Хемијске и физичке особине гвожђа, примена

Жељезо се сматра једним од најчешћих метала у земљиној кори након алуминијума. Његова физичка и хемијска својства су таква да имају одличну електричну проводљивост, топлотну проводљивост и дуктилност, имају сребрно-белу боју и високу хемијску реактивност да брзо кородирају при високој влажности или високим температурама. Будући да је у фино распршеном стању, гори у чистом кисеонику и самозапаљен у ваздуху.

Почетак историје гвожђа

У трећем миленијуму пре нове ере. е. људи су почели да рударе и учили како обрадити бронзу и бакар. Нису добили широку употребу због високих цијена. Наставак потраге за новим металом. Историја гвожђа почела је у првом веку пре нове ере. е. У природи се може наћи само у облику једињења са кисеоником. Да би се добио чист метал, потребно је одвојити последњи елемент. Жељезо се дуго није могло растопити, јер је морало да се загреје на 1539 степени. И тек с доласком пећи на паљење сира у првом миленијуму прије Криста почео је примати овај метал. У почетку је била крхка, садржавала је много шљаке. Са појавом ковачница, квалитет гвожђа се значајно побољшао. Даља обрада одвијала се у ковачници, гдје је шљака раздвојена ударцима чекића. Ковање је постало један од главних типова обраде метала, а ковање је неопходна индустрија. Чисто гвожђе је веома мекани метал. У основи се користи у легури са угљеником. Овај адитив повећава физичке особине гвожђа, као што је тврдоћа. Јефтини материјали ускоро су продрли у све сфере људске активности и направили револуцију у развоју друштва. Заиста, у давна времена, производи од гвожђа су били прекривени дебелим слојем злата. Имао је високу цену у односу на племенити метал.

Жељезо у природи

Један алуминијум у литосфери садржи више од гвожђа. У природи се може наћи само у облику једињења. Тривалентно гвожђе, када реагује, боји земљиште смеђу боју и даје песку жућкасту нијансу. Оксиди и сулфиди гвожђа се распршују у земљиној кори, понекад се опажају накупине минерала, од којих се потом минира метал. Садржај гвожђа у неким минералним изворима даје води посебан укус. Рустична вода тече из старих водоводних цеви, обојана тровалентним металом. Његови атоми су у људском телу. Они се налазе у хемоглобину (протеин који садржи жељезо) крви, који снабдева тело кисеоником и уклања угљен диоксид. Неки метеорити садрже чисто гвожђе, понекад постоје читаве шипке.

Које физичке особине поседује гвожђе?

То је дуктилан, сребрно-бели метал сивкасте боје, са металним сјајем. Добар је проводник електричне струје и топлоте. Због пластичности је савршено кована и ваљана. Гвожђе се не раствара у води, већ се раствара у живу, топи се на температури од 1539 ° Ц и врије на 2862 степена Целзијуса, има густину од 7,9 г / цм3. Карактеристика физичких својстава гвожђа је да метал привлачи магнет и након што се вањско магнетно поље поништи, похрањује магнетизацију. Користећи ова својства, може се користити за израду магнета.

Хемијска својства

Гвожђе има следећа својства:

• на зраку иу води се лако оксидира, прекрива рђа;
• у кисеонику, врућа жица гори (ово производи скалу у облику жељезног оксида);
• на температурама од 700–900 степени Целзијуса, реагује са воденом паром;
• реагује са не-металима када се загрева (хлор, сумпор, бром);
• реагује са разблаженим киселинама, што доводи до соли гвожђа и водоника;
• не раствара се у алкалијама;
• способни да измене метале из раствора њихових соли (гвожђе, у раствору бакар сулфат, прекривен црвеним цватом - издваја се бакар;
• у концентрираним алкалијама током кључања, манифестује се амфотеричност гвожђа.

Феатуре Феатуре

Једно од физичких својстава гвожђа је феромагнетно. У пракси се често јављају магнетна својства овог материјала. Ово је једини метал који има тако ретку особину. Под дејством магнетског поља долази до магнетизације жељеза. Формирана магнетна својства метала дуго времена и штеди сама остаје магнет. Такав изузетан феномен се објашњава чињеницом да структура гвожђа садржи велики број слободних електрона способних за кретање.

Резерве и производња

Један од најчешћих елемената на земљи је гвожђе. Према садржају у земљиној кори заузима четврто место. Постоје многе руде које га садрже, на пример, магнетна и браон жељезна руда. Метал у индустрији се производи углавном од хематита и магнетитних руда процесом високе пећи. У почетку се угљеник редукује у пећи на високој температури од 2000 степени Целзијуса. За овај врх високе пећи сервирати жељезна руда, кокс и флукс, а струја топлог ваздуха се убризгава одоздо. Такође се користи и директан процес добијања гвожђа. Дробљена руда се меша са специјалном глином, добијајући пелете. Затим се спаљују и третирају водоником у шахтовској пећи, где се лако враћа. Они добијају чврсто гвожђе и онда га истопе у електричним пећима. Чисти метал се редукује из оксида електролизом водених раствора соли.

Ирон бенефитс

Основне физичке особине гвожђа дају јој и легурама следеће предности у односу на друге метале:

• Поседује чврстоћу и трајност, задржавајући еластичност. Различите особине ових легура нису исте и зависе од легирајућих адитива, метода производње и термичке обраде.
• Широка палета ливеног гвожђа и челика омогућава њихово коришћење за све потребе у националној економији.
• Висока магнетна својства метала су неопходна за производњу магнетних кругова.
• Могућност лаке обраде, захваљујући физичким својствима гвожђа, омогућава да се из његових легура производе листови, шипке, греде, цеви, профилни профили.
• Значајна дуктилност материјала омогућава да се користи за декоративне производе.
• Ниске цене легура.

Недостаци

Поред великог броја позитивних особина, постоји низ негативних својстава метала:

• Производи подложни корозији. Да би се овај нежељени ефекат елиминисао, добијају се нерђајући челици допирањем, ау другим случајевима се врши специјална антикорозивна обрада конструкција и делова.
• Гвожђе се накупља статички електрицитет стога, производи који га садрже подлежу електрокемијској корозији и такође захтевају додатну обраду.
• Специфична тежина метала је 7,13 г / цм3. Ова физичка својства гвожђа повећавају тежину структура и делова.

Састав и структура

Кристално гвожђе има четири модификације које се разликују у структури и параметрима решетке. За топљење легура неопходно је присуство фазних прелаза и легирајућих адитива. Разликују се следећа стања:

• Алфа фаза. Траје до 769 степени Целзијуса. У овом стању, гвожђе задржава својства феромагнетизма и има кубичну решетку усредсређену на тело.
• Бета фаза. Постоји на температурама од 769 до 917 степени Целзијуса. Има мало другачије параметре решетке него у првом случају. Сва физичка својства гвожђа остају иста са изузетком магнетних, она их губи.
• Гама фаза. Структура решетке постаје центрирана. Ова фаза се појављује у распону од 917–1394 степени Целзијуса.
• Омега фаза. Ово стање метала појављује се на температурама изнад 1394 степени Целзијуса. Она се разликује од претходног једино параметрима решетке.

Гвожђе је најтраженији метал на свету. На њега пада више од 90% укупне металуршке производње.

Апплицатион

Људи су почели прво да користе метеорско гвожђе, које је вредновано изнад злата. Од тада, обим овог метала се само проширио. Испод је употреба гвожђа, на основу његових физичких својстава:

• феромагнетни оксиди се користе за производњу магнетних материјала: индустријска постројења, фрижидери, сувенири;
• оксиди гвожђа се користе као минералне боје;
• железов хлорид је неопходан у аматерској радио пракси;
• жељезни сулфати се користе у текстилној индустрији;
• магнетни жељезни оксид је један од важних материјала за производњу дуготрајних компјутерских меморијских уређаја;
• ултра-фини жељезни прах се користи у црно-бијелим ласерским штампачима;
• метална снага вам омогућава да направите оружје и оклоп;
• Челик отпоран на хабање може се користити за производњу кочница, дискова квачила, као и делова за пумпе;
• отпорна на топлоту - за високе, термалне, отворене пећи;
• отпорна на топлоту - за компресорску опрему, дизел моторе;
• Нерђајући челик се користи за гасоводе, котлове за грејање, сушаре, машине за прање и машине за прање судова.

Закључак

Гвожђе често не значи да је сам метал, већ његова легура - електрични челик ниске емисије угљеника. Производња чистог гвожђа је прилично компликован процес, па се користи само за производњу магнетних материјала. Као што је већ напоменуто, изузетна физичка својства једноставне жељезне супстанце је феромагнетизам, тј. Способност магнетизирања у присуству магнетног поља. Магнетске особине чистог метала су до 200 пута веће од оних из техничког челика. На ово својство утиче зрно метала. Што је веће зрно, већа су магнетна својства. У одређеној мери, под утицајем механичке обраде. Такво чисто гвожђе које задовољава ове захтеве користи се за производњу магнетних материјала.