Железо

Железо: строение атома, распространение в природе. Физические и химические свойства железа. Применение железа

Железо - металлический элемент побочной подгруппы VИИИ группы 4 периода периодической системы химических элементов. Он является представителем d-элементов. На внешнем энергетическом уровне атома железа находится два s-электроны, а на передзовнишньому энергетическом уровне происходит заполнение d-подуровня. В своих соединениях Ферум способен проявлять степени окисления +2 и +3.

Массовая доля железа в земной коре составляет 5%. Он занимает четвертое место по распространенности в природе. Важнейшими железными рудами являются: магнетит Fе3О4, гематит Fe2О3, лимонита - Fe2O3 · nH2O, сидерит FеСО3, пирит FеS2.

Железо является биологически важным элементом. Он содержится в организмах всех животных и в растениях. Железо входит в состав цитоплазмы растений, участвует в процессе фотосинтеза. В организме взрослого человека содержится около 4 г железа. Он накапливается в основном в печени, костном мозге, селезенке. Но основная часть железа входит в состав гемоглобина - красного пигмента крови, который выполняет функцию переноса кислорода от легких к тканям, а в обратном направлении - углекислого газа. Недостаток железа приводит к опасной болезни - малокровие. Поэтому обязательно надо употреблять пищевые продукты, богатые Ферум: петрушку, печень, телятину, гречку, курагу и т.п..

Чистое железо - серебристо-белый блестящий металл с температурой плавления 1535 º С и плотностью 7,87 г/см3. От других металлов железо отличается магнитными свойствами. Железо является очень пластичным металлом и легко поддается обработке.

Железо принадлежит к металлам средней активности. Химически чистое железо устойчиво к коррозии. Однако незначительные доли примесей лишают его этого свойства.

Железо сгорает в кислороде. Продукт этой реакции - железная ожарина:

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

Железо реагирует и с другими неметаллами - галогенами, серой, углеродом. При взаимодействии с сильными окислителями, например, хлором образуются соединения железа со степенью окисления +3:

2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3,

а при взаимодействии с менее активными окислителями образуются соединения со степенью окисления железа +2:

Fe + S = FeS.

При высокой температуре железо реагирует с водяным паром. В результате реакции образуются железная ожарина и водород:

3Fe + 4H2O  Fe3O4 + 4H2 ↑.

Железо реагирует с растворами кислот с образованием солей и выделением газовать водорода:

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 ↑.

Под действием концентрированных серной и азотной кислот на поверхности железа образуется плотная оксидная пленка; поэтому эти концентрированные кислоты можно хранить и транспортировать в стальных цистернах.

Железо замещает менее активные металлы при взаимодействии с растворами их солей:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.

На влажном воздухе железо подвергается коррозии. Ее продуктом является ржавчина. Вследствие своей пористости ржавчина не препятствует доступу кислорода и влаги к металлу, что приводит к дальнейшему разрушению металла.

Железо - важнейший металл современной техники. В чистом виде железо почти не используется, но примерно 90% металлов, используемых человечеством - это сплавы на основе железа. Железа выплавляется в мире очень много, примерно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже о других металлы. На основе железа создают сплавы, способные выдерживать воздействие высоких и низких температур, вакуума и высоких давлений, агрессивных сред и т.д.. Сплавы железа широко применяют как конструкционные и художественные материалы.

Лекция добавлена 28.02.2014 в 13:00:48