Фізичні та хімічні властивості залізного металу
Залізо (Fe) - один з найбільш широко використовуваних металів завдяки його достатку, силі та універсальності. Нижче наведено огляд фізичних та хімічних властивостей заліза.
Основні фізичні та хімічні властивості заліза
| Майно | Значення/опис |
|---|---|
| Зовнішність | Сріблясто-сірий, металевий блиск |
| Щільність | 7,87 г/см³ |
| Точка плавлення | 1538 градус (2800 градусів F) |
| Точка кипіння | 2862 градус (5182 градус F) |
| Електропровідність | Добре, але не такий високий, як мідь або алюміній |
| Теплопровідність | 80 W/m·K |
| Магнетизм | Ферромагнітний (намагнучений) |
| Твердість | 4.5 за шкалою MOHS (м'який у чистому вигляді) |
| Пластичність | Пластичний і ковкий у чистому вигляді |
| Реактивність з киснем | Утворює оксид заліза (іржа) |
| Реактивність з водою | Утворює гідроксид заліза та водневий газ |
| Реакційна здатність з кислотами | Утворює залізні солі та водневий газ |
| Загальні стани окислення | Fe²⁺ і fe³⁺ |
| Корозійна стійкість | Сприйнятливий до іржі, але посилюється у сплавах |
Фізичні властивості заліза
Зовнішність:
Залізо-це сріблясто-сірий метал з металевим блиском.
Він відносно м'який, коли в чистому вигляді, але його можна загартовувати з легованими елементами, такими як вуглець (для виготовлення сталі).
Щільність:
Щільність заліза приблизно7,87 г/см³.
Ця відносно висока щільність робить залізо відповідним матеріалом для застосувань, що вимагають маси та міцності.
Точка плавлення:
Залізо має високу точку плавлення приблизно1538 градус (2800 градусів F).
Ця висока температура плавлення сприяє його використанню у високотемпературних програмах, таких як сталь.
Точка кипіння:
Температура заліза є2862 градус (5182 градус F).
Електропровідність:
Залізо - цехороший провідник електроенергії, хоч і не так добре, як мідь чи алюміній. Його часто використовують в електричних компонентах та провідниках, коли це необхідно.
Теплопровідність:
Залізо має хорошу теплопровідність, з теплопровідністю приблизно80 W/m·K.
Це робить його ефективним матеріалом для проведення тепла в різних промислових додатках.
Магнетизм:
Залізо ємагнітнийу його чистому вигляді і єферомагнітнийматеріал. Це означає, що він залучається до магнітів і може стати намагніченим.
Ця властивість є причиною того, що залізо використовується у виробництві електромагнітів, двигунів та інших магнітних пристроїв.
Твердість:
Чисте залізо відносно м’яке, з твердістю приблизно4.5 за шкалою MOHS. Однак залізні сплави, як сталь, набагато складніші та сильніші.
Твердість заліза можна значно покращити, додаючи вуглець та інші елементи, утворюючи такі матеріали, як чавун та сталь.
Пластичність та кованність:
Залізо єпластичнийіпридатний. Його можна втягнути в дроти і забити в аркуші, коли в чистому вигляді. Однак він стає більш крихким при більш високому вмісті вуглецю.
Хімічні властивості заліза
Реактивність з киснем:
Залізо легко реагує з киснем у повітрі для утворенняоксид заліза (Fe₂o₃), загальновідомий як іржа.
Іржавий- реакція окислення, де залізо втрачає електрони і утворює оксид заліза, особливо у присутності вологи та повітря.
Реакція з водою:
Залізо може реагувати зводаутворюючи гідроксид заліза та водневий газ. Цей процес відбувається більш легко, коли залізо піддається вологи та тепла.
Реакція:
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
Реакція з кислотами:
Залізо реагує з кислотами з утвореннямводневий газізалізні солі. Наприклад, коли залізо реагує з соляною кислотою (HCl), він утворює хлорид заліза та водневий газ:
Fe +2 HCl → Fecl 2+ H2fe + 2 HCl \ RightArrow Fecl _2 + H _2 fe {{6} HCl → Fecl2+H2
Окислювальні стани:
Залізо зазвичай існує у двох окислювальних станах:+2 (fe²⁺)і+3 (fe³⁺).
У своєму+2 стан, залізо утворює такі сполуки, як залізо (II) оксид (FEO), в той час як в його+3 стан, він утворює такі сполуки, як залізо (III) оксид (Fe₂o₃).
Реакція з галогенами:
Залізо реагує згалогени(наприклад, хлор, фтор, бром та йод)залізні галогеніди. Наприклад, коли залізо реагує з хлором, він утворює залізний хлорид:
Fe+cl2 → fecl2fe+cl _2 \ RightArrow Fecl _2 fe+cl2 → Fecl2
Реакція з вуглецем:
Залізо реагує звуглецьПри високій температурізалізний карбід (Fe₃c), що є ключовим компонентом у сталі та чавуні. Це одна з первинних реакцій у сталь.
Корозійна стійкість:
Хоча чисте залізо дуже сприйнятливе до корозії (іржі), його часто лежать з іншими елементами (такими як хром у нержавіючої сталі) для поліпшення його стійкості до корозії.
У нержавіючої сталі залізо утворює пасивний оксидний шар, який запобігає подальшому окисленню та корозії.
Реактивність з азотом:
Залізо реагує зазотПри підвищеній температурі з утвореннямзалізний нітрид(Fe₄n або Fe₆n). Це корисно в деяких спеціалізованих програмах, наприклад, у виробництві високопродуктивних матеріалів.
Електрохімічна поведінка:
Залізо може діяти як обидваанодікатодв електрохімічних реакціях, залежно від навколишніх умов. Ця властивість використовується при гальванізації, де залізо покрито шаром цинку для запобігання іржі.
Висновок
Залізо - це універсальний метал з кількома важливими фізичними та хімічними властивостями, які роблять його необхідним для промислових та повсякденних застосувань. Його здатність утворювати сплави, протистояти корозії при обробці та реагувати з іншими елементами, дає йому широкий спектр використання, особливо у вигляді сталі та чавуну.
