Залізо: що це таке, властивості, застосування та отримання металу

О залізо є перехідним металом, розташованим у групі 8 Періодичної системи, із символом Fe, атомним номером 26 та атомною масою 55,847 u.

Його основні характеристики: блискучий метал, сріблясто-білого кольору, з магнітними властивостями і легко іржавіє при контакті з вологим середовищем.

Це найбільш використовуваний метал у світі та найбільше експортований з Бразилії. Основне використання заліза — для виробництва сталі, що використовується, наприклад, у цивільному будівництві, виробництві автомобілів та побутової техніки.

Залізо міститься в рудах переважно у вигляді оксидів і гідроксидів. Тому комерційно використовуване залізо виробляється шляхом вилучення та очищення цих матеріалів. Країни з найбільшими родовищами залізної руди: Австралія, Росія, Бразилія, Китай та Індія.

Властивості заліза

Температура плавлення: 1538 °C
Температура кипіння: 2861 °C
Агрегатний стан при 20°C: твердий
Щільність: 7,874 г/см³
Ступені окислення: +2, +3, +4, +6
Електронний розподіл: [Ar]3d⁶4s²
Природні ізотопи: ⁵⁶Fe (більш стабільний), ⁵⁴віра, ⁵⁷Віра і ⁵⁸Віра

instagram story viewer

Використання та застосування заліза

Основне використання заліза - це сировина для виробництва сталі, основного металевого сплаву цього елемента, де призначається 98% металу, видобутого з природи.

Сталь - це металевий сплав заліза, кількість вуглецю від 0,5 до 1,7%, крім додавання невеликих кількостей інших хімічних елементів.

Різні види виготовленої сталі мають різні властивості, оскільки відсоток вуглецю регулюється, включаються інші елементи та проводяться специфічні термічні обробки.

Приклади сплавів із залізом:

Вуглецева сталь: сплав заліза, вуглецю, марганцю, кремнію та слідів інших елементів;
Нержавіюча сталь: сплав заліза, хрому, вуглецю та слідів інших елементів;
Чавун: сплав заліза, вуглецю та кремнію і може містити сліди інших елементів.

Першим застосуванням заліза було створення знарядь землеробства та зброї для полювання та війни. Сьогодні залізо присутнє в різних побутових матеріалах, таких як кухонне начиння, залізобетон і балки в будівництві, транспортні засоби та багато іншого.

Залізо досі використовується як каталізатор реакцій заліза. Однією з найбільш вироблених хімічних речовин є аміак, важлива сировина для виробництва добрив.

Поєднання газів водню і азоту в умовах високої температури і тиску в синтезі Haber-Bosch для виробництва аміаку стає ефективним з додаванням заліза як каталізатора для прискорення реакція.

Поява заліза

Залізо (Fe) є четвертим за поширеністю елементом у природі після кисню, кремнію та алюмінію. Він становить 5% земної кори і рідко зустрічається вільно в природі.

Найбільш експлуатованими та найбільш економічно важливими металевими рудами є:

Гематит (Fe₂О₃)
Магнетит (Fe₃О₄)
Таконіт (Fe₃О₃)
Гетіт (Fe₂O3.H₂о)
Лімоніт (2Fe₂О₃.3H₂о)

Хоча підраховано, що в складі є понад 300 руд з цим елементом, ті, у яких достатньо заліза для переробки, знаходяться у формі оксидів (О._x). Інші залізні руди утворюють сульфати, силікати та карбонати.

Бразилія є другим за величиною виробником заліза у світі після Австралії, а руда цього металу найбільше експортується з Бразилії, на яку припадає близько 68% експорту країни.

Регіони з найбільшим видобутком руди на території Бразилії розташовані в:

Залізний чотирикутник (Мінас-Жерайс)
Портейрінья (Мінас-Жерайс)
Мінеральна провінція Карахас (Пара)
Регіон Корумба (Мату-Гросу-ду-Сул)

Якщо у зовнішньому шарі Землі залізо є другим за поширеністю металом, то в ядрі планети це елемент має найбільший відсоток у своєму складі, оскільки структура утворена із сплаву заліза і нікель.

Тому, якщо розглядати планету в цілому, залізо становить приблизно 30% хімічного складу Землі.

Значення заліза

Залізо є універсальним і важливим хімічним елементом для хімічних, фізичних і біологічних процесів.

Оскільки це метал у великій кількості, його легко отримати, ковкий і стійкий, залізо широко використовується для виготовлення обладнання.

Залізо – це метал, який також присутній в організмі людини. Доросла людина має приблизно 2-4 г заліза.

Це основний компонент гемоглобіну в крові, білка, відповідального за транспортування кисню від легенів до інших частин тіла. Це можливо лише тому, що атом заліза легко зв’язується з киснем, і таким чином його транспортування здійснюється червоними кров’яними клітинами.

Оскільки залізо важливе для виробництва органічних молекул, росту та розвитку особистості, необхідно, щоб воно було присутнє в раціоні.

Рекомендована норма споживання заліза для дорослих коливається від 10 до 15 мг і може бути отримана через багаті мінералами продукти, такі як боби, червоне м’ясо, молюски, какао-порошок, гарбузове насіння та шпинат.

Дефіцит заліза в організмі викликає найпоширеніший тип анемії, а деякі з основних симптомів – блідість, втома, тахікардія, головний біль, випадання волосся та дратівливість.

Походження та історія заліза

Епоха металів є останньою фазою передісторії і представляє залізо як останній метал того періоду, який використовувався гомідами, головним чином для виробництва знарядь і зброї.

Залізний вік припав на 1500 рік до нашої ери. C-300 a. C., але вже знайдено металеві предмети, датовані 3500 р. до н.е. Ç. в Єгипті.

Якість заліза вимірювали за наявним вмістом вуглецю, оскільки сполуки цього елемента використовувалися для виплавки заліза. Тому чим менше вуглецю, тим вища якість заліза.

Залізо також було найважливішим металом для першої фази промислової революції.

Отримайте більше знань із змістом: