Značilnosti železa (element), kemična struktura, uporablja

On likalnik Gre. Gre za sivkasto kovino, duktilno, poševno in veliko trdoživost.

Predstavlja 5% zemeljske skorje in je tudi druga najpogostejša kovina po aluminiju. Prav tako njeno številčnost premaga kisik in silicij. Vendar pa je v zvezi z zemeljskim jedro 35% sestavljenih iz kovinskega in tekočega železa.

Alkemist-HP (pogovor) (www.PSE-Mendelejew.od) [fal ali gfdl 1.2 (http: // www.GNU.Org/licence/stare licence/fdl-1.2.html)]

Zunaj kopenskega jedra železo ni kovinsko, saj se hitro oksidira, ko je izpostavljen vlažnemu zraku. Nahaja se v bazaltnih kamninah, ogljikovih usedlinah in meteoriti; na splošno v zlitini z nikljem, kot v mineralu Kamacita.

Glavni železni minerali, ki se uporabljajo za izkoriščanje rudarjenja, so naslednje: hematit (železov oksid, vera₂Tudi₃),, Magnetit (ferozoferrični oksid, vera₃Tudi₄), Limonit (hidrirani hidroksid železovega oksida, [grdi (OH) · NH₂O]) in siderit (železni karbonat, feco₃).

Človek ima v povprečju 4,5 g vsebnosti železa, od tega 65 % v obliki hemoglobina. Ta protein posega v transport kisika v krvi in ​​v njeni porazdelitvi v različna tkiva, za nadaljnjo zbiranje mioglobina in nevroglobina.

Kljub številnim prednostim železa za človeka ima lahko odvečna kovina zelo resna strupena dejanja, zlasti na jetrih, srčno -žilnem sistemu in trebušni slinavki; Takšen je primer dedne bolezni hematokromatizma.

Železo je sinonim za gradnjo, moč in vojne. Po drugi strani pa je po svoji številčnosti vedno alternativa, ki jo je treba upoštevati, ko gre za razvoj novih materialov, katalizatorjev, zdravil ali polimerov; In kljub rdeči barvi svojih rušev je okolju zelena kovina.

[TOC]

Zgodovina

Antika

Železo je bilo preganjano že tisočletja. Vendar je težko najti železne predmete takšnih starodavnih dobo zaradi njihove dovzetnosti za cvrkljanje, kar povzroča njegovo uničenje. Najstarejši železni predmeti so bili narejeni s tistim, ki ga najdemo znotraj meteoritov.

Takšni so nekakšni računi, ki so bili razviti leta 3500 do.c., Najdeno v Gerzah v Egiptu in bodalo, ki ga najdemo v grobnici Tutankhamun. Za železne meteoriti je značilna visoka vsebnost niklja, zato je bilo mogoče določiti njihov izvor v teh predmetih.

Ugotovljeni so bili tudi dokazi o litem železu v Asmarju, Mezopotamiji in Tail Chagar Bazaar v Siriji.c. Čeprav se je livarna železa začela v bronasti dobi, je trajalo stoletja, v katerih se je lahko premaknil v bron.

Poleg tega so našli artefakte iz litega železa v Indiji, od 1800 do 1200 do.c. In v Levanteu, približno 1500 do.c. Misli se, da se je železna doba začela v letu 1000.c., Z zmanjšanjem stroškov njegove proizvodnje.

Se pojavi na Kitajskem med 700 in 500 do.c., Verjetno prepeljan po osrednji Aziji. Prve železne predmete so našli v Luhe Jiangsu na Kitajskem.

Evropa

Kovano železo je bilo proizvedeno v Evropi z uporabo gala klicev. Za postopek je bila kot gorivo potrebna uporaba premoga.

Visoko srednjeveške pečice so bile visoke 3,0 m, narejene so bile iz vžganih opek, zrak. Leta 1709 je Abraham Darby ustanovil kratko pečico za izdelavo litega železa in nadomestil zelenjavni premog.

Razpoložljivost poceni železa je bila eden izmed dejavnikov, ki je privedel do industrijske revolucije. V tem obdobju se je začelo rafiniranje železa z železom, ki je bilo uporabljeno za gradnjo mostov, ladij, nahajališč itd.

Jeklo

Jeklo uporablja koncentracijo ogljika, večjo od kovanega železa. Jeklo se je zgodilo v Luristanu v Perziji v letu 1000 do.c. V industrijski revoluciji so bile zasnovane nove metode za proizvodnjo železnih palic brez premoga, ki so bile nato uporabljene za proizvodnjo jekla.

Konec 1850 -ih je Henry Bessemer zasnovan tako, da je razstrelil zrak v staljeni Arrabio za izdelavo sladkega jekla, zaradi česar je proizvodnja najbolj ekonomičnega jekla. To je povzročilo zmanjšanje proizvodnje kovanega železa.

Lastnosti

https: // giphy.com/gifs/metal-aluminum-73Sauwqj7xhc

Videz

Kovinski sijaj z sivkastim barvilom.

Atomska teža

55.845 u.

Atomsko število (z)

26

Tališče

1.533 ° C

Vrelišče

2.862 ° C

Gostota

-Temperatura okolice: 7.874 g/ml.

-Fusion Point (tekočina): 6.980 g/ml.

Fuzijska toplota

13,81 kJ/mol

Toplota za uparjanje

340 kJ/mol

Vam lahko služi: kalijev hipoklorit (kclo)

Molarna kalorična sposobnost

25.10 j/(mol · k)

Ionizacijska energija

-Prva stopnja ionizacije: 762,5 kJ/mol (vera⁺ plinasto)

-Druga stopnja ionizacije: 1.561.9 kJ/mol (vera²⁺ plinasto)

-Ionizacija tretje stopnje: 2.957, kj/mol (vera³⁺ plinasto)

Elektronegativnost

1,83 na lestvici Pauling

Atomski radio

Empirični 126 PM

Toplotna prevodnost

80,4 w/(m · k)

Električna upornost

96,1 Ω · m (pri 20 ° C)

Točka Curie

770 ° C, približno. Pri tej temperaturi železo preneha biti feromagnetno.

Izotopi

Stabilni izotopi: ⁵⁴Vera, z obilico 5,85%; ⁵⁶Vera, z obilico 91,75%; ⁵⁷Vera, z obilico 2,12%; in ⁵⁷Vera, z obilico 0,28%. Biti ⁵⁶Vera najbolj stabilen in obilen izotop ni presenečen, da je atomska teža železa zelo blizu 56 u.

Medtem ko so radioaktivni izotopi: ⁵⁵Vera, ⁵⁹Vera in ⁶⁰Vera.

Elektronska struktura in konfiguracija

-Alotropi

Železo pri sobni temperaturi kristalizira v kubični strukturi, osredotočeno na telo (BCC), ki je znan tudi kot α-FE ali ferit (znotraj metalurškega žargona). Ker lahko sprejmete različne kristalne strukture, odvisno od temperature in tlaka, je rečeno, da je železo alotropna kovina.

Alotrop BCC je običajno železo (feromagnet), ki ga ljudje toliko poznajo in ga privlačijo magneti. Ko se segreje nad 771 ° C, postane paramagnetna, in čeprav se njihov kristal le razširi, so to "novo fazo" ocenile kot β-FE. Drugi železni alotropi so tudi paramagnetni.

Med 910 ° C in 1394 ° C je železo podobno austenitu ali γ-Fe alotropni, katerega struktura je kubična osredotočena na obraze, FCC. Pretvorba med Austenito in Ferrito ima pomemben vpliv na proizvodnjo jekla; Ker so atomi ogljika v avstenitu bolj topni kot v feritu.

In potem, nad 1394 ° C do svoje talilne točke (1538 ° C), železo ponovno sprejme strukturo BCC, Δ-Fe; Toda za razliko od ferita je ta alotropni paramagnetni.

Opsilon železo

S povečanjem tlaka na 10 GPa se pri temperaturi nekaj sto Celzija stopinj α ali ferita alotropni razvije v alotrop ε, epsilon, za katerega je značilno kristalizacijo v kompaktni šesterokotni strukturi; to je z najbolj kompaktnimi atomi vere. To je četrta alotropna oblika železa.

Nekatere študije teoretizirajo o možnem obstoju drugih likalnikov železa pod takšnimi pritiski, vendar pri še višjih temperaturah.

-Kovinska povezava

Ne glede na železovo alotropo in temperaturo, ki "vznemirja" njene vere atome ali pritisk, ki jih stisne, medsebojno komunicirajo z istimi elektroni Valencije; To so tisti, ki so prikazani v njihovi elektronski konfiguraciji:

[AR] 3D⁶ 4s²

Zato je v kovinski vezi osem elektronov, ali med alotropnimi prehodi oslabi ali krepi ali krepi. Prav tudi teh osem elektronov opredeljuje železne lastnosti, kot je njihova toplotna ali električna prevodnost.

-Oksidacijske številke

Najpomembnejše oksidacijske številke (in skupno) železa so +2 (vera²⁺) in +3 (vera³⁺). Pravzaprav običajna nomenklatura upošteva le ti dve številki ali stanja. Vendar obstajajo spojine, kjer lahko železo osvoji ali izgubi drugo količino elektronov; to pomeni, da se domneva obstoj drugih kationov.

Na primer, železo ima lahko tudi +1 oksidacijske številke (vera⁺), +4 (vera⁴⁺), +5 (vera⁵⁺), +6 (vera⁶⁺) in +7 (vera⁷⁺). Vrsta anionske ferrato, grda₄^2-, Ima železo z oksidacijskim številom +6, saj so ga štirje atomi kisika oksidirali v tako skrajnost.

Prav tako ima lahko železo negativno oksidacijsko število; kot je: -4 (vera^4-), -2 (vera^2-) in -1 (vera^-). Vendar so spojine, ki imajo železna središča s temi povečanjem elektronov, zelo redke. Zato, čeprav v tem vidiku presega mangan, ta zadnja oblika veliko bolj stabilne spojine s svojim razponom oksidacijskih stanj.

Rezultat za praktične namene samo upoštevajte vero²⁺ ali vera³⁺; Drugi kationi so rezervirani za nekatere posebne ione ali spojine.

Kako je pridobljeno?

Jekleni okraski, najpomembnejša železna zlitina. Vir: pxhere.

Zbirka surovin

Nadaljevati mora do lokacije najprimernejših mineralov za mineralno izkoriščanje železa. Najbolj uporabljeni minerali za pridobitev so naslednje: hematit (vera₂Tudi₃), Magnetit (vera₃Tudi₄) Limonit (grd · oh · nh₂O) in siderit (feco₃).

Vam lahko služi: krom klorid (crcl3): struktura, lastnosti, uporabe

Nato je prvi korak v ekstrakciji zbiranje kamnin z železovo rudo Orenas. Te kamnine so zdrobljene, da jih fragnirajo v koščkih majhnih velikosti. Nato je faza izbire fragmentov kamnin z železnim mineralom.

Pri izbiri sledita dve strategiji: uporaba magnetnega polja in usedline v vodi. Fragmenti kamnin so podvrženi magnetnemu polju in v njem so usmerjeni fragmenti z minerali, ki jih je mogoče ločiti.

V drugi metodi se skalnati fragmenti odvajajo v vodo in tisti, ki vsebujejo železo, ker so težji.

Plavž

Visoka pečica, kjer se proizvaja jeklo. Vir: Pixabay.

Železni minerali se prevažajo v visoke pečice, kjer se razlijejo skupaj s koksnim premog. Poleg tega je dodan apnenec ali apnenec, ki ustreza funkciji ustanovitelja.

V kratko pečico, s prejšnjo zmesjo, se vroče zrak vbrizga pri temperaturi 1.000 ° C. Železo se stopi z zgorevanjem premoga, ki nosi temperaturo na 1.800 ° C. Ko se tekočina imenuje arrabio, ki se nabira na dnu pečice.

Arrabio se izvleče iz pečice in ga vlije v zabojnike, ki jih je treba prepeljati za novo livarno; Medtem ko žlindre, nečistoča, ki se nahaja na površini arrabija, se zavrže.

Arrabio vliva uporaba žlic vlivanja v pretvorniku, skupaj z apnenčastim kamnom kot talino, kisik pa pri visoki temperaturi. Tako se vsebnost ogljika zmanjša, kar rafinira arrabio, da ga spremeni v jeklo.

Kasneje se jeklo prenaša skozi električne pečice za proizvodnjo posebnih jekel.

Prijave

-Kovinsko železo

Iron Bridge v Angliji, ena od sojinih konstrukcij z železom ali njegovimi zlitinami. Vir: Noben strojno berljiv avtor. Je domneval Jasonjsmith (na podlagi zahtevkov za avtorske pravice). [Javna domena]

Ker gre za nizko proizvodno kovino, kovinsko, duktilno in pretvorjeno v korozijsko odporno.

Železo se uporablja za konstrukcijo:

-Mostovi

-Baze za stavbe

-Vrata in okna

-Čolni

-Različna orodja

-Cevi za pitno vodo

-Cevi za zbiranje odpadne vode

-Vrtovi pohištvo

-Ocene za varnost gospodinjstev

Uporablja se tudi pri izdelavi pripomočkov za gospodinjstvo, kot so lonci, ponve, noži, imetniki. Poleg tega se uporablja pri izdelavi hladilnikov, kuhinj, pralnih strojev, pomivalnega stroja, mešalnikov, pečic, tostarjev.

Skratka, železo je prisotno v vseh predmetih, ki obkrožajo človeka.

Nanodelci

Kovinsko železo se pripravljajo tudi kot nanodelci, ki so zelo reaktivni in zadržujejo magnetne lastnosti makroskopske trdne snovi.

Te sfere vere (in njene več dodatnih morfologij) se uporabljajo za čiščenje vode organoklornih spojin in kot podporne za zdravila, ki jih uporabljajo za izbiro regij telesa, z uporabo magnetnega polja.

Lahko služijo tudi kot katalitični nosilci v reakcijah, kjer so ogljikove vezi pokvarjene, C-C.

-Železne spojine

Oksidi

Železni, grd oksid se uporablja kot pigment za kristale. Železni oksid, vera₂Tudi₃, To je osnova za vrsto pigmentov, ki segajo od rumene do rdeče, znane kot beneška rdeča. Rdeča oblika, imenovana Rouge, se uporablja za poliranje plemenitih kovin in diamantov.

Ferosopherni oksid, vera₃Tudi₄, Uporablja se v feritah, snovi z visoko magnetno dostopnostjo in električno upornost. Uporablja se tudi kot pigment in poliranje.

Sulfati

Heptahidrat železov sulfat, feso₄· 7h₂Ali pa je najpogostejša oblika železovega sulfata, znana kot zelena vitriol ali coppera. Uporablja se kot reducirajoče sredstvo in pri izdelavi črnil, gnojil in pesticidov. Uporaba se tudi v galvanoplastiki železa.

Železni sulfat, vera₂(SW₄)₃, Uporablja se za pridobivanje železovega alumina in drugih železovih spojin. Služi kot koagulant pri čiščenju odpadne vode in kot mordant v tekstilnem barvilu.

Kloridi

Železov klorid, fecl₂, Uporablja se kot srednjo in reduciranje. Medtem, ferični klorid, fecl₃, Uporablja se kot kovinsko klorirano sredstvo (srebro in baker) in nekaj organskih spojin.

Zdravljenje vere³⁺ S heksocianoferrato ionom [Fe (CN)₆]^-4 Proizvaja modro oborino, imenovano Prussia Blue, ki se uporablja v slikah in lakih.

Vam lahko služi: natrijev bisulfit (nahso3): struktura, lastnosti, uporabe, pridobivanje

Železna hrana

Školjke so vir hrane, bogat z železom. Vir: pxhere.

Na splošno je priporočljiv vnos 18 mg/železa. Med živili, ki jo zagotavljajo v dnevni prehrani, so naslednje:

Morski sadeži prispevajo železo v heminu, tako da v črevesni absorpciji ni inhibicije istega. Škoda prispeva do 28 mg železa na 100 g njega; Zato bi ta količina školjke zadostovala za zagotavljanje dnevne potrebe po železu.

Špinača vsebuje 3,6 mg železa na 100 g. Organsko meso Vaccinos, na primer telečjo jetra, vsebuje 6,5 mg železa na 100 g. Verjetno je prispevek črnega pudinga nekoliko višji. Črni puding je sestavljen iz delov tankega črevesa, napolnjenega z govejo krvjo.

Stročnice, kot je leča, vsebujejo 6,6 mg železa za 198 g. Rdeče meso vsebuje 2,7 mg železa na 100 g. Bučna semena vsebujejo 4,2 mg na 28 g. Kvinoja vsebuje 2,8 mg železa na 185 g. Temno purana meso vsebuje 2,3 mg na 100 g. Brokoli vsebuje 2,3 mg na 156 mg.

Tofu vsebuje 3,6 mg na 126 g.  Medtem črna čokolada vsebuje 3,3 mg na 28 g.

Biološki papir

Funkcije, ki jih igra železo, zlasti pri živih bitjih z vretenčarji, so nešteto. Ocenjuje se, da več kot 300 encimov za njegovo delovanje potrebuje železo. Med encimi in beljakovinami, ki ga uporabljajo, so naslednje:

-Beljakovine, ki imajo hemo skupino in nimajo encimske aktivnosti: hemoglobin, mioglobin in nevroglobin.

-Encimi s hemo skupine, ki sodelujejo pri transportu elektronov: citokromi A, B in F ter citokromske oksidaze in/ali oksidaze; Oksidazni sulfit, citokrom P450 oksidaza, mieloperoksidaza, peroksidaza, katalaza itd.

-Beljakovine, ki vsebujejo železov-sugarja, povezane z oksireduktivnimi aktivnostmi, ki sodelujejo pri proizvodnji energije: sukcinata dehidrogenaza, izocitrata dehidrogenaze in akonitaze, ali encimi, ki sodelujejo pri podvajanju in popravilu DNK: DNA-polimerasa in DNA-heliklas.

-Encimi ne zajemajo, da za svojo katalitično aktivnost uporabljajo železo kot kofaktor: fenilalanin hidrolaza, hidrolazni tirozin, hidrolazni triptofan in hidrolaza lažejo.

-Brez hemo beljakovin, ki so odgovorni za transport in skladiščenje železa: feritin, transferin, haptoglobin itd.

Tveganja

Strupenost

Tveganja izpostavljenosti odvečnemu železu so lahko akutna ali kronična. Vzrok za akutno zastrupitev z železom je lahko pretiran vnos železnih tablet v obliki glukonata, fumarata itd.

Železo lahko povzroči draženje črevesne sluznice, katere nelagodje se manifestira takoj po vnosu in izgine pri 6 do 12 urah. Absorbirano železo se odlaga v različne organe. To kopičenje lahko povzroči presnovne spremembe.

Če je količina zaužitja železa strupena, lahko povzroči črevesno perforacijo s peritonitisom.

V kardiovaskularnem sistemu proizvaja hipovolemijo, ki jo lahko povzroči prebavna krvavitev in sproščanje železa iz vazoaktivnih snovi, kot sta serotonin in histamin. Na koncu se lahko pojavi, masivna nekroza jeter in odpoved jeter.

Hemokromatizem

Hemokromatizem je dedna bolezen, ki ima spremembo mehanizma za uravnavanje telesnega železa, ki se manifestira pri povečanju koncentracije železa v krvi in ​​njene kopičenja v različnih organih; med njimi jetra, srce in trebušna slinavka.

Začetni simptomi bolezni so naslednji: bolečine v sklepih, bolečine v trebuhu, utrujenost in šibkost. Z naslednjimi simptomi in kasnejšimi znaki bolezni: diabetes, izguba spolne želje, nemoči, srčnega popuščanja in odpovedi jeter.

Hososideroza

Za hermosideroza je značilna, kot kaže njegovo ime, kopičenje hososiderina v tkivih. To ne povzroča poškodb tkiva, vendar se lahko razvije na škodo, podobno tistim, ki jih opazimo v hemokromatizmu.

Hoseroza lahko nastane z naslednjimi vzroki: povečanje absorpcije prehranskega železa, hemolitična anemija, ki sprošča železo iz eritrocitov, in prekomerne transfuzije krvi.

Hermosiroza in hemokromatizem sta lahko posledica neprimernega delovanja hepcidinskega hormona, hormona, ki ga izločajo jetra, ki posega v regulacijo telesnega železa.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
2. Foist l. (2019). Alotropi iz železa: vrste, gostota, uporabe in dejstva. Študij. Okrevano od: študij.com
3. Jayanti s. (s.F.). Alotropija železa: termodinamika in kristalne strukture. Metalurgija. Okrevano od: inženirskenote.com
4. Nanoshel. (2018). Železna nano moč. Okreval od: nanoshel.com
5. Wikipedija. (2019). Likalnik. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
6. Zgodovina Shropshire. (s.F.). Železne lastnosti. Okrevano od: Shropshirehistory.com
7. Doktor. Testo Stewart. (2019). Dejstva o železnih elementih. Okrevano od: Chemicool.com
8. Franziska Spritzler. (18. julij 2018). 11 zdrave hrane, bogate z železom. Okrevano od: Healthline.com
9. Lentech. (2019). Tabela obdobja: železo. Okrevano od: Lentech.com
10. Uredniki Enyclopeedia Britannica. (13. junij 2019). Likalnik. Encyclopædia Britannica. Okrevano od: Britannica.com