl geležies vaidmuo gyvybiškai svarbiame procese – kvėpavime – yra tiesiog milžiniškas.

   

   Iš viso žmogaus organizme yra apie 4 gramus geležies, kurią reikia nuolat papildyti suvartotu maistu.

Klasė: 9

Pamokos tikslai:

Edukacinis: supažindinti mokinius su natūraliais geležies junginiais, apsvarstyti svarbiausius geležies junginius (+2) ir (+3), jų savybes, supažindinti su kokybinėmis reakcijomis į geležies jonus (+2) ir (+3), parodyti ekonominę reikšmę. geležies junginių;

Lavinamieji: kalbos, atminties, loginio mąstymo, bendros veiklos įgūdžių ugdymas; įgūdžių ir gebėjimų dirbti su laboratorine įranga ugdymas ir įtvirtinimas;

Ugdomasis: pasaulėžiūros formavimas, bendradarbiavimo įgūdžiai, žinių tęstinumas, tarpdalykinių ryšių diegimas, aplinkosaugos raštingumo ugdymas, protingas požiūris į gamtą (2 skaidrė).

Įranga ir reagentai:

natūralių geležies junginių pavyzdžiai (magnetinė geležies rūda, raudonoji geležies rūda, rudoji geležies rūda, geležies piritas); geležies (II) ir (III) chlorido tirpalai, raudonojo kraujo druskos ir geltonosios kraujo druskos tirpalai, kalio tiocianato tirpalas, šarmo tirpalas; druskos: geležies sulfatas, geležies (III) chloridas, geležies (III) sulfatas, būtini cheminiai stiklo dirbiniai.

Pamokos tipas: kombinuotas.

Pamokos eiga

I. Organizacinis momentas.

II. Žinių atnaujinimas.

1 variantas

1) Fe + H 2 SO 4р-р =

3) Fe + AgNO 3 =

2 variantas

Užpildykite reakcijų lygtis. Apsvarstykite lygtį Nr. 2 OVR požiūriu.

3 variantas

Užpildykite reakcijų lygtis. Apsvarstykite lygtį Nr. 2 OVR požiūriu.

3) Fe + Cu(NO 3) 2 =

III. Naujos medžiagos mokymasis.

Geležies radimas gamtoje

Geležis (5%) yra antras pagal paplitimą metalas žemės plutoje, o gamtoje užima 4 vietą. Gamtoje susidaro oksidų ir sulfidų pavidalu:

Fe 3 O 4 – magnetinė geležies rūda (magnetitas);

Fe 2 O 3 – raudonoji geležies rūda (hematitas);

(Gydytojas ir alchemikas Teofastas Paracelsas daug keliavo ir 1530 m. iš Rusijos į savo laboratoriją Bazelyje iš Rusijos atsivežė vyšnių raudonumo mineralo gabalėlį – „kraujo akmenį“. Mineralas tikrai paliko „kruviną“ pėdsaką – raudoną liniją. pergamentas arba baltas akmuo, neišmanantis vienuolis Paracelso padėjėjas nusprendė, kad mineralas iš Rusijos yra užšaldytas velnio kraujas. Ruošdamas vaisto komponentus kalcinuodamas druskas, gautas iš „rusiško mineralo“, vienuolis. gavo raudonos spalvos sulfato ir geležies (III) nitrato miltelius, geltoną geležies chloridą (. III) arba beveik baltą geležies karbonatą (II) - visi jie, kaitinami oro srove, pasidarė „kruvini“. savo darbą, vienuolis pradėjo visur pasakoti, kad Paracelsas buvo susijęs su velniu, o naktį jis turėjo slapta išvykti iš Bazelio ).

„Kraujo akmuo“ yra mineralinis hematitas Fe 2 O 3 . Kaitinant geležies druskos suyra, išskirdamos raudonąjį oksidą.)

2Fe 2 O 3 *3H 2 O – rudoji geležies rūda (limonitas);

FeS 2 – geležies piritas (piritas).

Be geležies, šiuose mineraluose yra ir kitų elementų. Natūrali chemiškai gryna geležis gali būti tik meteoritinės kilmės (didžiausias meteoritas rastas 1920 m. Pietvakarių Afrikoje, svoris 60 tonų, „Goba“) (mineralų kolekcijos demonstravimas) (3 skaidrė).

Geležis sudaro kelias junginių serijas, kad išsiaiškintume, kuriuos turėtume prisiminti, kokia yra geležies atomo struktūrinė savybė ir kokios oksidacijos būsenos būdingos geležiui?

Fe +26 2е, 8е, 14е, 2е

(Fe yra antrinio pogrupio 7 grupės elementas, 4 periodai (didieji). Užpildomas ne paskutinis, o priešpaskutinis, 3-ias nuo branduolio energijos lygio, kur maksimalus elektronų skaičius yra 18; geležis turi Geležis, kaip ir kiti metalai, yra reduktorius, tačiau, skirtingai nei anksčiau tirti metalai, geležies atomai oksidacijos metu atiduoda ne tik paskutinio lygio elektronus, įgydami +2 oksidacijos būseną, bet gali atsisakyti 1 elektroną. nuo priešpaskutinio energijos lygio, o įgaudama oksidacijos būseną +3 geležis pasižymi dviem pagrindiniais oksidacijos laipsniais.

Geležis, turėdama oksidacijos laipsnius +2 ir +3, sudaro 2 junginių serijas.

Geležies junginiai (+2).

Geležies junginiai (+2): FeO (geležies(II) oksidas ir Fe(OH) 2 (geležies(II) hidroksidas). Jie turi ryškų pagrindinį charakterį. Gaunami netiesiogiai. Apsvarstykite genetinę eilutę Fe +2:

Geležies junginiai (+3).

Geležies junginiai (+3): Fe 2 O 3 (geležies(III) oksidas) ir Fe(OH) 3 (geležies(III) hidroksidas). Jie turi silpnai išreikštas amfoterines savybes. Jie juos gauna netiesiogiai. Apsvarstykite genetinę seriją Fe +3:

Geležies katijonai (+2) lengvai oksiduojami atmosferos deguonies ar kitų oksiduojančių medžiagų iki geležies katijonų (+3). Todėl baltos nuosėdos Fe(OH) 2 (geležies(II) hidroksidas) ore pirmiausia įgauna žalią spalvą, o vėliau tampa rudos, virsdamos Fe(OH) 3 (geležies(III) hidroksidu) (demonstracinis eksperimentas

)

Geležies druskos (+2) ir (+3).

Geležis sudaro 2 druskų serijas Fe +2 ir Fe +3. Geležies junginiams (+2) ir (+3) atpažinti su šiais jonais atliekamos kokybinės reakcijos (kokybinės reakcijos – tai reakcijos, kurių pagalba atpažįstamos įvairios medžiagos; jas lydi ryškus išorinis poveikis).

Kokybinės reakcijos į Fe +2.

Reagentas yra raudonoji kraujo druska.

Kokybinės reakcijos į Fe +3.

Reagentas yra geltona kraujo druska.

Taip pat geležies (III) jonams aptikti naudojama geležies (III) druskų sąveika su kalio arba amonio tiocianatu, dėl kurios tirpalas įgauna intensyviai raudoną spalvą.

Saugos priemonės: medžiagas būtina vartoti mokytojo nurodytais kiekiais; jei šie cheminiai reagentai pateko ant odos ar drabužių, reagentus būtina nuplauti vandens pertekliumi; Jei ko nors pateko į akis, 10-15 minučių plaukite vandeniu.

(disko peržiūra; druskos mėginių demonstravimas; studentų eksperimentai) (4, 5 skaidrė).

Geležies junginių taikymas

Geležis atlieka kraujodaros organų funkcijas ir yra hemoglobino ir kitų sudėtingų baltymų gyvūnų organizmų dalis. Ketaus ir plieno pavidalu geležis plačiai naudojama šalies ekonomikoje. Iš geležies druskų didžiausią techninę reikšmę turi sulfatai ir chloridai.

FeSO 4 *7H 2 O – geležies sulfatas naudojamas augalų kenkėjams naikinti, mineraliniams dažams ruošti ir kt.;

FeCl 3 – naudojamas kaip kandiklis audiniams dažyti ir kaip organinės sintezės katalizatorius;

Fe 2 (SO 4) 3 *9H 2 O – naudojamas vandens valymui, alūno pavidalu medicinoje.

(disko peržiūra; druskos mėginių demonstravimas)

Pamokoje apžvelgėme geležies junginius (+2) ir (+3). Sužinojome apie geležies atsiradimą gamtoje: mineralus magnetitas, hematitas, limonitas, piritas. Ištyrėme geležies junginius (+2) (FeO (geležies (II) oksidas ir Fe(OH) 2 (geležies (II) hidroksidas) ir jų savybes; geležies junginius (+3) (Fe 2 O 3 (geležies (III) oksidas) ir Fe (OH) 3 (geležies (III) hidroksidas, jų savybės. Ištyrėme Fe +2 lengvumą oksiduoti Fe +3, veikiant atmosferos deguoniui. Sužinojome, kad geležis sudaro 2 junginių serijas:

Fe +2: reagentas yra raudona kraujo druska, susidaro tamsiai mėlynos nuosėdos (Turnboole blue);

Fe +3: tarnauja kaip reagentas

1) geltona kraujo druska, susidaro tamsiai mėlyna spalva (prūsų mėlyna);

2) kalio arba amonio tiocianatas, susidaro intensyvi raudona spalva.

Išnagrinėjome geležies junginių panaudojimą metalurgijos, medicinos, vandens valymo, tekstilės dažymo, kenkėjų kontrolės ir kituose šalies ūkio sektoriuose.

V. Konsolidavimas.

Užduotis. Kokią masę geležies galima gauti apdorojant 96 g geležies(III) oksido anglies monoksido pertekliumi, jei reakcijos išeiga yra 80% teoriškai galimos? (6 skaidrė)

VI. Atspindys.

Užbaikite sakinius arba atsakykite į klausimą.

Man labiausiai patiko...

Šiandien sužinojau...

Buvo sunku...

Buvo įdomu...

Dabar galiu...

as bandziau...

Namų darbas: vadovėlis Gabrielyan O. S. 14 p. (p. 65-67); pvz. 5.6 raštu (7 skaidrė).