Žehlička

ŽEHLIČKA-A; St

1. Chemický prvek (Fe), tvárný kov stříbrné barvy, který se kombinuje s uhlíkem za vzniku oceli a litiny.

2. Obecný název pro nízkouhlíkovou ocel, kov stříbrné barvy. Kovárna Vítr chrastí železnou střechou.

3. O tom, co je silné, pevné, silné (o vnějších fyzických kvalitách). Vaše ruce jsou v pořádku! // O tom, co je tvrdé, neústupné (o vnitřních mravních vlastnostech). Jeho postava je...

4. Razg. O lék s obsahem žlázových látek. Tělu chybí železo. Dobře pijte. Jablka obsahují w.

5. Razg. tech. Počítačový hardware (na rozdíl od softwaru). Kupte chybějící železo.

◊ Vypalte horkou žehličkou. Vymýtit, zničit něco, uchýlit se k extrémním, nouzovým opatřením. Úder, dokud je železo horké (viz Kovárna).

◁ Žehlička; Glandulární; Žehlička; Železo (viz).

žehlička

(lat. Ferrum), chemický prvek skupiny VIII periodické soustavy. Lesklý stříbrno-bílý kov. Tvoří polymorfní modifikace; za běžných teplot je α-Fe stabilní (krystalová mřížka - kubický centrovaný na tělo) s hustotou 7,874 g/cm 3 . α-Fe do 769°C (Curieův bod) je feromagnetický; t pl 1535 °C. Na vzduchu oxiduje a pokrývá se uvolněnou rzí. Z hlediska rozšíření prvků v přírodě je železo na 4. místě; tvoří asi 300 minerálů. Slitiny železa s uhlíkem a dalšími prvky tvoří asi 95 % všech kovových výrobků (litina, ocel, feroslitiny). Ve své čisté formě se prakticky nepoužívá (v každodenním životě se výrobky z oceli nebo litiny často nazývají železo). Nezbytné pro život živočišných organismů; je součástí hemoglobinu.

ŽEHLIČKA

ŽELEZO (lat. Ferrum), Fe (čti „ferrum“), chemický prvek, atomové číslo 26, atomová hmotnost 55.847. Původ jak latinského, tak ruského názvu prvku nebyl jasně stanoven. Přírodní železo je směs čtyř nuklidů (cm. NUKLID) s hmotnostními čísly 54 (obsah v přírodní směs 5,82 % hmotn.), 56 (91,66 %), 57 (2,19 %) a 58 (0,33 %). Konfigurace dvou vnějších elektronických vrstev 3 s 2 p 6 d 6 4s 2 . Typicky tvoří sloučeniny v oxidačních stavech +3 (valence III) a +2 (valence II). Známé jsou také sloučeniny s atomy železa v oxidačních stavech +4, +6 a některé další.
V Mendělejevově periodické soustavě je železo zařazeno do skupiny VIIIB. Ve čtvrtém období, do kterého železo patří, do této skupiny patří i kobalt (cm. KOBALT) a nikl (cm. NIKL). Tyto tři prvky tvoří trojici a mají podobné vlastnosti.
Poloměr neutrálního atomu železa je 0,126 nm, poloměr iontu Fe2+ je 0,080 nm a iontu Fe3+ je 0,067 nm. Energie sekvenční ionizace atomu železa jsou 7,893, 16,18, 30,65, 57, 79 eV. Elektronová afinita 0,58 eV. Podle Paulingovy stupnice je elektronegativita železa asi 1,8.
Vysoce čisté železo je lesklý stříbrošedý, tažný kov, který lze snadno různými způsoby obrábět.
Být v přírodě
Železo je v zemské kůře poměrně rozšířeno – tvoří asi 4,1 % hmotnosti zemské kůry (4. místo mezi všemi prvky, 2. mezi kovy). Známý velké číslo rudy a minerály obsahující železo. Největší praktický význam mají červené železné rudy (hematitové rudy). (cm. HEMATIT), Fe203; obsahuje až 70 % Fe), magnetické železné rudy (magnetitová ruda (cm. MAGNETIT), Fe304; obsahuje 72,4 % Fe), hnědé železné rudy (hydrogoethit НFeO 2 ruda n H 2 O), jakož i železné rudy (sideritové rudy (cm. SIDERIT), uhličitan železa, FeC03; obsahuje asi 48 % Fe). Velká ložiska pyritu se nacházejí i v přírodě. (cm. PYRITE) FeS 2 (jiné názvy jsou pyrit sírový, pyrit železa, disulfid železa a další), ale rudy s vysokým obsahem síry jsou stále praktický význam Nemít. Rusko je na prvním místě na světě, pokud jde o zásoby železné rudy. Mořská voda obsahuje 1·10 -5 -1·10 -8 % železa.
Historie výroby železa
Železo hrálo a hraje výjimečnou roli v materiální historii lidstva. První kovové železo, které se dostalo do lidských rukou, bylo pravděpodobně meteoritového původu. Železné rudy jsou rozšířené a často se vyskytují i ​​na povrchu Země, ale přirozené železo na povrchu je extrémně vzácné. Pravděpodobně před několika tisíci lety si člověk všiml, že po zapálení ohně bylo v některých případech pozorováno vytváření železa z těch kusů rudy, které náhodně skončily v ohni. Když hoří oheň, dochází k redukci železa z rudy v důsledku reakce rudy jak přímo s uhlím, tak s oxidem uhelnatým (II) CO vznikajícím při spalování. Možnost získat železo z rud značně usnadnilo zjištění skutečnosti, že při zahřívání rudy uhlím vzniká kov, který lze následně při kování dále čistit. Těžba železa z rudy pomocí procesu vyfukování sýra byla vynalezena v západní Asii ve 2. tisíciletí před naším letopočtem. E. Období od 9. do 7. století. před naším letopočtem když mnoho kmenů v Evropě a Asii vyvinulo metalurgii železa, nazývalo se to dobou železnou, (cm. DOBA ŽELEZNÁ) která nahradila dobu bronzovou (cm. DOBA BRONZOVÁ). Zlepšení metod foukání (přirozený tah byl nahrazen měchem) a zvýšení výšky nístěje (objevily se nízkošachtové pece) vedlo k výrobě litiny, která se začala masově tavit v r. západní Evropa ze 14. století. Výsledná litina byla přeměněna na ocel. Od poloviny 18. století se ve vysokopecním procesu místo toho dřevěné uhlí začal používat uhelný koks (cm. KOLA). Následně se výrazně zlepšily způsoby získávání železa z rud a v současnosti se k tomu používají speciální zařízení - vysoké pece, kyslíkové konvertory, elektrické obloukové pece.
Fyzické a Chemické vlastnosti
Při teplotách od pokojové do 917 °C, stejně jako v teplotním rozmezí 1394-1535 °C, je a-Fe s kubickou mřížkou centrovanou na tělo, při pokojové teplotě parametr mřížky a = 0,286645 nm. Při teplotách 917-1394 °C je b-Fe s kubickou plošně centrovanou mřížkou T (a = 0,36468 nm) stabilní. Při teplotách od pokojové teploty do 769 °C (takzvaný Curieův bod (cm. CURIE BOD)) železo má silné magnetické vlastnosti (uvádí se, že je feromagnetické), při vyšších teplotách se železo chová jako paramagnetické. Někdy se za g-modifikaci železa považuje paramagnetické a-Fe s kubickou mřížkou centrovanou na tělo, stabilní při teplotách od 769 do 917 °C, a b-Fe, stabilní při vysokých teplotách (1394-1535 °C), se tradičně nazývá d-Fe (myšlenka existence čtyř modifikací železa - a, b, g a d - vznikla v době, kdy ještě neexistovala rentgenová difrakční analýza a neexistovaly žádné objektivní informace o vnitřní struktuře železa. žehlička). Teplota tání 1535 °C, bod varu 2750 °C, hustota 7,87 g/cm3. Standardní potenciál páru Fe 2+ /Fe 0 je –0,447V, páru Fe 3+ /Fe 2+ je +0,771V.
Při skladování na vzduchu při teplotách do 200 °C je železo postupně pokryto hustým filmem oxidu, který zabraňuje další oxidaci kovu. Ve vlhkém vzduchu se železo pokryje uvolněnou vrstvou rzi, která nebrání přístupu kyslíku a vlhkosti ke kovu a jeho destrukci. Rez nemá žádné trvalé chemické složení, přibližně ona chemický vzorec lze zapsat jako Fe 2 O 3 xH 2 O.
Železo při zahřívání reaguje s kyslíkem. Při hoření železa na vzduchu vzniká oxid Fe 2 O 3, při hoření v čistém kyslíku vzniká oxid Fe 3 O 4. Při průchodu kyslíku nebo vzduchu roztaveným železem vzniká oxid FeO. Při zahřívání síry a železného prášku vzniká sulfid, jehož přibližný vzorec lze zapsat jako FeS.
Železo při zahřívání reaguje s halogeny (cm. HALOGEN). Vzhledem k tomu, že FeF 3 je netěkavý, je železo odolné vůči fluoru až do teplot 200-300°C. Při chlorování železa (při teplotě asi 200°C) vzniká těkavý FeCl 3 . Pokud k interakci železa a bromu dochází při pokojové teplotě nebo při zahřátí a vysoký krevní tlak páry bromu, pak se tvoří FeBr3. Při zahřívání FeCl3 a zejména FeBr3 odštěpí halogen a přemění se na halogenidy železa (II). Při interakci železa a jódu vzniká jodid Fe 3 I 8.
Při zahřívání železo reaguje s dusíkem za vzniku nitridu železa Fe 3 N, s fosforem, za vzniku fosfidů FeP, Fe 2 P a Fe 3 P, s uhlíkem, za vzniku karbidu Fe 3 C, s křemíkem, za vzniku několika silicidů, například FeSi .
Za zvýšeného tlaku kovové železo reaguje s oxidem uhelnatým CO a za normálních podmínek se tvoří vysoce těkavý pentakarbonyl železa Fe(CO) 5. Karbonyly železa ve složení Fe2(CO)9 a Fe3(CO)12 jsou také známé. Karbonyly železa slouží jako výchozí materiály při syntéze organoželezitých sloučenin, včetně ferrocenu (cm. FEROCEN) složení
Čisté kovové železo je stabilní ve vodě a zředěných alkalických roztocích. Železo se nerozpouští v koncentrovaných kyselinách sírové a dusičné, protože jeho povrch pasivuje silný oxidový film.
Železo reaguje s kyselinou chlorovodíkovou a zředěnou (přibližně 20%) kyselinou sírovou za vzniku solí železa (II):
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2S04 = FeSO4 + H2
Když železo reaguje s přibližně 70% kyselinou sírovou, reakce pokračuje za vzniku síranu železitého:
2Fe + 4H2SO4 = Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H20
Oxid železitý FeO má základní vlastnosti, tomu odpovídá báze Fe(OH) 2 . Oxid železitý Fe 2 O 3 je slabě amfoterní, odpovídá mu ještě slabší báze než Fe(OH) 2, Fe(OH) 3, která reaguje s kyselinami:
2Fe(OH)3 + 3H2S04 = Fe2(S04)3 + 6H20
Hydroxid železitý Fe(OH) 3 vykazuje slabě amfoterní vlastnosti; je schopen reagovat pouze s koncentrovanými roztoky alkálií:
Fe(OH)3 + KOH = K
Výsledné hydroxokomplexy železa (III) jsou stabilní v silně alkalických roztocích. Když se roztoky zředí vodou, jsou zničeny a vysráží se hydroxid železitý Fe(OH) 3 .
Sloučeniny železa (III) v roztocích jsou redukovány kovovým železem:
Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2
Při skladování vodných roztoků solí železa (II) je pozorována oxidace železa (II) na železo (III):
4FeCl2 + O2 + 2H20 = 4Fe(OH)Cl2
Ze solí železa (II) ve vodných roztocích je nejstabilnější Mohrova sůl - podvojný síran amonný a železnatý (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O.
Železo (III) je schopno tvořit podvojné sírany s jednou nabitými kationty, jako je kamenec, například KFe(SO 4) 2 - železo-draselný alum, (NH 4)Fe(SO 4) 2 - železo-amonium alum atd. .
Působením plynného chloru nebo ozonu na alkalické roztoky sloučenin železa (III) vznikají sloučeniny železa (VI) - železitany, například železitan draselný (VI) K 2 FeO 4. Existují zprávy o výrobě sloučenin železa (VIII) pod vlivem silných oxidačních činidel.
K detekci sloučenin železa (III) v roztoku se využívá kvalitativní reakce iontů Fe 3+ s thiokyanátovými ionty CNS -. Při interakci Fe 3+ iontů s CNS - anionty vzniká jasně červený thiokyanát železa Fe(CNS) 3 . Dalším činidlem pro Fe 3+ ionty je hexakyanoželezitan draselný (II) K 4 (dříve se tato látka nazývala žlutá krevní sůl). Při interakci Fe 3+ a 4- iontů vzniká jasně modrá sraženina.
Činidlo pro Fe 2+ ionty v roztoku může být roztok hexakyanoželezitanu draselného (III) K 3, dříve nazývaný červená krevní sůl. Při interakci Fe 3+ a 3- iontů vzniká jasně modrá sraženina stejného složení jako v případě interakce Fe 3+ a 4- iontů.
Slitiny železo-uhlík
Železo se používá především ve slitinách, především ve slitinách s uhlíkem - různé litiny a oceli. V litině je obsah uhlíku vyšší než 2,14 % hmotnosti (obvykle na úrovni 3,5-4 %), v oceli je obsah uhlíku nižší (obvykle na úrovni 0,8-1 %).
Litina se vyrábí ve vysokých pecích. Vysoká pec je obří (až 30-40 m vysoký) komolý kužel, uvnitř dutý. Stěny vysoké pece jsou zevnitř obloženy ohnivá cihla tloušťka zdiva je několik metrů. Shora obohacená (zbavená odpadních hornin) železná ruda, redukční koks (speciální druhy uhlí vystavené koksování - zahřívané na teplotu cca 1000 °C bez přístupu vzduchu), stejně jako tavící materiály (vápenec a další), které podporují separace se nakládají do vysoké pece vozíky.z taveniny jsou nečistoty - struska. Do vysoké pece se zespodu přivádí dmychadlo (čistý kyslík nebo kyslíkem obohacený vzduch). Jak se materiály nakládané do vysoké pece snižují, jejich teplota stoupá na 1200-1300 °C. V důsledku redukčních reakcí probíhajících především za účasti koksu C a CO:
Fe203 + 3C = 2Fe + 3CO;
Fe203 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Objevuje se kovové železo, které je nasyceno uhlíkem a stéká dolů.
Tato tavenina se periodicky uvolňuje z vysoké pece speciálním otvorem - odpichovým otvorem - a tavenina se nechá ve speciálních formách ztuhnout. Litina může být bílá, tzv. surové železo (vyrábí se z ní ocel) a šedá, nebo litina. Bílá litina je pevný roztok uhlíku v železe. V mikrostruktuře šedé litiny lze rozlišit mikrokrystaly grafitu. Kvůli přítomnosti grafitu zanechává šedá litina stopu na bílém papíře.
Litina je křehká a při nárazu se láme, takže z ní nelze vyrobit pružiny, listové pružiny ani žádné výrobky, které se musí ohýbat.
Pevná litina je lehčí než litina roztavená, takže se při tuhnutí nestahuje (jak je obvyklé při tuhnutí kovů a slitin), ale roztahuje se. Tato funkce umožňuje vyrábět různé odlitky z litiny, včetně použití jako materiálu pro umělecké odlévání.
Pokud se obsah uhlíku v litině sníží na 1,0-1,5 %, vzniká ocel. Oceli mohou být uhlíkové (takové oceli nemají žádné jiné složky kromě Fe a C) a legované (takové oceli obsahují přísady chrómu, niklu, molybdenu, kobaltu a dalších kovů, které zlepšují mechanické a další vlastnosti oceli).
Oceli se vyrábějí zpracováním litiny a kovového odpadu v kyslíkovém konvertoru, elektrickém oblouku nebo v pecích s otevřenou nístějí. Při takovém zpracování se obsah uhlíku ve slitině sníží na požadovanou úroveň, jak se říká, přebytečný uhlík shoří.
Fyzikální vlastnosti oceli se výrazně liší od vlastností litiny: ocel je elastická, lze ji kovat a válcovat. Protože ocel, na rozdíl od litiny, se při tuhnutí smršťuje, jsou výsledné ocelové odlitky podrobeny lisování ve válcovnách. Po válcování mizí v objemu kovu dutiny a dutiny, které se objevily při tuhnutí tavenin.
Výroba oceli má v Rusku dlouhou a hlubokou tradici a ocel vyráběná našimi metalurgy je vysoce kvalitní.
Aplikace železa, jeho slitin a sloučenin
Čisté železo má spíše omezené použití. Používá se při výrobě jader elektromagnetů, jako katalyzátor pro chemické procesy a pro některé další účely. Ale slitiny železa – litina a ocel – tvoří základ moderní technologie. Mnoho sloučenin železa je také široce používáno. Síran železitý se tedy používá při úpravě vody, oxidy železa a kyanid slouží jako pigmenty při výrobě barviv a tak dále.
Železo v těle
Železo je přítomno v tělech všech rostlin a živočichů jako stopový prvek. (cm. MIKROELEMENTY) tedy ve velmi malých množstvích (v průměru asi 0,02 %). Nicméně bakterie železa (cm.ŽELEZNÉ BAKTERIE), využívající energii oxidace železa (II) na železo (III) pro chemosyntézu (cm. CHEMOSYNTÉZA), mohou ve svých buňkách akumulovat až 17-20 % železa. Hlavní biologickou funkcí železa je účast na transportu kyslíku a oxidačních procesech. Železo plní tuto funkci jako součást komplexních bílkovin – hemoproteinů (cm. HEMOPROTEIDY), jejíž protetickou skupinu tvoří železitý porfyrinový komplex - hem (cm. KLENOT). Mezi nejvýznamnější hemoproteiny patří respirační barviva hemoglobin (cm. HEMOGLOBIN) a myoglobin, (cm. MYOGLOBIN) univerzální nosiče elektronů v reakcích buněčného dýchání, oxidace a fotosyntézy, cytochromy, (cm. CYTOCHROMY) katalosové a peroxidové enzymy a další. U některých bezobratlých mají respirační pigmenty obsahující železo heloerythrin a chlorocruorin strukturu odlišnou od hemoglobinů. Během biosyntézy hemoproteinů se na ně železo přenáší z proteinu feritinu (cm. FERITIN), která skladuje a přepravuje železo. Tento protein, jehož jedna molekula obsahuje asi 4500 atomů železa, se koncentruje v játrech, slezině, kostní dřeni a střevní sliznici savců a lidí. Denní potřeba železa (6-20 mg) člověka je bohatě pokryta potravou (maso, játra, vejce, chléb, špenát, řepa a další jsou bohaté na železo). Tělo průměrného člověka (tělesná hmotnost 70 kg) obsahuje 4,2 g železa, 1 litr krve obsahuje asi 450 mg. Při nedostatku železa v těle vzniká žlázová anémie, která se léčí léky obsahujícími železo. Doplňky železa se také používají jako obecné posilující prostředky. Nadměrná dávka železa (200 mg nebo více) může mít toxický účinek. Železo je také nezbytné pro normální vývoj rostlin, proto existují mikrohnojiva na bázi přípravků železa.

encyklopedický slovník. 2009 .

Synonyma:

Podívejte se, co je „hardware“ v jiných slovnících:

Žehlička - získejte funkční slevový kupón Auchan na Academician nebo nakupte železo se ziskem s dopravou zdarma ve výprodeji v Auchanu

St. hala(y) jih, západ kov, drť, vytavená z rudy ve formě litiny a vykovaná z této druhé pod ječícím kladivem. V kombinaci s uhlíkem tvoří ocel. Železo se prodává ve formě: pásů nebo řezů; ten první je rovný... Slovník Dahl

ŽEHLIČKA- ŽELEZO, Ferrum (Fe), těžký kov patřící do skupiny VIII periodického systému Mendělejeva. Na. PROTI. 55,84(0=16), se dvěma izotopy s at. PROTI. v 56 a 54. Čisté železo má stříbřitě bílou barvu; porazit PROTI. 7,88; je měkčí a více... Velká lékařská encyklopedie

Ferro; ferrum, critsa; hardwarový slovník ruských synonym. železné podstatné jméno, počet synonym: 18 auto (369) ... Slovník synonym

ŽEHLIČKA- viz ŽELEZO (Fe). V povrchové vody Obsah železa se velmi liší. V podzemních vodních zdrojích a bažinných vodách dosahuje jeho koncentrace desítek mg/l. Prudký nárůst železa ve vodních útvarech nastává, když jsou znečištěny odpadními vodami... ... Choroby ryb: Průvodce

Železo je jedním z nejběžnějších chemických prvků na Zemi. Již od pradávna se lidé naučili používat ji, aby si usnadnili práci. S rozvojem technologií se její záběr výrazně rozšířil. Jestliže před několika tisíci lety bylo železo používáno pouze k výrobě jednoduchých nástrojů používaných k obdělávání půdy, nyní se tento chemický prvek používá téměř ve všech oblastech high-tech výroby.

Jak napsal Plinius starší. „Horníci železa poskytují člověku ten nejlepší a nejškodlivější nástroj. Neboť tímto nástrojem prořezáváme zemi, obděláváme úrodné zahrady a stříháme divokou révu s hrozny a nutíme je každý rok vyrůstat mladé. S tímto nástrojem stavíme domy, lámeme kameny a používáme žehlička pro všechny takové potřeby. Ale se stejným železem vedeme války, bitvy a loupeže a používáme ho nejen nablízko, ale nosíme ho okřídleně do dálky, někdy ze střílen, někdy z mocné ruce, pak ve formě opeřených šípů. Podle mého názoru nejzlomyslnější trik lidské mysli. Neboť, aby smrt stihla člověka rychleji, udělali to okřídlené a peří vyžehlili. Z tohoto důvodu nechť je vina přičítána člověku a ne přírodě.“ Velmi často se používá k výrobě různých slitin, jejichž složení zahrnuje železo v různých poměrech. Nejznámější z těchto slitin jsou ocel a litina.

Elektřina taví železo

Vlastnosti ocelí jsou různé. Existují oceli určené pro dlouhodobé vystavení mořské vodě, oceli, které odolávají vysokým teplotám a agresivnímu působení horkých plynů, oceli, ze kterých se vyrábí měkký vázací drát, oceli na výrobu pružných a tuhých pružin...

Tato rozmanitost vlastností vyplývá z rozmanitosti složení oceli. Vysoce odolná kuličková ložiska jsou tedy vyrobena z oceli obsahující 1 % uhlíku a 1,5 % chrómu; ocel obsahující 18 % chrómu a 89 % niklu je známá „nerezová ocel“ a soustružnické nástroje se vyrábějí z oceli obsahující 18 % wolframu, 4 % chromu a 1 % vanadu.

Tato rozmanitost složení oceli velmi ztěžuje jejich tavení. Ostatně v otevřené peci a konvertoru dochází k oxidaci atmosféry a prvky jako chrom snadno oxidují a mění se ve strusku, to znamená, že se ztrácejí. To znamená, že pro získání oceli s obsahem chrómu 18 % je třeba do pece nadávkovat mnohem více chromu než 180 kg na tunu oceli. A chrom je drahý kov. Jak najít východisko z této situace?

Řešení bylo nalezeno na počátku 20. století. Bylo navrženo použít teplo elektrického oblouku k tavení kovu. Kovový šrot se naložil do kruhové pece, nalila se litina a spustily se uhlíkové nebo grafitové elektrody. Mezi nimi a kovem v peci („lázně“) vznikl elektrický oblouk o teplotě asi 4000°C. Kov se snadno a rychle roztavil. A v takto uzavřené elektrické peci můžete vytvořit jakoukoli atmosféru - oxidační, redukční nebo zcela neutrální. Jinými slovy, lze zabránit vyhoření cenných prvků. Tak vznikla metalurgie vysoce kvalitních ocelí.

Později byl navržen další způsob elektrického tavení – indukce. Z fyziky je známo, že pokud je kovový vodič umístěn v cívce, kterou prochází proud vysoká frekvence, pak se v něm indukuje proud a vodič se zahřívá. Toto teplo stačí k roztavení kovu během určité doby. Indukční pec se skládá z kelímku se spirálou zapuštěnou do jeho vyzdívky. Spirálou prochází vysokofrekvenční proud a kov v kelímku se taví. V takových kamnech můžete také vytvořit libovolnou atmosféru.

V elektrických obloukových pecích probíhá proces tavení obvykle v několika fázích. Nejprve se z kovu vypálí zbytečné nečistoty, které je oxidují (oxidační perioda). Poté se z pece odstraní (stáhne) struska obsahující oxidy těchto prvků a naloží se předslitiny - slitiny železa s prvky, které je třeba zavést do kovu. Pec se uzavře a tavení pokračuje bez přístupu vzduchu (období regenerace). V důsledku toho je ocel nasycena požadovanými prvky v daném množství. Hotový kov se pustí do pánve a nalije.

Oceli, zejména ty kvalitní, se ukázaly jako velmi citlivé na obsah nečistot. I malé množství kyslíku, dusíku, vodíku, síry a fosforu velmi zhoršuje jejich vlastnosti – pevnost, houževnatost a odolnost proti korozi. Tyto nečistoty tvoří se železem a dalšími prvky obsaženými v oceli nekovové sloučeniny, které se vklínují mezi zrna kovu, zhoršují jeho homogenitu a snižují kvalitu. Při zvýšeném obsahu kyslíku a dusíku v ocelích tedy klesá jejich pevnost, vodík způsobuje vznik vloček – mikrotrhlin v kovu, které vedou k neočekávané destrukci ocelových dílů pod zatížením, fosfor zvyšuje křehkost oceli za studena, křehkost oceli za studena zvyšuje obsah vloček – mikrotrhlin v kovu. síra způsobuje červenou křehkost - destrukci oceli při zatížení při vysokých teplotách.tepl.

Hutníci dlouho hledali způsoby, jak tyto nečistoty odstranit. Po tavení v otevřených pecích, konvertorech a elektrických pecích se kov dezoxiduje – přidává se do něj hliník, ferosilicium (slitina železa a křemíku) nebo feromangan. Tyto prvky se aktivně spojují s kyslíkem, plavou do strusky a snižují obsah kyslíku v oceli. Kyslík však stále zůstává v oceli a pro vysoce kvalitní oceli jsou zbývající množství příliš velká. Bylo nutné najít jiné, více efektivní způsoby.

V 50. letech začali hutníci průmyslovém měřítku vysát ocel. Naběračka s tekutým kovem je umístěna v komoře, ze které je odčerpáván vzduch. Kov se začne prudce vařit a uvolňují se z něj plyny. Představte si však naběračku s 300 tunami oceli a odhadněte, jak dlouho bude trvat, než se úplně vyvaří, a jak moc se kov během této doby ochladí.

Ihned vám bude jasné, že tato metoda je vhodná pouze pro malé množství oceli. Proto byly vyvinuty jiné, rychlejší a účinnější vakuové metody. Nyní se používají ve všech vyspělých zemích, což zlepšilo kvalitu oceli. Ale nároky na ni rostly a rostly.

Na počátku 60. let v Kyjevě, na All-Union Institute of Electric Welding pojmenovaný po. E.O. Paton byla vyvinuta metoda elektrostruskového přetavování oceli, která se velmi brzy začala používat v mnoha zemích. Tato metoda je velmi jednoduchá. Kovový ingot, který je třeba vyčistit, se vloží do vodou chlazené kovové nádoby - krystalizátoru - a naplní se struskou speciálního složení. Ingot je poté připojen ke zdroji proudu. Na konci ingotu vznikne elektrický oblouk a kov se začne tavit. Tekutá ocel reaguje se struskou a čistí se nejen od oxidů, ale také od nitridů, fosfidů a sulfidů. V krystalizátoru ztuhne nový ingot zbavený škodlivých nečistot. V roce 1963 byla za vývoj a implementaci metody elektrostruskového přetavování oceněna Leninovou cenou skupina pracovníků z All-Union Institute of Electric Welding pod vedením B.I.Medovara a Yu.V.Latashe.

Metalurgičtí vědci z Ústředního vědeckého výzkumného ústavu hutnictví železa pojmenovaní po. I. P. Bardina. Ve spolupráci s pracovníky hutních závodů vyvinuli ještě jednodušší metodu. Struska speciálního složení pro čištění kovu se taví a nalévá do pánve a poté se kov uvolňuje z pece do této tekuté strusky. Struska se mísí s kovem a absorbuje nečistoty. Tato metoda je rychlá, efektivní a nevyžaduje velké množství elektřiny. Její autoři S.G.Voinov, A.I.Osipov, A.G.Salimov a další byli v roce 1966 oceněni také Leninovou cenou.

Čtenář však již pravděpodobně má otázku: proč všechny tyto potíže? Ostatně, to už jsme řekli v obvyklém elektrická trouba můžete vytvořit jakoukoli atmosféru. To znamená, že můžete jednoduše odčerpat vzduch z pece a provést tavení ve vakuu. Ale nespěchejte na patentový úřad! Tato metoda se již dlouho používá v malých indukční pece a koncem 60. a začátkem 70. let jej začali používat v poměrně velkých obloukových a indukčních elektrických pecích. V dnešní době se v průmyslových zemích značně rozšířily metody vakuového obloukového a vakuového indukčního přetavování.

Zde jsme popsali pouze hlavní způsoby čištění oceli od škodlivých nečistot. Jejich odrůd jsou desítky. Hutníkům pomáhají odstranit pověstnou mouchu v masti a získat kvalitní kov.

Jak získat železo bez vysokých pecí

Již výše bylo řečeno, že metalurgie železa z pohledu chemika je mírně řečeno nelogická činnost. Nejprve je železo nasyceno uhlíkem a dalšími prvky a pak je vynaloženo mnoho práce a energie na spálení těchto prvků. Není jednodušší okamžitě obnovit železo z rudy? Ostatně přesně to dělali staří metalurgové, kteří získávali změkčené železo žhavé houby v sýrárnách. V minulé roky tento úhel pohledu již opustil fázi řečnických otázek a je založen na zcela reálných a dokonce realizovaných projektech. Těžba železa přímo z rudy, obcházení vysokopecního procesu, se prováděla již v minulém století. Tento proces se pak nazýval přímé zotavení. Až do nedávné doby však nenašel široké rozšíření. Za prvé byly všechny navržené metody přímé redukce neúčinné a za druhé výsledný produkt – železná houba – byl nekvalitní a znečištěný nečistotami. A přesto nadšenci pokračovali v práci tímto směrem.

Situace se radikálně změnila od doby, kdy se zemní plyn začal hojně využívat v průmyslu. Ukázalo se, že je ideálním prostředkem pro získávání železné rudy. Hlavní složka zemního plynu, metan CH 4, se rozkládá oxidací za přítomnosti katalyzátoru ve speciální aparatuře – reformerech podle reakce 2CH 4 + O 2 → 2CO + 2H 2.

Výsledkem je směs redukčních plynů – oxidu uhelnatého a vodíku. Tato směs vstupuje do reaktoru, do kterého se také přivádí železná ruda. Udělejme hned rezervaci – tvary a provedení reaktorů jsou velmi rozmanité. Někdy je reaktor rotační trubková pec jako cementová pec, někdy šachtová pec, někdy uzavřená retorta. To vysvětluje rozmanitost názvů metod přímé redukce: Midrex, Purofer, Ohalata-i-Lamina, SL-RN atd. Počet metod již přesáhl dvě desítky. Jejich podstata je ale většinou stejná. Bohatá železná ruda se redukuje směsí oxidu uhelnatého a vodíku.

Co ale dělat s výslednými produkty? Nejen, že se dá vykovat dobrá sekera z železné houby, ale ani dobrý hřebík. Bez ohledu na to, jak bohatá je původní ruda, stále nebude produkovat čisté železo. Podle zákonů chemické termodynamiky nebude ani možné obnovit všechno železo obsažené v rudě; Část z nich ještě zůstane v produktu ve formě oxidů. A tady nám přichází na pomoc osvědčený kamarád – elektrická pec. Železo s houbou se ukazuje jako téměř ideální surovina pro elektrometalurgii. Obsahuje málo škodlivých nečistot a dobře taje.

Takže opět proces ve dvou krocích! Ale tohle je jiný způsob. Výhodou schématu elektrické pece s přímou redukcí je její nízká cena. Zařízení na přímou redukci jsou výrazně levnější a spotřebují méně energie než vysoké pece. Tento typ technologie výroby oceli bez tryskání byl začleněn do projektu Elektrometalurgického závodu Oskol.

U nás u Starého Oskolu vzniká velký hutní závod, který bude fungovat přesně podle tohoto schématu. Její první etapa již byla uvedena do provozu. Všimněte si, že přímé přetavení není jediným způsobem použití železné houby v metalurgii železa. Může být také použit místo kovového šrotu v otevřených nístějových pecích, konvertorech a elektrických pecích.

Způsob přetavování železné houby v elektrických pecích se rychle rozšiřuje v zahraničí, zejména v zemích s velkými zásobami ropy a zemního plynu, tedy v zemích Latinské Ameriky a Blízkého východu. Na základě těchto úvah (dostupnost zemního plynu) však stále není důvod se tomu domnívat nová cesta Tradiční dvoustupňový způsob jednou zcela nahradí vysoká pec – ocelotavící jednotka.

Budoucnost železa

Doba železná pokračuje. Přibližně 90 % všech kovů a slitin používaných lidstvem jsou slitiny na bázi železa. Železa se ve světě taví přibližně 50krát více než hliník, o ostatních kovech nemluvě. Plasty? V dnešní době ale nejčastěji vystupují v různá provedení samostatnou roli, a pokud se v souladu s tradicí snaží dostat do řady „nenahraditelných náhražek“, pak častěji nahrazují neželezné kovy neželezné. Jen několik procent plastů, které spotřebujeme, nahrazuje ocel.

Slitiny na bázi železa jsou univerzální, technologicky vyspělé, dostupné a levné ve velkém. Surovinová základna tohoto kovu také není důvodem k obavám: již prozkoumané zásoby železné rudy by vystačily minimálně na dvě století dopředu. Železo bude ještě dlouho základem civilizace.

Lidské tělo obsahuje asi 5 g železa, většina z je (70 %) součástí krevního hemoglobinu.

Fyzikální vlastnosti

Ve volném stavu je železo stříbřitě bílý kov s šedavým nádechem. Čisté železo je tvárné a má feromagnetické vlastnosti. V praxi se obvykle používají slitiny železa - litina a ocel.

Fe je nejdůležitějším a nejhojnějším prvkem z devíti d-kovů skupiny VIII podskupiny. Spolu s kobaltem a niklem tvoří „rodinu železa“.

Při tvorbě sloučenin s jinými prvky často využívá 2 nebo 3 elektrony (B = II, III).

Železo, stejně jako téměř všechny d-prvky skupiny VIII, nevykazuje vyšší mocenství rovnající se číslu skupiny. Jeho maximální valence dosahuje VI a objevuje se extrémně zřídka.

Nejtypičtějšími sloučeninami jsou ty, ve kterých jsou atomy Fe v oxidačních stavech +2 a +3.

Způsoby získávání železa

1. Technické železo (legované uhlíkem a jinými nečistotami) se získává karbotermickou redukcí jeho přírodních sloučenin podle následujícího schématu:

K zotavení dochází postupně, ve 3 fázích:

1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2 Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe304 + CO = 3FeO + CO2

3) FeO + CO = Fe + CO2

Litina získaná tímto procesem obsahuje více než 2 % uhlíku. Následně se z litiny vyrábí ocel – slitiny železa obsahující méně než 1,5 % uhlíku.

2. Velmi čisté železo přijat jedním z následujících způsobů:

a) rozklad Fe pentakarbonylu

Fe(CO)5 = Fe + 5СО

b) redukce čistého FeO vodíkem

FeO + H2 = Fe + H20

c) elektrolýza vodných roztoků solí Fe +2

FeC204 = Fe + 2C02

oxalát železitý

Chemické vlastnosti

Fe je kov střední aktivity a vykazuje obecné vlastnosti charakteristické pro kovy.

Jedinečnou vlastností je schopnost „rezivět“ ve vlhkém vzduchu:

V nepřítomnosti vlhkosti se suchým vzduchem začne železo znatelně reagovat až při T > 150°C; při kalcinaci se tvoří „železné okují“ Fe 3 O 4:

3Fe + 202 = Fe304

Železo se ve vodě bez kyslíku nerozpouští. Při velmi vysokých teplotách Fe reaguje s vodní párou a vytlačuje vodík z molekul vody:

3Fe + 4H20 (g) = 4H2

Mechanismem koroze je elektrochemická koroze. Výrobek rzi je prezentován ve zjednodušené formě. Ve skutečnosti vzniká sypká vrstva směsi oxidů a hydroxidů různého složení. Na rozdíl od filmu Al 2 O 3 tato vrstva nechrání železo před další destrukcí.

Druhy koroze

Ochrana železa před korozí

1. Interakce s halogeny a sírou při vysokých teplotách.

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

2Fe + 3F2 = 2FeF3

Fe + I2 = FeI2

Vznikají sloučeniny, ve kterých převažuje iontový typ vazby.

2. Interakce s fosforem, uhlíkem, křemíkem (železo se přímo neslučuje s N2 a H2, ale rozpouští je).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = Fe x Si y

Vznikají látky různého složení, jako jsou berthollidy (ve sloučeninách převládá kovalentní povaha vazby)

3. Interakce s „neoxidačními“ kyselinami (HCl, H 2 SO 4 řed.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H2

Protože se Fe nachází v řadě aktivit nalevo od vodíku (E° Fe/Fe 2+ = -0,44 V), je schopné vytěsnit H 2 z běžných kyselin.

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Fe + H2S04 = FeSO4 + H2

4. Interakce s „oxidačními“ kyselinami (HNO 3, H 2 SO 4 konc.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

Koncentrovaná HNO 3 a H 2 SO 4 železo „pasivují“, takže při běžných teplotách se v nich kov nerozpouští. Na vysoké teplo dochází k pomalému rozpouštění (bez uvolňování H2).

V sekci HNO 3 železo se rozpouští, přechází do roztoku ve formě Fe 3+ kationtů a kyselý aniont se redukuje na NO*:

Fe + 4HN03 = Fe(N03)3 + NO + 2H20

Velmi dobře rozpustný ve směsi HCl a HNO 3

5. Vztah k alkáliím

Fe se nerozpouští ve vodných roztocích alkálií. S roztavenými alkáliemi reaguje pouze při velmi vysokých teplotách.

6. Interakce se solemi méně aktivních kovů

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0

7. Reakce s plynným oxidem uhelnatým (t = 200°C, P)

Fe (prášek) + 5CO (g) = Fe 0 (CO) 5 pentakarbonyl železa

Sloučeniny Fe(III).

Fe 2 O 3 - oxid železitý.

Červenohnědý prášek, n. R. v H 2 O. V přírodě - „červená železná ruda“.

Způsoby získání:

1) rozklad hydroxidu železitého

2Fe(OH)3 = Fe203 + 3H20

2) vypalování pyritu

4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe203

3) rozklad dusičnanů

Chemické vlastnosti

Fe 2 O 3 je bazický oxid se známkami amfoterity.

I. Hlavní vlastnosti se projevují ve schopnosti reagovat s kyselinami:

Fe203 + 6H+ = 2Fe3+ + ZH20

Fe203 + 6HC1 = 2FeCI3 + 3H20

Fe203 + 6HN03 = 2Fe(NO3)3 + 3H20

II. Slabé kyselé vlastnosti. Fe 2 O 3 se nerozpouští ve vodných roztocích alkálií, ale při tavení s pevnými oxidy, alkáliemi a uhličitany tvoří ferity:

Fe203 + CaO = Ca(Fe02)2

Fe203 + 2NaOH = 2NaFe02 + H20

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

III. Fe 2 O 3 - surovina pro výrobu železa v hutnictví:

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

Fe(OH) 3 - hydroxid železitý

Způsoby získání:

Získává se působením alkálií na rozpustné soli Fe 3+:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl

V době přípravy je Fe(OH) 3 červenohnědý slizničně-amorfní sediment.

Hydroxid Fe(III) vzniká také při oxidaci Fe a Fe(OH) 2 ve vlhkém vzduchu:

4Fe + 6H20 + 302 = 4Fe(OH)3

4Fe(OH)2 + 2H20 + O2 = 4Fe(OH)3

Hydroxid železitý je konečným produktem hydrolýzy solí Fe3+.

Chemické vlastnosti

Fe(OH) 3 je velmi slabá báze (mnohem slabší než Fe(OH) 2). Vykazuje výrazné kyselé vlastnosti. Fe(OH) 3 má tedy amfoterní charakter:

1) reakce s kyselinami probíhají snadno:

2) čerstvá sraženina Fe(OH) 3 se rozpustí v horké konc. roztoky KOH nebo NaOH s tvorbou hydroxokomplexů:

Fe(OH)3 + 3KOH = K3

V alkalickém roztoku může být Fe(OH) 3 oxidováno na feráty (soli kyseliny železa H 2 FeO 4 neuvolněné ve volném stavu):

2Fe(OH)3 + 10KOH + 3Br2 = 2K2Fe04 + 6KBr + 8H20

Fe 3+ soli

Prakticky nejdůležitější jsou: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - žlutá krevní sůl = Fe 4 3 Pruská modř (tmavě modrá sraženina)

b) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 thiokyanát Fe(III) (roztok krvavě červené)

DEFINICE

Žehlička- prvek osmé skupiny čtvrté periody Periodické tabulky chemických prvků od D. I. Mendělejeva.

A číslo svazku je 26. Symbol je Fe (latinsky „ferrum“). Jeden z nejběžnějších kovů v zemské kůře (druhé místo po hliníku).

Fyzikální vlastnosti železa

Železo - kov šedá. Ve své čisté formě je docela měkký, tvárný a viskózní. Elektronická konfigurace vnější energetické hladiny je 3d 6 4s 2. Ve svých sloučeninách železo vykazuje oxidační stavy „+2“ a „+3“. Teplota tání železa je 1539 C. Železo tvoří dvě krystalické modifikace: α- a γ-železo. První z nich má kubickou mřížku centrovanou na tělo, druhá má kubickou mříž centrovanou lícem. α-Železo je termodynamicky stabilní ve dvou teplotních rozmezích: pod 912 a od 1394C do bodu tání. Mezi 912 a 1394C je γ-železo stabilní.

Mechanické vlastnosti železa závisí na jeho čistotě – obsahu i velmi malých množství jiných prvků v něm. Pevné železo má schopnost v sobě rozpouštět mnoho prvků.

Chemické vlastnosti železa

Ve vlhkém vzduchu železo rychle rezaví, tzn. pokrytý hnědým povlakem hydratovaného oxidu železa, který díky své drobivosti nechrání železo před další oxidací. Ve vodě železo intenzivně koroduje; při bohatém přístupu kyslíku vznikají hydrátové formy oxidu železitého:

2Fe + 3/202 + nH20 = Fe203 x H20.

Při nedostatku kyslíku nebo obtížném přístupu vzniká směsný oxid (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H20 (v) ↔ Fe304 + 4H 2.

Železo se rozpouští v kyselině chlorovodíkové jakékoli koncentrace:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.

Rozpouštění ve zředěné kyselině sírové probíhá podobně:

Fe + H2S04 = FeSO4 + H2.

V koncentrovaných roztocích kyseliny sírové se železo oxiduje na železo (III):

2Fe + 6H2S04 = Fe2(S04)3 + 3S02 + 6H20.

V kyselině sírové, jejíž koncentrace se blíží 100 %, se však železo stává pasivním a prakticky nedochází k žádné interakci. Ve zředěných a středně koncentrovaných roztocích kyselina dusičnáželezo se rozpouští:

Fe + 4HN03 = Fe(N03)3 + NO + 2H20.

Při vysokých koncentracích kyseliny dusičné se rozpouštění zpomaluje a železo se stává pasivní.

Stejně jako ostatní kovy i železo reaguje s jednoduchými látkami. Při zahřívání dochází k reakcím mezi železem a halogeny (bez ohledu na typ halogenu). K interakci železa s bromem dochází při zvýšeném tlaku par bromu:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.

K interakci železa se sírou (práškem), dusíkem a fosforem dochází také při zahřívání:

6Fe + N2 = 2Fe3N;

2Fe + P = Fe2P;

3Fe + P = Fe3P.

Železo je schopno reagovat s nekovy, jako je uhlík a křemík:

3Fe + C = Fe3C;

Mezi reakcemi interakce železa s komplexními látkami hrají zvláštní roli následující reakce - železo je schopno redukovat kovy, které jsou v řadě aktivit napravo od solných roztoků (1), redukovat sloučeniny železa (III) ( 2):

Fe + CuS04 = FeS04 + Cu (1);

Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 (2).

Železo za zvýšeného tlaku reaguje s nesolnotvorným oxidem - CO za vzniku látek komplexního složení - karbonylů - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 a Fe 3 (CO) 12.

Železo je v nepřítomnosti nečistot stabilní ve vodě a ve zředěných alkalických roztocích.

Získání železa

Hlavním způsobem získávání železa je ze železné rudy (hematit, magnetit) nebo elektrolýza roztoků jejích solí (v tomto případě se získává „čisté“ železo, tj. železo bez nečistot).

Příklady řešení problémů

PŘÍKLAD 1

Cvičení

Železné okují Fe304 o hmotnosti 10 g byly nejprve zpracovány 150 ml roztoku kyseliny chlorovodíkové (hustota 1,1 g/ml) s hmotnostním podílem chlorovodíku 20 % a poté byl k výslednému roztoku přidán přebytek železa. Určete složení roztoku (v % hmotnostních).

Řešení

Zapišme reakční rovnice podle podmínek úlohy: 8HCl + Fe304 = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H20 (1); 2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 (2). Znáte-li hustotu a objem roztoku kyseliny chlorovodíkové, můžete zjistit jeho hmotnost: msol (HCl) = V(HCl) x p (HCl); msol (HCl) = 150 x 1,1 = 165 g. Vypočítejme hmotnost chlorovodíku: m(HCl) = msol (HCl) xco(HCl)/100 %; m(HCl) = 165 x 20 %/100 % = 33 g. Molární hmotnost (hmotnost jednoho molu) kyseliny chlorovodíkové, vypočtená pomocí tabulky chemických prvků D.I. Mendělejev – 36,5 g/mol. Zjistíme množství chlorovodíku: v(HCl) = m(HCl)/M(HCl); v(HCl) = 33/36,5 = 0,904 mol. Molární hmotnost (hmotnost jednoho molu) měřítka, vypočtená pomocí tabulky chemických prvků D.I. Mendělejev – 232 g/mol. Pojďme zjistit množství látky vodního kamene: v(Fe304) = 10/232 = 0,043 mol. Podle rovnice 1 v(HCl): v(Fe 3 O 4) = 1:8, tedy v(HCl) = 8 v(Fe 3 O 4) = 0,344 mol. Potom bude množství chlorovodíku vypočítané podle rovnice (0,344 mol) menší než množství uvedené v zadání úlohy (0,904 mol). Proto je kyseliny chlorovodíkové nadbytek a dojde k další reakci: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (3). Stanovme množství látky chloridu železitého vytvořeného v důsledku první reakce (k označení konkrétní reakce používáme indexy): vi (FeCl2):v(Fe203) = 1:1 = 0,043 mol; vi (FeCl3):v(Fe203) = 2:1; vi (FeCl3) = 2 x v (Fe203) = 0,086 mol. Stanovme množství chlorovodíku, který nezreagoval v reakci 1, a množství chloridu železnatého vzniklého během reakce 3: v rem (HCl) = v(HCl) – v 1 (HCl) = 0,904 – 0,344 = 0,56 mol; v3 (FeCl2): vrem (HCl) = 1:2; v3 (FeCl2) = 1/2 x vrem (HCl) = 0,28 mol. Stanovme množství látky FeCl 2 vzniklé při reakci 2, celkové množství látky FeCl 2 a její hmotnost: v2 (FeCl3) = vi (FeCl3) = 0,086 mol; v2 (FeCl2): v2 (FeCl3) = 3:2; v2 (FeCl2) = 3/2 x v2 (FeCl3) = 0,129 mol; v součet (FeCl 2) = v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) = 0,043 + 0,129 + 0,28 = 0,452 mol; m(FeCl2) = v součet (FeCl2) x M(FeCl2) = 0,452 x 127 = 57,404 g. Určíme látkové množství a hmotnost železa, které vstoupilo do reakcí 2 a 3: v2 (Fe): v2 (FeCl3) = 1:2; v2 (Fe) = 1/2 x v2 (FeCl3) = 0,043 mol; v3 (Fe): vrem (HCl) = 1:2; v3 (Fe) = 1/2 x v rem (HCl) = 0,28 mol; v součet (Fe) = v2 (Fe) + v3 (Fe) = 0,043 + 0,28 = 0,323 mol; m(Fe) = v součet (Fe) x M(Fe) = 0,323 x 56 = 18,088 g. Vypočítejme látkové množství a hmotnost vodíku uvolněného při reakci 3: v(H2) = 1/2xv rem (HCl) = 0,28 mol; m(H2) = v(H2) x M(H2) = 0,28 x 2 = 0,56 g. Stanovíme hmotnost výsledného roztoku m’ sol a hmotnostní zlomek FeCl 2 v něm: m'sol = msol (HCl) + m(Fe304) + m(Fe) – m(H2);

Třída: 9

Cíle lekce:

Vzdělávací: seznámit studenty s přírodními sloučeninami železa, zvážit nejdůležitější sloučeniny železa (+2) a (+3), jejich vlastnosti, seznámit je s kvalitativními reakcemi na ionty železa (+2) a (+3), ukázat ekonomický význam sloučenin železa;

Vývojové: rozvoj řeči, paměti, logického myšlení, schopnosti společné činnosti; rozvoj a upevňování dovedností a schopností pracovat s laboratorním vybavením;

Výchovné: formování světového názoru, kooperativní dovednosti, kontinuita znalostí, realizace mezioborových vazeb, výchova k environmentální gramotnosti, rozumnému vztahu k přírodě (snímek 2).

Vybavení a činidla:

vzorky přírodních sloučenin železa (magnetická železná ruda, červená železná ruda, hnědá železná ruda, pyrit); roztoky chloridu železitého (II) a (III), roztoky červené krevní soli a žluté krevní soli, roztok thiokyanatanu draselného, ​​alkalický roztok; soli: síran železitý, chlorid železitý, síran železitý, nezbytné chemické sklo.

Typ lekce: kombinovaná.

Během vyučování

I. Organizační moment.

II. Aktualizace znalostí.

1 možnost

1) Fe + H2SO 4R-R =

3) Fe + AgN03=

Možnost 2

Doplňte reakční rovnice. Uvažujme rovnici č. 2 z pohledu OVR.

Možnost 3

Doplňte reakční rovnice. Uvažujme rovnici č. 2 z pohledu OVR.

3) Fe + Cu(NO 3) 2 =

III. Učení nového materiálu.

Hledání železa v přírodě

Železo (5 %) je druhým nejběžnějším kovem v zemské kůře a v přírodě je na 4. místě. V přírodě se vyskytuje ve formě oxidů a sulfidů:

Fe 3 O 4 – magnetická železná ruda (magnetit);

Fe 2 O 3 – červená železná ruda (hematit);

(Lékař a alchymista Theophastus Paracelsus hodně cestoval a v roce 1530 přivezl z Ruska do své laboratoře v Basileji kousek třešňově červeného minerálu – „krvavého kamene“. Minerál skutečně zanechal „krvavou“ stopu – červenou linku na pergamen nebo bílý kámen. Paracelsův asistent, neznalý mnich, rozhodl, že minerál z Ruska je ztuhlá krev ďábla. Připravením složek léků kalcinací solí získaných z „ruského minerálu“ mnich pokaždé obdržel červený prášek. Šeříkové krystaly síranu a dusičnanu železitého, žlutý chlorid železitý (III) nebo téměř bílý uhličitan železitý (II) – všechny se při zahřátí v proudu vzduchu proměnily v „krvavé“. Po ukončení jeho práci, mnich začal všude vyprávět, že Paracelsus je spojován s ďáblem. Na slavného lékaře se sypaly výhrůžky a v noci musel tajně opustit Basilej. Ráno dav měšťanů zničil a vypálil jeho dům).

„Bloodstone“ je minerál hematit Fe 2 O 3 . Soli železa se při zahřívání rozkládají a uvolňují tento červený oxid.)

2Fe 2 O 3 *3H 2 O – hnědá železná ruda (limonit);

FeS 2 – pyrit železitý (pyrit).

Kromě železa obsahují tyto minerály další prvky. Přírodní chemicky čisté železo může být pouze meteoritového původu (největší meteorit byl nalezen v roce 1920 v jihozápadní Africe, váha 60 tun, „Goba“) (ukázka sbírky minerálů) (Snímek 3).

Železo tvoří několik řad sloučenin, abychom zjistili, které z nich bychom si měli zapamatovat, jaká je strukturní vlastnost atomu železa a jaké oxidační stavy jsou pro železo charakteristické?

Fe +26 2е, 8е, 14е, 2е

(Fe je prvek skupiny 7 sekundární podskupiny, 4 periody (velké). Není to poslední, ale předposlední, 3. od energetické hladiny jádra, která je naplněna, kde je maximální počet elektronů 18; železo má 14 elektronů Železo je stejně jako ostatní kovy redukční činidlo, avšak na rozdíl od dříve studovaných kovů se atomy železa při oxidaci vzdávají nejen elektronů poslední úrovně, získávají oxidační stav +2, ale jsou schopny darovat 1 elektron z předposlední energetickou hladinu, přičemž přijímá oxidační stav +3. Železo se vyznačuje dvěma hlavními stupni oxidace +2 a +3).

Železo vykazuje oxidační stavy +2 a +3, tvoří 2 série sloučenin.

Sloučeniny železa (+2).

Sloučeniny železa (+2): FeO (oxid železitý a Fe(OH) 2 (hydroxid železitý). Mají výrazný bazický charakter. Získávají se nepřímo. Uvažujme genetickou řadu Fe +2:

Sloučeniny železa (+3).

Sloučeniny železa (+3): Fe 2 O 3 (oxid železitý) a Fe(OH) 3 (hydroxid železitý). Mají slabě vyjádřené amfoterní vlastnosti. Dostávají je nepřímo. Zvažte genetickou řadu Fe +3:

Kationty železa (+2) se snadno oxidují vzdušným kyslíkem nebo jinými oxidačními činidly na kationty železa (+3). Bílá sraženina Fe(OH) 2 (hydroxid železitý) na vzduchu proto nejprve získá zelenou barvu, poté zhnědne a změní se na hydroxid železitý (demonstrační pokus

)

Soli železa (+2) a (+3).

Železo tvoří 2 řady solí Fe +2 a Fe +3. K rozpoznání sloučenin železa (+2) a (+3) proveďte kvalitativní reakce na tyto ionty (kvalitativní reakce jsou reakce, s jejichž pomocí rozpoznávají různé látky, jsou doprovázeny jasným vnějším efektem).

Kvalitativní reakce na Fe +2.

Činidlo je červená krevní sůl.

Kvalitativní reakce na Fe +3.

Činidlo je žlutá krevní sůl.

K detekci železitých iontů se také využívá interakce železitých solí s thiokyanátem draselným nebo amonným, v důsledku čehož roztok získává intenzivní červenou barvu.

Bezpečnostní opatření: je nutné přijímat látky v množství určeném učitelem; pokud se tato chemická činidla dostanou do kontaktu s kůží nebo oděvem, je nutné činidla omýt přebytečnou vodou; Pokud se vám něco dostane do očí, vyplachujte je vodou po dobu 10-15 minut.

(prohlížení disku; demonstrace vzorků soli; studentské pokusy) (Snímek 4, 5).

Aplikace sloučenin železa

Železo plní funkce krvetvorných orgánů a je součástí hemoglobinu a dalších složitých bílkovinných živočišných organismů. Ve formě litiny a oceli je železo široce používáno v národním hospodářství. Ze solí železa mají největší technický význam sírany a chloridy.

FeSO 4 *7H 2 O – síran železitý se používá k hubení rostlinných škůdců, k přípravě minerálních nátěrových hmot atd.;

FeCl 3 – používá se jako mořidlo pro barvení tkanin a jako katalyzátor v organické syntéze;

Fe 2 (SO 4) 3 *9H 2 O - používá se k čištění vody, ve formě kamence v lékařství.

(prohlížení disku; ukázka vzorků soli)

V lekci jsme se podívali na sloučeniny železa (+2) a (+3). Dozvěděli jsme se o výskytu železa v přírodě: minerály magnetit, hematit, limonit, pyrit. Studovali jsme sloučeniny železa (+2) (FeO (oxid železitý a Fe(OH) 2 (hydroxid železitý) a jejich vlastnosti; sloučeniny železa (+3) (Fe 2 O 3 (oxid železitý) ) a Fe (OH) 3 (hydroxid železitý, jejich vlastnosti. Podívali jsme se na snadnost oxidace Fe +2 na Fe +3 vzdušným kyslíkem. Zjistili jsme, že železo tvoří 2 řady sloučenin:

Fe +2: činidlem je červená krevní sůl, vznikne tmavě modrá sraženina (Turnbooleova modř);

Fe +3: slouží jako činidlo

1) žlutá krevní sůl, vzniká tmavě modrá barva (pruská modř);

2) thiokyanatan draselný nebo amonný, vzniká intenzivní červená barva.

Zkoumali jsme využití sloučenin železa v metalurgii, medicíně, čištění vod, barvení textilií, hubení škůdců a dalších odvětvích národního hospodářství.

V. Konsolidace.

Úkol. Jakou hmotnost železa lze získat úpravou 96 g oxidu železitého přebytkem oxidu uhelnatého, pokud je výtěžek reakce 80 % teoreticky možného? (Snímek 6)

VI. Odraz.

Dokončete věty nebo odpovězte na otázku.

nejvíc se mi to líbilo...

Dnes jsem zjistil...

Bylo to náročné...

Bylo to zajímavé…

Teď mohu…

Zkusil jsem…

Domácí úkol: učebnice Gabrielyan O. S. str. 14 (str. 65-67); např. 5.6 písemně (snímek 7).