Желязо
от Уикипедия, свободната енциклопедия
| Желязо | |
|---|---|
| Символ | Fe |
| Атомен номер | 26 |
| Химическа серия | метал |
| Група, Период, Блок | 8Б, 4, d |
| Външен вид | сребристо-сив метал |
| Свойства на атома | |
| Атомна маса | 55,845 u |
| Атомен радиус (calc) | 140 (156) pm |
| Ковалентен радиус | 125 pm |
| Радиус на ван дер Ваалс | ... pm |
| Електронна конфигурация | [Ar] 3d6 4s2 |
| e- на енергийно ниво | 2, 8, 14, 2 |
| Оксидационни състояния (Оксид) |
2, 3, 4, 6 () |
| Кристална структура | кубична |
| Физични свойства | |
| Агрегатно състояние | твърдо |
| Плътност | 7874 kg/m³ |
| Температура на топене | 1808 K (1535 °C) |
| Температура на кипене | 3023 K (2750 °C) |
| Моларен обем | 7,09×10-6 m³/mol |
| Специфична топлина на топене | 349,6 kJ/mol |
| Специфична топлина на изпарение | 13,8 kJ/mol |
| Налягане на парата | 7, 05 Pa при ... K |
| Скорост на звука | 4910 m/s при 293,15 K |
| Други | |
| Електроотрицателност | 1,83 (скала на Паулинг) |
| Специфичен топлинен капацитет | 440 J/(kg·K) |
| Специфична електропроводимост | 9,93×106 S/m |
| Топлопроводимост | 80,2 W/(m·K) |
| Йонизационен потенциал | 762,5 kJ/mol
|
| Периодична система на елементите | |
Желязото е химичен елемент, метал с атомен номер 26 и символ Fe в Периодична система на елементите на Менделеев.
Атомната маса на желязото е 55,847 g/mol
Съдържание |
[редактиране] История
Желязото е известно на хората от древни времена.
Археологическите разкопки намират изделия от желязо, датирани около 4 хилядолетие пр.н.е. и се отнасят към древноегипетската и шумерската цивилизации. Предметите, правени от желязо от това време, включват накрайници за стрели и украшения. В тях се е използвало метеоритно желязо, по-точно сплав от желязо и никел, от която се състоят метеоритите. В много езици е останало споменаването за небесния произход на желязото.
Между 2 хилядолетие пр.н.е. и 3 хилядолетие пр.н.е. в Месопотамия и древен Египет се появяват първите предмети, направени от топено желязо (определя се по отсъствието на никел в състава му). Независимо от това желязото се е използвало основно в култови предмети. Вероятно по това време то е било много скъпо.
Между 1600 и 1200 г. пр. н. е. производството на желязо се е развивало в Близкия изток, но все още значително е отстъпвало по разпространение на бронза.
В периода между XII и X век пр. н. е. в Близкия Изток станала рязка промяна в производството на инструменти и оръжия — от използването на бронз към желязо. Вероятно такъв бърз преход се е наложил не толкова заради прогреса в производството на желязо, колкото заради проблемите при доставката на калай — един от компонентите на бронза. Този исторически период някои автори наричат „Железен век“.
[редактиране] Произход на наименованието
Има няколко версии за произхода на славянската дума „желязо“ (белорус. жалеза,рус. железо, укр. залізо, полски Żelazo, словенски Železo). Една от тези версии свързва тази дума със санкритската „жалжа“, която означава „метал, руда“. Другата версия свързва с гръцката дума „χαλχοσ“, която означава желязо, мед.
Европейските iron (англ.), Eisen (нем.) произлизат от санскритската «исира» — твърд, силен. Латинското ferrum произлиза от fars — твърдост.
[редактиране] Местонахождение в природата
Железото е един от най-разпространените в земната кора елементи (5%). От металите то отстъпва само на алуминия.
В природата то основно се среща във вид на оксиди (окиси).
Понякога се среща и самородно желязо, най-често като сплав с никел, което вероятно има метеоритен произход. Счита се, че земното ядро също се състои от желязо и никел.
[редактиране] Добив
В промишлеността желязото се получава от желязна руда, най-често хематит (Fe2O3) и магнетит (Fe3O4).
Първи етап на производство — в доменна пещ се подават рудата и въглеводороди, за да се получи чугун.
Втори етап — в мартенова пещ се премахва излишният въглерод и се получава стомана или желязо.
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + CO2 — Q (получаване в горната част на пещта)
FeO + C → Fe + CO + Q (получаване в долната част на пещта)
Химически чисто железо се получава с помощта на електролиза от разтвори на негови соли.
[редактиране] Приложение
Желязото е най-употребяваният метал. 95% от световния добив на метали е желязо.
- Желязото е основен компонент на стоманата и чугуна — едни от най-важните конструкционни материали. Желязото се използва основно за строителни конструкции и в машиностроенето.
- Оксидите на желязото са важен елемент в производствата на устройства за запис на данни: касети, дискети, твърди дискове.
- Сулфатите на желязото в смес с меден сулфат се използват за борба с вредителите в селското стопанство
[редактиране] Биологична роля
Желязото играе важна роля в живота практически на всички организми, с изключение на някои бактерии.
В организма на животните желязото влиза в състава на много ферменти и белтъчини (протеини), участвуващи в окислително-възстановителните реакции, например в процеса на дишането, тъй като то влиза в състава на хемоглобина.
В организма на животните и човека желязото постъпва чрез храната (най-богати на него са черният дроб, месото, яйцата, бобови култури, хлябът, грисът, цвеклото).
Спанакът също съдържа желязо, но много по-малко от други зеленчуци като например лещата и зелето. В захарта, яйцата и рибата също има повече желязо от него. Спанакът съдържа обаче вещества, които пречат на пълноценното усвояване на желязото и затова е по-добре да бъде сервиран с месо или риба. Така олигоелементите (около 60 на брой в организма, между които желязо, мед, цинк, селен, никел и др.) ще бъдат правилно усвоени от организма.
Легендата, че спанакът съдържа много желязо, се ражда след печатна грешка. Американски специалист по хранене съставил през 1890 г. таблица със съдържанието на желязо в различни храни. Когато стигнал до спанака, неговата секретарка написала 30 вместо 3 mg. Оттогава тръгнала славата на „железния“ спанак и хората започнали масово да го консумират.
Потребността на човек от желязо на 1 kg тегло е: деца — 0,6 mg, възрастни — 0,1 mg и бременни — 0,3 mg желязо на денонощие. Като правило, желязото, което приемаме с храната, е напълно достатъчно, но в някои специални случаи като (анемия, донорство на кръв) е необходимо да се приемат желязосъдържащи хранителни добавки.
Трябва да предупредим, че предозирането с желязо вреди на организма! Ето защо на здрави хора не се препоръчва употребяването на препарати, съдържащи желязо!
[редактиране] Физични свойства
Желязото има сребристо-бял цвят. Той е тежък, труднотопим метал с голяма якост. Не се променя при обикновени условия на сух въздух. При по-висока температура се покрива с тънка оксидна корица, която го предпазва. При още по-висока температура изгаря:
3Fe + 2O2 → Fe3O4
В среда с влажен въздух желязото бързо окидира, като се образува ръжда. Тя представлява хидратирани железни оксиди:
Fe2O3.xH2O
и няма защитен ефект, защото слоят не е плътен, а се рони.
[редактиране] Химични свойства
При висока температура желязото взаимодейства с неметали:
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
С метали и въглерод желязото образува сплави. Желязото лесно се разтваря в минерални киселини:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
Концентрираните азотна киселина (HNO3) и сярна киселина (H2SO4) пасивират повърхността на желязото. То реагира само с концентрирани разтвори на алкални основи при висока температура, като се получава комплексно съединение:
Fe + 4NaOH + 2H2O → Na4(Fe(OH)6) + H2
Желязото взаимодейства с вода при нагряване:
3Fe + 4HOH → Fe3O4 + 4H2↑ — при температура 500 oC
Fe + HOH → FeO + H2↑ — при температура по — висока от 570 oC
Дижелезния тетраоксид (Fe3O4) е смесен оксид — FeO.Fe2O3
Взаимодейства и с разтвори на някой соли, които са съставени от метал, който се намира след желязото в реда на относителната активност:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
