As propiedades químicas e físicas de ferro

O ferro é un elemento químico ben coñecido. Refírese á media da actividade química dos metais. As propiedades e aplicacións de ferro son discutidas neste artigo.

Prevalencia na natureza

Hai unha cantidade bastante grande de minerais, que inclúen ferrum. Primeiro de todo, é magnetita. É setenta e dous por cento de ferro. A súa fórmula química é Fe ₃ Ou ₄ . Este mineral chámase tamén mineral de ferro magnético. Ten unha cor gris claro, ás veces cun gris escuro, baixo o negro, cun brillo metálico. O seu maior depósito entre os países da CEI está nos Urales.

O seguinte mineral con alto contido de ferro é a hematita: é setenta por cento deste elemento. A súa fórmula química é Fe ₂ O ₃ . Tamén se chama mineral de ferro vermello. Ten unha cor de vermello a castaño a gris avermellado. O campo máis grande do CIS está en Krivoy Rog.

O terceiro mineral no contido de ferrum é limonita. Aquí o ferro é o sesenta por cento da masa total. Trátase dun hidrato cristalino, é dicir, moléculas de auga se tece na súa rede cristalina, a súa fórmula química é Fe ₂ O ₃ • H ₂ Ou. Como o seu nome indica, este mineral ten unha cor marrón amarelada, ocasionalmente marrón. É un dos compoñentes principais do ocre natural e úsase como pigmento. Tamén se chama mineral de ferro marrón. Os lugares máis importantes son a Crimea, os Urales.

En siderita, o chamado mineral de ferro, o oitenta e oito por cento de ferro. A súa fórmula química é FeCO ₃ . A súa estrutura é heteroxénea e consta de cristais de diferentes cores unidas: gris, verde pálido, grisáceo, amarelo-marrón, etc.

Este último é un mineral natural con alto contido de pirromato, pirita. Ten unha fórmula tan química de FeS ₂ . O ferro é de corenta e seis por cento da masa total. Debido aos átomos de xofre, este mineral ten unha cor amarela dourada.

Moitos dos minerais considerados son utilizados para producir ferro puro. Ademais, a hematita úsase na fabricación de xoias a partir de pedras naturais. Inclusións de pirita pódense atopar en adornos feitos con lapislázuli. Ademais, na natureza, o ferro atópase nos organismos vivos; é un dos compoñentes máis importantes da célula. Este microelemento debe entrar necesariamente no corpo humano en cantidades suficientes. As propiedades curativas do ferro son principalmente debido ao feito de que este elemento químico é a base da hemoglobina. Polo tanto, o uso de Ferrum afecta ben á condición do sangue e, en consecuencia, ao conxunto do organismo.

Ferro: propiedades físicas e químicas

Considere, a fin de dúas destas grandes seccións. As propiedades físicas do ferro son a súa aparencia, densidade, punto de fusión, etc. É dicir, todas as características distintivas da materia que están relacionadas coa física. As propiedades químicas do ferro son a súa capacidade de reaccionar con outros compostos. Comecemos co primeiro.

Propiedades físicas do ferro

Na súa forma pura, en condicións normais, é unha substancia sólida. Ten unha cor gris plateado e un brillo metálico pronunciado. As propiedades mecánicas do ferro inclúen o nivel de dureza de Mohs. É igual a catro (media). O ferro ten boa condutividade eléctrica e condutividade térmica. A última característica pódese sentir tocando un obxecto de ferro nunha sala fría. Unha vez que este material conduce rápidamente a calor, leva gran parte da súa pel nun curto período de tempo e, polo tanto, sente frío. Habendo tocado, por exemplo, a unha árbore, pódese observar que a súa condutividade térmica é moito menor. As propiedades físicas do ferro tamén son os seus puntos de fusión e ebulición. O primeiro é 1539 graos Celsius, o segundo - 2860 graos centígrados. Pódese concluír que as propiedades características do ferro: unha boa plasticidade e fusibilidade. Pero aínda isto non é todo.

Tamén nas propiedades físicas do ferro é o seu ferromagnetismo. ¿Que é? O ferro, cuxas propiedades magnéticas podemos observar en exemplos prácticos todos os días, é o único metal que posúe un rasgo distintivo único. Isto débese ao feito de que este material é capaz de magnetizar baixo a acción dun campo magnético. E despois da terminación do último ferro, as propiedades magnéticas que acabamos de formar, permanece un imán por moito tempo. Tal fenómeno pódese explicar polo feito de que na estrutura dun metal dado hai moitos electróns libres que poden moverse.

Desde o punto de vista da química

Este elemento refírese a metais de actividade media. Pero as propiedades químicas do ferro son típicas para todos os outros metais (excepto aqueles que están á dereita do hidróxeno na serie electroquímica). É capaz de reaccionar con moitas clases de sustancias.

Empecemos por sinxelos

Ferrum interactúa cun quilo, nitróxeno, halóxenos (iodo, bromo, cloro, flúor), fósforo, carbono. O primeiro a considerar é a reacción con osíxeno. Cando se queimou ferrum, os seus óxidos están formados. Dependendo das condicións da reacción e das proporcións entre os dous participantes, poden ser diversas. Como exemplo deste tipo de interacción, pódense citar as seguintes ecuacións de reacción: 2Fe + O ₂ = 2FeO; 4Fe + 3O ₂ = 2Fe ₂ O ₃ ; 3Fe + 2O ₂ = Fe ₃ Ou ₄ . E as propiedades do óxido de ferro (tanto físico como químico) poden variarse, dependendo da súa variedade. Estas reaccións ocorren a altas temperaturas.

O seguinte é a interacción co nitróxeno. Tamén pode ocorrer só en condicións de calefacción. Se tomamos seis moles de ferro e unha mole de nitróxeno, obtemos dous moles de nitruro de ferro. A ecuación de reacción será a seguinte: 6Fe + N ₂ = 2Fe ₃ N.

Ao interactuar co fósforo, fórmanse un fosfuro. Para levar a cabo a reacción, eses compoñentes son necesarios: tres moles de mole de fósforo de ferrule-un, resultando na formación dun mol de fosfuro. A ecuación pode escribirse do seguinte xeito: 3Fe + P = Fe ₃ P.

Ademais, entre reaccións con sustancias simples, tamén é posible separar a interacción co xofre. Neste caso, é posible obter sulfuro. O principio polo cal o proceso de formación desta sustancia ocorre é similar ao descrito anteriormente. É dicir, a reacción de adición ten lugar. Para todas as interaccións químicas deste tipo, son necesarias condicións especiais, principalmente temperaturas elevadas e con menos frecuencia catalizadores.

As reaccións entre ferro e halóxenos tamén son comúns na industria química. Trátase de cloración, bromación, iodación, fluoración. Como se desprende dos propios nomes das reaccións, este é o proceso de adición de átomos de cloro / bromo / iodo / flúor aos átomos de ferro para formar cloruro / bromuro / ioduro / fluoruro, respectivamente. Estas sustancias son amplamente utilizadas en diversas industrias. Ademais, o ferrum é capaz de combinarse con silicio a altas temperaturas. Debido ao feito de que as propiedades químicas do ferro son diversas, úsase a miúdo na industria química.

Ferrum e substancias complexas

A partir de sustancias simples procedemos a aquelas cuxas moléculas consisten en dous ou máis elementos químicos diferentes. O primeiro que hai que mencionar é a reacción do ferrum con auga. Aquí, as propiedades básicas do ferro maniféstanse. Cando a auga é Calefacción xunto con ferro, o óxido básico está formado (chámase así porque forma hidróxido ao interactuar coa mesma auga, noutras palabras - a base). Así, se tomas unha moles de ambos os compoñentes, fórmanse sustancias como o dióxido de ferro e o hidróxeno en forma de gas cun olor afiado, tamén en proporcións molares dun a un. A ecuación deste tipo de reacción pode escribirse do seguinte xeito: Fe + H ₂ O = FeO + H ₂ . Dependendo das proporcións nas que se compoñen estes dous compoñentes, pódese obter di-ou trióxido de ferro. Ambas as sustancias son moi comúns na industria química e tamén se usan en moitas outras industrias.

Con ácidos e sales

Dado que o ferrum está situado á esquerda do hidróxeno nas series electroquímicas de actividade metálica, é capaz de desprazar este elemento dos compostos. Un exemplo diso é a reacción de substitución, que se pode observar engadindo ferro ao ácido. Por exemplo, se se mestura un ácido de ferro e sulfato (o mesmo ácido sulfúrico) nunha concentración media, nas mesmas proporcións molares, obtemos sulfato ferroso (II) e hidróxeno nas mesmas proporcións molares. A ecuación desta reacción sería así: Fe + H ₂ SO ₄ = FeSO ₄ + H ₂ .

Ao reaccionar con sales, as propiedades reductoras do ferro maniféstanse. É dicir, coa axuda dela podes seleccionar un metal menos activo de sal. Por exemplo, se toma un mol de sulfato de cobre e a mesma cantidade de ferro, pode obter sulfato ferroso (II) e cobre puro nas mesmas proporcións molares.

Importancia para o corpo

Un dos elementos químicos máis comúns na codia terrestre é o ferro. Xa examinamos as propiedades da materia , agora o abordamos dende o punto de vista biolóxico. Ferrum realiza funcións moi importantes tanto a nivel celular como a nivel de todo o organismo. Primeiro de todo, o ferro é a base dunha proteína como a hemoglobina. É necesario para o transporte de osíxeno por sangue dos pulmóns a todos os tecidos, órganos, a cada célula do corpo, principalmente ás neuronas do cerebro. Polo tanto, as propiedades útiles do ferro non se poden enfatizar demasiado.

Ademais do feito de que afecta a formación de sangue, o ferrum tamén é importante para o correcto funcionamento da glándula tireóide (isto require non só iodo, como algúns creen). Ademais, o ferro participa no metabolismo intracelular, regula a inmunidade. Aínda se contén ferrum nunha cantidade especialmente grande nas células do fígado, xa que axuda a neutralizar substancias nocivas. Tamén é un dos compoñentes principais de moitos tipos de enzimas no noso corpo. A dieta diaria dunha persoa debe conter entre dez e vinte miligramos deste elemento de rastreo.

Produtos ricos en ferro

Hai moitos tales. Son vexetais e animais. Os primeiros son cereales, leguminosas, cereais (especialmente trigo mouro), mazás, cogomelos (brancos), froitos secos, rosa de can, peras, pexegos, aguacate, cabaza, améndoas, datas, tomates, brócolis, col, arandos, amoras, apio e outros. O segundo - o fígado, a carne. O uso de alimentos con alto contido de ferro é especialmente importante durante o embarazo, xa que o corpo do feto que se está formando require unha gran cantidade deste elemento de seguimento para o seu crecemento e desenvolvemento.

Signos dunha deficiencia no corpo de ferro

Os síntomas de moi pouca ferina entrando no corpo son fatiga, conxelación permanente das mans e pés, depresión, cabelo quebradizo e uñas, diminución da actividade intelectual, trastornos dixestivos, mal desempeño e anormalidades na glándula tireóide. Se notas algúns deses síntomas, vale a pena aumentar a cantidade de produtos con contido de ferro na túa dieta ou mercar vitaminas ou suplementos alimenticios que conteñan ferrum. Tamén é necesario consultar a un médico se algún destes síntomas séntese moi agudo.

Uso de ferruelas na industria

A aplicación e as propiedades do ferro están intimamente relacionados. En conexión co seu ferromagnetismo, úsase para fabricar imáns - como máis débil para uso doméstico (imáns de souvenir para frigoríficos, etc.) e para os máis fortes - para fins industriais. Debido ao feito de que o metal en cuestión ten unha gran resistencia e dureza, utilizouse desde a antigüidade para a fabricación de armas, armaduras e outras ferramentas militares e domésticas. Por certo, no antigo Egipto era coñecido o ferro de meteoritos, cuxas propiedades superaban os de metal común. Tamén se empregou un ferro tan especial e na antiga Roma. A partir deles fabricaron armas de elite. Un escudo ou espada feita de metal meteórico só podería ter unha persoa moi rica e nobre.

En xeral, o metal, que consideramos neste artigo, é o máis versátil utilizado entre todas as sustancias deste grupo. Primeiro de todo, produce aceiro e fundición, que se utilizan para producir todo tipo de produtos necesarios na industria e na vida cotiá.

O ferro fundido é unha aliaxe de ferro e carbono, na que o segundo está presente de 1,7 a 4,5 por cento. Se o segundo é inferior ao 1,7 por cento, entón este tipo de aleación chámase aceiro. Se o carbono na composición está presente aproximadamente o 0,02 por cento, entón este xa é ferro técnico común. A presenza de carbono na liga é necesaria para darlle maior resistencia, estabilidade térmica e resistencia á oxidación.

Ademais, o aceiro pode conter moitos outros elementos químicos como impurezas. Trátase de manganeso, fósforo e silicio. Tamén neste tipo de aleación para darlle certas calidades pódense engadir cromo, níquel, molibdeno, tungsteno e moitos outros elementos químicos. Tipos de aceiro, onde hai unha gran cantidade de silicio (preto de catro por cento), úsanse como transformadores. Aqueles en que unha gran cantidade de manganeso (ata doce ou catorce por cento) úsanse na fabricación de vías férreas, muíños, trituradoras e outras ferramentas, algunhas das cales son propensas a un borrado rápido.

O molibdeno incorpórase á aleación para que sexa máis estable térmicamente. Estes aceiros son utilizados como molinos de ferramenta. Ademais, para obter todos os coñecidos e usados frecuentemente na casa en forma de coitelos e outras ferramentas domésticas de aceiros inoxidables, é necesario engadir cromo, níquel e titanio á aleación. E para conseguir aceiro dúctil resistente a golpes, de alta resistencia, é suficiente engadir o vanadio. Coa introdución do niobio, é posible obter alta resistencia á corrosión e ás substancias químicamente agresivas.

A magnetita mineral, mencionada ao comezo do artigo, é necesaria para a fabricación de discos duros, tarxetas de memoria e outros dispositivos deste tipo. Debido ás propiedades magnéticas, pódese atopar ferro nos transformadores de dispositivos, motores, produtos electrónicos, etc. Ademais, pódese engadir Ferro a aliaxes doutros metais para darlles maior resistencia e estabilidade mecánica. O sulfato deste elemento úsase en horticultura para o control de pragas (xunto co sulfato de cobre). O ferro cloruro é esencial para a purificación de auga. Ademais, o po de magnetita úsase en impresoras en branco e negro. A principal forma de usar pirita é obter ácido sulfúrico. Este proceso ten lugar no laboratorio en tres etapas. Na primeira etapa de pirita, a ferrule é queimada, obtendo así óxido de ferro e dióxido de xofre. Na segunda etapa, a conversión do dióxido de xofre ao trióxido ten lugar coa participación de osíxeno. E na fase final, a sustancia resultante pasa a través do vapor de auga en presenza de catalizadores, obtendo así o ácido sulfúrico.

Preparación de ferro

Basicamente metal activo é extraído a partir dos seus dous principais minerais: a magnetite ea hematita. Facelo cunha redución de ferro a partir dos seus compostos de carbono en forma de coque. Isto faise nun alto-forno, en que a temperatura alcanza dous mil graos centígrados. Ademais, hai un xeito para dar Ferrum hidróxeno. Para estes efectos, a presenza, opcionalmente, dun alto-forno. Para aplicar este método ten unha arxila especial, que é mesturado co mineral triturado e tratada con hidrógeno en forno de Cuba.

conclusión

As propiedades e aplicacións de ferro varía. Este é quizais o máis importante na nosa vida metal. Tornándose coñecido polo home, tomou o lugar de bronce, que na época era o principal material para a fabricación de ferramentas e armas. Aceiro e ferro, en moitos aspectos superiores á liga de cobre e estaño, en termos das súas propiedades físicas, a resistencia ao esforzo mecánico.

Ademais, o ferro no noso planeta é máis común do que moitos outros metais. fracción de masa na codia da Terra é case cinco por cento. É o cuarto elemento máis abundante na natureza. Ademais, este elemento é moi importante para o funcionamento normal do corpo de animais e plantas, sobre todo porque se basea na hemoglobina construído. O ferro é un elemento esencial, cuxo uso é importante para a saúde e órganos de funcionamento normais. Ademais do anterior, é o único metal que ten propiedades magnéticas únicas. Sen Ferrum é imposible imaxinar nosa vida.