התכונות הכימיות והפיזיות של ברזל

ברזל - מרכיב כימי ידוע. זה מתייחס לממוצע של מתכת תגובתי. מאפיינים ויישומים של ברזל יידונו במאמר זה.

השכיחות בטבע

יש כמות גדולה למדי של מינרלים, הכוללים Ferrum. קודם כל, זה מגנטיט. הוא אחוזים השבעים ושתיים מורכבים ברזל. הנוסחה הכימית שלה - Fe ₃ O _4. מינרל זה ידוע גם בשם מגנטיט. יש לה צבע אפור בהיר, לפעמים עם אפור כהה עד שחור עם ברק מתכתי. הפיקדון הגדול שלו ממוקם בהרי אורל בחבר העמים.

המינרל הבא עם תוכן ברזל גבוה - המטיט - זה מורכב שבעים אחוז האלמנט זה. הנוסחה הכימית שלה - Fe ₂ O _3. זה נקרא גם המטיט. יש לו צבע חום אדום לאדום-אפור. המכרה הגדולה ביותר בחבר העמים נמצאת רייה קריווי.

תכולת המינרלים השלישית Ferrum - limonite. הנה ברזל אחוז shestdesyat מהמשקל הכולל. גבישים זו, דהיינו ב מולקולת המים ארוגים הגבישי שלה, הנוסחא הכימית שלה - Fe ₂ O ₃ • H ₂ O. כפי שהשם מרמז, מינרל זה יש צבע צהוב-חום, לפעמים חום. הוא אחד המרכיבים העיקריים של אוכרה הטבעית שמש הפיגמנט. זה נקרא גם limonite. המקום הגדול של התרחשות - הקר, אוראל.

סידריט, את סידריט שנקרא, ארבעים ושמונה אחוז Ferrum. הנוסחה הכימית שלה - FeCO _3. המבנה שלו הוא לא הומוגני ומורכב בצבע שונה מחוברים יחדיו גבישים: אפור, ירוק חיוור, אפור-צהוב, חום וצהוב, ואחרים.

זו האחרונה היא לעתים קרובות מינרל טבעי עם Ferrum תכולה גבוהה - פיריט. יש נוסחה כימית פס _2. ברזל זה ארבעים ושישה אחוז מהמשקל הכולל. בשל אטום הגופרית של המינרל בעל צבע זהוב-צהוב.

רבים מן מינרלי הבחן משמשים לייצור ברזל טהור. בנוסף, המטיט משמש לייצור תכשיטים מאבנים טבעיות. תכלילים פיריט רשאי להיות נוכח תכשיטים מ אבן-כחל. בנוסף, האופי של הברזל נמצא בהרכב של אורגניזמים חיים - זה הוא אחד המרכיבים החשובים ביותר של התא. אלמנט עקבות זה חייב להזין את הגוף האנושי בכמות מספקת. מאפיינים של ברזל מרפא נובע במידה רבה מכך יסוד כימי זה הוא הבסיס של המוגלובין. לכן, שימוש Ferrum טוב תנאי הדם, וכתוצאה מכך האורגניזם כולו.

תכונות פיסיקליות וכימית: חומרה

קחו למשל את סדר בחלקים נרחבים שני אלה. תכונות פיסיקליות של ברזל - הוא המראה שלה, צפיפות, נקודת התכה, וכו 'כלומר, כל המאפיינים של חומרים הקשורים בפיסיקה ... מאפיינים של ברזל כימיים - הוא יכולתו להגיב עם תרכובות אחרות. בואו נתחיל עם הראשונה.

בין התכונות הפיסיקליות של ברזל

בצורתה הטהורה בתנאים נורמלים הוא מוצק. יש לה צבע כסף-אפור ברק מתכתי בולט. תכונות מכניות כוללים רמת הברזל של קשיות בסולם מוס. זה שווה ארבעה (בממוצע). יש מגהץ מוליכות חשמלית טובה מוליכות תרמית. התכונה האחרונה ניתן לחוש על ידי נגיעה באובייקט הברזל בחדר קר. ומכיוון שחומר זה מוליך חום במהירות, הוא בתוך פרק זמן קצר לוקח חלק גדול העור שלך, כך שאתה מרגיש קר. נגיעה, למשל, אל העץ, יצוין כי מוליכות התרמית שלה הן נמוכות בהרבה. תכונות פיסיקליות של ברזל - כי טמפרטורת ההתכה ו הרתיחה שלו. הראשונה היא 1539 מעלות צלזיוס, והשנייה - 2860 מעלות צלזיוס. ניתן להסיק כי התכונות האופייניות של ברזל - פלסטי נזילות טובות. אבל זה לא הכל.

גם את המאפיינים הפיזיים של ברזל וחלק זה פרומגנטי. מה זה? מגהץ, את התכונות המגנטיות של אשר אנו יכולים לראות בדוגמאות מעשיות מדי יום - המתכת היחידה שיש לו היכר ייחודי. הסיבה לכך היא החומר הפעיל הוא מסוגל להיות ממוגנט על ידי השדה המגנטי. לבין סיומו של ברזל האחרון, את התכונות המגנטיות של שאך נוצר, במשך זמן רב נשאר מגנט עצמה. תופעה זו יכולה להיות מוסברת על ידי העובדה כי המבנה של המתכת קיים ריבוי של אלקטרונים חופשיים, אשר מסוגלים להעביר.

במונחים של כימיה

אלמנט זה חל על פעילות המתכות ממוצעת. עם זאת, ברזל כימיים המאפיינים אופייניים לכל שאר המתכות (פרט לאלה אשר נמצאים בצד ימין של מימן בסדרה אלקטרוכימיים). הוא מסוגל להגיב כיתות רבות של חומרים.

בואו נתחיל עם הפשוט

Ferrum הגיב עם kilorodom, חנקן, הלוגן (יוד, ברום, כלור, פלואור), זרחן, פחמן. הדבר הראשון שיש לשקול - התגובה עם חמצנית. כאשר שריפת Ferrum תחמוצות שלה נוצרים. בהתאם לתנאי התגובה ואת הפרופורציות בין שני הצדדים, הם יכולים להיות מגוונים. כדוגמא של אינטראקציות כאלה יכול לגרום משוואת התגובה הבאה: 2Fe + O ₂ = 2FeO; 4Fe + 3O ₂ = 2Fe ₂ O _3; 3Fe + 2O ₂ = Fe ₃ O _4. ומאפיינים של תחמוצת ברזל (הן פיסיקליות וכימיות) יכולים להיות מגוונים, בהתאם למגוון שלה. תגובות כאלה להתרחש בטמפרטורות גבוהות.

באה - אינטראקציה עם חנקן. זה גם יכול להתרחש רק בתנאים של חימום. אם ניקח שש שומות של ברזל לכל שומה של חנקן להשיג שתי שומות של ניטריד ברזל. משוואת התגובה היא כדלקמן: 6Fe + N ₂ = 2Fe ₃ נ

מתגובה עם זרחן נוצר זָרַחַת. עבור התגובה, רכיבים כאלה נחוצים: חפרפרת שלוש Ferrum - לכל שומה של זרחן, נוצר כתוצאת זָרַחַת שומה אחת. המשוואה יכול להיות כתוב כדלקמן: 3Fe + P = Fe ₃ פ

יתר על כן, אינטראקציה יכולה גם להיות מבודדת בין תגובות חומרי גופרית יסודיות. כך ניתן להשיג גופרתי. העיקרון שעליו מתבססת התהליך של היווצרות של חומר, דומה לאלו שתוארו לעיל. כלומר, יש תגובה בנוסף. במשך כל אינטראקציות כימיות מסוג זה דורש תנאים מיוחדים, בעיקר בטמפרטורה גבוהה, לפחות - זרזים.

זה נפוץ גם בתגובת התעשייה הכימית בין ברזל הלוגנים. fluorination הכלרה, bromination, iodination, זה. כפי שהשם עצמו לתגובות, תהליך ההצטרפות אטומי כלור אטומים Ferrum / ברום / יוד / פלואוריד כדי ליצור כלוריד / ברומיד / יודיד / פלואוריד בהתאמה. חומרים אלה נמצאים בשימוש נרחב במגוון תעשיות. יתר על כן, Ferrum מסוגל להתחבר עם סיליקון בטמפרטורות גבוהות. בשל העובדה כי התכונות הכימיות של ברזל הן מגוונות, זה משמש לעתים קרובות בתעשייה הכימית.

Ferrum וחומרים מורכבים

מחומרים פשוטים עוברים על המולקולות של אשר מורכב של שניים או יותר יסודות כימיים שונים. הדבר הראשון שיש להזכיר - תגובת Ferrum עם מים. יש מוצגים המאפיינים הבסיסיים של ברזל. כאשר מים מחוממים יחד עם ברזל יצרו תחמוצת בסיסית (זה נקרא כך משום שהוא יוצר הידרוקסיד, או במילות אחרות בעת אינטראקציה עם אותו במים - הבסיס). אז, אם ניקח שומה אחד משני הרכיבים נוצרת חומרים כגון פחמן דו Ferrum וגז מימן עם ריח חריף - כמו פרופורציות טוחנות של אחד לאחד. המשוואה של תגובות כאלה יכולים להיכתב כדלקמן: Fe + H ₂ O = FeO + H _2. בהתאם לממדים שבהם לערבב את שני המרכיבים, אפשר להשיג trioxide דוּ או ברזל. שני סוכנים אלה נפוצים מאוד בתעשייה הכימית, וכן משמש בתעשיות רבות אחרות.

עם חומצות ומלחי

מאז Ferrum שנותר מימן בסדרה אלקטרוכימיים של פעילות מתכות, זה spososoben לתפוס אלמנט פעיל של תרכובות. דוגמה לכך היא תגובת התמרה אשר ניתן לצפות בעת הוספת ברזל לחומצה. לדוגמא, אם מעורב בשיעורים טוחנים שווים של ברזל וחומצה גופרתית (aka הגופרתית) ריכוז ממוצע, כתוצאה נקבל סולפט ברזל (II) וממנו בפרופורציות טוחנות שווות. המשוואה של תגובה כזו תיראה כך: Fe + H ₂ SO ₄ = FeSO ₄ + H _2.

במהלך האינטראקציה עם המלחים של ברזל לידי ביטוי בהפחתת נכסים. כלומר, שימוש בו ניתן להבחין בין מלחי מתכת פעילים פחות. לדוגמא, אם ניקח חפרפרת אחת נחושת גופרתית ואותו Ferrum, נוכל להשיג סולפט ברזל (II) ונחושת טהורה בפרופורציות טוחנות שווות.

הערך עבור האורגניזם

אחד הנפוץ ביותר בקרום יסודות כימיים - ברזל. מאפיינים של חומר שכבר נחשבו, ועכשיו אנחנו מגיעים אליו מנקודת מבט ביולוגית. יש Ferrum פונקציה חשובה מאוד ברמה התאית וברמה של האורגניזם כולו. בעיקר בברזל בסיס חלבון כזה המוגלובין. זה הכרחי עבור תחבורת חמצן על ידי הדם מהריאות לכל הרקמות, האיברים, לכל תא בגוף, במיוחד לתאי העצב במוח. לכן, את המאפיינים של ברזל מועיל לא יכול להדגיש יתר על המידה.

בנוסף זה משפיע kroveobrazovanie, Ferrum חשוב גם לתפקוד הנורמלי של בלוטת התריס (זה דורש לא רק את יוד, כפי שיש מאמינים). כמו כן, ברזל מעורב במטבוליזם התאי, מסדיר את מערכת החיסון. ביתר פירוט: Ferrum בכמות גדולה שנמצא בתאים כבדים, שכן הוא עוזר לנטרל חומרים מזיקים. הוא גם אחד המרכיבים העיקריים של סוגים רבים של אנזימים בגוף שלנו. התזונה האנושית היומית אמורה להכיל עשר עד עשרים מיליגרם של אלמנט עקבות.

מזונות עשירים בברזל

כזה הרבה. הם אוכלים שניהם ממוצא הצמחים ובעלי החיים. ראשית - זה דגנים, קטניות, דגנים (בעיקר כוסמת), תפוחים, פטריות (לבנים), פרות יבשים, ורד בר, אגסים, אפרסקים, אבוקדו, דלעת, שקדים, תאנים, עגבניות, ברוקולי, כרוב, אוכמניות, פטל שחור, סלרי, וכו ' . שנית - כבד, בשר. שימוש במוצר תוכן ברזל גבוה חשוב במיוחד במהלך הריון, כמו הגוף של העובר שנוצר דורש כמות גדולה של יסודות הקורט לצמיחה וההתפתחות הנאותות.

סימנים של חוסר ברזל בגוף

תסמינים של כמות קטנה מדי של Ferrum הזנת הגוף הם עייפים, ידות קפואות קבועות ורגליים, דיכאון, שיער שביר ומסמרים, הפחתת פעילות אינטלקטואלית, הפרעות עיכול, ביצועים נמוכים, תקלה של בלוטת התריס. אם אתה מבחין חלק מהסימפטומים האלה, יש צורך להגדיל את מספר המוצרים המכילים ברזל בתזונה או לקנות ויטמינים או תוספי מזון המכילים Ferrum. כמו כן, הקפידו להתייעץ עם הרופא שלך אם כל התופעות הללו אתה מרגיש רע.

באמצעות תעשיית Ferrum

יישום ומאפיינים של ברזל הם קשורים זה לזה. בשל שלה פרומגנטי, הוא משמש לייצור מגנטים - הם חלש לשימוש ביתי (מגנטים למזכרת על מקרר, וכו '...) וזה יותר חזק - למטרות תעשייתיות. בשל העובדה כי המתכת הנחשבת יש חוזק קשיות גבוה, עם הקדם שלה משמש נשק, שריון, וכלים צבאיים מקומיים אחרים. אגב, במצרה עתיקה זה כבר ידוע ברזל המטאורית עם מאפיינים מעולים לאלה של מתכת קונבנציונלית. כמו כן ברזל מיוחד ששימש ברומא העתיקה. מתוך זה מיוצר נשק האליטה. מגן או חרב עשויה מתכת המטאורית, יכולה להיות רק אדם מאוד עשיר ומפואר.

באופן כללי, המתכת, אשר אנו רואים במאמר זה, היא המגוונת ביותר של כל החומרים המשמשים את הקבוצה. קודם כל, הוא עשה פלדה וברזל יצוק, אשר משמשים לייצור מוצרים שונים הנדרשים בתעשייה בחיי היומיום.

ברזל עופרת ברזל שנקרא פחמן סגסוגת, שבה ההווה השני 1.7 ל 4.5 אחוזים. אם השני הוא פחות מ 1.7 אחוז, אז זה סוג של סגסוגת המכונית פלדה. אם הפחמן נמצא בהרכב של כ 0.02 אחוזים, אז זה ומגהץ מסחרי רגיל. הנוכחות של הפחמן סגסוגת צורך להקנות כוח רב יותר, יציבות תרמית, התנגדות חלודה.

בהמשך, ב הפלדה עשוי להכיל אלמנטים רבים אחרים כמו זיהומים. מנגן זה, וזרחן, וכן סיליקון. גם זה סוג של סגסוגת להקנות איכויות מסוימות עשויים להתווסף כרום, ניקל, מוליבדן, טונגסטן, ואת יסודות כימיים רבים אחרים. סוגי הפלדה, שבו כמות גדולה של הווה סיליקה (כארבעה אחוזים), משמשת שנאי. אלה בהרכב מתוכם הרבה מנגן (עד שתים עשרה או ארבע עשרה אחוזים) למצוא יישומים בייצור חלקים של מסילות ברזל, טחנות, מטחנות וכלים אחרים, אשר חלקים ממנו כפופים שחיקה מהירה.

מוליבדן מוחדר הרכב סגסוגת, כדי להפוך אותו ליותר יציבות תרמית - כגון פלדה המשמשים כלי. בנוסף, כדי לקבל את כל ידוע נפוץ בבתים בצורה של סכינים וכלים ביתיים אחרים פלדות אל חלד חייבות להתווסף סגסוגת כרום, ניקל וטיטניום. וכדי להשיג השפעה עמידה, גבוה חוזק, גמישות, זה מספיק כדי להוסיף ונדיום. כאשר נכנס לתוך ניוביום יכול להשיג עמידות גבוהה בפני קורוזיה וחומרים אגרסיביים כימי.

מגנטיט מינרליים, אשר הוזכר לעיל במאמר זה, אתה צריך לייצר כוננים קשיחים, כרטיסי זיכרון והתקנים אחרים מסוג זה. בשל המאפיינים של ברזל המגנטיים ניתן למצוא המנגנון של שנאים, מנועים, ומוצרים אלקטרוניים אחרים. בנוסף, Ferrum יכול להוסיף סגסוגות מתכת אחרות ולהקנות כוח גדול ויציבות מכאנית. אלמנט סולפט זה משמש גננות עבור הדברת מזיקים (יחד עם נחושת גופרתית). כלורידים ברזל הם הכרחיים לטיהור מים. יתר על כן, אבקת מגנטיט משמשת מדפסות שחורות-לבנה. השיטה העיקרית של יישום של פיריט - הנובע מכך חומצה גופרתית. תהליך זה מתרחש במעבדה בשלושה שלבים. בשנות ה פיריט הצעד הראשון Ferrum שרפו לתת שתחמוצת הברזל ודו תחמוצת הגופרית. השלב השני הוא שינוי של דו-תחמוצת הגופרית trioxide שלה, בהשתתפות חמצן. והשלב הסופי החומר המתקבל מועבר דרך אדי מים בנוכחות זרזים, ובכך לתת חומצה גופרתית.

ברזל קבלה

בעיקרון מתכת פעילה מופקת שני המינרלים העיקריים שלה: מגנטיט המטיט. האם זה עם הפחתה של ברזל מן תרכובות הפחמן שלה בצורה של קוקה קולה. הדבר נעשה בתוך כבשן, שבו הטמפרטורה מגיעה אלפיים מעלות צלזיוס. בנוסף, יש דרך לשחזר מימן Ferrum. לשם כך אופציונאלי הנוכחות של כבשן. כדי ליישם שיטה זו לוקחת חימר מיוחד, הוא מעורבב עם העפרות הכתושות שטופל מימן בכבשן הפיר.

מסקנה

המאפיינים והיישומים של ברזל מגוון. זה הוא אולי החשוב ביותר מתכת חיינו. Becoming הידועים לאדם, הוא לקח את המקום של ארד, אשר באותה תקופה היה החומר העיקרי לייצור של כלי, וכלי נשק. פלדה וברזל ובמובנים רבים עולה על סגסוגת של נחושת ובדיל מבחינת המאפיינים הפיזיים שלו, התנגדות ללחץ מכני.

בנוסף, ברזל על הפלנטה שלנו הוא יותר נפוץ ממה מתכות רבות אחרות. שבריר המוניים בקרום כדור הארץ הוא כמעט חמישה אחוזים. זהו היסוד הכימי הרביעי בשכיחותו בטבע. כמו כן, יסוד כימי זה הוא מאוד חשוב לתפקוד התקין של הגוף של בעלי חיים וצמחים, במיוחד משום שהיא מבוססת על ההמוגלובין הבנוי. הברזל הוא מרכיב חיוני עקבות, אשר השימוש בהם הוא חשוב לבריאות ואיברים לתפקוד נורמלי. מלבד האמור לעיל, הוא המתכת היחידה שיש לה תכונות מגנטיות ייחודיות. ללא Ferrum אי אפשר לדמיין את החיים שלנו.