Fizička i hemijska svojstva željeznog metala
Iron (FE) jedan je od najčešće korištenih metala zbog svog obilja, čvrstoće i svestranosti. Ispod je pregled fizičkih i hemijskih svojstava željeza.
Ključna fizička i hemijska svojstva željeza
| Nekretnina | Vrijednost \/ opis |
|---|---|
| Izgled | Silvery-siva, metalik sjaj |
| Gustina | 7,87 g \/ cm³ |
| Talište | 1538 stepeni (2800 stepeni f) |
| Tačka ključanja | 2862 stepen (5182 stepena f) |
| Električna provodljivost | Dobro, ali ne toliko visoko kao bakar ili aluminijum |
| Toplotna provodljivost | 80 W/m·K |
| Magnetizam | Ferromagnetic (magnetiziran) |
| Tvrdoća | 4.5 Na skali mohs (meka u čistom obliku) |
| Duktilnost | Duktilni i kolnici u čistom obliku |
| Reaktivnost sa kisikom | Oblikuje željezni oksid (hrđa) |
| Reaktivnost vodom | Obrađuje željezni hidroksid i vodonik gas |
| Reaktivnost sa kiselinama | Formira željezne soli i plin vodika |
| Zajednička oksidacijska stanja | FE²⁺ i FE³⁺ |
| Otpornost na koroziju | Osjetljiv na hrđu, ali poboljšana u legurima |
Fizička svojstva željeza
Izgled:
Gvožđe je srebrno-siv metal s metalnim sjajem.
Relativno je mekano kada u čistom obliku, ali može se očvrsnuti legirajućim elementima poput ugljika (za pravljenje čelika).
Gustina:
Gustina željeza je otprilike7,87 g \/ cm³.
Ova relativno velika gustina čini željeznim materijalom za aplikacije koje zahtijevaju masu i snagu.
Talište:
Gvožđe ima visoku talište1538 stepeni (2800 stepeni f).
Ova velika točka topljenja doprinosi njegovoj upotrebi u visokotemperaturnim aplikacijama poput čelika.
Tačka ključanja:
Tačka željeza je2862 stepen (5182 stepena f).
Električna provodljivost:
Gvožđe je aDobar vodič električne energije, iako nije tako dobar kao bakar ili aluminijum. Često se koristi u električnim komponentama i provodnicima kada je to potrebno.
Toplotna provodljivost:
Gvožđe ima dobru toplotnu provodljivost, s toplinskom provodljivošću otprilike80 W/m·K.
To ga čini efikasnim materijalom za provođenje topline u različitim industrijskim primjenama.
Magnetizam:
Gvožđe jemagnetskiU svom čistom obliku i je liFerromagneticMaterijal. To znači da privlači magnete i može postati magnetiziran.
Ova nekretnina je razlog zašto se željezo koristi u proizvodnji elektromagneta, motora i drugih magnetskih uređaja.
Tvrdoća:
Čisto gvožđe je relativno meko, sa tvrdoćom o otprilike4.5 na skali mohs. Međutim, željezne legure poput čelika mnogo su teže i jači.
Tvrdoća željeza može se značajno poboljšati dodavanjem ugljika i drugih elemenata, formirajući materijale poput livenog željeza i čelika.
Duktilnost i maltretivost:
Gvožđe jeduktilanikovan. Može se izvući u žice i čekić u listove kada su u svom čistom obliku. Međutim, postaje krhko krhki na višem sadržaju ugljika.
Hemijska svojstva željeza
Reaktivnost sa kisikom:
Željezo reagira lako sa kisikom u zrak koji se formiraželjezni oksid (Fe₂o₃), obično poznat kao hrđa.
HrđavDa li je oksidacijska reakcija gde gvožđa gubi elektrone i formira gvožđe oksidu, posebno u prisustvu vlage i zraka.
Reakcija vodom:
Željezo može reagirati savodaDa bi se formirao željezni hidroksid i vodonik. Ovaj se postupak pojavljuje spremnije kada je željezo izložen vlazi i toploti.
Reakcija je:
FE +2 H2O → FE (Oh) 2+ H _2 O \\ dessoroarrow Fe (oh) {6}} H _2 H2 O → Fe (oh) 2 + h2
Reakcija sa kiselinama:
Željezo reagira sa kiselinama za obrazacvodonikiželjezne soli. Na primjer, kada je željelo reagira sa hidrokloronom kiselinom (HCL), formira željezo hlorid i vodonik:
FE +2 HCl → FECL {1}} H2FE + 2 HCL \\ dessorrow FECL _2 FE +2 HCl → FECL2 + H2
Oksidacijska stanja:
Gvožđe obično postoji u dva oksidacijska stanja:+2)i+3 (FE³⁺).
U svojoj+2 Država, gvozdeni obrasci spojevi poput željeza (ii) oksida (feo), dok su u svom+3 Država, formira spojeve poput željeza (iii) oksida (fe₂o₃).
Reakcija s halogenima:
Željezo reagira sahalogeni(poput hlora, fluora, broma i joda) za formiranježeljezo halogediše. Na primjer, kada gvožđe reagira sa hlorom, formira željezo hlorid:
FE + CL2 → FECL2FE + CL _2 \\ DESTARROW FECL _2 FE + CL2 → FECL2
Reakcija sa ugljikom:
Željezo reagira saugljikna visokim temperaturama za obrazacIron karbid (Fe₃c), koji je ključna komponenta u čeliku i liveno željezo. Ovo je jedna od glavnih reakcija u čeličnom stvaranju.
Otpornost na koroziju:
Dok je čisto gvožđe vrlo osjetljivo na koroziju (hrđanje), često se legira drugim elementima (poput hrom u nehrđajućem čeliku) kako bi se poboljšala otpornost na koroziju.
U nehrđajućem čeliku gvožđe oblikuje pasivni oksidni sloj koji sprečava daljnju oksidaciju i koroziju.
Reaktivnost sa azotom:
Željezo reagira saazotna povišenim temperaturama za obrazacželjezo nitrid(Fe₄n ili Fe₆n). Ovo je korisno u nekim specijaliziranim aplikacijama, poput proizvodnje materijala visokih performansi.
Elektrohemijsko ponašanje:
Željezo može djelovati kao i ananodaikatodaU elektrohemijskim reakcijama, ovisno o okolnim uvjetima. Ova nekretnina se koristi u galvanizaciji, gdje je gvožđe presvučeno slojem cinka kako bi se spriječilo hrđanje.
Zaključak
Gvožđe je svestran metal s nekoliko važnih fizičkih i hemijskih svojstava koja čine neophodnim za industrijske i svakodnevne aplikacije. Njegova sposobnost da se formiraju legure, odupiru se koroziji kada se tretira, a reagiraju s drugim elementima daju širok spektar upotrebe, posebno u obliku čelika i lijevanog željeza.
