Залізо

.

Перейти до: ,

Залізо (Fe)

26

Зовнішній вигляд | ковкий, в'язкий сріблясто-білий

Властивості атома

() | 55.847 (г/моль)

126

(перший електрон) | 759.1(7.87) кДж/моль ()

[Ar] 3d6 4s2

Хімічні властивості

117

Радіус іона | (+3e) 64 (+2e)74

(за Полінгом) | 1.83

0

6, 3, 2, 0, -2

Термодинамічні властивості

7.874 г/смі

0.443 Дж/(K моль)

80.4 Вт/(м К)

1808 K

13.8 кДж/моль

3023 K

~340 кДж/моль

7.1 смі/моль

Кристалічна ґратка

кубічна
об'ємноцентрована

2.870 Е

Відношення c/a | n/a

460.00 K

Fe

Зміст

[]

Загальна інформація

Залімзо (рос. железо, англ. iron, нім. Eisen n) – Символ Fe, ат.н. 26, ат.м. 55,847. Сріблясто-сірий, пластичний і ковкий метал. Легко окиснюється утворюючи оксиди. Електропровідний. за Брінеллем 350-450 МПа; модуль Юнга 190 210х103 МПа; модуль зсуву 8,4х10-3 МПа; короткочасна міцність на розрив 170-210 МПа, межа текучості 100 МПа; ударна в'язкість 300 МПа; сер. питома теплоємність (273-1273 К) 640,57 Дж/кг·К; густина 7,84. На повітрі окиснюється, покриваючись іржею FeO·nH2O. Серед інш. породоутворюючих елементів має макс. ат. вагу.

Поширення в природі

Залізо за поширеністю в природі займає друге місце серед металів (після ). На нього припадає 5,10% маси земної кори. За вмістом в земній корі З. займає 4-е місце. Зустрічається воно винятково у вигляді різних сполук. Вільне залізо знаходять лише в метеоритах.

З. - поширений елемент метеоритної речовини: в кам. метеоритах міститься 25, а в залізних 90,85 мас.% Fe. Космічна поширеність З. близька до його вмісту в фотосфері Сонця - 627 г/т. Середньопланетна частка З. в речовині Землі велика - 38,8%. Найбідніша на З. поверхня Землі.

Найважливішими природними сполуками заліза, що мають промислове значення, є Fe3O4, Fe2O3, Fe2O3 · nH2O та FeS2. Оксиди заліза служать рудами, з яких добувають залізо, а пірит — сировиною для сульфатно-кислотного виробництва.

Розповсюдженість З. в гірських породах (% за масою): ультраосновні - 9,85; основні - 8,56; середні - 5,85; кислі - 2,70; лужні - 3,60; осадові - 3,33. Відомо понад 300 мінералів, що містять З.: оксиди, сульфіди, силікати, фосфати, карбонати та ін.

Найважливіші З.: Fe2O3 (70% Fe), Fe2O4 (72,4% Fe), FeOOH (62,9% Fe), FeO(OH) (62,9% Fe), - суміш гідрооксидів Fe з SiO2 та ін. речовинами (40-62% Fe), FeCO3 (48,2% Fe), FeTiO3 (36,8% Fe), (34-42% FeO), (43,0% FeO), (34,6% Fe2О3), ярозит (47,9% Fe2О3) та ін.

Багаті родовища магнітного залізняку зосереджені на Уралі в районі м. Магнітогорська і в Курській області (так звана ). Родовища червоного залізняку є в Україні в районі м. . 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.

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.

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 Fe2O3 і Fe(OH)3. Крім того, до її складу входить FeO, 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 залізо стоїть лівіше від водню, тому воно легко реагує з розведеними і 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.