Залізо

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Залізо (Fe)
Атомний номер 26
Зовнішній вигляд ковкий, в'язкий сріблясто-білий метал
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
55.847 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 126 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
759.1(7.87) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Ar] 3d6 4s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 117 пм
Радіус іона (+3e) 64 (+2e)74 пм
Електровід'ємність
(за Полінгом)
1.83
Електродний потенціал 0
Ступені окислення 6, 3, 2, 0, -2
Термодинамічні властивості
Густина 7.874 г/см3
Питома теплоємність 0.443 Дж/(K моль)
Теплопровідність 80.4 Вт/(м К)
Температура плавлення 1808 K
Теплота плавлення 13.8 кДж/моль
Температура кипіння 3023 K
Теплота випаровування ~340 кДж/моль
Молярний об'єм 7.1 см3/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
об'ємноцентрована
Період ґратки 2.870 Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая 460.00 K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Зміст

[ред.] Поширення в природі

Залізо за поширеністю в природі займає друге місце серед металів (після алюмінію). На нього припадає 5,10% маси земної кори. Зустрічається воно винятково у вигляді різних сполук. Вільне залізо знаходять лише в метеоритах. Найважливішими природними сполуками заліза, що мають промислове значення, є магнітний залізняк Fe3O4, червоний залізняк Fe2O3, бурий залізняк Fe2O3 • nH2O та пірит FeS2. Оксиди заліза служать рудами, з яких добувають залізо, а пірит — сировиною для сульфатно-кислотного виробництва.

Багаті родовища магнітного залізняку зосереджені на Уралі в районі м. Магнітогорська і в Курській області (так звана Курська магнітна аномалія). Родовища червоного залізняку є в Україні в районі м. Кривого Рогу. Родовища бурого залізняку зосереджені на Керченському півострові. Крім того, потужні родовища залізних руд виявлені і в інших місцях — на Кольському півострові, в Сибіру і на Далекому Сході.

[ред.] Фізичні властивості

Залізо — блискучий сріблясто-білий важкий метал. Густина його 7,86 г/см3. Температура плавлення 1535°С. Залізо досить пластичне. Воно легко кується, штампується, витягується в дріт і прокатується в тонкі листи, легко намагнічується і розмагнічується.

[ред.] Хімічні властивості

Залізо належить до восьмої групи періодичної системи елементів Менделєєва. Його атоми на зовнішній електронній оболонці мають по два електрони, а на передостанній — 14 електронів. Атоми заліза можуть легко втрачати два електрони і перетворюватись у двовалентні катіони Fe2+. Вони можуть втрачати і три електрони (один з передостаннього шару) і перетворюватись у тривалентні катіони Fe3+. Таким чином, залізо утворює два ряди сполук. Сполуки тривалентного заліза стійкіші.

У сухому повітрі при звичайній температурі залізо досить стійке, але у вологому швидко ржавіє, вкриваючись товстим шаром іржі. Іржа являє собою суміш оксидів і гідроксидів заліза. Найбільшу частину іржі складає сесквіоксид заліза Fe2O3 і тригідроксид заліза Fe(OH)3. Крім того, до її складу входить монооксид заліза FeO, дигідроксид заліза Fe(OH)2 та інші сполуки. Процес ржавіння заліза можна зобразити такими приблизними рівняннями:

  • 2Fe + O2 + 2Н2О = 2Fe(OH)2
  • 4Fe(OH)2 + O2 + 2Н2О = 4Fe(OH)3
  • Fe(OH)2 = FeO + H2O
  • 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

Іржа досить крихка і пориста. Тому вона не може ізолювати метал від атмосфери, через що процес ржавіння відбувається безперервно. При високій температурі залізо легко сполучається з киснем, ; утворюючи окалину Fe3O4 (FeO • Fe2O3). В атмосфері кисню розжарена залізна дротина горить яскравим полум'ям, утворюючи теж окалину Fe3O4. При нагріванні залізо може легко реагувати з хлором, сіркою та іншими неметалами:

  • 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
  • Fe + S = FeS

В електрохімічному ряді напруг залізо стоїть лівіше від водню, тому воно легко реагує з розведеними хлоридною і сульфатною кислотами:

  • Fe + 2HCl = FeCl2 + Н2
  • Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

З розведеною нітратною кислотою залізо теж легко реагує:

  • Fe + HNO3 + 3HNO3 = Fe (NO3)3 + 2H2O + NO ↑

Але з концентрованою нітратною і концентрованою сульфатною кислотами без нагрівання залізо не реагує. Воно стає «пасивним», вкриваючись тонкою оксидною плівкою, яка не розчиняється в кислотах і ізолює метал від дії кислоти. Завдяки цьому концентровану нітратну і концентровану сульфатну кислоту можна зберігати і транспортувати в залізній тарі.

[ред.] Дивись також

[ред.] Джерела

  • Ф. А. Деркач "Хімія" Л. 1968