Yuqori kimyoviy tarkibga ega kumush-oq rangdagi egiluvchan metall reaktivlik: Yuqori harorat yoki yuqori namlik ta'sirida temir tezda korroziyaga uchraydi. IN toza kislorod temir yonadi va nozik dispers holatda u havoda o'z-o'zidan yonadi. Fe (Lotin Ferrum) belgisi bilan belgilanadi. Eng keng tarqalganlardan biri er qobig'i metallar (keyin ikkinchi o'rin).

Shuningdek qarang:

TUZILISHI

Temir uchun bir nechta polimorf modifikatsiyalar o'rnatildi, ulardan yuqori haroratli modifikatsiyasi - g-Fe (906 ° dan yuqori) Cu tipidagi yuz markazli kubning panjarasini (a 0 = 3,63) va past haroratni hosil qiladi. modifikatsiya - a-Fe tipidagi markazlashtirilgan kubning a-Fe panjarasi ( a 0 = 2,86).
Isitish haroratiga qarab, temirni uchta modifikatsiyada topish mumkin, ular turli kristall panjara tuzilmalari bilan tavsiflanadi:

1. Eng past haroratdan 910 ° S gacha bo'lgan harorat oralig'ida - markazlashtirilgan kub shaklida kristall panjara tuzilishiga ega bo'lgan a-ferrit (alfa ferrit);
2. 910 dan 1390 ° S gacha bo'lgan harorat oralig'ida - ostenit, uning kristall panjarasi yuzga markazlashtirilgan kub tuzilishiga ega;
3. 1390 dan 1535 ° S gacha bo'lgan harorat oralig'ida (erish nuqtasi) - d-ferrit (delta ferrit). d-ferritning kristall panjarasi a-ferritniki bilan bir xil. Ularning orasidagi yagona farq atomlar orasidagi farqli (d-ferrit uchun kattaroq) masofalardir.

Suyuq temir sovutilganda, sovutilgan hajmning ko'p nuqtalarida birlamchi kristallar (kristallanish markazlari) bir vaqtning o'zida paydo bo'ladi. Keyinchalik sovutish bilan, suyuq metallning to'liq zaxirasi tugamaguncha, har bir markaz atrofida yangi kristalli hujayralar quriladi.
Natijada metallning donador tuzilishi hosil bo'ladi. Har bir don bor kristall panjara uning o'qlarining ma'lum bir yo'nalishi bilan.
Qattiq temirning keyingi sovishi bilan d-ferritning ostenitga va ostenitning a-ferritga o'tishi paytida don hajmining mos ravishda o'zgarishi bilan yangi kristallanish markazlari paydo bo'lishi mumkin.

XUSUSIYATLARI

Uning sof shaklida normal sharoitlar bu qattiq. U kumushrang-kulrang rangga va aniq metall yorqinlikka ega. Mexanik xususiyatlar temir Mohs shkalasi bo'yicha qattiqlik darajasini o'z ichiga oladi. Bu to'rtga teng (o'rtacha). Temir yaxshi elektr va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Oxirgi xususiyatni sovuq xonada temir narsaga tegizish orqali his qilish mumkin. Ushbu material issiqlikni tez o'tkazgani uchun qisqa vaqt ichida uning ko'p qismini teringizdan olib tashlaydi, shuning uchun siz sovuqni his qilasiz.
Agar siz, masalan, yog'ochga tegsangiz, uning issiqlik o'tkazuvchanligi ancha past ekanligini sezasiz. Jismoniy xususiyatlar temir - bu uning erish va qaynash nuqtalari. Birinchisi - 1539 daraja, ikkinchisi - 2860 daraja. Bundan xulosa qilish mumkin xarakterli xususiyatlar temir - yaxshi egiluvchanlik va erituvchanlik. Lekin bu hammasi emas. Shuningdek, temirning fizik xususiyatlari uning ferromagnitligini o'z ichiga oladi. Bu nima? Temir, magnit xususiyatlari Biz har kuni amaliy misollarda kuzatishimiz mumkin bo'lgan yagona metall shunday noyobdir o'ziga xos xususiyat. Bu ushbu materialning magnit maydon ta'sirida magnitlanish qobiliyatiga ega ekanligi bilan izohlanadi. Va ikkinchisining ta'siri tugagandan so'ng, magnit xususiyatlari endigina hosil bo'lgan temir uzoq vaqt davomida magnit bo'lib qoladi. Bu hodisani shu bilan izohlash mumkinki, bu metallning strukturasida harakatlanishga qodir bo'lgan ko'plab erkin elektronlar mavjud.

ZAXIRALAR VA ISHLAB CHIQARISH

Temir eng keng tarqalgan elementlardan biridir quyosh tizimi, ayniqsa er yuzidagi sayyoralarda, xususan, Yerda. Erdagi sayyoralar temirining muhim qismi sayyoralarning yadrolarida joylashgan bo'lib, uning miqdori taxminan 90% ni tashkil qiladi. Yer qobig'idagi temir miqdori 5%, mantiyada esa taxminan 12% ni tashkil qiladi.

Temir er qobig'ida juda keng tarqalgan - u er qobig'i massasining taxminan 4,1% ni tashkil qiladi (barcha elementlar orasida 4-o'rin, metallar orasida 2-o'rin). Mantiya va qobiqda temir asosan silikatlarda to'plangan, asosiy va o'ta asosli jinslarda uning miqdori sezilarli, kislotali va oraliq jinslarda esa kam.
Ma'lum katta raqam tarkibida temir bo'lgan rudalar va minerallar. Eng buyuk amaliy ahamiyati qizil temir rudasi (gematit, Fe2O3; tarkibida 70% gacha Fe), magnit temir rudasi (magnetit, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; tarkibida 72,4% Fe), jigarrang temir rudasi yoki limonit (mos ravishda goetit va gidrogoetit) mavjud. FeOOH va FeOOH nH 2 O). Gyotit va gidrogoetit ko'pincha "temir shlyapalar" deb ataladigan, qalinligi bir necha yuz metrga yetadigan parchalanadigan qobiqlarda uchraydi. Ular, shuningdek, yiqilib, cho'kindi kelib chiqishi mumkin kolloid eritmalar ko'llarda yoki dengiz qirg'oqlarida. Bunda oolitik, yoki dukkakli, temir rudalari hosil bo'ladi. Vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O ularda ko'pincha topilib, qora cho'zilgan kristallar va radial agregatlarni hosil qiladi.
Dengiz suvidagi temir miqdori 1·10−5 -1·10−8%
Sanoatda temir temir rudasidan, asosan, gematit (Fe 2 O 3) va magnetit (FeO Fe 2 O 3) dan olinadi.
Lar bor turli yo'llar bilan rudalardan temir olish. Eng keng tarqalgani domen jarayonidir.
Ishlab chiqarishning birinchi bosqichi 2000 ° S haroratda yuqori o'choqda temirni uglerod bilan kamaytirishdir. Domna pechida koks shaklidagi uglerod, aglomerat yoki granula shaklidagi temir rudasi va oqim (masalan, ohaktosh) yuqoridan oziqlanadi va pastdan majburiy issiq havo oqimi bilan kutib olinadi.
Domen jarayoniga qo'shimcha ravishda, umumiy jarayon to'g'ridan-to'g'ri qabul qilish bez. Bunday holda, oldindan maydalangan ruda maxsus loy bilan aralashtiriladi, granulalar hosil bo'ladi. Pelletlar kuydiriladi va vodorodni o'z ichiga olgan issiq metan konversiyalash mahsulotlari bilan milya pechida ishlov beriladi. Vodorod temirni temirni oltingugurt va fosfor kabi aralashmalar bilan ifloslantirmasdan osonlik bilan kamaytiradi, bu ko'mirda keng tarqalgan aralashmalardir. yilda temir olinadi qattiq shakl, va keyinchalik elektr pechlarida eritiladi. Kimyoviy toza temir uning tuzlari eritmalarini elektroliz qilish orqali olinadi.

ASLI

Tellurik (yerdagi) temirning kelib chiqishi bazalt lavalarida (Uifak, Disko oroli, Grenlandiyaning g'arbiy sohilida, Kassel, Germaniya yaqinida) kamdan-kam uchraydi. Ikkala nuqtada ham pirrotit (Fe 1-x S) va kohenit (Fe 3 C) u bilan bog'liq bo'lib, bu ham uglerod bilan qaytarilishi (jumladan, asosiy jinslardan) va Fe( kabi karbonil komplekslarining parchalanishi bilan izohlanadi. CO) n. Mikroskopik donalarda u bir necha marta o'zgartirilgan (serpantinlangan) o'ta asosli jinslarda, shuningdek, pirrotit bilan, ba'zan magnetit bilan paragenezda paydo bo'lgan, buning natijasida paydo bo'ladi. tiklanish reaktsiyalari. Oksidlanish zonasida juda kam uchraydi ruda konlari, botqoq rudalarining shakllanishi davrida. Temir birikmalarining vodorod va uglevodorodlar bilan qaytarilishi bilan bog'liq bo'lgan cho'kindi jinslarda topilmalar qayd etilgan.
Oy tuprog'ida deyarli sof temir topilgan, bu ham meteorit tushishi, ham magmatik jarayonlar bilan bog'liq. Nihoyat, meteoritlarning ikkita sinfi - toshli temir va temir - tosh hosil qiluvchi komponent sifatida tabiiy temir qotishmalarini o'z ichiga oladi.

ILOVA

Temir eng ko'p ishlatiladigan metallardan biri bo'lib, jahon metallurgiya ishlab chiqarishining 95% gacha hissasiga to'g'ri keladi.
Temir po'lat va quyma temirlarning asosiy tarkibiy qismi - eng muhim strukturaviy materiallar.
Temir boshqa metallarga asoslangan qotishmalarning bir qismi bo'lishi mumkin - masalan, nikel.
Magnit temir oksidi (magnetit) uzoq muddatli kompyuter xotirasi qurilmalari: qattiq disklar, floppi disklar va boshqalarni ishlab chiqarishda muhim materialdir.
Ultra nozik magnetit kukuni polimer granulalari bilan aralashtirilgan ko'plab qora va oq lazer printerlarida toner sifatida ishlatiladi. Bu magnetitning qora rangidan ham, magnitlangan uzatuvchi rolikga yopishib olish qobiliyatidan ham foydalanadi.
Temir asosidagi bir qator qotishmalarning noyob ferromagnit xususiyatlari ularning transformatorlar va elektr motorlarining magnit yadrolari uchun elektrotexnika sohasida keng qo'llanilishiga yordam beradi.
Temir (III) xlorid (temir xlorid) havaskor radio amaliyotida bosilgan elektron platalarni o'chirish uchun ishlatiladi.
Mis sulfat bilan aralashtirilgan temir sulfat geptati (temir sulfat) bog'dorchilik va qurilishda zararli qo'ziqorinlarga qarshi kurashish uchun ishlatiladi.
Temir temir-nikel batareyalarida va temir-havo batareyalarida anod sifatida ishlatiladi.
Temir va temir xloridlarning suvli eritmalari, shuningdek, uning sulfatlari tabiiy va temir xloridlarni tozalash jarayonlarida koagulyantlar sifatida ishlatiladi. chiqindi suv sanoat korxonalarini suvni tozalashda.

Temir - Fe

TASNIFI

Hey's CIM Ref1.57

Dars maqsadlari:

• Talabalarni yon guruh elementi bilan tanishtirish Davriy jadval– temir, uning tuzilishi, xossalari.
• Temirning tabiatdagi o`rni, uni olish usullari, qo`llanilishi, fizik xossalarini bilish.
• Temirni ikkilamchi kichik guruh elementi sifatida tavsiflay olish.
• Temir va uning birikmalarining kimyoviy xossalarini isbotlay olish, reaksiya tenglamalarini molekulyar, ionli, oksidlanish-qaytarilish shaklida yoza olish.
• Talabalarda temir ishtirokidagi reaksiyalar tenglamalarini tuzish malakalarini shakllantirish, o’quvchilarda temir ionlariga sifatli reaksiyalar haqidagi bilimlarini shakllantirish.
• Mavzuga qiziqishni rivojlantirish.

Uskunalar: temir (chang, pin, plastinka), oltingugurt, kislorodli kolba, xlorid kislota, temir (II) sulfat, temir (III) xlorid, natriy gidroksid, qizil va sariq qon tuzlari.

Darsning borishi

I. Tashkiliy moment

II. Uy vazifasini tekshirish

III. Yangi materialni o'rganish

1. O‘qituvchining kirish so‘zi.

– Temirning hayotdagi ahamiyati, uning sivilizatsiya tarixidagi o‘rni. Yer qobig'idagi eng keng tarqalgan metallardan biri temirdir. U boshqa metallardan (mis, oltin, rux, qo'rg'oshin, qalay) ancha kechroq qo'llanila boshlandi, bu, ehtimol, temir rudasining metallga o'xshashligi pastligi bilan bog'liq. Ibtidoiy odamlarga Turli ob'ektlarni ishlab chiqarishda muvaffaqiyatli ishlatilishi mumkin bo'lgan rudadan metall olish mumkinligini taxmin qilish juda qiyin edi, bunday jarayonni tashkil qilish uchun asboblar va kerakli qurilmalarning etishmasligi unga ta'sir qildi. Inson rudadan temir ajratib olishni va undan po'lat va quyma temir yasashni o'rganguniga qadar ancha vaqt o'tdi. uzoq vaqt.
Hozirgi vaqtda temir rudalari qora metallurgiya uchun zarur xomashyo bo'lib, u foydali qazilmalarni hech bir rivojlangan sanoat mamlakatisiz qila olmaydi. Yillik dunyoda temir rudasi ishlab chiqarish taxminan 350 000 000 tonnani tashkil qiladi. Ular temir (uglerod miqdori 0,2-0,4%), quyma temir (2,5-4% uglerod), po'lat (2,5-1,5% uglerod) eritish uchun ishlatiladi, temir va quyma temirga qaraganda po'latdan eng keng tarqalgan nima uchun uni eritishga talab katta.
Temir rudalaridan quyma temirni eritish uchun ko'mir yoki koksda ishlaydigan yuqori o'choqlardan foydalaniladi va temir o'choqli ochiq o'choqlarda, Bessemer konvertorlarida yoki Tomas usulida eritiladi.
Qora metallar va ularning qotishmalari insoniyat jamiyati hayoti va taraqqiyotida katta ahamiyatga ega. Barcha turdagi uy-roʻzgʻor va maishiy buyumlar temirdan yasalgan. Kemalar, samolyotlar, temir yo'llar, avtomobillar, ko'priklar qurish uchun, temir yo'llar, turli binolar, jihozlar va boshqa narsalar, yuzlab million tonna po'lat va cho'yan ishlatiladi. Bunday sanoat yo'q qishloq xo'jaligi va temir va uning turli qotishmalari ishlatilmaydigan sanoat.
Tabiatda keng tarqalgan temir o'z ichiga olgan bir nechta minerallar temir rudasidir. Bunday minerallarga quyidagilar kiradi: jigarrang temir rudasi, gematit, magnetit va boshqalar yirik konlar va ulkan hududlarni egallaydi.
Temir-qora rangga va noyob xususiyatga ega bo'lgan magnetit yoki magnit temir rudasining kimyoviy munosabati - magnetizm, temir oksidi va temir oksididan tashkil topgan birikma. Tabiiy muhitda uni donador yoki qattiq massalar shaklida ham, yaxshi shakllangan kristallar shaklida ham topish mumkin. Temir rudasi temir magnetit tarkibiga eng boy (72% gacha).
Mamlakatimizdagi magnetit rudalarining eng yirik konlari Uralda, Vysokaya, Blagodat, Magnitnaya tog'larida, Sibirning ayrim hududlarida - Angara daryosi havzasida, Tog'li Shoriyada, Kola yarim oroli hududida joylashgan.

2. Sinf bilan ishlash. Temirning kimyoviy element sifatidagi xususiyatlari

a) Davriy jadvaldagi o'rni:

Vazifa 1. Temirning davriy sistemadagi o'rnini aniqlang?

Javob: Temir 4-katta davr, juft qator, 8-guruh, kichik guruhda joylashgan.

b) atomning tuzilishi:

Vazifa 2. Temir atomining tarkibi va tuzilishini chizing, elektron formula va hujayralar.

Javob: Fe +3 2) 8) 14) 2) metall

p = 26
e = 26
n = (56 – 26) = 30

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2

Savol. Valentlik elektronlari temirning qaysi qatlamlarida joylashgan? Nega?

Javob. Valentlik elektronlari oxirgi va oxirgi qatlamlarda joylashgan, chunki bu ikkilamchi kichik guruhning elementi.

Temir d-element sifatida tasniflanadi, u elementlar triadasining bir qismidir - metallar (Fe-Co-Ni);

v) temirning oksidlanish-qaytarilish xossalari:

Savol. Temir nima - oksidlovchi yoki qaytaruvchi vosita? U qanday oksidlanish darajasi va valentligini ko'rsatadi?

Javob:

Fe 0 – 2e = Fe +3) qaytaruvchi
Fe 0 – 3e = Fe +3
s.o.+ 2,+ 3; valentlik = II va III, valentlik 7 - ko'rsatilmaydi;

d) temir birikmalari:

FeO - asosiy oksid
Fe(OH) 2 - erimaydigan asos
Fe 2 O 3 – amfoterlik belgilariga ega oksid
Fe(OH) 3 – amfoterlik belgilariga ega asos
O'zgaruvchan vodorod birikmalari- Yo'q.

d) tabiatda bo'lish.

Temir tabiatda eng ko'p bo'lgan ikkinchi metalldir (alyuminiydan keyin) temir faqat meteoritlarda uchraydi.

FeO*3HO – jigarrang temir rudasi,
FeO - qizil temir rudasi,
FeO (FeO * FeO) - magnit temir rudasi,
FeS - temir pirit (pirit)

Temir birikmalari tirik organizmlarda uchraydi.

3. Xususiyatlari oddiy modda bez

a) molekulyar tuzilish, bog'lanish turi, kristall panjara turi (mustaqil);

b) temirning fizik xossalari

Temir kumush-kulrang metall bo'lib, u katta egiluvchanlik, egiluvchanlik va kuchli magnit xususiyatlarga ega. Temirning zichligi 7,87 g/sm 3, erish nuqtasi 1539 t o S.

v) temirning kimyoviy xossalari:

Temir atomlari reaksiyalarda elektron beradi va +2, +3 va ba'zan +6 oksidlanish darajasini ko'rsatadi.
Reaktsiyalarda temir qaytaruvchi vositadir. Biroq, oddiy haroratlarda u eng faol oksidlovchi moddalar (galogenlar, kislorod, oltingugurt) bilan ham o'zaro ta'sir qilmaydi, lekin qizdirilganda u faollashadi va ular bilan reaksiyaga kirishadi:

2Fe +3Cl 2 = 2FeCl 3 Temir (III) xlorid
3Fe + 2O 2 = Fe 2 O 3 (FeO*Fe O) Temir (III) oksidi
Fe +S = FeS Temir (II) sulfid

Juda yuqori harorat temir uglerod, kremniy va fosfor bilan reaksiyaga kirishadi.

3Fe + C = Fe 3 C Temir karbid (sementit)
3Fe + Si = Fe 3 Si Temir silisidi
3Fe + 2P = Fe 3 P 2 Temir fosfidi

Temir murakkab moddalar bilan reaksiyaga kirishadi.
Nam havoda temir tezda kislotalanadi (korroziyaga uchraydi):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O = 4Fe(OH) 3
Fe(OH) 3 ––> FeOOH + H 2 O
Zang

Temir metallarning elektrokimyoviy kuchlanish seriyasining o'rtasida joylashgan, shuning uchun u metalldir o'rtacha faollik. Temirning pasaytirish qobiliyati gidroksidi, gidroksidi tuproq metallari va alyuminiyga qaraganda kamroq. Faqat yuqori haroratlarda issiq temir suv bilan reaksiyaga kirishadi:

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

Temir suyultirilgan sulfat va xlorid kislotalar bilan reaksiyaga kirishib, ulardan vodorodni siqib chiqaradi:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
Fe 0 + 2H + = Fe 2+ + H 2 0

Oddiy haroratda temir konsentrlangan sulfat kislota bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, chunki u qizdirilganda konsentrlangan sulfat kislota temirni temir (III) sulfatga oksidlaydi.

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

Suyultirilgan azot kislotasi temirni temir (III) nitratga oksidlaydi:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

Konsentrlangan nitrat kislota temirni passivlashtiradi.

Tuz eritmalaridan temir elektrokimyoviy kuchlanish seriyasida uning o'ng tomonida joylashgan metallarni siqib chiqaradi:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu,

d) temirdan foydalanish (o'zingiz)

e) qabul qilish (talabalar bilan birgalikda)

Sanoatda temir rudalaridan yuqori pechlarda uglerod (koks) va uglerod oksidi (II) bilan qaytarilishi natijasida temir olinadi.
Yuqori o'choq jarayonining kimyosi quyidagicha:

C + O = CO
CO + C = 2CO
3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2
Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2
FeO + CO = Fe + CO 2

4. Temir birikmalari

Kimyoviy xossalari ulanish ma'lumotlari.

Qo'shish. Temir (II) birikmalari beqaror, ular oksidlanib, temir (III) birikmalariga aylanishi mumkin

Fe +2 Cl 2 + Cl 2 = Fe +3 Cl 3 oksidlanish-qaytarilish uyini tashkil qiladi
Fe +2 (OH) + H 2 O + O 2 = Fe +3 (OH) 3 sxema, tenglashtiring.

Bu birikmalarning kimyoviy xossalari

Shuningdek, Fe +2 ga sifatli reaktsiya temir (II) tuzlarining qizil qon tuzi K3 deb ataladigan modda bilan reaktsiyasi - bu murakkab birikma.

3FeCl + 2K 3 = Fe 3)