Chemické a fyzikální vlastnosti železa, aplikace

Železo je po hliníku považováno za jeden z nejběžnějších kovů v zemské kůře. Jeho fyzikální a chemické vlastnosti jsou takové, že má vynikající elektrickou vodivost, tepelnou vodivost a tažnost, má stříbřitě bílou barvu a vysokou chemickou reaktivitu pro rychlou korozi při vysoké vlhkosti nebo vysokých teplotách. Jelikož je v jemně rozptýleném stavu, hoří v čistém kyslíku a sám se vznítí ve vzduchu.

Začátek dějin železa

Ve třetím tisíciletí př.nl. e. lidé začali minovat a naučili se zpracovávat bronz a měď. Nedostali rozšířené využití kvůli vysokým cenám. Pokračovalo hledání nového kovu. Historie železa začala v prvním století před naším letopočtem. e. V přírodě lze nalézt pouze ve formě sloučenin s kyslíkem. K získání čistého kovu je nutné oddělit poslední prvek. Železo nemohlo být dlouho roztaveno, protože muselo být vyhříváno na 1539 stupňů. A jen s příchodem kamna na sýr v prvním tisíciletí př.nl začal tento kov přijímat. Zpočátku to bylo křehké, obsahovalo spoustu strusek. S příchodem kováren se kvalita železa výrazně zlepšila. Další zpracování se uskutečnilo u kováře, kde byla struska oddělena údery kladivem. Kování se stalo jedním z hlavních typů zpracování kovů a kovářství je nepostradatelným odvětvím. Čisté železo je velmi měkký kov. V podstatě se používá ve slitině s uhlíkem. Tato přísada zlepšuje fyzikální vlastnosti železa, například tvrdost. Lacný materiál brzy pronikl široce do všech sfér lidské činnosti a učinil revoluci ve vývoji společnosti. Ve starověku byly železné výrobky pokryty tlustou vrstvou zlata. Měla vysokou cenu ve srovnání s ušlechtilým kovem.

Železo v přírodě

Jeden hliník v litosféře obsahuje více než železo. V přírodě lze nalézt pouze ve formě sloučenin. Trivalentní železo, když reaguje, nabarví půdu hnědou barvou a dává písku žlutý odstín. Oxidy a sulfidy železa jsou rozptýleny v zemské kůře, někdy jsou pozorovány hromadění nerostů, z nichž je kov následně těžen. Obsah železného železa v některých minerálních pramenech dává vodě zvláštní chuť. Živá voda proudící ze starých vodovodů, lakovaná trojmocným kovem. Jeho atomy jsou v lidském těle. Jsou obsaženy v hemoglobinu (bílkovině obsahujícím železo) krve, která zásobuje tělo kyslíkem a odstraňuje oxid uhličitý. Některé meteority obsahují čisté železo, někdy i celé tyče.

Jaké fyzikální vlastnosti má žehlička?

Jedná se o tažený, stříbřitě bílý kov se šedivým nádechem, který má kovový lesk. Je dobrým vodičem elektrického proudu a tepla. Díky plasticitě je dokonale kované a válcované. Železo se nerozpouští ve vodě, ale zkapalňuje v rtuti, roztaví se při teplotě 1539 a má teplotu varu 2862 stupňů Celsia, má hustotu 7,9 g / cm ³. Vlastností fyzikálních vlastností železa je to, že kov je přitahován magnetem a po zrušení vnějšího magnetického pole magnetizuje. Pomocí těchto vlastností je možné ho použít k výrobě magnetů.

Chemické vlastnosti

Železo má následující vlastnosti:

• na vzduchu a ve vodě se snadno oxiduje, stává se pokryté hrdlem;
• v kyslíku spaluje horký drát (produkuje měřítko ve formě oxidu železa);
• při teplotách 700-900 stupňů Celsia reaguje s vodní párou;
• reaguje s nekovy při zahřátí (chlor, síra, brom);
• reaguje se zředěnými kyselinami, což vede k tvorbě solí železa a vodíku;
• nerozpouští se v zásadách;
• schopné přemístit kovy z roztoků svých solí (železný hřebík v roztoku síran měďnatý, pokrytý červeným květem - měď vyčnívá);
• v koncentrovaných zásadách během varu se manifestuje amfotérita železa.

Funkce funkce

Jedna z fyzikálních vlastností železa je feromagnetická. V praxi dochází k častým magnetickým vlastnostem tohoto materiálu. Jedná se o jediný kov, který má takovou vzácnou vlastnost. Pod působením magnetického pole dochází k magnetizaci železa. Vytvoření magnetických vlastností kovu na dlouhou dobu a ukládání zůstává magnet. Takový výjimečný jev vysvětluje skutečnost, že struktura železa obsahuje velké množství volných elektronů schopných pohybu.

Rezervy a výroba

Jedním z nejběžnějších prvků na zemi je železo. Podle obsahu v zemské kůře se řadí čtvrtý. Existuje mnoho rud, které ji obsahují, například magnetické a hnědé železné rudy. Kov v průmyslu se vyrábí hlavně z hematitových a magnetitových rud pomocí procesu vysokých pecí. Zpočátku se snižuje uhlíkem v peci při vysoké teplotě 2000 stupňů Celsia. Pro tento vrchol v vysoká pec sloužit železná ruda, koksu a tavidla a ze spodu je vstřikován proud horkého vzduchu. Také se používá a přímý proces získávání železa. Rozdrcená ruda se smíchá se speciální hlínou a získává pelety. Pak se spálí a zpracovávají vodíkem v šachtové peci, kde se snadno regenerují. Získávají tuhé železo a pak ho roztaví v elektrických pecích. Čistý kov se redukuje oxidy elektrolýzou vodných roztoků solí.

Výhody železa

Základní fyzikální vlastnosti železa dávají tomuto materiálu a slitinám následující výhody oproti jiným kovům:

• Má pevnost a trvanlivost, udržuje pružnost. Různé vlastnosti těchto slitin nejsou stejné a závisí na legovacích přísadách, výrobních metodách a tepelném zpracování.
• Široká škála litin a oceli umožňuje jejich využití pro potřeby národního hospodářství.
• Vysoké magnetické vlastnosti kovu jsou nepostradatelné pro výrobu magnetických obvodů.
• Možnost snadného obrábění díky fyzikálním vlastnostem železa umožňuje vyrobit z jeho slitin plechy, tyče, nosníky, trubky, tvarované profily.
• Značná tažnost materiálu umožňuje použití pro dekorativní výrobky.
• Nízkonákladové slitiny.

Nevýhody

Kromě velkého množství pozitivních vlastností existuje i několik negativních vlastností kovu:

• Výrobky, které jsou vystaveny korozi. K odstranění tohoto nežádoucího účinku se získají nerezová ocel dopingem a v jiných případech se provádí speciální antikorozní úprava konstrukcí a dílů.
• Železo se hromadí statická elektřina proto výrobky, které ji obsahují, podléhají elektrochemické korozi a také vyžadují dodatečné zpracování.
• Specifická hmotnost kovu je 7,13 g / cm3. Tato fyzická vlastnost železa dává strukturám a dílům větší váhu.

Složení a struktura

Krystalické železo má čtyři modifikace, které se liší strukturou a parametry mříže. Pro tavení slitin je nezbytná přítomnost fázových přechodů a legujících přísad. Následující stavy jsou rozlišeny:

• Alfa fáze. Přetrvává na 769 stupňů Celsia. V tomto stavu si železo zachovává vlastnosti feromagnetu a má tělesnou středovou kvádrovou mřížku.
• Beta fáze. Existuje při teplotách od 769 do 917 stupňů Celsia. Má mírně odlišné parametry mřížky než v prvním případě. Všechny fyzikální vlastnosti železa zůstávají stejné, s výjimkou magnetických, ztrácejí je.
• Gama fáze. Struktura mřížky se stane zaměřena na obličej. Tato fáze se objevuje v rozmezí 917-1394 stupňů Celsia.
• Omega fáze. Tento stav kovu se objevuje při teplotách nad 1394 stupňů Celsia. Odlišuje se od prvních pouze parametry mřížky.

Železo je nejvyhledávanějším kovem na světě. Více než 90 procent veškeré hutní výroby na ni spadá.

Aplikace

Lidé začali nejprve používat meteorické železo, které bylo hodnoceno nad zlato. Od té doby se rozsah tohoto kovu rozšířil pouze. Níže je použití železa na základě jeho fyzikálních vlastností:

• feromagnetické oxidy se používají k výrobě magnetických materiálů: průmyslové rostliny, ledničky, suvenýry;
• oxidy železa se používají jako minerální barvy;
• chlorid železitý je nepostradatelný v amatérské rádiové praxi;
• sírany železa se používají v textilním průmyslu;
• magnetický oxid železa je jedním z důležitých materiálů pro výrobu dlouhodobých počítačových paměťových zařízení;
• ultrajemný železný prášek se používá v černobílých laserových tiskárnách;
• kovová síla vám umožňuje dělat zbraně a brnění;
• litina odolná proti opotřebení může být použita pro výrobu brzd, spojkových kotoučů a součástí pro čerpadla;
• tepelně odolné - pro výbušné, tepelné, otevřené pece;
• tepelně odolné - pro kompresorová zařízení, dieselové motory;
• Nerezová ocel se používá pro plynovody, topné kotle, sušičky, pračky a myčky nádobí.

Závěr

Železo často neznamená, že znamená samotný kov, ale jeho slitinu - nízkouhlíkovou elektrickou ocel. Výroba čistého železa je poměrně komplikovaný proces, a proto se používá pouze pro výrobu magnetických materiálů. Jak již bylo uvedeno, výjimečnou fyzikální vlastností jednoduché látky železa je ferromagnetismus, tj. Schopnost magnetizovat za přítomnosti magnetického pole. Magnetické vlastnosti čistého kovu jsou až 200krát vyšší než u technické oceli. Tato vlastnost je ovlivněna zrnem kovu. Čím větší je zrno, tím vyšší jsou magnetické vlastnosti. Do jisté míry ovlivněno mechanickým zpracováním. Takové čisté železo, které splňuje tyto požadavky, se používá k výrobě magnetických materiálů.