Dzelzs metāla fizikālās un ķīmiskās īpašības

Dzelzs metāla fizikālās un ķīmiskās īpašības

Dzelzs (Fe) ir viens no visplašāk izmantotajiem metāliem, pateicoties tā pārpilnībai, izturībai un daudzpusībai. Zemāk ir pārskats par dzelzs fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām.

Dzelzs galvenās fizikālās un ķīmiskās īpašības

Dzelzs fizikālās īpašības

Izskats:

Dzelzs ir sudrabaini pelēks metāls ar metālisku spīdumu.

Tas ir samērā mīksts, ja tā ir tīrā formā, bet to var sacietēt ar leģējošiem elementiem, piemēram, oglekli (lai izgatavotu tēraudu).

Blīvums:

Dzelzs blīvums ir aptuveni7,87 g/cm³.

Šis salīdzinoši augsts blīvums padara dzelzi par piemērotu materiālu lietojumiem, kuriem nepieciešama masa un izturība.

Kušanas punkts:

Dzelzs ir augsts kušanas punkts apmēram1538 grāds (2800 grāds F).

Šis augstais kausēšanas punkts veicina tā izmantošanu augstas temperatūras lietojumos, piemēram, tērauda ražošanā.

Vārīšanās punkts:

Dzelzs viršanas temperatūra ir2862 grāds (5182 grāds F).

Elektriskā vadītspēja:

Dzelzs ir aLabs elektrības vadītājs, lai arī tas nav tik labs kā varš vai alumīnijs. Vajadzības gadījumā to bieži izmanto elektriskos komponentos un vadītājos.

Siltumvadītspēja:

Dzelzs ir laba siltumvadītspēja ar apmēram siltumvadītspēju80 W/m·K.

Tas padara to par efektīvu materiālu siltuma veikšanai dažādos rūpniecības lietojumos.

Magnētisms:

Gludeklis irmagnētiskstā tīrā formā un ir aferomagnētisksmateriāls. Tas nozīmē, ka to piesaista magnēti un var kļūt magnetizēts.

Šis īpašums ir iemesls, kāpēc dzelzs tiek izmantots elektromagnētu, motoru un citu magnētisko ierīču ražošanā.

Cietība:

Tīrs dzelzs ir samērā mīksts, ar aptuveni cietību4.5 MOHS skalāApvidū Tomēr dzelzs sakausējumi, piemēram, tērauds, ir daudz grūtāki un stiprāki.

Dzelzs cietību var ievērojami uzlabot, pievienojot oglekli un citus elementus, veidojot materiālus, piemēram, čugunu un tēraudu.

Elastība un kaļamība:

Gludeklis irkaļamsunkaļamsApvidū To var ievilkt vados un ievietot loksnēs, kad tās tīrā formā. Tomēr tas kļūst trauslāks pie augstāka oglekļa satura.

Dzelzs ķīmiskās īpašības

Reaktivitāte ar skābekli:

Dzelzs viegli reaģē ar skābekli gaisā, lai veidotosdzelzs oksīds (fe₂o₃), plaši pazīstams kā rūsa.

Rūsēšanair oksidācijas reakcija, kurā dzelzs zaudē elektronus un veido dzelzs oksīdu, īpaši mitruma un gaisa klātbūtnē.

Reakcija ar ūdeni:

Dzelzs var reaģēt arlaistītveidot dzelzs hidroksīdu un ūdeņraža gāzi. Šis process notiek vieglāk, ja dzelzs tiek pakļauts mitrumam un karstumam.

Reakcija ir:

Fe +2 H2O → Fe (OH) 2+ H2FE + 2 H _2 O \ RightArrow Fe (OH) _2 + H _2 Fe +2 H2 O → Fe (OH) 2+H2

Reakcija ar skābēm:

Dzelzs reaģē ar skābēm, lai veidotosūdeņraža gāzeundzelzs sāļiApvidū Piemēram, ja dzelzs reaģē ar sālsskābi (HCl), tas veido dzelzs hlorīdu un ūdeņraža gāzi:

Fe +2 hcl → feCl 2+ h2fe + 2 hcl \ rightarrow feCl _2 + h _2 fe +2 hcl → fecl2+h2

Oksidācijas stāvokļi:

Dzelzs parasti pastāv divos oksidācijas stāvokļos:+2 (Fe²⁺)un+3 (fe³⁺).

Tā+2 stāvoklis, dzelzs veido savienojumus, piemēram, dzelzs (II) oksīdu (FEO), kamēr tā ir+3 stāvoklis, tas veido savienojumus, piemēram, dzelzs (III) oksīdu (fe₂o₃).

Reakcija ar halogēniem:

Dzelzs reaģē arhalogens(piemēram, hlors, fluors, broms un jods), lai veidotosdzelzs halogenīdiApvidū Piemēram, kad dzelzs reaģē ar hloru, tas veido dzelzs hlorīdu:

Fe+Cl2 → FeCl2fe+Cl _2 \ RightArrow FeCl _2 Fe+Cl2 → FeCl2

Reakcija ar oglekli:

Dzelzs reaģē arogleklisaugstā temperatūrā, lai veidotosDzelzs karbīds (Fe₃c), kas ir galvenā tērauda un čuguna sastāvdaļa. Šī ir viena no galvenajām reakcijām tērauda ražošanā.

Izturība pret koroziju:

Kaut arī tīrs dzelzs ir ļoti jutīgs pret koroziju (rūsēt), tas bieži tiek liegts ar citiem elementiem (piemēram, hroma nerūsējošā tērauda), lai uzlabotu tā izturību pret koroziju.

Nerūsējošā tērauda gadījumā dzelzs veido pasīvu oksīda slāni, kas novērš turpmāku oksidāciju un koroziju.

Reaktivitāte ar slāpekli:

Dzelzs reaģē arslāpeklispaaugstinātā temperatūrā, lai veidotosdzelzs nitrīds(Fe₄n vai fe₆n). Tas ir noderīgi dažos specializētos lietojumos, piemēram, augstas veiktspējas materiālu ražošanā.

Elektroķīmiskā izturēšanās:

Dzelzs var darboties kā abianodsunkatodselektroķīmiskajās reakcijās atkarībā no apkārtējiem apstākļiem. Šis īpašums tiek izmantots cinkšanā, kur dzelzs ir pārklāts ar cinka slāni, lai novērstu rūsēšanu.

Secinājums

Dzelzs ir daudzpusīgs metāls ar vairākām svarīgām fizikālām un ķīmiskām īpašībām, kas padara to būtisku rūpnieciskai un ikdienas lietošanai. Tās spēja veidot sakausējumus, izturēties pret koroziju, kad to apstrādā, un reaģē ar citiem elementiem, dod tai plašu lietojumu klāstu, īpaši tērauda un čuguna formā.