Съединенията на желязото са черни. Химични и физични свойства на желязото, приложение. Химични свойства на тези съединения

Обозначение - Fe (желязо);
Период - IV;
Група - 8 (VIII);
Атомна маса - 55.845;
Атомен номер - 26;
Атомен радиус = 126 pm;
Ковалентен радиус = 117 pm;
Електронно разпределение - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ;
температура на топене = 1535°C;
точка на кипене = 2750°C;
Електроотрицателност (според Pauling/според Alpred и Rochow) = 1.83/1.64;
Степен на окисление: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
Плътност (бр.) = 7,874 g/cm3;
Моларен обем = 7,1 cm3/mol.

Железни съединения:

Желязото е най-разпространеният метал в земната кора (5,1% от масата) след алуминия.

На Земята свободното желязо се намира в малки количества под формата на късчета, както и в паднали метеорити.

Индустриално желязото се добива от находища на желязна руда от желязосъдържащи минерали: магнитна, червена, кафява желязна руда.

Трябва да се каже, че желязото е част от много естествени минерали, причинявайки естествения им цвят. Цветът на минералите зависи от концентрацията и съотношението на железните йони Fe 2+ /Fe 3+, както и от атомите около тези йони. Например, наличието на примеси на железни йони влияе на цвета на много скъпоценни и полускъпоценни камъни: топази (от бледожълт до червен), сапфири (от синьо до тъмно синьо), аквамарини (от светло синьо до зеленикаво синьо), и т.н.

Желязото се намира в тъканите на животни и растения, например в тялото на възрастен човек има около 5 g желязо. Желязото е жизненоважен елемент, то е част от протеина хемоглобин, участва в транспорта на кислород от белите дробове до тъканите и клетките. При липса на желязо в човешкото тяло се развива анемия (желязодефицитна анемия).

Ориз. Структура на атома на желязото.

Електронната конфигурация на железния атом е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (виж Електронна структура на атомите). При образуването на химични връзки с други елементи могат да участват 2 електрона, разположени на външното ниво 4s + 6 електрона от подниво 3d (общо 8 електрона), следователно в съединения желязото може да приеме степени на окисление +8, +6, +4, +3, +2, +1, (най-често срещаните са +3, +2). Желязото има средна химическа активност.

Ориз. Степени на окисление на желязото: +2, +3.

Физични свойства на желязото:

сребристо-бял метал;
в чистата си форма е доста мек и пластичен;
има добра топло- и електрическа проводимост.

Желязото съществува под формата на четири модификации (те се различават по структурата на кристалната решетка): α-желязо; β-желязо; γ-желязо; δ-желязо.

Химични свойства на желязото

реагира с кислород, в зависимост от температурата и концентрацията на кислород, могат да се образуват различни продукти или смес от продукти на окисляване на желязо (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4):
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4;
окисляване на желязо при ниски температури:
4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3;
реагира с водна пара:
3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2;
фино натрошеното желязо реагира при нагряване със сяра и хлор (железен сулфид и хлорид):
Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3;
при високи температури реагира със силиций, въглерод, фосфор:
3Fe + C = Fe 3 C;
Желязото може да образува сплави с други метали и неметали;
желязото измества по-малко активните метали от техните соли:
Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu;
С разредени киселини желязото действа като редуциращ агент, образувайки соли:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2;
с разредена азотна киселина желязото образува различни киселинно-редукционни продукти в зависимост от концентрацията си (N 2, N 2 O, NO 2).

Получаване и използване на желязо

Получава се индустриално желязо топенечугун и стомана.

Чугунът е сплав от желязо с примеси на силиций, манган, сяра, фосфор и въглерод. Съдържанието на въглерод в чугуна надвишава 2% (в стоманата по-малко от 2%).

Чисто желязо се получава:

в кислородни конвертори от чугун;
редукция на железни оксиди с водород и двувалентен въглероден оксид;
електролиза на съответните соли.

Чугунът се получава от железни руди чрез редукция на железни оксиди. Топенето на желязо се извършва в доменни пещи. Коксът се използва като източник на топлина в доменна пещ.

Доменната пещ е много сложна техническа конструкция с височина няколко десетки метра. Облицована е с огнеупорни тухли и е защитена с външен стоманен кожух. Към 2013 г. най-голямата доменна пещ е построена в Южна Корея от стоманодобивната компания POSCO в металургичния завод Gwangyang (обемът на пещта след модернизацията е 6000 кубически метра с годишен капацитет от 5 700 000 тона).

Ориз. Доменна пещ.

Процесът на топене на чугун в доменна пещ продължава непрекъснато в продължение на няколко десетилетия, докато пещта достигне своя край.

Ориз. Процесът на топене на желязо в доменна пещ.

обогатени руди (магнитна, червена, кафява желязна руда) и кокс се изливат през горната част на доменната пещ;
процесите на редукция на желязото от рудата под въздействието на въглероден оксид (II) протичат в средната част на доменната пещ (рудника) при температура 450-1100 ° C (железните оксиди се редуцират до метал):
- 450-500°C - 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2;
- 600°C - Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2;
- 800°C - FeO + CO = Fe + CO 2 ;
- част от двувалентния железен оксид се редуцира от кокс: FeO + C = Fe + CO.
Успоредно с това протича процесът на редукция на силициевите и мангановите оксиди (включени в желязната руда под формата на примеси); силицият и манганът са част от топещото се желязо:
- SiO 2 + 2C = Si + 2CO;
- Mn 2 O 3 + 3C = 2Mn + 3CO.
По време на термичното разлагане на варовик (въведен в доменна пещ) се образува калциев оксид, който реагира със силициевите и алуминиевите оксиди, съдържащи се в рудата:
- CaCO 3 = CaO + CO 2;
- CaO + SiO 2 = CaSiO 3;
- CaO + Al 2 O 3 = Ca(AlO 2) 2.
при 1100°C процесът на редукция на желязото спира;
под шахтата има пара, най-широката част на доменната пещ, под която има рамо, в което коксът изгаря и се образуват течни продукти на топене - чугун и шлака, натрупващи се в самото дъно на пещта - ковачницата ;
В горната част на огнището при температура 1500°C протича интензивно изгаряне на кокс в поток от издухан въздух: C + O 2 = CO 2 ;
преминавайки през горещ кокс, въглеродният оксид (IV) се превръща във въглероден оксид (II), който е редуциращ агент за желязото (виж по-горе): CO 2 + C = 2CO;
шлаките, образувани от силикати и калциеви алумосиликати, се намират над чугуна, предпазвайки го от действието на кислорода;
през специални отвори, разположени на различни нива на огнището, се изхвърлят чугун и шлака;
По-голямата част от чугуна се използва за по-нататъшна обработка - топене на стомана.

Стоманата се топи от чугун и метален скрап по конверторния метод (методът с отворено огнище вече е остарял, въпреки че все още се използва) или чрез електрическо топене (в електрически пещи, индукционни пещи). Същността на процеса (преработка на чугун) е да се намали концентрацията на въглерод и други примеси чрез окисление с кислород.

Както бе споменато по-горе, концентрацията на въглерод в стоманата не надвишава 2%. Благодарение на това стоманата, за разлика от чугуна, може да се кове и валцува доста лесно, което прави възможно производството на различни продукти от нея, които имат висока твърдост и здравина.

Твърдостта на стоманата зависи от съдържанието на въглерод (колкото повече въглерод, толкова по-твърда е стоманата) в определен клас стомана и условията на топлинна обработка. По време на темпериране (бавно охлаждане) стоманата става мека; При закаляване (бързо охлаждане) стоманата става много твърда.

За да се придадат на стоманата необходимите специфични свойства, към нея се добавят легиращи добавки: хром, никел, силиций, молибден, ванадий, манган и др.

Чугунът и стоманата са най-важните структурни материали в по-голямата част от секторите на националната икономика.

Биологична роля на желязото:

тялото на възрастен човек съдържа около 5 g желязо;
желязото играе важна роля във функционирането на хемопоетичните органи;
желязото е част от много сложни протеинови комплекси (хемоглобин, миоглобин, различни ензими).

Детайли Категория: Преглеждания: 10184

ЖЕЛЯЗО, Fe, химичен елемент, атомно тегло 55,84, атомен номер 26; намира се в VIII група на периодичната таблица на същото ниво като кобалт и никел, точка на топене - 1529°C, точка на кипене - 2450°C; в твърдо състояние има синкаво-сребрист цвят. В свободна форма желязото се среща само в метеорити, които обаче съдържат примеси на Ni, P, C и други елементи. В природата съединенията на желязото са широко разпространени навсякъде (почва, минерали, животински хемоглобин, растителен хлорофил), гл. обр. под формата на оксиди, хидрати на оксиди и серни съединения, както и железен карбонат, от който се състоят повечето железни руди.

Химически чистото желязо се получава чрез нагряване на железен оксалат, който при 440°C първо произвежда матов прах от железен оксид, който има способността да се запалва във въздуха (т.нар. пирофорно желязо); с последващото редуциране на този оксид, полученият прах става сив на цвят и губи своите пирофорни свойства, превръщайки се в метално желязо. Когато железният оксид се редуцира при 700°C, желязото се освобождава под формата на малки кристали, които след това се стопяват във вакуум. Друг начин за получаване на химически чисто желязо е чрез електролиза на разтвор на железни соли, например FeSO 4 или FeCl 3 в смес с MgSO 4, CaCl 2 или NH 4 Cl (при температури над 100 ° C). В този случай обаче желязото запушва значително количество електролитен водород, в резултат на което придобива твърдост. При нагряване до 700°C се отделя водород и желязото става меко и може да се реже с нож като оловото (твърдостта по скалата на Моос е 4,5). Много чисто желязо може да се получи алуминотермично от чист железен оксид. (виж Алуминотермия). Добре оформените железни кристали са редки. Кристали с октаедрична форма понякога се образуват в кухините на големи парчета чугун. Характерно свойство на желязото е неговата мекота, пластичност и ковкост при температура, значително по-ниска от точката на топене. Когато силна азотна киселина (която не съдържа нисши азотни оксиди) действа върху желязото, желязото се покрива с покритие от оксиди и става неразтворимо в азотна киселина.

Железни съединения

Лесно се свързва с кислорода, желязото образува няколко оксида: FeO - железен оксид, Fe 2 O 3 - железен оксид, FeO 3 - анхидрид на желязна киселина и FeO 4 - анхидрид на супержлезиста киселина. Освен това желязото образува и смесен оксид Fe 3 O 4 - железен оксид, т.нар. железен оксид. При сух въздух обаче желязото не се окислява; Ръждата е воден железен оксид, образуван с участието на влага от въздуха и CO 2 . Железният оксид FeO съответства на хидрата Fe (OH) 2 и редица соли на двувалентно желязо, които при окисляване могат да се превърнат в соли на железен оксид Fe 2 O 3, в които желязото се проявява като тривалентен елемент; Във въздуха хидратът на железен оксид, който има силни редуциращи свойства, лесно се окислява, превръщайки се в хидрат на железен оксид. Железният хидроксид е слабо разтворим във вода и този разтвор има ясно алкална реакция, което показва основната природа на двувалентното желязо. Железният оксид се среща в природата (виж Червено олово), но може да бъде намерен изкуствено. получава се под формата на червен прах чрез калциниране на железен прах и изгаряне на серен пирит за получаване на серен диоксид. Безводен железен оксид, Fe 2 O 3, m.b. получени в две модификации, като преходът на едната от тях към другата става при нагряване и е придружен от значително отделяне на топлина (самонагряване). Когато е силно калциниран, Fe 2 O 3 освобождава кислород и се превръща в магнитен оксид-оксид, Fe 3 O 4. Когато алкалите действат върху разтвори на железни соли на желязо, се утаява утайка от хидрат Fe 4 O 9 H 6 (2Fe 2 O 3 · 3H 2 O); при кипене с вода се образува хидратът Fe 2 O 3 ·H 2 O, който трудно се разтваря в киселини. Желязото образува съединения с различни металоиди: с C, P, S, с халогени, както и с метали, например с Mn, Cr, W, Cu и др.

Солите на желязото се делят на двувалентни соли - двувалентно желязо (феро-соли) и оксиди - фери желязо (фери-соли).

Железни соли

Железен хлорид, FeCl 2, се получава чрез действието на сух хлор върху желязото, под формата на безцветни листа; При разтваряне на желязото в HCl се получава железен хлорид под формата на FeCl 2 ·4H 2 O хидрат и се използва под формата на водни или алкохолни разтвори в медицината. Железен йодид, FeJ 2, се получава от желязо и йод под вода под формата на зелени листа и се използва в медицината (Sirupus ferri jodati); при по-нататъшно действие на йод се образува FeJ 3 (Liquor ferri sesquijodati).

Железен сулфат, железен сулфат, FeSO 4 ·7H 2 O (зелени кристали) се образува в природата в резултат на окисляването на пирит и серни пирити; тази сол също се образува като страничен продукт при производството на стипца; при изветряне или нагряване до 300°C се превръща в бяла безводна сол - FeSO 4; също така образува хидрати с 5, 4, 3, 2 и 1 водни частици; лесно се разтваря в студена вода (в гореща вода до 300%); разтворът е кисел поради хидролиза; окислява се във въздуха, особено лесно в присъствието на друго окислително вещество, например оксалатни соли, които FeSO 4 включва в реакция на конюгирано окисление, обезцветява KMnO 4; в този случай процесът протича съгласно следното уравнение:

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

За тази цел обаче се използва двойната сол на Мор (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O, която е по-постоянна във въздуха.Железният сулфат се използва в газовия анализ за определяне на азотен оксид, абсорбиран от разтвор на FeSO 4 с образуването на тъмно-кафяв цвят на комплекса (FeNO) SO 4, а също и за производство на мастило (с танинови киселини), като оцветител за боядисване, за свързване на зловонни газове (H 2 S, NH 3) в тоалетни и др.

Желязните соли се използват във фотографията поради способността им да възстановяват сребърните съединения в латентното изображение, заснето на фотографска плака.

Железен карбонат, FeCO 3 , среща се естествено като сидерит или железен шпат; Железният карбонат, получен чрез утаяване на водни разтвори на железни соли на желязо с карбонати, лесно губи CO 2 и се окислява във въздуха до Fe 2 O 3.

Железен бикарбонат, H 2 Fe (CO 3) 2, е разтворим във вода и се среща естествено в железни източници, от които, когато се окислява, се освобождава на повърхността на земята под формата на железен оксид хидрат, Fe (OH) 3, която се превръща в кафява желязна руда.

Железен фосфат Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, бяла утайка; намира се в природата леко оцветен, поради окисляването на желязото, син, под формата на вивианит.

Соли на железен оксид

Железен хлорид, FeCl 3 (Fe 2 Cl 6), се получава чрез действието на излишък от хлор върху желязото под формата на хексагонални червени таблетки; железен хлорид се разтваря във въздуха; кристализира от вода под формата на FeCl 3 6H 2 O (жълти кристали); разтворите са киселинни; по време на диализа постепенно се хидролизира почти напълно с образуването на колоиден разтвор на Fe (OH) 3 хидрат. FeCl 3 се разтваря в алкохол и в смес от алкохол и етер, при нагряване FeCl 3 ·6H 2 O се разлага на HCl и Fe 2 O 3; използва се като протравно средство и като хемостатично средство (Liquor ferri sesquichlorati).

Железен сулфатен оксид, Fe 2 (SO 4) 3, в безводно състояние има жълтеникав цвят, силно хидролизиран в разтвор; при нагряване на разтвора се утаяват основни соли; желязо стипца, MFe(SO 4) 2 ·12H 2 O, M - едновалентен алкален метал; Амониевата стипца, NH 4 Fe(SO 4) 2 12H 2 O, кристализира най-добре.

Оксидът FeO 3 е анхидрид на желязна киселина, както и хидратът на този оксид H 2 FeO 4 - желязна киселина- в свободно състояние, не е възможно. получени поради тяхната изключителна крехкост; но в алкални разтвори може да има соли на желязна киселина, ферати (например K 2 FeO 4), образувани при нагряване на железен прах с нитрат или KClO 3. Известна е и слабо разтворимата бариева сол на желязната киселина BaFeO 4; По този начин желязната киселина в някои отношения е много подобна на сярната и хромовата киселина. През 1926 г. киевският химик Горалевич описва съединения на осмовалентен железен оксид - супферерен анхидрид FeO 4, получен чрез сливане на Fe 2 O 3 с нитратна или бертолетова сол под формата на калиева сол на супержлезиста киселина K 2 FeO 5; FeO 4 е газообразно вещество, което не образува свръхжлезиста киселина H 2 FeO 5 с вода, което обаче може. изолиран в свободно състояние чрез разлагане на солта K 2 FeO 5 с киселини. Бариевата сол BaFeO 5 ·7H 2 O, както и калциевите и стронциевите соли са получени от Горалевич под формата на неразлагащи се бели кристали, които отделят вода само при 250-300 ° C и в същото време стават зелени.

Желязото дава съединения: с азот - желязо азот(нитрид) Fe 2 N, когато железният прах се нагрява в поток от NH 3, с въглерод - Fe 3 C карбид, когато желязото се насища с въглища в електрическа пещ. Освен това са изследвани редица съединения на желязото с въглероден оксид - железни карбонили, например, пентакарбонил Fe(CO) 5 е леко оцветена течност с около 102,9 ° C (при 749 mm, специфично тегло 1,4937), след това оранжево твърдо вещество Fe 2 (CO) 9, неразтворимо в етер и хлороформ, със специфично тегло 2,085.

Са от голямо значение железни цианидни съединения. В допълнение към простите цианиди Fe (CN) 2 и Fe (CN) 3, желязото образува редица сложни съединения с цианидни соли, като соли на двувалентна сярна киселина H 4 Fe (CN) 6 и соли на двувалентна сярна киселина H 3 Fe(CN) 6, например, червена кръвна сол, която от своя страна влиза в обменни реакции на разлагане с железни и оксидни железни соли, образувайки синьо оцветени съединения - пруско синьо и Turnbull blue. При заместване на една CN група в солите на желязна сулфидна киселина H 4 Fe (CN) 6 с едновалентни групи (NO, NO 2, NH 3, SO 3, CO), се образуват соли на Prusso, например натриев нитропрусид (натриев нитрожелезен сулфид) Na 2 2H 2 O, получен чрез действието на димяща HNO 3 върху K 4 Fe (CN) 6, последвано от неутрализация със сода, под формата на рубиненочервени кристали, отделени чрез кристализация от едновременно образувания нитрат; съответната нитрожелезна киселина Н2 също кристализира под формата на тъмночервени кристали. Натриевият нитропрусид се използва като чувствителен реагент за сероводород и серни метали, с които произвежда кървавочервен цвят, който след това става син. Когато медният сулфат реагира с натриев нитропрусид, се образува бледозелена утайка, неразтворима във вода и алкохол, която се използва за тестване на етерични масла.

Аналитично, желязото се открива чрез действието на неговата сол, в алкален разтвор, жълта кръвна сол. Железните соли образуват синя утайка от пруско синьо. Железните соли образуват синя утайка от синьото на Turnbull, когато са изложени на червена кръвна сол. С амониев тиоцианат NH 4 CNS солите на ферижелязото образуват роданово желязо Fe(CNS) 3, разтворимо във вода с кървавочервен цвят; С танина солите на железния оксид образуват мастило. Медните соли на желязната сулфидна киселина, които намират приложение (Uvachrome метод) в цветната фотография, също се отличават с интензивен цвят. От съединенията на желязото, използвани в медицината, освен споменатите железни халогениди, важни са: метално желязо (F. hydrogenio reductum), железен цитрат (F. Citricum - 20% Fe), екстракт от железен малат (Extractum ferri pomatum). ), железен албуминат ( Liquor ferri albuminatum ), фератин - протеиново съединение с 6% желязо; фератоза - разтвор на фератин, карниферин - съединение на желязото с нуклеин (30% Fe); фератоген от дрожден нуклеин (1% Fe), хематоген - 70% разтвор на хемоглобин в глицерин, хемол - хемоглобин, редуциран с цинков прах.

Физични свойства на желязото

Числените данни, налични в литературата, характеризиращи различните физични свойства на желязото, варират поради трудността да се получи желязо в химически чисто състояние. Следователно най-надеждните данни са получените за електролитно желязо, в което общото съдържание на примеси (C, Si, Mn, S, P) не надвишава 0,01-0,03%. Данните по-долу в повечето случаи се отнасят за такъв хардуер. За него точката на топене е 1528°C ± 3°C (Ruer and Klesper, 1914), а точката на кипене е ≈ 2450°C. В твърдо състояние желязото съществува в четири различни модификации - α, β, γ и δ, за които са доста точно установени следните температурни граници:

Преходът на желязото от една модификация към друга се открива на кривите на охлаждане и нагряване чрез критични точки, за които се приемат следните обозначения:

Тези критични точки са показани на фиг. 1 схематични криви на отопление и охлаждане. Съществуването на модификации δ-, γ- и α-Fe понастоящем се счита за безспорно, но независимото съществуване на β-Fe се оспорва поради недостатъчно рязката разлика между неговите свойства и свойствата на α-Fe. Всички модификации на желязото кристализират под формата на куб, като α, β и δ имат пространствена решетка на центриран куб, а γ-Fe има куб с центрирани лица. Най-отчетливите кристалографски характеристики на железните модификации се получават в рентгенови спектри, както е показано на фиг. 2 (Уестгрийн, 1929).

От дадените рентгенограми следва, че за α-, β- и δ-Fe линиите на рентгеновия спектър са еднакви; те съответстват на решетка на центриран куб с параметри 2,87, 2,90 и 2,93 A, а за γ-Fe спектърът съответства на решетка на куб с центрирани стени и параметри 3,63-3,68 A.

Специфичното тегло на желязото варира от 7,855 до 7,864 (Cross and Gill, 1927). При нагряване специфичното тегло на желязото пада поради термично разширение, за което коефициентите се увеличават с температурата, както показват данните в таблица 1. 1 (Driesen, 1914).

Намаляването на коефициентите на разширение в диапазоните 20-800°C, 20-900°C, 700-800°C и 800-900°C се обяснява с аномалии в разширението при преминаване през критичните точки A C2 и A C3. Този преход е придружен от компресия, особено изразена в точка A C3, както е показано от кривите на компресия и разширение на фиг. 3. Топенето на желязото е придружено от неговото разширяване с 4,4% (Gonda и Enda, 1926). Топлинният капацитет на желязото е доста значителен в сравнение с други метали и се изразява за различни температурни диапазони в стойности от 0,11 до 0,20 Cal, както е показано в табл. 2 (Obergoffer and Grosse, 1927) и построената въз основа на тях крива (фиг. 4).

В дадените данни трансформациите A 2 , A 3 , A 4 и топенето на желязо се откриват толкова ясно, че лесно се изчисляват топлинните ефекти за тях: A 3 ... + 6,765 Cal, A 4 ... + 2,531 Cal , топене на желязо ... - 64.38 Cal (според S. Umino, 1926, - 69.20 Cal).

Желязото се характеризира с приблизително 6-7 пъти по-ниска топлопроводимост от среброто и 2 пъти по-малко от алуминия; а именно топлопроводимостта на желязото е равна при 0°C - 0.2070, при 100°C - 0.1567, при 200°C - 0.1357 и при 275°C - 0.1120 Cal/cm·sec·°C. Най-характерните свойства на желязото са магнитни, изразени чрез редица магнитни константи, получени по време на пълния цикъл на намагнитване на желязото. Тези константи за електролитно желязо се изразяват чрез следните стойности в Гаус (Gumlich, 1909 и 1918):

При преминаване през точка A c2 феромагнитните свойства на желязото почти изчезват и могат. открити само с много точни магнитни измервания. На практика β-, γ- и δ-модификациите се считат за немагнитни. Електрическата проводимост на желязото при 20°C е равна на R -1 m m/mm 2 (където R е електрическото съпротивление на желязото, равно на 0,099 Ω mm 2 /m). Температурният коефициент на електрическо съпротивление a0-100° x10 5 варира от 560 до 660, където

Студената обработка (валцуване, коване, изтегляне, щамповане) има много забележим ефект върху физичните свойства на желязото. Така тяхната % промяна по време на студено валцуване се изразява със следните числа (Gerens, 1911): коерцитивно напрежение +323%, магнитен хистерезис +222%, електрическо съпротивление + 2%, специфично тегло - 1%, магнитна проницаемост - 65%. Последното обстоятелство изяснява значителните колебания във физичните свойства, които се наблюдават сред различните изследователи: влиянието на примесите често е придружено от влиянието на студената механична обработка.

Много малко се знае за механичните свойства на чистото желязо. Електролитното желязо, легирано в кухина, показва: якост на опън от 25 kg/mm 2, удължение - 60%, компресия на напречното сечение - 85%, твърдост по Бринел - от 60 до 70.

Структурата на желязото зависи от съдържанието на примеси в него (дори и в малки количества) и от предварителната обработка на материала. Микроструктурата на желязото, подобно на други чисти метали, се състои от повече или по-малко големи зърна (кристалити), наричани тук ферит

Големината и остротата на очертанията им зависят от кап. обр. върху скоростта на охлаждане на желязото: колкото по-ниска е последната, толкова по-развити са зърната и по-остри са контурите им. На повърхността зърната най-често са различно оцветени поради различната кристалография, тяхната ориентация и различните ецващи ефекти на реагентите в различни посоки в кристала. Често зърната са удължени в една посока в резултат на механична обработка. Ако обработката се извършва при ниски температури, тогава на повърхността на зърната се появяват линии на срязване (линии на Нойман), в резултат на плъзгане на отделни части от кристалитите по техните равнини на разцепване. Тези линии са един от признаците на втвърдяване и онези промени в свойствата, които бяха споменати по-горе.

Желязото в металургията

Терминът желязо в съвременната металургия се приписва само на ковано желязо, т.е. продукт с ниско съдържание на въглерод, получен в състояние, подобно на тесто, при температура, недостатъчна за разтопяване на желязото, но толкова висока, че отделните му частици са добре споени една с друга , давайки хомогенен мек продукт след коване, не приема втвърдяване. Желязото (в посочения смисъл на думата) се получава: 1) директно от руда в тестоподобно състояние чрез процеса на издухване на сирене; 2) по същия начин, но при по-ниска температура, недостатъчна за заваряване на железни частици; 3) преразпределение на чугуна чрез критичен процес; 4) преразпределение на чугуна чрез пудинг.

1) Процесът на производство на сирене в момента. времето се използва само от некултурни народи и в райони, където американското или европейското желязо, произведено по съвременни методи, не може (поради липсата на удобни средства за комуникация) да проникне. Процесът се извършва в открити пещи и пещи за сирене. Суровините за него са желязна руда (обикновено кафява желязна руда) и дървени въглища. Въглищата се изсипват в ковачницата в половината от нея, където се подава взривът, докато рудата се изсипва в купчина от противоположната страна. Въглеродният окис, образуван в дебел слой горящи въглища, преминава през цялата дебелина на рудата и при висока температура редуцира желязото. Намаляването на рудата става постепенно - от повърхността на отделни парчета до ядрото. Започвайки от върха на купчината, той се ускорява, докато рудата се движи в област с по-висока температура; В този случай железният оксид първо се превръща в магнитен оксид, след това в оксид и накрая металното желязо се появява на повърхността на парчетата руда. В същото време земните примеси на рудата (отпадъчни скали) се свързват с все още нередуцирания железен оксид и образуват разтопима желязна шлака, която се разтопява през пукнатините на металната обвивка, която образува един вид обвивка във всяко парче от руда. Нагрявани до бяло нажежаване, тези черупки се спояват, образувайки гъбеста маса от желязо на дъното на пещта - крица, пропита с шлака. За да се отдели от последния, крицата, взета от ковачницата, се нарязва на няколко части, всяка от които се кове, вари, след охлаждане в същата ковачница на ленти или директно в продукти (битови предмети, оръжия). В Индия процесът на издухване на сирене все още се извършва в пещи за издухване на сирене, които се различават от ковачниците само по малко по-високата си височина - около 1,5 м. Стените на пещите са от глинена маса (не тухлена) и служат само едно топене. Взривът се подава в пещта през една фурма от мехове, задвижвани с крака или ръце. Определено количество дървени въглища („празна черупка“) се зарежда в празна пещ, а след това последователно, в отделни слоеве, руда и въглища, като количеството на първия постепенно се увеличава, докато достигне съотношение към въглища, определено от опита; теглото на цялата насипана руда се определя от желаното тегло на крицата, което най-общо казано е незначително. Процесът на възстановяване е същият като в ковачницата; желязото също не се редуцира напълно и получената крица на фланга съдържа много желязна шлака. Крицата се отстранява, като се разбива котлона и се нарязва на парчета по 2-3 кг. Всеки от тях се нагрява в ковачница и се обработва под чук; резултатът е отлично меко желязо, което, наред с други неща, служи като материал за производството на индийска стомана "woots" (дамаска стомана). Съставът му е както следва (в%):

Незначителното съдържание на елементи - железни примеси - или пълното им отсъствие се обяснява с чистотата на рудата, непълнотата на редукция на желязото и ниската температура в пещта. Поради малкия размер на ковачниците и пещите и честотата на тяхната работа разходът на дървени въглища е много голям. Във Финландия, Швеция и Урал желязото се топи в пещта за сирене Husgavel, в която беше възможно да се регулира процесът на редукция и насищане на желязото с въглерод; разходът на въглища в него беше до 1,1 на единица желязо, чийто добив достигаше 90% от съдържанието му в рудата.

2) В бъдеще трябва да очакваме развитието на производството на желязо директно от руда, не чрез използване на процеса на издухване на сирене, а чрез редуциране на желязото при температура, недостатъчна за образуване на шлака и дори за синтероване на отпадъчна руда (1000 °C). Предимствата на този процес са възможността за използване на нискокачествени горива, елиминиране на потока и потреблението на топлина за топене на шлаката.

3) Производството на ковано желязо чрез преразпределение на чугун чрез пещния процес се извършва в пещите на гл. обр. в Швеция (у нас - в Урал). За обработката се топи специален чугун, т.нар. Lancashire, давайки най-малко отпадъци. Съдържа: 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.

Процесът продължава. обр.: ковачницата, освободена от тигела, но със зрялата шлака от края на процеса, останала върху долната дъска, се пълни с въглища, гл. обр. бор, върху който се поставя чугун, нагрят от продуктите на горенето, в количество 165-175 kg (за 3/8 m 2 от напречното сечение на огнището има 100 kg чугун). Чрез завъртане на вентила във въздуховода взривът се насочва през тръби, разположени в подсводковото пространство на пещта, и се нагрява тук до температура 150-200 ° C, като по този начин се ускорява. топене на чугун. Топещият се чугун постоянно се поддържа (с помощта на лостове) върху въглищата над фурмите. По време на такава работа цялата маса от чугун се подлага на окислителното действие на кислорода на въздуха и въглеродния диоксид, преминавайки през зоната на горене под формата на капки. Голямата им повърхност допринася за бързото окисляване на желязото и неговите примеси - силиций, манган и въглерод. В зависимост от съдържанието на тези примеси, чугунът ги губи в по-голяма или по-малка степен, преди да се събере на дъното на огнището. Тъй като чугунът с ниско съдържание на силиций и манган се обработва в шведска ковачница, при преминаване през хоризонта на фурмите той губи целия си Si и Mn (чиито оксиди образуват основната шлака с железен оксид) и значителна част от въглерод. Топенето на чугуна продължава 20-25 минути. В края на този процес в ковачницата се изпуска студена струя. Металът, който се е утаил на дъното на огнището, започва да реагира с разположените там зрели шлаки, които съдържат голям излишък (в сравнение с количеството силициев диоксид) на железни оксиди - Fe 3 O 4 и FeO, които окисляват въглерода с освобождаване на въглероден окис, което кара целия метал да кипи. Когато металът се сгъсти (от загуба на въглерод) и "седи като стока", последният се повдига с лостове над фурмите, отново се пуска горещ взрив и "стоката" се разтопява.

По време на вторичното топене металът се окислява от кислорода както от взрива, така и от шлаката, която се разтопява от него. След първото издигане металът пада на дъното на ковачницата, достатъчно мек, за да събере крица от някои от най-зрелите си части. Но преди, когато се използват силициеви класове чугун, беше необходимо да се прибегне до второ и дори трето повдигане на стоките, което, разбира се, намали производителността на ковачницата, увеличи разхода на гориво и отпадъците от желязо. Резултатите от работата бяха повлияни от разстоянието на фурмите от долната дъска (дълбочината на огнището) и наклона на фурмите: колкото по-стръмна е фурмата и колкото по-плитка е дълбочината на огнището, толкова по-голям е ефектът от окислителна атмосфера върху метала. По-лекият наклон на фурмите, както и по-голямата дълбочина на огнището намаляват прякото въздействие на кислорода във взрива, като по този начин се дава по-голяма роля на действието на шлаката върху железните примеси; окисляването от тях е по-бавно, но без отпадъци от желязо. При определени условия най-изгодното положение на фурмите спрямо долната дъска се определя от опита; в съвременна шведска ковачница ухото на фурмите е монтирано на разстояние 220 mm от долната дъска, а наклонът на фурмите варира в близки граници - от 11 до 12 °.

Получената крица на дъното на пещта, за разлика от пещта за издухване на сирене, съдържа много малко механично увлечена шлака; Що се отнася до химическите примеси на желязото, тогава могат да бъдат Si, Mn и C. напълно отстранен (посоченото от анализа незначително съдържание на Si и Mn е част от механичния примес - шлака), а сярата е само частично отстранена, окислена от взрива по време на топенето. В същото време фосфорът също се окислява, преминавайки в шлаката под формата на фосфорно-желязна сол, но последната след това се редуцира от въглерод и крайният метал може да съдържа дори относително повече фосфор (от железни отпадъци) от първоначалния излято желязо. Ето защо, за да получи първокласен метал за износ, Швеция използва само чугун, който е чист по P. Готовата крица, извадена от ковачницата, се нарязва на три части (всяка по 50-55 кг) и се компресира под чук, придавайки вид на паралелепипед.

Продължителността на процеса на преразпределение в шведската ковачница е от 65 до 80 минути; на ден се получават от 2,5 до 3,5 тона пресовани парчета "за огън", с разход на въглен от само 0,32-0,40 на единица готов материал и добивът му е от 89 до 93,5% от чугуна, определен за обработка. Съвсем наскоро в Швеция бяха проведени успешни експерименти за преразпределение на течен чугун, взет от доменни пещи, и за ускоряване на процеса на кипене чрез разбъркване на метала с помощта на механични гребла; в същото време загубата на отпадъци намалява до 7%, а потреблението на въглища - до 0,25.

Следните данни (в%) дават представа за химичния състав на шведското и южноуралското желязо:

От всички видове желязо, произвеждани индустриално, шведското желязо е най-близко до химически чистото и вместо последното се използва в лабораторната практика и изследователската работа. Различава се от суровото желязо по своята еднородност, а от най-мекия мартенов метал (чугун) по липсата на манган; характеризира се с най-висока степен на заваряемост, пластичност и ковкост. Шведският чугун показва ниска якост на опън - само около 30 kg/mm 2, с удължение от 40% и намаление на напречното сечение от 75%. В момента годишното производство на криогенно желязо в Швеция е спаднало до 50 000 тона след войната от 1914-18 г. Обхватът на промишлените приложения за това желязо беше значително намален. Най-голямо количество от него се използва за производството (в Англия и Германия) на най-високите класове инструментални и специални стомани; в самата Швеция се използва за направата на специална тел („тел за цветя“), гвоздеи подкова, които лесно се коват в студено състояние, вериги и заготовки за ленти за заварени тръби. За последните две цели свойствата на чугуна са особено важни: надеждна заваряемост, а за тръбите, освен това, най-високата устойчивост на ръжда.

4) Развитието на производството на желязо като критичен процес доведе до унищожаване на горите; след като последните в различни страни бяха взети под закрилата на закон, който ограничаваше изсичането им до годишен прираст, Швеция и след това Русия - гористи страни, изобилстващи с висококачествени руди - станаха основните доставчици на желязо на международния пазар през целия 18 век . През 1784 г. англичанинът Корт изобретява пудинг - процесът на повторно разделяне на чугуна върху огнището на огнена пещ, в чиято горивна камера се изгарят въглища. След смъртта на Корт, Роджърс и Гал въведоха значителни подобрения в дизайна на пудлинговата пещ, което допринесе за бързото разпространение на пудинга във всички индустриални страни и напълно промени характера и степента на тяхното производство на желязо през първата половина на 19 век. Този процес произведе масата метал, който беше необходим за изграждането на железни кораби, железопътни линии, локомотиви, парни котли и автомобили.

Горивото за пудинг са дългопламъчни въглища, но там, където ги няма, трябваше да прибягваме до кафяви въглища, а тук, в Урал - до дърва за огрев. Боровите дърва за огрев произвеждат по-дълъг пламък от въглищата; загрява добре, но съдържанието на влага в дървото не трябва да надвишава 12%. Впоследствие регенеративна пещ на Сименс е използвана за пудинг в Урал. И накрая, в САЩ и тук (в басейните на Волга и Кама) пудинговите пещи работят с масло, напръскано директно в работното пространство на пещта.

За да се ускори обработката и да се намали разходът на гориво, препоръчително е да имате студен чугун; при топенето му върху кокс обаче продуктът произвежда много сяра (0,2 и дори 0,3%), а при високо съдържание на фосфор в рудата, фосфор също. За обикновените търговски класове желязо такъв чугун с ниско съдържание на силиций (по-малко от 1%), наречен чугун, преди това е бил топен в големи количества. Чугунът от дървени въглища, който е бил обработван в Урал и Централна Русия, не е съдържал сяра и е произвеждал продукт, който също е бил използван за производството на покривно желязо. Понастоящем пудингът служи за производство на висококачествен метал в съответствие със специални спецификации и следователно не обикновеното чугун се доставя в пещите за пудинг, а висококачествено чугун, например манган или „хематит“ (с ниско съдържание на фосфор), или, обратно , високо съдържание на фосфор за производството на желязо от ядки. По-долу е съдържанието (в %) на основните елементи в някои видове чугун, използван за пудинг:

Пудинг пещ, в края на предишната операция, обикновено има нормално количество шлака в огнището, за да работи със следващото зареждане. При обработката на силно силициев чугун в пещта остава много шлака и тя трябва да се източи; напротив, белият чугун остава „сух“ под пещта и работата трябва да започне с хвърляне на необходимото количество шлака върху долната част, която се взема изпод чука („узрял“, най-богатият на магнитен оксид). Заряд от чугун, нагрят в чугунен съд, се хвърля върху шлаката (250-300 kg в обикновени пещи и 500-600 kg в двойни пещи); след това в горивната камера се хвърля нова порция гориво, решетките се почистват и в пещта се установява пълна тяга. В рамките на 25-35 минути. чугунът се топи, претърпява b. или м. значителна промяна в неговия състав. Твърдият чугун се окислява от кислорода на пламъка, а желязото, манганът и силицийът произвеждат двоен силикат, който се стича надолу в пещта; топенето на чугуна разкрива все повече и повече слоеве твърд чугун, който също се окислява и топи. В края на периода на топене върху огнището се получават два течни слоя - чугун и шлака, на контактната повърхност на които протича процесът на окисление на въглерода чрез магнитен железен оксид, макар и в слаба степен, както се вижда от мехурчета въглероден окис, отделен от ваната. В зависимост от съдържанието на силиций и манган в чугуна, неравномерно количество от тях остава в разтопения метал: в чугун с въглен с ниско съдържание на силиций или бял чугун - топене на кокс - силицият в повечето случаи изгаря напълно при топенето; понякога известно количество от него остава в метала (0,3-0,25%), както и манган. Фосфорът също се окислява по това време, превръщайки се в желязо-фосфорна сол. Поради намаляването на теглото на метала, тъй като гореспоменатите примеси изгарят, процентното съдържание на въглерод може дори да се увеличи, въпреки че част от него несъмнено се изгаря от кислорода на пламъка и шлаката, покриващи първите порции от разтопения метал.

За да се ускори изгарянето на останалите количества силиций, манган и въглерод, те прибягват до пудинг, т.е. смесване на чугун с шлака с помощта на пръчка с огънат край под прав ъгъл. Ако металът е течен (сив чугун, силно въглероден), тогава разбъркването не постига целта и банята първо се уплътнява чрез хвърляне на студена зряла шлака в нея или чрез намаляване на тягата, в пещта се установява непълно изгаряне , придружен от силно опушен пламък (кипене). След няколко минути, през които се извършва непрекъснато разбъркване, на повърхността на банята се появяват обилни мехурчета от горящ въглероден оксид - продукт на окисляването на чугунен въглерод от кислорода на магнитния оксид, разтворен в основната железна шлака. С напредването на процеса окислението на С се засилва и се превръща в бурно "кипене" на цялата маса метал, което е придружено от подуване и толкова значително увеличение на обема, че част от шлаката прелива прага на работните отвори. Тъй като C изгаря, точката на топене на метала се увеличава и за да продължи кипенето, температурата в пещта непрекъснато се повишава. Кипенето, завършено при ниска температура, произвежда суров продукт, т.е. високовъглеродна гъбеста маса от желязо, която не може да се заварява; зрелите стоки „седят“ в гореща фурна. Процесът на окисление на железни примеси в пудингова пещ започва поради кислорода на шлаката, която е сплав от желязо, силициев диоксид (Fe 2 SiO 4) с магнитен оксид и железен оксид с променлив състав. В английските пещи съставът на оксидната смес се изразява с формулата 5Fe 3 O 4 5 FeO; в края на кипенето съотношението на оксидите в обеднената шлака се изразява с формулата Fe 3 O 4 5FeO, т.е. 80% от общия магнитен оксид на шлаката участва в процеса на окисление. Окислителните реакции могат. представени от следните термохимични уравнения:

Както може да се види от тези уравнения, окисляването на Si, P и Mn е придружено от отделяне на топлина и следователно загрява банята, докато окисляването на C по време на редукция на Fe 3 O 4 в FeO абсорбира топлина и следователно изисква висока температура. Това обяснява процедурата за отстраняване на примесите от желязо и факта, че изгарянето на въглерода завършва по-бързо в гореща пещ. Редукцията на Fe 3 O 4 до метал не се случва, тъй като това изисква по-висока температура от тази, при която настъпва „кипенето“.

Сбръчканият „продукт“, за да се превърне в добре заварена ютия, все още се нуждае от пропарване: продуктът се оставя за няколко минути във фурната и от време на време се обръща с лостове, а долните му части се поставят отгоре; Под комбинираното действие на кислорода на пламъка и шлаките, които проникват в цялата маса на желязото, въглеродът продължава да изгаря по това време. Веднага след като се получи определено количество добре заварен метал, критите започват да се търкалят от него, като се избягва ненужното окисляване. Общо, докато стоките узреят, те се търкалят от 5 до 10 крита (не повече от 50 кг всеки); Зърната се държат (пропарват) на прага в зоната на най-висока температура и се подават под чука за пресоване, с което се постига отделяне на шлака и им се придава формата на парче (сечение от 10x10 до 15x15 cm). ), удобни за навиване на рула. Тези след тях се придвижват напред до мястото на издадените критове, до последния. Продължителността на процеса за производство на висококачествен метал (желязо от влакна) от зрял (високовъглероден) чугун с дървени въглища в Урал беше както следва: 1) засаждане на чугун - 5 минути, 2) топене - 35 минути, 3) задушаване - 25 мин., 4) пудиране (разбъркване) - 20 мин., 5) варене на продуктите на пара - 20 мин., 6) овалване и варене на пара - 40 мин., 7) дозиране на критове (10-11 бр.) - 20 мин.; общо - 165 мин. При работа върху бял чугун, използвайки обикновено търговско желязо, продължителността на процеса беше намалена (в Западна Европа) до 100 и дори 75 минути.

Що се отнася до резултатите от работата, те варираха в различните металургични региони в зависимост от вида на горивото, качеството на чугуна и вида на произвежданото желязо. Уралските пещи, работещи на дърва, дават добив на използваемо желязо на 1 m 3 дървесина от 0,25 до 0,3 тона; Нашият разход на масло за единица желязо е 0,33, въглищата в европейските пещи са от 0,75 до 1,1. Дневната производителност на нашите големи пещи (600 кг чугун) при работа на изсушени дърва за огрев беше 4-5 тона; добивът на материал, подходящ за производство на покривно желязо, беше 95-93% от количеството чугун, получено за преработка. В Европа дневната производителност на обикновените пещи (зареждане 250-300 кг) е около 3,5 тона с отпадъци от 9%, а за висококачествено желязо - 2,5 тона с отпадъци от 11%.

От гледна точка на химичния състав и физичните свойства чугунът е много по-лош продукт от чугуна, от една страна, и мартеновия чугун, от друга. Обикновените видове желязо, произвеждани преди това в Западна Европа, съдържаха много сяра и фосфор, тъй като бяха произведени от нечисто коксово желязо и тези два вредни примеса само частично се превръщат в шлака; количеството шлака в пудинговото желязо е 3-6%, във висококачествения метал не надвишава 2%. Наличието на шлака значително намалява резултатите от механичните изпитвания на пудинговото желязо. По-долу са някои данни в %, характеризиращи пудингово желязо - обикновено западноевропейско и добро уралско:

Ценното свойство, заради което сега се поддържа производството на пудингово желязо, е неговата отлична заваряемост, която понякога е от особено значение от гледна точка на безопасността. Железопътни спецификации обществата изискват производството на съединителни устройства, пръти за превключватели и болтове от желязо. Поради по-добрата си устойчивост на корозивното въздействие на водата, пудовото желязо се използва и за производството на водопроводни тръби. Използва се също за направата на гайки (едрозърнест фосфорен метал) и висококачествено влакнесто желязо за нитове и вериги.

Структурата на кованото желязо, откриваема под микроскоп дори при малко увеличение, се характеризира с наличието на черни и светли компоненти във фотографското изображение; първите принадлежат към шлаката, а вторите към зърна или влакна от желязо, получени чрез изтегляне на метала.

Търговия с желязо

Металургичните предприятия произвеждат два основни вида желязо за промишлени нужди: 1) листово и 2) профилно желязо.

В момента ламарината се навива до 3 м ширина; с дебелина 1-3 мм го наричаме тънковалцуван; от 3 mm и повече (обикновено до 40 mm) - котел, резервоар, кораб, в зависимост от предназначението, на което отговарят съставът и механичните свойства на материала. Котелното желязо е най-мекото; обикновено съдържа 0,10-0,12% C, 0,4-0,5% Mn, P и S - всеки не повече от 0,05%; неговата временна якост на опън не е валидна. повече от 41 kg / mm 2 (но не по-малко от 34 kg / mm 2), удължение при скъсване - около 28%. Резервоарното желязо е направено по-твърдо и по-издръжливо; съдържа 0,12-0,15% С; 0,5-0,7% Mn и не повече от 0,06% от P и S; якост на опън 41-49 kg/mm 2, удължение 25-28%. Дължината на листовете от котелно и резервоарно желязо се задава по поръчка в съответствие с размерите на продукта, занитен от листовете (като се избягват ненужни шевове и гарнитури), но обикновено не надвишава 8 м, тъй като за тънки листове е ограничено от бързото им охлаждане по време на процеса на валцуване, а за дебелите листове - от теглото на блока.

Листовото желязо с дебелина под 1 mm се нарича черен калай; използва се за производство на ламарина и като покривен материал. За последната цел в СССР валцуват листове с размери 1422x711 mm, тегло 4-5 kg, с дебелина 0,5-0,625 mm. Покривното желязо се произвежда от заводите в опаковки с тегло 82 кг. В чужбина черният калай се класифицира в търговията по специални калибърни номера - от 20 до 30 (нормалната дебелина на немския калай е от 0,875 до 0,22 мм, а на английския - от 1,0 до 0,31 мм). Калайът се прави от най-мекия чугун, съдържащ 0,08-0,10% C, 0,3-0,35% Mn, ако е направен от чугун с дървени въглища (наш) и 0,4-0,5% Mn, ако изходният материал е коксово желязо; якост на опън - от 31 до 34 kg/mm 2, удължение - 28-30%. Вид ламарина е гофрираната ламарина. Разделя се според характера на вълните на желязо с ниски и високи вълни; в първия съотношението на ширината на вълната към дълбочината варира от 3 до 4, във второто - 1-2. Вълнообразната ламарина се произвежда с дебелина 0,75-2,0 mm и ширина на листа 0,72-0,81 m (при ниски вълни) и 0,4-0,6 m (при високи вълни). Вълнообразната ламарина се използва за покриви, стени на леки конструкции, щори и високи вълни, освен това се използва за изграждане на подове без греди.

Сортираното желязо се разделя на два класа според формата на напречното му сечение: обикновено сортирано желязо и профилно желязо.

Първият клас включва кръгло желязо (с диаметър по-малък от 10 mm, наречено тел), квадратно, плоско или лентово. Последният от своя страна се разделя на: самата лентова лента - от 10 до 200 мм ширина и дебелина над 5 мм; обръч - същата ширина, но дебелина от 5 до 1 мм, обозначена с номера на калибъра (от 3 до 19 нормален немски и от 6 до 20 нов английски калибър); гума - от 38 до 51 мм ширина и до 22 мм дебелина; универсални - от 200 до 1000 мм ширина и минимум 6 мм дебелина (навити на специални ролки - универсални). Както гумите, така и обръчите се произвеждат от заводите на рула, валцованата тел - на рулони; други разновидности са под формата на прави (изправени) ленти, обикновено с дължина не повече от 8 m (обикновено - от 4,5 до 6 m), но по специална поръчка за бетонни конструкции лентите се нарязват с дължина до 18 mm, а понякога и повече .

Основните видове профилно желязо: ъглово (равно и неравно), кутия (канал), Т-образно, I-лъчево (греди), колонно (квадратно) и зета; Има и някои други по-рядко срещани видове формовано желязо. Съгласно нашия нормален метричен асортимент, размерите на фасонаното желязо са посочени от номера на профила (No. е числото, вижте ширината на рафта или най-високата височина на профила). Ъглови неравномерни и T-желязо имат двоен номер; например № 16/8 означава ъгъл с рафтове 16 и 8 см или тройник с рафт 16 см и височина на тройника 8 см. Най-тежките профили от профилно желязо, валцувани от нас: № 15 - ъглови, № 30 - корито, № 40 - I-лъч.

Съставът на обикновеното заваряемо желязо: 0,12% C, 0,4% Mn, по-малко от 0,05% P и S - всеки; неговата якост на опън е 34-40 kg / mm 2; но кръглото желязо за нитове е направено от по-мек материал със състав: по-малко от 0,10% C, 0,25-0,35% Mn, около 0,03% P и S всеки. Якостта на опън е 32-35 kg / mm 2, а удължението е 28-32%. Профилираното, незаварено, но нитовано желязо („конструкционна стомана“) съдържа: 0,15 - 0,20% C, 0,5% Mn, до 0,06% P и S - всеки; неговата якост на опън е 40-50 kg / mm 2, удължение 25-20%. За производството на ядки се прави желязо (желязо на Томас), съдържащо около 0,1% C, но от 0,3 до 0,5% P (колкото по-големи са ядките, толкова повече P). В чужбина, за да се задоволят нуждите на специални валцови мелници, в търговията се използва полупродукт - квадратна заготовка, обикновено 50 х 50 mm в напречно сечение.

Качествени реакции към желязо (III)

Железни йони (III ) в разтвор може да се определи с помощта на качествени реакции. Нека да преминем през някои от тях. Нека вземем разтвор на железен хлорид за експеримента ( III).

1. III) – реакция с алкали.

Ако в разтвора има железни йони ( III ), се образува железен хидроксид ( III ) Fe(OH) 3 . Основата е неразтворима във вода и кафява на цвят. (Железен хидроксид ( II ) Fe(OH) 2 . – също неразтворим, но сиво-зелен на цвят). Кафява утайка показва наличието на железни йони в първоначалния разтвор ( III).

FeCl 3 + 3 NaOH = Fe(OH) 3 ↓+ 3 NaCl

2. Качествена реакция към железен йон ( III ) – реакция с жълта кръвна сол.

Жълтата кръвна сол е калиев хексацианофератК 4 [ Fe( CN) 6]. (За определяне на желязото (II) използвайте червена кръвна солК 3 [ Fe( CN) 6 ]). Добавете разтвор на жълта кръвна сол към порция разтвор на железен хлорид. Синя утайка от пруско синьо* показва наличието на железни йони в първоначалния разтвор.

3 ДА СЕ 4 +4 FeCl 3 = К Fe ) ↓ + 12 KCl

3. Качествена реакция към железен йон ( III ) – реакция с калиев тиоцианат.

Първо, разреждаме тестовия разтвор - в противен случай няма да видим очаквания цвят. В присъствието на железен йон (III) когато се добави калиев тиоцианат, се образува червено вещество. Това е железен тиоцианат (III). Роданид от гръцкото "rodeos" - червен.

FeCl 3 + 3 КЦНС= Fe( ЦНС) 3 + 3 KCl

Пруското синьо е получено случайно в началото на 18 век в Берлин от багрилния майстор Дисбах. Дисбах купи необичаен поташ (калиев карбонат) от търговец: разтворът на този поташ, когато се добави железни соли, стана син. При тестването на поташа се оказа, че е калциниран с волска кръв. Боята се оказа подходяща за тъкани: ярка, издръжлива и евтина. Скоро става известна рецептата за приготвяне на боя: поташът се смесва със суха животинска кръв и железни стърготини. Чрез излужване на такава сплав се получава жълта кръвна сол. Пруското синьо сега се използва за производство на печатарско мастило и оцветяващи полимери. .

Оборудване:колби, пипета.

Мерки за безопасност . Спазвайте правилата за работа с основи и разтвори хексацианоферати. Избягвайте контакт на разтвори на хексацианоферати с концентрирани киселини.

Настройка на експеримента – Елена Махиненко, текст- Доцент доктор. Павел Беспалов.

Желязото е елемент от страничната подгрупа на осма група от четвъртия период на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев с атомен номер 26. Означава се със символа Fe (лат. Ferrum). Един от най-често срещаните метали в земната кора (на второ място след алуминия). Метал със средна активност, редуциращ агент.

Основни степени на окисление - +2, +3

Простото вещество желязо е ковък сребристобял метал с висока химическа реактивност: желязото бързо корозира при високи температури или висока влажност на въздуха. Желязото гори в чист кислород, а във фино диспергирано състояние спонтанно се запалва във въздуха.

Химични свойства на просто вещество - желязо:

Ръждясване и изгаряне в кислород

1) Във въздуха желязото лесно се окислява в присъствието на влага (ръждясва):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

Нагорещена желязна тел гори в кислород, образувайки скала - железен оксид (II, III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

3Fe+2O 2 →(Fe II Fe 2 III)O 4 (160 °C)

2) При високи температури (700–900°C) желязото реагира с водна пара:

3Fe + 4H 2 O – t° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) Желязото реагира с неметали при нагряване:

2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °C)

Fe + S – t° → FeS (600 °C)

Fe+2S → Fe +2 (S 2 -1) (700°C)

4) В серията на напрежението той е отляво на водорода, реагира с разредени киселини HCl и H 2 SO 4 и се образуват железни (II) соли и се отделя водород:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (реакциите се провеждат без достъп на въздух, в противен случай Fe +2 постепенно се превръща от кислород в Fe +3)

Fe + H 2 SO 4 (разреден) → FeSO 4 + H 2

В концентрирани окислителни киселини желязото се разтваря само при нагряване, веднага се превръща в катион Fe 3+:

2Fe + 6H 2 SO 4 (конц.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (конц.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(в студена, концентрирана азотна и сярна киселина пасивирам

Железен пирон, потопен в синкав разтвор на меден сулфат, постепенно се покрива с покритие от червена метална мед.

5) Желязото измества металите, разположени вдясно от него, от разтворите на техните соли.

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

Амфотерните свойства на желязото се проявяват само в концентрирани алкали по време на кипене:

Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O= Na 2 ↓+ H 2

и се образува утайка от натриев тетрахидроксоферат(II).

Технически хардуер- сплави на желязо и въглерод: чугунът съдържа 2,06-6,67% С, стомана 0,02-2,06% С, често присъстват други естествени примеси (S, P, Si) и изкуствено въведени специални добавки (Mn, Ni, Cr), което придава на железните сплави технически полезни свойства - твърдост, термична и корозионна устойчивост, ковкост и др. . .

Процес на производство на чугун в доменна пещ

Процесът на доменна пещ за производство на чугун се състои от следните етапи:

а) подготовка (изпичане) на сулфидни и карбонатни руди - превръщане в оксидна руда:

FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2800°C, -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2 500-600°C, -CO 2)

б) изгаряне на кокс с горещ взрив:

C (кокс) + O 2 (въздух) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (кокс) ⇌ 2 CO (700-1000 ° C)

в) редукция на оксидна руда с въглероден оксид CO последователно:

Fe2O3 →(CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 →(CO) FeO →(CO) Fe

г) карбуризация на желязо (до 6,67% С) и топене на чугун:

Fe (t ) →(° С(Кока Кола)900-1200°С) Fe (течност) (чугун, точка на топене 1145°C)

Чугунът винаги съдържа цементит Fe 2 C и графит под формата на зърна.

Производство на стомана

Превръщането на чугун в стомана се извършва в специални пещи (конверторни, отворени, електрически), които се различават по метода на нагряване; температура на процеса 1700-2000 °C. Издухването на обогатен с кислород въздух води до изгаряне на излишния въглерод, както и на сяра, фосфор и силиций под формата на оксиди от чугуна. В този случай оксидите или се улавят под формата на отработени газове (CO 2, SO 2), или се свързват в лесно отделима шлака - смес от Ca 3 (PO 4) 2 и CaSiO 3. За производството на специални стомани в пещта се въвеждат легиращи добавки от други метали.

Касова бележкачисто желязо в промишлеността - електролиза на разтвор на железни соли, например:

FeСl 2 → Fe↓ + Сl 2 (90°С) (електролиза)

(има и други специални методи, включително редукция на железни оксиди с водород).

Чистото желязо се използва в производството на специални сплави, в производството на сърцевини на електромагнити и трансформатори, чугун - в производството на отливки и стомана, стомана - като конструкционни и инструментални материали, включително устойчиви на износване, топлина и корозия нечий.

Железен(II) оксид Е EO . Амфотерен оксид със силно преобладаване на основни свойства. Черен, има йонна структура Fe 2+ O 2-. При нагряване първо се разлага и след това се образува отново. Не се образува при изгаряне на желязото на въздух. Не реагира с вода. Разлага се с киселини, стопява се с основи. Бавно се окислява във влажен въздух. Редуциран от водород и кокс. Участва в доменния процес на топене на желязо. Използва се като компонент на керамика и минерални бои. Уравнения на най-важните реакции:

4FeO ⇌(Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 °C, 900-1000 °C)

FeO + 2HC1 (разреден) = FeC1 2 + H 2 O

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

FeO + 4NaOH = 2H 2 O + на 4ЕдО3 (червено.) триоксоферат(II)(400-500 °C)

FeO + H 2 = H 2 O + Fe (изключително чист) (350°C)

FeO + C (кокс) = Fe + CO (над 1000 °C)

FeO + CO = Fe + CO 2 (900°C)

4FeO + 2H 2 O (влага) + O 2 (въздух) → 4FeO(OH) (t)

6FeO + O 2 = 2(Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500°C)

Касова бележка V лаборатории: термично разлагане на съединения на желязо (II) без достъп на въздух:

Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C)

FeCO3 = FeO + CO 2 (490-550 °C)

Дижелезен(III) оксид - желязо( II ) ( Fe II Fe 2 III)O 4 . Двоен оксид. Черно, има йонна структура Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Термично стабилен при високи температури. Не реагира с вода. Разлага се с киселини. Редуциран с водород, горещо желязо. Участва в доменния процес на производство на чугун. Използва се като компонент на минерални бои ( червено олово), керамика, цветен цимент. Продукт от специално окисляване на повърхността на стоманени продукти ( почерняване, посиняване). Съставът съответства на кафява ръжда и тъмен нагар върху желязото. Не се препоръчва използването на брутната формула Fe 3 O 4. Уравнения на най-важните реакции:

2(Fe II Fe 2 III)O 4 = 6FeO + O 2 (над 1538 °C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8НС1 (разр.) = FeС1 2 + 2FeС1 3 + 4Н 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 +10HNO 3 (конц.) = 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (въздух) = 6 Fe 2 O 3 (450-600 ° C)

(Fe II Fe 2 III)O 4 + 4H 2 = 4H 2 O + 3Fe (изключително чист, 1000 °C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO = 3 FeO + CO 2 (500-800°C)

(Fe II Fe 2 III)O4 + Fe ⇌4FeO (900-1000 °C, 560-700 °C)

Касова бележка:изгаряне на желязо (виж) във въздуха.

магнетит.

Железен(III) оксид Е e 2 O 3 . Амфотерен оксид с преобладаващи основни свойства. Червено-кафяв, има йонна структура (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Термично стабилен до високи температури. Не се образува при изгаряне на желязото на въздух. Не реагира с вода, от разтвора се утаява кафяв аморфен хидрат Fe 2 O 3 nH 2 O. Реагира бавно с киселини и основи. Редуцирано от въглероден окис, разтопено желязо. Слива се с оксиди на други метали и образува двойни оксиди - шпинели(техническите продукти се наричат ферити). Използва се като суровина при топенето на чугун в процеса на доменни пещи, катализатор при производството на амоняк, компонент на керамика, цветни цименти и минерални бои, при термитно заваряване на стоманени конструкции, като носител на звук и изображение върху магнитни ленти, като полиращ агент за стомана и стъкло.

Уравнения на най-важните реакции:

6Fe 2 O 3 = 4(Fe II Fe 2 III)O 4 +O 2 (1200-1300 °C)

Fe 2 O 3 + 6НС1 (разл.) →2FeС1 3 + ЗН 2 O (t) (600°С,р)

Fe 2 O 3 + 2NaOH (конц.) → H 2 O+ 2 нАЕдО 2 (червен)диоксоферат(III)

Fe 2 O 3 + MO=(M II Fe 2 II I)O 4 (M=Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)

Fe 2 O 3 + ZN 2 = ZN 2 O+ 2Fe (изключително чист, 1050-1100 °C)

Fe 2 O 3 + Fe = 3FeO (900 °C)

3Fe 2 O 3 + CO = 2(Fe II Fe 2 III)O 4 + CO 2 (400-600 °C)

Касова бележкав лабораторията - термично разлагане на железни (III) соли във въздуха:

Fe 2 (SO 4) 3 = Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 °C)

4(Fe(NO 3) 3 9 H 2 O) = 2Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 °C)

В природата - руди от железен оксид хематит Fe 2 O 3 и лимонит Fe 2 O 3 nH 2 O

Железен(II) хидроксид Е e(OH)2. Амфотерен хидроксид с преобладаващи основни свойства. Бели (понякога със зеленикав оттенък), Fe-OH връзките са предимно ковалентни. Термично нестабилен. Лесно се окислява на въздух, особено когато е мокър (потъмнява). Неразтворим във вода. Реагира с разредени киселини и концентрирани алкали. Типичен редуктор. Междинен продукт при ръждясването на желязото. Използва се при производството на активната маса на желязо-никелови батерии.

Уравнения на най-важните реакции:

Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O (150-200 °C, atm.N 2)

Fe(OH) 2 + 2HC1 (разреден) = FeC1 2 + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + 2NaOH (> 50%) = Na 2 ↓ (синьо-зелен) (кипещ)

4Fe(OH) 2 (суспензия) + O 2 (въздух) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe(OH) 2 (суспензия) +H 2 O 2 (разреден) = 2FeO(OH)↓ + 2H 2 O

Fe(OH) 2 + KNO 3 (конц.) = FeO(OH)↓ + NO+ KOH (60 °C)

Касова бележка: утаяване от разтвор с основи или амонячен хидрат в инертна атмосфера:

Fe 2+ + 2OH (разреден) = Еe(OH) 2 ↓

Fe 2+ + 2(NH3H2O) = Еe(OH) 2 ↓+ 2NH 4

Железен метахидроксид Е еО(ОН). Амфотерен хидроксид с преобладаващи основни свойства. Светлокафявите, Fe - O и Fe - OH връзки са предимно ковалентни. При нагряване се разлага, без да се топи. Неразтворим във вода. Утаява се от разтвора под формата на кафяв аморфен полихидрат Fe 2 O 3 nH 2 O, който при задържане в разреден алкален разтвор или при изсушаване се превръща в FeO (OH). Реагира с киселини и твърди основи. Слаб окислител и редуциращ агент. Спечен с Fe(OH) 2. Междинен продукт при ръждясването на желязото. Използва се като основа за жълти минерални бои и емайллакове, абсорбер на отпадъчни газове и катализатор в органичния синтез.

Съединението със състав Fe(OH)3 е неизвестно (не е получено).

Уравнения на най-важните реакции:

Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 °C, —з 2 О) FeO(OH)→( 560-700° C на въздух, -H2O)→ Fe 2 O 3

FeO(OH) + ZNS1 (разреден) = FeC1 3 + 2H 2 O

FeO(OH)→ Fe 2 О 3 . nH 2 О-колоид(NaOH (конц.))

FeO(OH)→ на 3 [Еe(OH)6]бяло, Na 5 и K 4 съответно; и в двата случая се утаява син продукт със същия състав и структура, KFe III. В лабораторията тази утайка се нарича пруско синьо, или търнбул синьо:

Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓

Химични наименования на изходните реагенти и реакционни продукти:

K 3 Fe III - калиев хексацианоферат (III)

K 4 Fe III - калиев хексацианоферат (II)

КFe III - желязо (III) калиев хексацианоферат (II)

В допълнение, добър реагент за Fe 3+ йони е тиоцианатният йон NСS -, желязото (III) се комбинира с него и се появява яркочервен („кървав“) цвят:

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

Този реагент (например под формата на KNCS сол) може дори да открие следи от желязо (III) в чешмяната вода, ако премине през железни тръби, покрити с ръжда отвътре.

клас: 9

Цели на урока:

Образователни: запознайте учениците с естествените съединения на желязото, разгледайте най-важните съединения на желязото (+2) и (+3), техните свойства, запознайте ги с качествени реакции към железни йони (+2) и (+3), покажете икономическото значение на железни съединения;

Развитие: развитие на речта, паметта, логическото мислене, уменията за съвместна дейност; развитие и затвърждаване на умения и способности за работа с лабораторно оборудване;

Образователни: формиране на мироглед, умения за сътрудничество, приемственост на знанията, осъществяване на междупредметни връзки, образование на екологична грамотност, разумно отношение към природата (слайд 2).

Оборудване и реактиви:

проби от естествени железни съединения (магнитна желязна руда, червена желязна руда, кафява желязна руда, железен пирит); разтвори на железен (II) и (III) хлорид, разтвори на червена кръвна сол и жълта кръвна сол, разтвор на калиев тиоцианат, алкален разтвор; соли: железен сулфат, железен (III) хлорид, железен (III) сулфат, необходимата химическа стъклария.

Тип урок: комбиниран.

По време на часовете

I. Организационен момент.

II. Актуализиране на знанията.

1 вариант

1) Fe + H 2 SO 4р-р =

3) Fe + AgNO 3 =

Вариант 2

Попълнете уравненията на реакцията. Разгледайте уравнение № 2 от гледна точка на OVR.

Вариант 3

Попълнете уравненията на реакцията. Разгледайте уравнение № 2 от гледна точка на OVR.

3) Fe + Cu(NO 3) 2 =

III. Учене на нов материал.

Намиране на желязо в природата

Желязото (5%) е вторият най-разпространен метал в земната кора, а в природата е на 4-то място. Среща се в природата под формата на оксиди и сулфиди:

Fe 3 O 4 – магнитна желязна руда (магнетит);

Fe 2 O 3 – червена желязна руда (хематит);

(Лекарят и алхимик Теофаст Парацелз пътува много и през 1530 г. от Русия донася в лабораторията си в Базел парче вишневочервен минерал – „кървав камък”. Минералът наистина оставя „кървава” следа – червена линия върху пергамент или бял камък.Помощникът на Парацелз, невеж монах, реши, че минералът от Русия е застоялата кръв на дявола.Посредством приготвянето на компонентите на лекарствата чрез калциниране на соли, получени от „руския минерал“, монахът всеки път получаваше червен прах , Люлякови кристали на железен (III) сулфат и нитрат, жълт железен хлорид ( III) или почти бял карбонат на желязо (II) - всички те, когато се нагряват в поток от въздух, се превръщат в "кървави". След като напусна работата си , монахът започва да разказва навсякъде, че Парацелз е свързан с дявола. Заплахите бяха изсипани срещу известния лекар и през нощта той трябваше тайно да напусне Базел. На сутринта тълпа от жители на града разруши и изгори къщата му).

„Кървав камък“ е минералът хематит Fe 2 O 3 . Солите на желязото се разлагат при нагряване, освобождавайки този червен оксид.)

2Fe 2 O 3 *3H 2 O – кафява желязна руда (лимонит);

FeS 2 – железен пирит (пирит).

Освен желязо, тези минерали съдържат и други елементи. Естественото химически чисто желязо може да има само метеоритен произход (най-големият метеорит е открит през 1920 г. в Югозападна Африка, тегло 60 тона, „Гоба“) (демонстрация на колекция от минерали) (Слайд 3).

Желязото образува няколко серии от съединения, за да разберем кои от тях трябва да запомним, каква е структурната особеност на железния атом и какви степени на окисление са характерни за желязото?

Fe +26 2е, 8е, 14е, 2е

(Fe е елемент от група 7 на вторичната подгрупа, 4 периода (големи). Запълва се не последното, а предпоследното, 3-то от ядрото енергийно ниво, където максималният брой електрони е 18; желязото има 14 електрона.Желязото е редуциращ агент, подобно на други метали, обаче, за разлика от предишните изследвани метали, атомите на желязото по време на окисление се отказват не само от електрони от последното ниво, придобивайки степен на окисление +2, но са способни да дарят 1 електрон от предпоследното енергийно ниво, като същевременно приема степен на окисление +3.Желязото се характеризира с две основни степени на окисление +2 и +3).

Проявявайки степени на окисление +2 и +3, желязото образува 2 серии от съединения.

Съединения на желязото (+2).

Съединения на желязото (+2): FeO (железен (II) оксид и Fe (OH) 2 (железен (II) хидроксид). Те имат ясно изразен основен характер. Получават се индиректно. Разгледайте генетичната серия на Fe +2:

Съединения на желязото (+3).

Съединения на желязото (+3): Fe 2 O 3 (железен (III) оксид) и Fe (OH) 3 (железен (III) хидроксид). Имат слабо изразени амфотерни свойства. Те ги получават индиректно. Помислете за генетичната серия Fe +3:

Железните катиони (+2) лесно се окисляват от атмосферния кислород или други окислители до железни катиони (+3). Следователно бялата утайка Fe (OH) 2 (железен (II) хидроксид) във въздуха първо придобива зелен цвят и след това става кафяв, превръщайки се в Fe (OH) 3 (железен (III) хидроксид (демонстрационен експеримент

)

Железни соли (+2) и (+3).

Желязото образува 2 серии соли Fe +2 и Fe +3. За разпознаване на железни съединения (+2) и (+3) върху тези йони се извършват качествени реакции (качествените реакции са реакции, с помощта на които се разпознават различни вещества; те са придружени от ярък външен ефект).

Качествени реакции към Fe +2.

Реактивът е червена кръвна сол.

Качествени реакции към Fe +3.

Реактивът е жълта кръвна сол.

Също така, за откриване на железни (III) йони се използва взаимодействието на железни (III) соли с калиев или амониев тиоцианат, в резултат на което разтворът придобива интензивен червен цвят.

Мерки за безопасност: необходимо е веществата да се приемат в количества, посочени от учителя; ако тези химически реагенти влязат в контакт с кожата или дрехите, е необходимо реагентите да се измият с излишна вода; Ако нещо попадне в очите ви, изплакнете с вода за 10-15 минути.

(разглеждане на диск; демонстрация на проби от сол; ученически експерименти) (Слайд 4, 5).

Приложение на железни съединения

Желязото изпълнява функциите на хематопоетичните органи и е част от хемоглобина и други сложни протеинови животински организми. Под формата на чугун и стомана желязото се използва широко в националната икономика. От железните соли най-голямо техническо значение имат сулфатите и хлоридите.

FeSO 4 *7H 2 O – железен сулфат се използва за борба с вредители по растенията, за приготвяне на минерални бои и др.;

FeCl 3 – използва се като фиксатор за боядисване на тъкани и като катализатор в органичния синтез;

Fe 2 (SO 4) 3 *9H 2 O - използва се за пречистване на вода, под формата на стипца в медицината.

(разглеждане на диск; демонстрация на проби от сол)

В урока разгледахме съединенията на желязото (+2) и (+3). Научихме за срещането на желязото в природата: минералите магнетит, хематит, лимонит, пирит. Изследвахме железни (+2) съединения (FeO (железен (II) оксид и Fe (OH) 2 (железен (II) хидроксид) и техните свойства; железни (+3) съединения (Fe 2 O 3 (железен (III) оксид) ) и Fe (OH) 3 (железен(III) хидроксид, техните свойства. Разгледахме лекотата на окисляване на Fe +2 до Fe +3 от атмосферния кислород. Научихме, че желязото образува 2 серии от съединения:

Fe +2: реактивът е червена кръвна сол, образува се тъмносиня утайка (Turnboole blue);

Fe +3: служи като реагент

1) жълта кръвна сол, образува се тъмно син цвят (пруско синьо);

2) калиев или амониев тиоцианат, се образува интензивен червен цвят.

Разгледахме използването на железни съединения в металургията, медицината, пречистването на вода, боядисването на текстил, борбата с вредителите и други сектори на националната икономика.

V. Консолидация.

Задача. Каква маса желязо може да се получи чрез третиране на 96 g железен (III) оксид с излишък от въглероден оксид, ако добивът на реакцията е 80% от теоретично възможния? (Слайд 6)