Kemične in fizikalne lastnosti železa, nanos

Železo velja za eno najpogostejših kovin v zemeljski skorji po aluminiju. Njegove fizikalne in kemijske lastnosti so takšne, da imajo odlično električno prevodnost, toplotno prevodnost in duktilnost, srebrnkasto belo barvo in visoko kemijsko reaktivnost, ki hitro korodira pri visoki vlažnosti ali visokih temperaturah. Ker je v fino razpršenem stanju, gori v čistem kisiku in se samodejno vname v zraku.

Začetek zgodovine železa

V tretjem tisočletju pr. e. ljudje so začeli rudariti in se učili obdelovati bron in baker. Zaradi visoke cene niso bili deležni široke uporabe. Nadaljevanje iskanja nove kovine. Zgodovina železa se je začela v prvem stoletju pred našim štetjem. e. V naravi ga lahko najdemo le v obliki spojin s kisikom. Za pridobitev čiste kovine je potrebno ločiti zadnji element. Železo ni bilo mogoče dolgo stopiti, saj ga je bilo treba segreti na 1539 stopinj. In šele s prihodom peči na žganje sira v prvem tisočletju pr. Sprva je bila krhka, vsebovala je veliko žlindre. S prihodom kovačnic se je kakovost železa bistveno izboljšala. Nadaljnja predelava je potekala v kovačnici, kjer so žlindro ločili udarci s kladivom. Kovanje je postalo ena glavnih vrst obdelave kovin, kovačenje pa je nepogrešljiva industrija. Čisto železo je zelo mehka kovina. V bistvu se uporablja v zlitini z ogljikom. Ta dodatek povečuje fizikalne lastnosti železa, kot je trdota. Poceni material je kmalu prodrl v vsa področja človeške dejavnosti in naredil revolucijo v razvoju družbe. Dejansko so bili v starih časih izdelki iz železa prekriti z debelo plastjo zlata. Imela je visoko ceno v primerjavi s plemenito kovino.

Železo v naravi

En aluminij v litosferi vsebuje več kot železo. V naravi ga lahko najdemo le v obliki spojin. Trivalentno železo, ko reagira, barve zemljo rjave barve in daje pesku rumenkast odtenek. V zemeljski skorji so razpršeni oksidi in železovi sulfidi, včasih se opazijo kopičenja mineralov, iz katerih se kasneje izkopa kovina. Vsebnost železa v nekaterih mineralnih vrelcih daje vodi poseben okus. Rustična voda teče iz starih vodovodnih cevi, pobarvana s trivalentno kovino. Njeni atomi so v človeškem telesu. Vsebujejo jih hemoglobin (beljakovina, ki vsebuje železo) krvi, ki oskrbuje telo s kisikom in odstrani ogljikov dioksid. Nekateri meteoriti vsebujejo čisto železo, včasih so celo palice.

Katere fizične lastnosti ima železo?

To je duktilna, srebrno-bela kovina s sivkastim odtenkom, ki ima kovinski sijaj. Je dober prevodnik električnega toka in toplote. Zaradi plastičnosti je popolnoma kovana in valjana. Železo se ne raztopi v vodi, ampak se utekoči v živem srebru, topi se pri temperaturi 1539 ° C in vre pri 2862 stopinjah Celzija, ima gostoto 7,9 g / cm3. Značilnost fizikalnih lastnosti železa je, da kovino privlači magnet in po preklicu zunanjega magnetnega polja shranjuje magnetizacijo. Z uporabo teh lastnosti se lahko uporabi za izdelavo magnetov.

Kemijske lastnosti

Železo ima naslednje lastnosti:

• na zraku in v vodi se zlahka oksidira in se prekrije z rjo;
• v kisiku vroča žica gori (to povzroči lestvico v obliki železovega oksida);
• pri temperaturah 700–900 stopinj Celzija reagira z vodno paro;
• reagira z nekovinami pri segrevanju (klor, žveplo, brom);
• reagira z razredčeno kislino, kar povzroči železne soli in vodik;
• se ne raztopi v alkalijah;
• sposobne izpodrivati ​​kovine iz raztopin njihovih soli (železni noht, v raztopini) bakrov sulfat, prekrita z rdečim cvetom - izstopa baker;
• v koncentriranih alkalijah med vrenjem se kaže ampoternost železa.

Feature Feature

Ena od fizikalnih lastnosti železa je feromagnetna. V praksi se magnetne lastnosti tega materiala pojavljajo pogosto. To je edina kovina, ki ima tako redko značilnost. Pri delovanju magnetnega polja pride do magnetizacije železa. Oblikovane magnetne lastnosti kovine za dolgo časa in shrani sama ostaja magnet. Tak izjemen pojav je mogoče pojasniti z dejstvom, da struktura železa vsebuje veliko število prostih elektronov, ki se lahko premikajo.

Rezerve in proizvodnja

Eden najpogostejših elementov na zemlji je železo. Glede na vsebino v zemeljski skorji je četrta. V njem je veliko rud, na primer magnetna in rjava železova ruda. Kovin v industriji se večinoma proizvaja iz hematita in magnetnih rud po postopku visoke peči. Sprva se ogljik zmanjša v peči pri visoki temperaturi 2000 stopinj Celzija. Za ta vrh v peči služijo železova ruda, koksa in toka, in potok vročega zraka se vbrizga od spodaj. Prav tako se uporablja in neposreden postopek pridobivanja železa. Zdrobljena ruda se zmeša s posebno glino, da dobimo pelete. Nato se sežgejo in obdelajo z vodikom v gredni peči, kjer se zlahka obnavljajo. Dobijo trdno železo in ga nato stopijo v električnih pečeh. Čista kovina se reducira iz oksidov z elektrolizo vodnih raztopin soli.

Ugodnosti železa

Osnovne fizikalne lastnosti železove snovi dajejo in zlitinam naslednje prednosti pred drugimi kovinami:

• Imajo trdnost in trajnost, ohranjajo elastičnost. Različne lastnosti teh zlitin niso enake in so odvisne od legirnih dodatkov, proizvodnih metod in toplotne obdelave.
• Široka paleta litega železa in jekla omogoča njihovo uporabo za vse potrebe v nacionalnem gospodarstvu.
• Visoke magnetne lastnosti kovine so nepogrešljive za izdelavo magnetnih vezij.
• Izvedljivost enostavne obdelave, zaradi fizikalnih lastnosti železa, omogoča izdelavo listov, palic, nosilcev, cevi, profilnih profilov iz njegovih zlitin.
• Znatna duktilnost materiala omogoča uporabo za dekorativne izdelke.
• Nizkocenovne zlitine.

Slabosti

Poleg velikega števila pozitivnih lastnosti, obstajajo številne negativne lastnosti kovine:

• Izdelki, ki so predmet korozije. Za odpravo tega neželenega učinka se z dopiranjem pridobijo nerjavna jekla, v drugih primerih pa se izdela posebna antikorozijska obdelava konstrukcij in delov.
• Železo se nabira statične elektrike zato so proizvodi, ki jih vsebujejo, izpostavljeni elektrokemični koroziji in zahtevajo tudi dodatno predelavo.
• Specifična teža kovine je 7,13 g / cm3. Ta fizikalna lastnost železa poveča težo struktur in delov.

Sestava in struktura

Kristalno železo ima štiri modifikacije, ki se razlikujejo po strukturi in parametrih mreže. Za taljenje zlitin je bistvena prisotnost faznih prehodov in legirnih dodatkov. Razlikujejo se naslednja stanja:

• Alfa faza. To traja do 769 stopinj Celzija. V tem stanju, železo ohrani lastnosti feromagnetov in ima kubično mrežo, osredotočeno na telo.
• Faza beta. Obstaja pri temperaturah od 769 do 917 stopinj Celzija. Ima nekoliko drugačne parametre rešetke kot v prvem primeru. Vse fizikalne lastnosti železa ostanejo enake, razen magnetnih, izgubijo jih.
• Gama faza. Struktura rešetke postane centrirana. Ta faza se pojavlja v območju 917–1394 stopinj Celzija.
• Omega faza. To stanje kovine se pojavi pri temperaturah nad 1394 stopinj Celzija. Od prvega se razlikuje le s parametri mreže.

Železo je najbolj iskana kovina na svetu. Več kot 90 odstotkov celotne metalurške proizvodnje je na njem.

Uporaba

Ljudje so začeli najprej uporabljati meteorično železo, ki je bilo vrednoteno nad zlatom. Od takrat se je obseg te kovine le razširil. Spodaj je uporaba železa, ki temelji na njenih fizikalnih lastnostih:

• feromagnetni oksidi se uporabljajo za proizvodnjo magnetnih materialov: industrijski obrati, hladilniki, spominki;
• železovi oksidi se uporabljajo kot mineralne barve;
• železov klorid je nepogrešljiv v amaterski radijski praksi;
• železovi sulfati se uporabljajo v tekstilni industriji;
• magnetni železov oksid je eden izmed pomembnih materialov za proizvodnjo dolgoročnih računalniških spominskih naprav;
• ultra-fin železov prah se uporablja v črno-belih laserskih tiskalnikih;
• kovinska moč vam omogoča izdelavo orožja in oklepov;
• odporno lito železo se lahko uporablja za izdelavo zavor, diskov sklopk in delov za črpalke;
• toplotno odporna - za plavžne, toplotne, odprte peči;
• toplotno odporna - za kompresorsko opremo, dizelske motorje;
• Nerjaveče jeklo se uporablja za plinovode, ogrevalne kotle, sušilnike, pralne stroje in pomivalne stroje.

Zaključek

Železo pogosto ni mišljeno, da pomeni samo kovino, ampak zlitina - nizkoogljično električno jeklo. Proizvodnja čistega železa je precej zapleten proces, zato se uporablja le za proizvodnjo magnetnih materialov. Kot smo že omenili, je izjemna fizikalna lastnost preproste železne snovi feromagnetizem, to je sposobnost magnetizacije v prisotnosti magnetnega polja. Magnetne lastnosti čiste kovine so do 200-krat višje od tistih iz tehničnega jekla. Na to lastnost vplivajo zrna kovine. Večje kot je zrno, večje so magnetne lastnosti. Do neke mere vpliva mehanska obdelava. Takšna čista železa, ki izpolnjuje te zahteve, se uporablja za izdelavo magnetnih materialov.