Железо

Железо – химическое вещество, которое состоит из железа – химического элемента с атомным номером 26, что сказывается в химических формулах символом Fe.
Атомная масса железа 55,847. Это серебристо-серый, пластичный и ковкий металл, который легко окисляется образуя оксиды железа. Железо электропроводящий металл. Его твердость по Бринеллю не превышает 100 HB; модуль Юнга 190-210×10 3 МПа; модуль сдвига 8,4 х10 3 МПа; кратковременная прочность на разрыв 170-210 МПа, предел текучести – 100 МПа; ударная вязкость 300 МПа; средняя удельная теплоемкость (273-1273 К) 640,57 Дж / кг · К; плотность 7,84. На воздухе окисляется, покрываясь ржавчиной FeO · nH 2 O. Среди других породообразующих элементов имеет максимальную атомную массу.
По распространенности в природе феррум занимает второе место среди металлов (после алюминия). На него приходится 5,10% массы земной коры. По содержанию в земной коре феррум занимает 4-е место. Встречается он исключительно в виде различных соединений. Свободное железо находят только в метеоритах.
Ферум – распространенный элемент метеоритного вещества: в каменных метеоритах содержится 25, а в железных 90,85 мас% Fe. Космическая распространенность железа близка к его содержанию в фотосфере Солнца – 627 г / т. Середньопланетна доля железа в веществе Земли велика – 38,8%. Беднейшая на феррум поверхность Земли.
Важнейшими природными соединениями железа, имеющих промышленное значение, является магнитный железняк Fe 3 O 4, красный железняк Fe 2 O 3, бурый железняк Fe 2 O 3 · nH 2 O и пирит FeS 2. Оксиды железа служат металлами, из которых добывают железо, а пирит – сырьем для сульфатно-кислотного производства.
Распространенность железа в горных породах (% по массе): ультраосновных – 9,85; основные – 8,56; средние – 5,85; кислые – 2,70; щелочные – 3,60; осадочные – 3,33. Известно более 300 минералов, содержащих феррум: оксиды, сульфиды, силикаты, фосфаты, карбонаты и др.
Важнейшие минералы железа: гематит Fe 2 O 3 (70% Fe), магнетит Fe 3 O 4 (72,4% Fe), гетит FeOOH (62,9% Fe), лепидокрокит FeO (OH) (62,9% Fe), лимонит – смесь гидроокислов Fe с SiO 2 и др. веществами (40-62% Fe), сидерит FeCO 3 (48,2% Fe), ильменит FeTiO 3 (36,8% Fe), шамозит (34-42% FeO), вивианит (43,0% FeO), боронить (34,6% Fe 2 O 3), Ярозит (47,9% Fe 2 O 3) и др.
Богатые месторождения магнитного железняка сосредоточены на Урале в районе г. Магнитогорска и в Курской области (так называемая Курская магнитная аномалия). Месторождения красного железняка есть в Украине в районе г. Кривой Рог. Месторождения бурого железняка сосредоточены на Керченском полуострове. Кроме того, мощные месторождения железных руд выявлены и в других местах – на Кольском полуострове, в Сибири и на Дальнем Востоке.
Железо – блестящий серебристо-белый тяжелый металл. Плотность его 7,86 т / м 3, температура плавления 1538 ° C. Железо довольно пластичное. Оно легко куется, штампуется, вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, легко намагничивается и размагничивается. Выше температуры Кюри (770 ° C) теряет ферромагнитные свойства. До температуры 912 ° C существует в аллотропные модификации -железа с объемноцентрированая кубической кристаллической решеткой, за высокой температуры – -железа с гранецентрированной кубической решеткой, выше 1394 ° C снова меняет тип решетки на объемноцентрированая кубическую.
Куски чистого железа (99,97% +), очищенные методом электролиза. Ферум принадлежит в восьмую группу периодической системы элементов Менделеева. Его атомы на внешней электронной оболочке имеют по два электрона, а на предпоследней – 14 электронов. Атомы железа могут легко терять два электрона и превращаться в двухвалентные катионы Fe 2 +. Они могут терять и три электрона (один из предпоследней оболочки) и превращаться в трехвалентные катионы Fe 3 +. Таким образом, железо образует два ряда соединений. Соединения трехвалентного железа устойчивы.
В сухом воздухе при обычной температуре железо довольно устойчивое, но во влажном быстро ржавеет, покрываясь толстым слоем ржавчины. Ржавчина является смесью оксидов и гидроксидов железа. Наибольшую часть ржавчины составляет сесквиоксид железа Fe 2 O 3 и тригидроксид железа Fe (OH) 3. Кроме того, в ее состав входит монооксид железа FeO, дигидроксид железа Fe (OH) 2 и другие соединения. Процесс ржавления железа можно изобразить следующим приблизительным уравнениями:
Ржавчина довольно хрупкая и пористая. Поэтому она не может изолировать металл от атмосферы, отчего процесс ржавления происходит непрерывно. При высокой температуре железо легко соединяется с кислородом,; образуя окалину Fe 3 O 4 (FeO · Fe 2 O 3). В атмосфере кислорода раскаленная железная провод горит ярким пламенем, образуя тоже окалину Fe 3 O 4. При нагревании железо может легко реагировать с хлором, серой и другими неметаллами:
В электрохимическом ряду напряжений железо стоит левее водорода, поэтому оно легко реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами:
С разведенной нитратной кислотой железо тоже легко реагирует:
Но с концентрированной нитратной и концентрированной серной кислотами без нагрева железо не реагирует. Оно становится «пассивным», покрываясь тонкой пленкой окисла, которая не растворяется в кислотах и изолирует металл от воздействия кислоты. Благодаря этому концентрированную нитратную и концентрированной серной кислоты можно хранить и транспортировать в железной таре.
Железо может восстанавливать менее активные металлы из растворов их солей, например: Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
Железоуглеродистые сплавы чугун и сталь – основа конструкций материалов, применяемых во всех отраслях промышленности. Стали содержат до 2,14% углерода, чугун – более 2,14%. Железо также используется в различных сплавах с другими металлами. Производство железа и его сплавов составляет отдельную отрасль промышленности – черную металлургию.
Ферум жизненно важный элемент для всех организмов. В клетках феррум обычно хранится в центре металл-протеинов, поскольку свободный феррум неспецифически связывается с многочисленными химическими веществами клетки и может катализировать образования токсичных свободных радикалов. Недостаток железа в организме может приводить к анемии.
В животных, растениях и грибах феррум часто входит в состав гемномго комплекса. Гем – важная составная часть цитохромный белков, играющих роль посерединикив в окислительно-восстановительных реакциях, и белков, которые переносят кислород – гемоглобина, миоглобина и леггемоглобину. Неорганический феррум также может влиять на окислительно-восстановительные реакции в железо-сернистых кластерах многих энзимов, как, например, нитрогеназы.
К негемних протеинов принадлежат энзимы монооксигеназы метана, которые окисляют метан до метанола, рибонуклеотид редуктаза, которая восстанавливает рибозу к деоксирибозы, гемеритрины, отвечающих за транспортировку и фиксацию кислорода в морских позвоночных и пурпурная кислотная фосфатаза, катализирующий гидролиз эфиров фосфора.
У млекопитающих распределение железа в организме жестко регулируется, поскольку феррум потенциально токсичен. Распределение железа регулируется еще и потому, что его требуют немало бактерий, поэтому ограничения доступа бактерий к этому элементу помогает предотвратить инфекцию или ограничить ее. Очевидно это причина относительно малого количества железа в молоке млекопитающих. Основу системы регулирования содержания железа составляет белок трансферрин, связывающий железо и транспортирует его к кровяных клеток.

Презентуем довольно дешевые железные двери. Их качество отвечает самым строгим условиям. Собственно поэтому железная дверь дешево обходится, но служит удивительно продолжительно.