Interacțiunea fierului cu hidrogenul. Utilizarea fierului: de la armarea fundației la o unitate magnetică

Brazhnikova Alla Mikhailovna,

Școala Gimnazială GBOU №332

districtul Nevsky din Sankt Petersburg

Acest manual ia în considerare întrebările pe tema „Chimia fierului”. Pe lângă aspectele teoretice tradiționale, sunt luate în considerare aspecte care depășesc nivelul de bază. Conține întrebări pentru autocontrol, care permit elevilor să verifice nivelul de asimilare a materialului educațional relevant în pregătirea examenului.

CAPITOLUL 1. FIERUL ESTE O SUBSTANTA SIMPLA.

Structura atomului de fier .

Fierul este un element d, situat într-un subgrup lateral al grupei VIII a sistemului periodic. Cel mai comun metal din natură după aluminiu. Face parte din multe minerale: minereu de fier brun (hematit) Fe 2 O 3, minereu de fier magnetic (magnetita) Fe 3 O 4, pirita FeS 2.

Structura electronică : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

Valenţă : II, III, (IV).

Stări de oxidare: 0, +2, +3, +6 (numai în ferați K 2 FeO 4).

proprietăți fizice.

Fierul este un metal lucios, alb-argintiu, p.t. - 1539 0 C.

Chitanță.

Fierul pur poate fi obținut prin reducerea oxizilor cu hidrogen la încălzire, precum și prin electroliza soluțiilor sărurilor sale. Procesul de domeniu - obținerea fierului sub formă de aliaje cu carbon (fontă și oțel):

1) 3Fe 2 O 3 + CO → 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe 3 O 4 + CO → 3FeO + CO 2

3) FeO + CO → Fe + CO 2

Proprietăți chimice.

I. Interacțiunea cu substanțe simple – nemetale

1) Cu clor și sulf (când este încălzit). Cu un agent oxidant mai puternic, clorul oxidează fierul la Fe 3+, cu unul mai slab - sulf - la Fe 2+:

2Fe 2 + 3Cl → 2FeCl 3

2) Cu cărbune, siliciu și fosfor (la temperatură ridicată).

3) În aer uscat, este oxidat de oxigen, formând sol - un amestec de oxizi de fier (II) și (III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3)

II. Interacțiunea cu substanțe complexe.

1) Coroziunea (ruginirea) fierului are loc în aer umed:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

La o temperatură ridicată (700 - 900 0 C) în absența oxigenului, fierul reacționează cu vaporii de apă, înlocuind hidrogenul din acesta:

3Fe+ 4H2O → Fe3O4 + 4H2

2) Înlocuiește hidrogenul din acizii clorhidric și sulfuric diluați:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 (razb.) \u003d FeSO 4 + H 2

Acizii sulfuric și azotic foarte concentrați nu reacționează cu fierul la temperaturi obișnuite datorită pasivării acestuia.

Cu acid azotic diluat, fierul este oxidat la Fe 3+, produsele de reducere a HNO 3 depind de concentrația și temperatura sa:

8Fe + 30HNO 3 (desc. foarte bine) → 8Fe (NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

Fe + 4HNO 3 (dif.) → Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

Fe + 6HNO 3 (conc.) → (temperatura) Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

3) Reacția cu soluții de săruri metalice la dreapta fierului în seria electrochimică a tensiunilor metalice:

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

CAPITOL2. COMPUȘI DE FIER(II).

Oxid de fier(II) .

Oxidul de FeO este o pulbere neagră, insolubilă în apă.

Chitanță.

Recuperare din oxidul de fier (III) la 500 0 C prin acțiunea monoxidului de carbon (II):

Fe 2 O 3 + CO → 2FeO + CO 2

Proprietăți chimice.

Oxidul principal, corespunde hidroxidului de Fe (OH) 2: se dizolvă în acizi, formând săruri de fier (II):

FeO+ 2HCl → FeCl2 + H2O

hidroxid de fier (II).

Hidroxidul de fier Fe(OH)2 este o bază insolubilă în apă.

Chitanță.

Acțiunea alcalinelor asupra sărurilor de fier () fără acces la aer:

FeSO 4 + NaOH → Fe(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

Proprietăți chimice.

Hidroxidul Fe(OH) 2 prezintă proprietăți de bază, se dizolvă bine în acizi minerali, formând săruri.

Fe(OH)2 + H2SO4 → FeS04 + 2H2O

Când este încălzit, se descompune:

Fe(OH)2 → (temperatura) FeO+ H2O

proprietăți redox.

Compușii de fier (II) prezintă proprietăți reducătoare suficient de puternice, sunt stabili doar într-o atmosferă inertă; în aer (încet) sau în soluție apoasă sub acțiunea agenților oxidanți (rapid) trec în compuși ai fierului (III):

4 Fe(OH) 2 (precipitat) + O 2 + 2H 2 O→ 4 Fe(OH) 3 ↓

2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3

10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 → 5 Fe 2 (SO 4) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O

Compușii de fier (II) pot acționa și ca agenți oxidanți:

FeO+ CO→ (temperatura) Fe+ CO

CAPITOLUL 3. COMPUȘI DE FIER (III).

Oxid de fier(III)

Oxidul de Fe 2 O 3 este cel mai stabil compus natural de fier care conține oxigen. Este un oxid amfoter, insolubil în apă. Se formează în timpul arderii piritei FeS 2 (vezi 20.4 „Obținerea S02”.

Proprietăți chimice.

1) Dizolvându-se în acizi, formează săruri de fier (III):

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O

2) Când este fuzionat cu carbonat de potasiu, formează ferită de potasiu:

Fe 2 O 3 + K 2 CO 3 → (temperatura) 2KFeO 2 + CO 2

3) Sub acțiunea agenților reducători, acționează ca un agent oxidant:

Fe 2 O 3 + 3H 2 → (temperatura) 2Fe + 3H 2 O

hidroxid de fier (III)

Hidroxidul de fier Fe (OH) 3 este o substanță roșu-brun, insolubilă în apă.

Chitanță.

Fe 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Fe(OH) 3 ↓ + 3Na 2 SO 4

Proprietăți chimice.

Hidroxidul de Fe (OH) 3 este o bază mai slabă decât hidroxidul de fier (II), are o amfoteritate slab pronunțată.

1) Solubil în acizi slabi:

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

2) Când este fiert în soluție de NaOH 50%, se formează

Fe(OH)3 + 3NaOH → Na3

saruri de fier (III).

Supus hidrolizei puternice în soluție apoasă:

Fe 3+ + H 2 O ↔ Fe (OH) 2+ + H +

Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O ↔ Fe (OH) SO 4 + H 2 SO 4

Sub acțiunea agenților reducători puternici într-o soluție apoasă, aceștia prezintă proprietăți oxidante, transformându-se în săruri de fier (II):

2FeCl 3 + 2KI → 2FeCl 2 + I 2 + 2KCl

Fe 2 (SO 4) 3 + Fe → 3 Fe

CAPITOL4. REACȚII CALITATIVE.

Reacții calitative la ionii Fe 2+ și Fe 3+.

1. Reactivul pentru ionul Fe 2+ este hexacianoferrat (III) de potasiu (sare roșie din sânge), care dă odată cu el un precipitat intens albastru de sare mixtă - hexacianoferrat (III) de potasiu-fier (II) sau turnbull albastru:

FeCl 2 + K 3 → KFe 2+ ↓ + 2KCl

1. Reactivul pentru ionul Fe 3+ este ionul tiocianat (ionul tiocianat) SNC -, atunci când interacționează cu sărurile de fier (III), se formează o substanță de culoare roșie sânge - tiocianat de fier (III):

FeCl3 + 3KCNS → Fe(CNS)3 + 3KCl

3) Ionii Fe 3+ pot fi detectați și folosind hexacianoferrat de potasiu (II) (sare galbenă de sânge). În acest caz, se formează o substanță insolubilă în apă de culoare albastru intens - potasiu-fier (III) hexacianoferat (II) sau albastru de Prusia:

FeCl 3 + K 4 → KFe 3+ ↓ + 3KCl

CAPITOLUL 5. SEMNIFICAȚIA MEDICALĂ ȘI BIOLOGICĂ A FIERULUI.

Rolul fierului în organism.

Fier participă la formarea hemoglobinei în sânge, la sinteza hormonilor tiroidieni, la protejarea organismului de bacterii. Este necesar pentru formarea celulelor de protecție imunitară, este necesar pentru „lucrarea” vitaminelor B.

Fier face parte din peste 70 de enzime diferite, inclusiv cele respiratorii, care asigură procesele de respirație în celule și țesuturi și sunt implicate în neutralizarea substanțelor străine care pătrund în corpul uman.

Hematopoieza. Hemoglobină.

Schimbul de gaze în plămâni și țesuturi.

Anemia prin deficit de fier.

Deficitul de fier din organism duce la boli precum anemie, anemie.

Anemia feriprivă (IDA) este un sindrom hematologic caracterizat prin afectarea sintezei hemoglobinei din cauza deficitului de fier și care se manifestă prin anemie și sideropenie. Principalele cauze ale IDA sunt pierderea de sânge și lipsa alimentelor și băuturi bogate în hem.

Pacientul poate fi deranjat de oboseală, dificultăți de respirație și palpitații, mai ales după efort fizic, adesea - amețeli și dureri de cap, tinitus, chiar și leșin. O persoană devine iritabilă, somnul este perturbat, concentrarea atenției scade. Deoarece fluxul de sânge către piele este redus, se poate dezvolta o sensibilitate crescută la frig. Există, de asemenea, simptome din tractul gastrointestinal - o scădere bruscă a apetitului, tulburări dispeptice (greață, modificări ale naturii și frecvenței scaunelor).

Fierul este o parte integrantă a complexelor biologice vitale, cum ar fi hemoglobina (transportul oxigenului și dioxidului de carbon), mioglobina (depozitarea oxigenului în mușchi), citocromii (enzime). Corpul unui adult conține 4-5 g de fier.

LISTA LITERATURII UTILIZATE:

1. K.N. Zelenin, V.P. Sergutin, O.V. Malt „Succesem perfect examenul la chimie”. Elbl-SPb LLC, 2001.
2. K.A. Makarov „Chimie medicală”. Editura Universității Medicale de Stat din Sankt Petersburg, 1996.
3. N.L. Chimie generală Glinka. Leningrad „Chimie”, 1985.
4. V.N. Doronkin, A.G. Berejnaia, T.V. Sajnev, V.A. Fevraleva „Chimie. Teste tematice pentru pregătirea pentru examen. Editura „Legiunea”, Rostov-pe-Don, 2012.

Metal alb-argintiu maleabil cu reactivitate chimică ridicată: fierul se corodează rapid la temperaturi ridicate sau umiditate ridicată în aer. În oxigen pur, fierul arde și, în stare fin dispersată, se aprinde spontan în aer. Este desemnat prin simbolul Fe (lat. Ferrum). Unul dintre cele mai comune metale din scoarța terestră (locul doi după).

Vezi si:

STRUCTURA

Pentru fier, au fost stabilite mai multe modificări polimorfe, dintre care modificarea la temperatură înaltă - γ-Fe (peste 906 °) formează o rețea a unui cub centrat pe față de tip Cu (a 0 \u003d 3,63) și cel scăzut. -modificarea temperaturii - rețea α-Fe a unui cub centrat de tip α-Fe ( a 0 = 2,86).
În funcție de temperatura de încălzire, fierul poate fi în trei modificări, caracterizate printr-o structură diferită a rețelei cristaline:

1. În intervalul de temperatură de la cel mai scăzut la 910 ° C - a-ferită (alfa-ferită), având o structură de rețea cristalină sub forma unui cub centrat;
2. În intervalul de temperatură de la 910 la 1390°C - austenită, a cărei rețea cristalină are structura unui cub centrat pe față;
3. În intervalul de temperatură de la 1390 la 1535 ° C (punct de topire) - d-ferită (delta-ferită). Rețeaua cristalină a feritei d este aceeași cu cea a feritei a. Diferența dintre ele este doar în alte distanțe (mare pentru d-ferită) dintre atomi.

Când fierul lichid este răcit, cristale primare (centri de cristalizare) apar simultan în multe puncte ale volumului răcit. În timpul răcirii ulterioare, noi celule cristaline sunt construite în jurul fiecărui centru până când întreaga rezervă de metal lichid este epuizată.
Rezultatul este o structură granulară a metalului. Fiecare bob are o rețea cristalină cu o anumită direcție a axelor sale.
La răcirea ulterioară a fierului solid, în timpul tranzițiilor dintre d-ferită la austenită și austenita la α-ferită, pot apărea noi centre de cristalizare cu o modificare corespunzătoare a mărimii granulelor.

PROPRIETĂȚI

În forma sa pură, în condiții normale, este un solid. Are o culoare gri-argintiu și o strălucire metalică pronunțată. Proprietățile mecanice ale fierului includ nivelul de duritate pe scara Mohs. Este egal cu patru (mediu). Fierul de călcat are o conductivitate electrică și termică bună. Ultima caracteristică poate fi simțită prin atingerea unui obiect de fier într-o cameră rece. Deoarece acest material conduce rapid căldura, scoate mult din piele într-o perioadă scurtă de timp, motiv pentru care simțiți frig.
Atingând, de exemplu, un copac, se poate observa că conductivitatea sa termică este mult mai mică. Proprietățile fizice ale fierului sunt punctele sale de topire și fierbere. Prima este 1539 de grade Celsius, a doua este de 2860 de grade Celsius. Se poate concluziona că proprietățile caracteristice ale fierului sunt o bună ductilitate și fuzibilitate. Dar asta nu este tot. Proprietățile fizice ale fierului includ și feromagnetismul acestuia. Ce este? Fierul, ale cărui proprietăți magnetice le putem observa în exemple practice în fiecare zi, este singurul metal care are o trăsătură distinctivă atât de unică. Acest lucru se datorează faptului că acest material poate fi magnetizat sub influența unui câmp magnetic. Și după încetarea acțiunii acestuia din urmă, fierul, ale cărui proprietăți magnetice tocmai s-au format, rămâne un magnet mult timp. Acest fenomen poate fi explicat prin faptul că în structura acestui metal există mulți electroni liberi care se pot mișca.

REZERVE ȘI PRODUCȚIE

Fierul este unul dintre cele mai comune elemente din sistemul solar, în special pe planetele terestre, în special pe Pământ. O parte semnificativă din fierul planetelor terestre se află în nucleele planetelor, unde conținutul său este estimat la aproximativ 90%. Conținutul de fier din scoarța terestră este de 5%, iar în manta de aproximativ 12%.

În scoarța terestră, fierul este larg distribuit - reprezintă aproximativ 4,1% din masa scoarței terestre (locul 4 între toate elementele, al 2-lea între metale). În mantaua și scoarța terestră, fierul este concentrat în principal în silicați, în timp ce conținutul său este semnificativ în rocile bazice și ultrabazice și scăzut în rocile acide și intermediare.
Se cunosc un număr mare de minereuri și minerale care conțin fier. De cea mai mare importanță practică sunt minereul de fier roșu (hematit, Fe2O3; conține până la 70% Fe), minereul de fier magnetic (magnetită, FeFe 2 O 4 , Fe 3 O 4 ; conține 72,4% Fe), minereul de fier brun sau limonitul ( goethit și hidrogoethit, FeOOH și respectiv FeOOH nH 2 O). Goethit și hidrogoethite se găsesc cel mai adesea în cruste de intemperii, formând așa-numitele „pălării de fier”, a căror grosime ajunge la câteva sute de metri. De asemenea, pot fi de origine sedimentară, căzând din soluțiile coloidale din lacuri sau zonele de coastă ale mărilor. În acest caz, se formează minereuri de fier oolitice sau leguminoase. Ele conțin adesea vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, care formează cristale negre alungite și agregate radiale radiale.
Conținutul de fier în apa de mare este de 1 10 -5 -1 10 -8%
În industrie, fierul se obține din minereu de fier, în principal din hematită (Fe 2 O 3) și magnetită (FeO·Fe 2 O 3).
Există diferite moduri de a extrage fierul din minereuri. Cel mai comun este procesul de domeniu.
Prima etapă de producție este reducerea fierului cu carbon într-un furnal la o temperatură de 2000 °C. Într-un furnal, carbonul sub formă de cocs, minereul de fier sub formă de sinter sau pelete și fluxul (de exemplu, calcarul) sunt alimentate de sus și sunt îndeplinite de un curent de aer cald injectat de jos.
Pe lângă procesul de furnal, procesul de producție directă a fierului este comun. În acest caz, minereul pre-zdrobit este amestecat cu argilă specială pentru a forma pelete. Peleții sunt prăjiți și tratați într-un cuptor cu arbore cu produse fierbinți de conversie a metanului care conțin hidrogen. Hidrogenul reduce cu ușurință fierul fără a contamina fierul cu impurități precum sulful și fosforul, care sunt impurități comune în cărbune. Fierul este obținut sub formă solidă și apoi este topit în cuptoare electrice. Fierul pur din punct de vedere chimic se obține prin electroliza soluțiilor sărurilor sale.

ORIGINE

Originea fierului teluric (terestre) se găsește rar în lavele bazaltice (Wifaq, insula Disko, în largul coastei de vest a Groenlandei, lângă orașul Kassel, Germania). În ambele puncte, pirotita (Fe 1-x S) și cohenita (Fe 3 C) sunt asociate cu aceasta, ceea ce explică atât reducerea cu carbon (inclusiv din rocile gazdă), cât și descompunerea complecșilor carbonilici ai Fe(CO) n. tip. În boabele microscopice, s-a stabilit de mai multe ori în roci ultrabazice alterate (serpentinizate), tot în parageneză cu pirotită, uneori cu magnetită, din cauza căreia ia naștere în timpul reacțiilor de reducere. Este foarte rar în zona de oxidare a zăcămintelor de minereu, în timpul formării minereurilor de mlaștină. Au fost înregistrate descoperiri în rocile sedimentare asociate cu reducerea compușilor de fier prin hidrogen și hidrocarburi.
S-a găsit fier aproape pur în solul lunar, care este asociat atât cu căderile de meteoriți, cât și cu procesele magmatice. În cele din urmă, două clase de meteoriți - pietros-fier și fier - conțin aliaje naturale de fier ca componentă de formare a rocii.

APLICARE

Fierul este unul dintre cele mai utilizate metale, reprezentând până la 95% din producția metalurgică mondială.
Fierul este componenta principală a oțelurilor și a fontelor - cele mai importante materiale structurale.
Fierul poate face parte din aliaje pe bază de alte metale - de exemplu, nichel.
Oxidul de fier magnetic (magnetitul) este un material important în fabricarea dispozitivelor de memorie pe termen lung pentru computer: hard disk-uri, dischete etc.
Pulberea ultrafină de magnetită este utilizată în multe imprimante laser alb-negru amestecată cu granule polimerice ca toner. Folosește atât culoarea neagră a magnetitului, cât și capacitatea sa de a adera la o rolă de transfer magnetizată.
Proprietățile feromagnetice unice ale unui număr de aliaje pe bază de fier contribuie la utilizarea lor pe scară largă în inginerie electrică pentru circuitele magnetice ale transformatoarelor și motoarelor electrice.
Clorura de fier (III) (clorura ferică) este utilizată în practica radioamatorilor pentru gravarea plăcilor de circuite imprimate.
Sulfatul feros (sulfatul de fier) ​​amestecat cu sulfatul de cupru este folosit pentru controlul ciupercilor dăunătoare în grădinărit și construcții.
Fierul este folosit ca anod în bateriile fier-nichel, bateriile fier-aer.
Soluțiile apoase de cloruri de fier divalent și feric, precum și sulfații acestuia, sunt utilizate ca coagulanți în purificarea apelor naturale și uzate în tratarea apei întreprinderilor industriale.

Iron (Englez Iron) - Fe

CLASIFICARE

Hei, CIM Ref1.57

DEFINIȚIE

Fier- un element din grupa a opta din perioada a patra a Sistemului periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev.

Iar numărul languid este 26. Simbolul este Fe (lat. „ferrum”). Unul dintre cele mai comune metale din scoarța terestră (locul al doilea după aluminiu).

Proprietățile fizice ale fierului

Fierul este un metal gri. În forma sa pură, este destul de moale, maleabilă și ductilă. Configurația electronică a nivelului de energie externă este 3d 6 4s 2 . În compușii săi, fierul prezintă stările de oxidare „+2” și „+3”. Punctul de topire al fierului este 1539C. Fierul formează două modificări cristaline: α- și γ-fier. Prima dintre ele are o rețea cubică centrată pe corp, al doilea are una cubică centrată pe față. α-Fierul este stabil termodinamic în două intervale de temperatură: sub 912 și de la 1394C până la punctul de topire. Între 912 și 1394C, γ-fierul este stabil.

Proprietățile mecanice ale fierului depind de puritatea acestuia - conținutul în el chiar și în cantități foarte mici de alte elemente. Fierul solid are capacitatea de a dizolva multe elemente în sine.

Proprietățile chimice ale fierului

În aer umed, fierul ruginește rapid, de exemplu. acoperit cu un strat maro de oxid de fier hidratat, care, datorită friabilității sale, nu protejează fierul de oxidarea ulterioară. În apă, fierul se corodează intens; cu acces abundent de oxigen, se formează forme hidratate de oxid de fier (III):

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.

Cu lipsă de oxigen sau cu acces dificil se formează un oxid mixt (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2 O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Fierul se dizolvă în acid clorhidric de orice concentrație:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2.

În mod similar, dizolvarea are loc în acid sulfuric diluat:

Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.

În soluțiile concentrate de acid sulfuric, fierul este oxidat în fier (III):

2Fe + 6H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Cu toate acestea, în acidul sulfuric, a cărui concentrație este aproape de 100%, fierul devine pasiv și practic nu există nicio interacțiune. În soluții diluate și moderat concentrate de acid azotic, fierul se dizolvă:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

La concentrații mari de acid azotic, dizolvarea încetinește și fierul devine pasiv.

Ca și alte metale, fierul reacționează cu substanțele simple. Reacțiile de interacțiune a fierului cu halogenii (indiferent de tipul de halogen) au loc atunci când sunt încălzite. Interacțiunea fierului cu bromul are loc la o presiune de vapori crescută a acestuia din urmă:

2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3;

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

Interacțiunea fierului cu sulful (pulbere), azotul și fosforul are loc și atunci când este încălzit:

6Fe + N2 = 2Fe3N;

2Fe + P = Fe 2P;

3Fe + P = Fe 3 P.

Fierul este capabil să reacționeze cu nemetale precum carbonul și siliciul:

3Fe + C = Fe3C;

Printre reacțiile de interacțiune a fierului cu substanțe complexe, următoarele reacții joacă un rol special - fierul este capabil să reducă metalele care se află în seria de activități din dreapta acestuia, din soluțiile sărate (1), să reducă fierul (III). ) compuși (2):

Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 (2).

Fierul, la presiune ridicată, reacționează cu un oxid care nu formează sare - CO pentru a forma substanțe de compoziție complexă - carbonili - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 și Fe 3 (CO) 12.

Fierul, în absența impurităților, este stabil în apă și în soluții alcaline diluate.

Luarea de fier

Principala modalitate de obținere a fierului este din minereul de fier (hematit, magnetit) sau electroliza soluțiilor sărurilor sale (în acest caz, se obține fier „pur”, adică fier fără impurități).

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Este cunoscut oamenilor încă din antichitate: oamenii de știință atribuie obiectele de uz casnic antice realizate din acest material mileniului al IV-lea î.Hr.

Viața umană nu poate fi imaginată fără fier. Se crede că fierul este folosit în scopuri industriale mai des decât alte metale. Cele mai importante structuri sunt realizate din el. Fierul se găsește și în cantități mici în sânge. Este conținutul celui de-al douăzeci și șaselea element care colorează sângele în roșu.

Proprietățile fizice ale fierului

În oxigen, fierul arde pentru a forma un oxid:

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄.

Când este încălzit, fierul poate reacționa cu nemetale:

De asemenea, la o temperatură de 700-900 ° C, reacţionează cu vaporii de apă:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2.

Compuși de fier

După cum știți, oxizii de fier au ioni cu două stări de oxidare: +2 și + 3. Este extrem de important să știți acest lucru, deoarece se vor desfășura reacții calitative complet diferite pentru diferite elemente.

Reacții calitative la fier

Este necesară o reacție calitativă pentru a determina cu ușurință prezența ionilor unei substanțe în soluții sau impurități ale alteia. Luați în considerare reacțiile calitative ale fierului feros și trivalent.

Reacții calitative pentru fier (III)

Conținutul de ioni ferici dintr-o soluție poate fi determinat folosind alcali. Cu un rezultat pozitiv, se formează o bază - hidroxid de fier (III) Fe (OH) ₃.

Substanța rezultată este insolubilă în apă și are o culoare maro. Precipitatul maro poate indica prezența ionilor ferici în soluție:

FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃↓+ 3NaCl.

Ionii Fe(III) pot fi de asemenea determinați folosind K₃.

O soluție de clorură ferică este amestecată cu o soluție de sare de sânge gălbuie. Ca rezultat, puteți vedea un frumos precipitat albăstrui, care va indica faptul că ionii ferici sunt prezenți în soluție. veți găsi experimente spectaculoase privind studiul proprietăților fierului.

Reacții calitative pentru fier (II)

Ionii Fe²⁺ reacționează cu sarea roșie a sângelui K₄. Dacă se formează un precipitat albăstrui când se adaugă sarea, atunci acești ioni sunt prezenți în soluție.

Acest articol va vorbi despre fier, proprietățile sale chimice și fizice. Ele sunt de mare importanță pentru determinarea modului de transport al fierului, a condițiilor de depozitare a acestuia, producție, topire etc.

Fierul este unul dintre cele mai populare metale. Dar adesea este numit un aliaj cu un fel de impuritate, de exemplu, cu carbon. Acest lucru ajută la menținerea ductilității și moliciunii metalului în sine. Un indicator în această compoziție va fi cantitatea de metal pur, carbon și impurități.

Pentru topirea oțelului, se utilizează o metodă de metalizare, care ajută produsul să devină mai rezistent la influențele externe, cum ar fi eroziunea, coroziunea și uzura. În acest caz, conținutul de impurități suplimentare poate fi diferit.

Carbon

Procentul de conținut de carbon din aliaj poate varia de la 0,2% la 10%. Depinde de modul în care este recuperat fierul. În acest caz, cantitatea și gradul de metalizare pot varia foarte mult. În procesele de reducere gazoasă, carbonul filamentos este depus din faza gazoasă pe suprafața fierului. Dar reacția nu este finalizată până la sfârșit, iar produsul care a suferit metalizare are la suprafață și în pori funingine formată din carbon.

Fosfor

În procesul de reducere directă a fierului, cantitatea de fosfor nu scade, iar procentul din conținutul său în timpul metalizării este egal cu cantitatea sa din materia primă. Acest lucru poate fi redus prin îmbogățirea completă a minereului utilizat pentru procesul de recuperare. Mai mult decât atât, raportul dintre fosfor și fier depinde de creșterea procentului de fier, ceea ce duce la o scădere a procentului de fosfor. În majoritatea formulărilor, este 0,010-0,020%, rareori 0,030%.

Sulf

Materia primă pentru reducerea directă a fierului este adesea peletele nefluxate, deoarece acestea au îndepărtat cea mai mare parte a sulfului prin prăjirea oxidativă, iar atunci principala sursă de sulf va fi agentul reducător.

Cu agentul de reducere solid original, cantitatea de sulf din compoziția materialului metalizat poate fi mare. Apoi, coborârea acestuia poate fi realizată prin adăugarea de calcar și dolomit.

În cazul unui agent reducător gazos, rezultatul este un produs cu un procent scăzut de sulf, până la 0,003.

azot și hidrogen

Azotul este conținut în cantități mici în minereu, ceea ce determină procentul său mic în materialele metalizate, până la 0,003%. Cantitatea de hidrogen ajunge la 150 de metri cubi. vezi la 100 gr., iar în oțel procentul acestuia este același ca și în topirea deșeurilor.

Metale neferoase

Cantitatea de metale neferoase, și anume nichel, crom, plumb, cupru, are o compoziție de fier redus direct și este adesea scăzută datorită purității materiilor prime. Acest indicator al fierului burete poate fi comparat cu fonta. Singura diferență este că fonta conține crom redus.

Titanul, cromul, vanadiul se găsesc în pelete metalizate sub formă de oxizi. În procesul de topire, este destul de simplu să se organizeze o posibilitate care să le împiedice să fie restaurate din zgură. Acest lucru dă posibilitatea de a obține un metal, care va conține un procent mic de titan, crom și, eventual, mangan.

Fierul, a cărui compoziție include staniu, plumb, zinc și alte metale neferoase, și într-un procent mic și stabil, se formează în timpul procesului oxidativ de prăjire peleți, reducerea directă a fierului și topirea. Toate acestea se datorează cantității mici de impurități ale acestor metale din minereu, precum și eliminării lor parțiale.

S-a determinat că îndepărtarea zincului este posibilă în timpul metalizării și topirii. Plumbul se evaporă în timpul arderii și reducerii, dar într-o mică măsură, iar procesul de topire va fi principalul. Staniul, ca și antimoniul, este cu greu îndepărtat din compoziție din cauza conținutului scăzut sau chiar trece în metal. Studiile de laborator au arătat că din ce constă fierul este determinat de cantitatea de metale neferoase sub formă de impurități. Procentul acestora variază de la mai puțin de 0,01, atât în ​​oțelul care conține nichel, crom și cupru, până la mai puțin de 0,001 în compozițiile cu staniu, plumb, arsenic, antimoniu și zinc.