Железо

старой классификации — побочной подгруппы восьмой группы) четвёртого периода периодической

системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Один из самых распространённых в земной коре металлов: второе место после алюминия.

Распространенность в природе:

Железо – один из самых распространенных элементов в природе. В земной коре его массовая доля составляет 5,1%, по этому показателю оно уступает только кислороду, кремнию и алюминию. Много железа находится и в небесных телах, что установлено по данным спектрального анализа. В образцах лунного грунта, которые доставила автоматическая станция “Луна”, обнаружено железо в неокисленном состоянии.
Железные руды довольно широко распространены на Земле. Названия гор на Урале говорят сами за себя: Высокая, Магнитная, Железная. Агрохимики в почвах находят соединения железа.
Железо входит в состав большинства горных пород. Для получения железа используют железные руды с содержанием железа 30-70% и более.

Строение

атома: Порядковый номер – 26; атомная масса Ar(Fe) = 56; Состав атома: 26-протонов; 30 – нейтронов; 26 – электронов. Электронная формула: 1s22s22p63s23p63d64s2 Металл средней активности, восстановитель: Fe0-2e-→Fe+2, окисляется восстановитель Fe0-3e-→Fe+3, окисляется восстановитель. Основные степени окисления: +2, +3

Химические свойства железа: 1) На воздухе железо легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):
4Fe + 3O2 + 6H2 O = 4Fe(OH)3
2) Накалённая железная проволока горит в кислороде, образуя окалину - оксид железа (II,III) - вещество чёрного цвета:
3Fe + 2O2 = Fe3O4
3) При высокой температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды: 3Fe + 4H2O t˚C→ Fe3O4 + 4H2­
4) Железо реагирует с неметаллами при нагревании:
2Fe + 3Br2 t˚C→ 2FeBr3
Fe + S t˚C→ FeS
5) Железо легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах при обычных условиях:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2­

нагревании
2Fe + 6H2SO4(конц.) t˚C→ Fe2(SO4)3 + 3SO2­ + 6H2O
Fe

+ 6HNO3(конц.) t˚C→ Fe(NO3)3 + 3NO2­ + 3H2O
На холоде концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо!
7) Железо вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из растворов их солей. Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
8) Качественные реакции на Железо (II) Железо (III)

Физические свойства железа:
Железо – это серебристо-белый металл с температурой плавления 1539оС. Очень пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется. Железо обладает способностью намагничиваться и размагничиваться, поэтому применяется в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических машинах и аппаратах. Ему можно придать большую прочность и твердость методами термического и механического воздействия, например, с помощью закалки и прокатки.
Различают химически чистое и технически чистое железо. Технически чистое железо, по сути, представляет собой низкоуглеродистую сталь, оно содержит 0,02 -0,04% углерода, а кислорода, серы, азота и фосфора – еще меньше. Химически чистое железо содержит менее 0,01% примесей. Химически чистое железо – серебристо-серый, блестящий, по внешнему виду очень похожий на платину металл. Химически чистое железо устойчиво к коррозии и хорошо сопротивляется действию кислот. Однако ничтожные доли примесей лишают его этих драгоценный свойств.

Роль железа

в жизни человека и растений: Биохимики открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в состав чрезвычайно сложно построенного органического соединения, называемого гемоглобином, железо обусловливает красную окраску этого вещества, от которого в свою очередь, зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого человека содержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном направлении – CO2. Железо необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза. Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют белые листья. Маленькая добавка железа к субстрату – и они приобретают зеленый цвет. Больше того, стоит белый лист смазать раствором соли, содержащей железо, и вскоре смазанное место зеленеет. Так от одной и той же причины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют листья растений и ярко румянятся щеки человека.

Применение железа

в промышленности: Основная часть получаемого в мире железа используется для получения чугуна и стали — сплавов железа с углеродом и другими металлами. Чугуны содержат около 4% углерода. Стали содержат углерода менее 1,4%.
Чугуны необходимы для производства различных отли­вок — станин тяжелых машин и т.п.
Стали используются для изготовления машин, различных строительных материалов, балок, листов, проката, рельсов, инструмента и множества других изделий. Для производства различных сортов сталей применяют так называемые легиру­ющие добавки, которыми служат различные металлы: Мn, Сr, Мо и другие, улучшающие качество стали.

Применение железа в быту: Железо также довольно часто используется в частных домах и в быту. Здесь оно встречается, как правило, в форме чугуна и кованых изделий, которые имеют более высокую коррозионную стойкость. В то же время им легко можно придать любую, даже самую необычную, форму. Последний факт делает кованое железо прекрасным материалом для создания декоративных кованых ограждений, оконных решеток, беседок и других изделий.
С другой стороны железо практически незаменимо на кухне. Прежде всего, здесь стоит упомянуть чугун, который является сплавом железа с углеродом. Способность поверхности данного материала равномерно нагреваться делает его неотъемлемой составляющей при изготовлении сковородок. А добротная чугунная кастрюля может прослужить не одному поколению хозяек. Нержавеющая сталь применяется для изготовления столовых приборов, посуды, а также различных кухонных приспособлений, таких как лотки, прихваты и прочее.