Формула за окисляване на желязо. Желязо - обща характеристика на елемента, химични свойства на желязото и неговите съединения
Желязото е един от най-разпространените химични елементи на земята. От древни времена хората са се научили да го използват, за да улеснят работата си. С развитието на технологиите обхватът му се разшири значително. Ако преди няколко хиляди години желязото е било използвано само за производството на прости инструменти, използвани за обработка на земята, сега този химичен елемент се използва в почти всички области на високотехнологичните индустрии.
Както пише Плиний Стари. „Копачите на желязо дават на човека най-добрия и най-вредния инструмент. Защото с този инструмент ние прорязваме земята, отглеждаме плодородни градини и, като отрязваме диви лози с грозде, ги принуждаваме всяка година да се поддават. С този инструмент строим къщи, трошим камъни и използваме желязоза всички подобни нужди. Но със същото желязо извършваме битки, битки и грабежи и го използваме не само наблизо, но и носим крилати надалеч или от бойници, или от мощни ръце, или под формата на пернати стрели. Най-порочният според мен е хитрост на човешкия ум. Защото, за да сполети човека по-скоро смъртта, направиха го крилат и му дадоха железни пера. Поради тази причина нека вината да бъде приписана на човека, а не на природата. Много често се използва за производството на различни сплави, чийто състав включва желязо в различни пропорции. Най-известните от тези сплави са стоманата и чугунът.
Електричеството топи желязото
Свойствата на стоманите са разнообразни. Има стомани, предназначени за дълъг престой в морска вода, стомани, които могат да издържат на високи температури и агресивното действие на горещи газове, стомани, от които се правят меки връзки, стомани за изработване на еластични и твърди пружини ...
Такова разнообразие от свойства е резултат от разнообразието от стоманени състави. И така, от стомана, съдържаща 1% въглерод и 1,5% хром, се правят сачмени лагери с висока якост; стоманата, съдържаща 18% хром и 89% никел, е добре известната "неръждаема стомана", а инструментите за струговане са направени от стомана, съдържаща 18% волфрам, 4% хром и 1% ванадий.
Това разнообразие от стоманени състави ги прави много трудни за топене. Наистина, в пещ с отворен огнище и конвертор атмосферата се окислява и елементи като хром лесно се окисляват и се превръщат в шлака, т.е. се губят. Това означава, че за да се получи стомана със съдържание на хром от 18%, много повече хром трябва да бъде подаден в пещта от 180 kg на тон стомана. Хромът е скъп метал. Как да намерим изход от тази ситуация?
Изходът е намерен в началото на 20 век. За топене на метал беше предложено да се използва топлината на електрическа дъга. Скрапът се зарежда в кръгла пещ, излива се чугун и се спускат въглеродни или графитни електроди. Между тях и метала в пещта ("ваната") възниква електрическа дъга с температура около 4000°C. Металът се топи лесно и бързо. И в такава затворена електрическа пещ можете да създадете всякаква атмосфера - окислителна, редуцираща или напълно неутрална. С други думи, ценните предмети могат да бъдат предотвратени от изгаряне. Така се създава металургията на висококачествените стомани.
По-късно е предложен друг метод за електрическо топене - индукция. От физиката е известно, че ако метален проводник се постави в намотка, през която преминава високочестотен ток, то в него се индуцира ток и проводникът се нагрява. Тази топлина е достатъчна, за да разтопи метала за определено време. Индукционната пещ се състои от тигел със спирала, вградена в облицовката. През спиралата се пропуска високочестотен ток и металът в тигела се разтопява. В такава пещ можете също да създадете всяка атмосфера.
В електродъговите пещи процесът на топене обикновено протича на няколко етапа. Първо, ненужните примеси се изгарят от метала, окислявайки ги (период на окисление). След това шлаката, съдържаща оксиди на тези елементи, се отстранява (изтегля) от пещта и се зареждат форсплави - железни сплави с елементи, които трябва да бъдат въведени в метала. Пещта се затваря и топенето продължава без достъп на въздух (период на възстановяване). В резултат на това стоманата се насища с необходимите елементи в определено количество. Готовият метал се пуска в черпак и се излива.
Стоманите, особено висококачествените, се оказаха много чувствителни към съдържанието на примеси. Дори малки количества кислород, азот, водород, сяра, фосфор значително влошават техните свойства - здравина, жилавост, устойчивост на корозия. Тези примеси образуват неметални съединения с желязото и други елементи, съдържащи се в стоманата, които вклинени между зърната на метала нарушават неговата еднородност и намаляват качеството. Така че, с повишено съдържание на кислород и азот в стоманите, тяхната якост намалява, водородът причинява появата на люспи - микропукнатини в метала, които водят до неочаквано разрушаване на стоманените части под натоварване, фосфорът повишава крехкостта на стоманата в студа, сярата причинява червена крехкост - разрушаването на стоманата при натоварване при високи температурио
Металурзите отдавна търсят начини за отстраняване на тези примеси. След топене в мартенови пещи, конвертори и електрически пещи, металът се деоксидира - към него се добавят алуминий, феросилиций (сплав на желязо със силиций) или фероманган. Тези елементи активно се свързват с кислорода, изплуват в шлаката и намаляват съдържанието на кислород в стоманата. Но кислородът все още остава в стоманата, а за висококачествените стомани оставащите му количества са твърде големи. Беше необходимо да се намерят други, по-ефективни начини.
През 50-те години металурзите започват да индустриален мащабвакуумна стомана. Кофа с течен метал се поставя в камера, от която се изпомпва въздух. Металът започва да кипи бурно и от него се отделят газове. Представете си обаче черпак с 300 тона стомана и преценете колко време ще отнеме, докато изври напълно, и колко ще изстине металът през това време.
Веднага ще ви стане ясно, че този метод е подходящ само за малки количества стомана. Затова са разработени други, по-бързи и по-ефективни методи за вакуумиране. Сега те се използват във всички развити страни и това е подобрило качеството на стоманата. Но изискванията за това растяха и растяха.
В началото на 60-те години в Киев, във Всесъюзния институт по електрозаваряване. Е. О. Патон е разработен метод за електрошлаково претопяване на стомана, който много скоро започва да се използва в много страни. Този метод е много прост. В метален съд с водно охлаждане - форма - се поставя слитък от метал, който трябва да бъде пречистен и покрит със шлака със специален състав. След това слитъкът се свързва към източник на ток. В края на слитъка възниква електрическа дъга и металът започва да се топи. Течната стомана реагира със шлаката и се пречиства не само от оксиди, но и от нитриди, фосфиди и сулфиди. Нов слитък, пречистен от вредни примеси, се втвърдява във формата. През 1963 г. за разработването и внедряването на метода за електрошлаково претопяване група работници от Всесъюзния институт по електрозаваряване, ръководена от Б. И. Медовар и Ю. В. Латаш, беше удостоена с Ленинска награда.
Малко по-различен път поеха учените металурзи от Централния изследователски институт по черна металургия. И. П. Бардина. В сътрудничество с металургите те разработиха още по-прост метод. Шлаки със специален състав за почистване на метал се разтопяват и изсипват в кофа, след което металът се освобождава от пещта в тази течна шлака. Шлаката се смесва с метала и абсорбира примеси. Този метод е бърз, ефективен и не изисква голямо количество електроенергия. Нейните автори С. Г. Войнов, А. И. Осипов, А. Г. Шалимов и др. също са удостоени с Ленинска награда през 1966 г.
Въпреки това, читателят вероятно вече има въпрос: защо всички тези трудности? В крайна сметка вече казахме, че в конвенционална електрическа фурна можете да създадете всяка атмосфера. Това означава, че можете просто да изпомпвате въздух от пещта и да разтопите във вакуум. Но не бързайте до патентното ведомство! Този метод отдавна се използва в малки индукционни пещи, а в края на 60-те и началото на 70-те години започва да се използва в доста големи електродъгови и индукционни пещи. Сега методите на вакуумно дъгово и вакуумно индукционно претопяване са станали доста широко разпространени в индустриализираните страни.
Тук сме описали само основните методи за почистване на стомана от вредни примеси. Има десетки техни разновидности. Те помагат на металурзите да премахнат прословутата муха в мехлема от буре с мед и да получат висококачествен метал.
Как да получите желязо без доменни пещи
Вече беше казано по-горе, че черната металургия от гледна точка на химика е, меко казано, нелогична професия. Първо желязото се насища с въглерод и други елементи и след това се изразходват много труд и енергия за изгарянето на тези елементи. Не е ли по-лесно веднага да се възстанови желязото от рудата. В края на краищата, точно това са правили древните металурзи, които са получавали омекотено горещо гъбесто желязо в сурови ковачници. AT последните годинитази гледна точка вече излезе от сцената на риторичните въпроси и се основава на напълно реални и дори реализирани проекти. Получаването на желязо директно от рудата, заобикаляйки процеса на доменна пещ, беше ангажирано през миналия век. Тогава този процес се нарича пряка редукция. Въпреки това, доскоро той не намери широко разпространение. Първо, всички предложени методи за директно редуциране бяха неефективни, и второ, полученият продукт - гъба желязо - беше с лошо качество и замърсен с примеси. И все пак ентусиастите продължиха да работят в тази посока.
Ситуацията се промени радикално след широкото използване на природния газ в индустрията. Той се оказа идеално лекарствовъзстановяване на желязна руда. Основният компонент на природния газ - метан CH 4 - се разлага чрез окисление в присъствието на катализатор в специални апарати - реформатори по реакцията 2CH 4 + O 2 → 2CO + 2H 2.
Получава се смес от редуциращи газове - въглероден окис и водород. Тази смес влиза в реактора, който се захранва с желязна руда. Нека направим резервация веднага - формите и дизайните на реакторите са много разнообразни. Понякога реакторът е въртяща се тръбна циментова пещ, понякога шахтова пещ, понякога затворена реторта. Това обяснява разнообразието от наименования на методите за директна редукция: Midrex, Purofer, Ohalata-i-Lamina, SL-RN и др. Броят на методите вече надхвърля две дузини. Но същността им обикновено е една и съща. Богатата желязна руда се редуцира от смес от въглероден окис и водород.
Но какво да правим с получените продукти? От гъбесто желязо не само добра брадва - добър пирон не може да се изкове. Без значение колко богата е първоначалната руда, чисто желязо все още няма да излезе от нея. Според законите на химическата термодинамика дори няма да е възможно да се възстанови цялото желязо, съдържащо се в рудата; част от него все още ще остане в продукта под формата на оксиди. И тук на помощ идва изпитан приятел - електрическа пещ. Гъбестото желязо се оказва почти идеална суровина за електрометалургията.Съдържа малко вредни примеси и се топи добре.
И така, отново процес в две стъпки! Но това е друг начин. Ползата от схемата за директна редукция - електрическата пещ е нейната ниска цена. Инсталациите за директна редукция са много по-евтини и използват по-малко енергия от доменните пещи. Такава технология за производство на стомана в доменна пещ беше включена в проекта на Осколския електрометалургичен завод.
У нас, близо до Стари Оскол, се изгражда голям металургичен завод, който ще работи точно по тази схема. Първата му фаза вече е въведена в експлоатация. Имайте предвид, че директното претопяване не е единственият начин за използване на гъбесто желязо в черната металургия. Може да се използва и като заместител на метален скрап в мартенови пещи, конвертори и електродъгови пещи.
Методът за претопяване на гъбесто желязо в електрически пещи също бързо се разпространява в чужбина, особено в страни с големи запаси от нефт и природен газ, тоест в Латинска Америка и Близкия изток. Но вече на базата на тези съображения (наличието на природен газ) все още няма основания да се смята това нов начиннякой ден традиционният двуетапен метод ще бъде напълно заменен от доменна пещ - агрегат за производство на стомана.
Бъдещето на желязото
Желязната епоха продължава. Приблизително 90% от всички метали и сплави, използвани от човечеството, са сплави на основата на желязо. Желязото се топи в света около 50 пъти повече от алуминия, да не говорим за другите метали. Пластмаси? Но в наше време те най-често изпълняват в различни дизайнинезависима роля и ако в съответствие с традицията се опитват да ги въведат в ранга на "незаменими заместители", тогава по-често те заместват цветните метали, а не черните. Само няколко процента от пластмасите, които консумираме, заместват стоманата.
Сплавите на основата на желязо са универсални, технологично напреднали, достъпни и евтини на едро. Суровинната база на този метал също не предизвиква безпокойство: вече проучените запаси от желязна руда биха били достатъчни за поне два века напред. Желязото отдавна е в основата на цивилизацията.
Желязото е елемент от странична подгрупа на осма група от четвъртия период на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев с атомен номер 26. Означава се със символа Fe (лат. Ferrum). Един от най-често срещаните метали в земната кора (на второ място след алуминия). Метал със средна активност, редуциращ агент.
Основни степени на окисление - +2, +3
Просто вещество желязото е ковък сребристо-бял метал с висока химическа реактивност: желязото бързо корозира при високи температури или висока влажност на въздуха. В чист кислород желязото гори, а във фино диспергирано състояние се запалва спонтанно във въздуха.
Химични свойства на просто вещество - желязо:
Ръждясване и изгаряне в кислород
1) Във въздуха желязото лесно се окислява в присъствието на влага (ръждясва):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3
Нагрята желязна тел гори в кислород, образувайки мащаб - железен оксид (II, III):
3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4
3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 ° С)
2) При високи температури (700–900°C) желязото реагира с водна пара:
3Fe + 4H 2 O - t ° → Fe 3 O 4 + 4H 2
3) Желязото реагира с неметали при нагряване:
2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °С)
Fe + S – t° → FeS (600 °C)
Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° С)
4) В поредица от напрежения, той е отляво на водорода, реагира с разредени киселини Hcl и H 2 SO 4, докато се образуват железни (II) соли и се отделя водород:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (реакциите се провеждат без достъп на въздух, в противен случай Fe +2 постепенно се превръща от кислород в Fe +3)
Fe + H 2 SO 4 (разл.) → FeSO 4 + H 2
В концентрирани окислителни киселини желязото се разтваря само при нагряване, веднага преминава в катиона Fe 3+:
2Fe + 6H 2 SO 4 (конц.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO 3 (конц.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
(в студена, концентрирана азотна и сярна киселина пасивирам
Железен пирон, потопен в синкав разтвор на меден сулфат, постепенно се покрива с покритие от червена метална мед.
5) Желязото измества металите вдясно от него в разтвори на техните соли.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Амфотерността на желязото се проявява само в концентрирани алкали по време на кипене:
Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \u003d Na 2 ↓ + H 2
и се образува утайка от натриев тетрахидроксоферат(II).
Техническо желязо- сплави на желязо с въглерод: чугунът съдържа 2,06-6,67% С, стомана 0,02-2,06% С, често присъстват други естествени примеси (S, P, Si) и изкуствено въведени специални добавки (Mn, Ni, Cr), което прави железните сплави технически полезни свойства– твърдост, термична и корозионна устойчивост, пластичност и др. .
Процес на производство на чугун в доменна пещ
Процесът на производство на чугун в доменната пещ се състои от следните етапи:
а) подготовка (изпичане) на сулфидни и карбонатни руди - превръщане в оксидна руда:
FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2, 800 ° С, -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2, 500-600 ° С, -CO 2)
б) изгаряне на кокс с гореща струя:
C (кокс) + O 2 (въздух) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (кокс) ⇌ 2CO (700-1000 ° C)
в) редукция на оксидна руда с въглероден оксид CO последователно:
Fe2O3 →(CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 →(CO) FeO →(CO) Fe
г) карбуризация на желязо (до 6,67% С) и топене на чугун:
Fe (t ) →(° С(Кока Кола)900-1200°С) Fe (g) (чугун, t pl 1145°С)
В чугуна цементитът Fe 2 C и графитът винаги присъстват под формата на зърна.
Производство на стомана
Преразпределението на чугун в стомана се извършва в специални пещи (конверторни, отворени, електрически), които се различават по метода на нагряване; температура на процеса 1700-2000 °C. Издухването на обогатен с кислород въздух изгаря излишния въглерод от чугун, както и сяра, фосфор и силиций под формата на оксиди. В този случай оксидите или се улавят под формата на отработени газове (CO 2, SO 2), или се свързват в лесно отделима шлака - смес от Ca 3 (PO 4) 2 и CaSiO 3. За получаване на специални стомани в пещта се въвеждат легиращи добавки от други метали.
Касова бележкачисто желязо в промишлеността - електролиза на разтвор на железни соли, например:
FeCl 2 → Fe↓ + Cl 2 (90°C) (електролиза)
(има и други специални методи, включително редукция на железни оксиди с водород).
Чистото желязо се използва в производството на специални сплави, в производството на сърцевини на електромагнити и трансформатори, чугунът се използва в производството на отливки и стомана, стоманата се използва като конструкционни и инструментални материали, включително износване, топлина и корозия - устойчиви материали.
Железен(II) оксид Е EO . Амфотерен оксид с голямо преобладаване на основни свойства. Черно, има йонна структура на Fe 2+ O 2-. При нагряване първо се разлага, след което се образува отново. Не се образува при изгаряне на желязо във въздуха. Не реагира с вода. Разлага се от киселини, смесва се с основи. Бавно се окислява във влажен въздух. Възстановен от водород, кокс. Участва в доменния процес на топене на чугун. Използва се като компонент на керамика и минерални бои. Уравнения на най-важните реакции:
4FeO ⇌ (Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 ° С, 900-1000 ° С)
FeO + 2HC1 (разб.) \u003d FeC1 2 + H 2 O
FeO + 4HNO 3 (конц.) \u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O
FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + на 4ЕдО3 (червено.) триоксоферат(II)(400-500 °С)
FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (висока чистота) (350 ° C)
FeO + C (кокс) \u003d Fe + CO (над 1000 ° C)
FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 ° C)
4FeO + 2H 2 O (влага) + O 2 (въздух) → 4FeO (OH) (t)
6FeO + O 2 \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° С)
Касова бележкав лаборатории: термично разлагане на съединения на желязо (II) без достъп на въздух:
Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C)
FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° С)
Дижелезен оксид (III) - желязо ( II ) ( Fe II Fe 2 III) O 4 . Двоен оксид. Черно, има йонна структура на Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Термично стабилен при високи температури. Не реагира с вода. Разгражда се от киселини. Редуцира се от водород, нажежено желязо. Участва в доменния процес на производство на чугун. Използва се като компонент на минерални бои ( минимално желязо), керамика, цветен цимент. Продуктът от специално окисление на повърхността на стоманени продукти ( почерняване, посиняване). Съставът съответства на кафява ръжда и тъмен нагар върху желязото. Използването на формулата Fe 3 O 4 не се препоръчва. Уравнения на най-важните реакции:
2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (над 1538 ° С)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8HC1 (разб.) \u003d FeC1 2 + 2FeC1 3 + 4H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 10HNO 3 (конц.) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (въздух) \u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° С)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (висока чистота, 1000 ° C)
(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO \u003d 3 FeO + CO 2 (500-800 ° C)
(Fe II Fe 2 III) O4 + Fe ⇌4 FeO (900-1000 ° С, 560-700 ° С)
Касова бележка:изгаряне на желязо (виж) във въздуха.
магнетит.
Железен(III) оксид Е e 2 O 3 . Амфотерен оксид с преобладаващи основни свойства. Червено-кафяв, има йонна структура (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Термично стабилен до високи температури. Не се образува при изгаряне на желязо във въздуха. Не реагира с вода, от разтвора се утаява кафяв аморфен хидрат Fe 2 O 3 nH 2 O. Бавно реагира с киселини и основи. Редуцира се от въглероден окис, разтопено желязо. Сплави с оксиди на други метали и образува двойни оксиди - шпинели(техническите продукти се наричат ферити). Използва се като суровина при топенето на желязо в процеса на доменни пещи, като катализатор при производството на амоняк, като компонент на керамика, цветни цименти и минерални бои, при термитно заваряване на стоманени конструкции, като носител на звук и изображения върху магнитни ленти, като полиращ агент за стомана и стъкло.
Уравнения на най-важните реакции:
6Fe 2 O 3 \u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° С)
Fe 2 O 3 + 6HC1 (разб.) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 ° C, p)
Fe 2 O 3 + 2NaOH (конц.) → H 2 O+ 2 наЕдО 2 (червен)диоксоферат(III)
Fe 2 O 3 + MO \u003d (M II Fe 2 II I) O 4 (M \u003d Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)
Fe 2 O 3 + ZN 2 \u003d ZN 2 O + 2Fe (високо чист, 1050-1100 ° С)
Fe 2 O 3 + Fe \u003d ZFeO (900 ° C)
3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° С)
Касова бележкав лабораторията - термично разлагане на соли на желязо (III) във въздуха:
Fe 2 (SO 4) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° С)
4 (Fe (NO 3) 3 9 H 2 O) \u003d 2 Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 ° С)
В природата - руди от железен оксид хематит Fe 2 O 3 и лимонит Fe 2 O 3 nH 2 O
Железен(II) хидроксид Е e(OH)2. Амфотерен хидроксид с преобладаващи основни свойства. Бели (понякога със зеленикав оттенък), Fe-OH връзките са предимно ковалентни. Термично нестабилен. Лесно се окислява на въздух, особено когато е мокър (потъмнява). Неразтворим във вода. Реагира с разредени киселини, концентрирани алкали. Типичен реставратор. Междинен продукт при ръждясването на желязото. Използва се при производството на активната маса на желязо-никелови батерии.
Уравнения на най-важните реакции:
Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C, в atm.N 2)
Fe (OH) 2 + 2HC1 (разб.) \u003d FeC1 2 + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \u003d Na 2 ↓ (синьо-зелено) (кипене)
4Fe(OH) 2 (суспензия) + O 2 (въздух) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)
2Fe (OH) 2 (суспензия) + H 2 O 2 (разб.) \u003d 2FeO (OH) ↓ + 2H 2 O
Fe (OH) 2 + KNO 3 (конц.) \u003d FeO (OH) ↓ + NO + KOH (60 ° С)
Касова бележка: утаяване от разтвор с основи или амонячен хидрат в инертна атмосфера:
Fe 2+ + 2OH (разб.) = Еe(OH) 2 ↓
Fe 2+ + 2 (NH3H2O) = Еe(OH) 2 ↓+ 2NH4
Железен метахидроксид Е еО(ОН). Амфотерен хидроксид с преобладаващи основни свойства. Светлокафявите, Fe-O и Fe-OH връзки са предимно ковалентни. При нагряване се разлага, без да се топи. Неразтворим във вода. Той се утаява от разтвора под формата на кафяв аморфен полихидрат Fe 2 O 3 nH 2 O, който, когато се държи под разреден алкален разтвор или когато се изсуши, се превръща в FeO (OH). Реагира с киселини, твърди основи. Слаб окислител и редуциращ агент. Спечен с Fe(OH) 2 . Междинен продукт при ръждясването на желязото. Използва се като основа за жълти минерални бои и емайллакове, като абсорбер на изгорели газове, като катализатор в органичния синтез.
Съставът на връзката Fe(OH) 3 не е известен (не е получен).
Уравнения на най-важните реакции:
Fe 2 O 3 . nH 2 O→( 200-250 °С, —з 2 О) FeO(OH)→( 560-700°C във въздуха, -H2O)→ Fe 2 O 3
FeO (OH) + ZNS1 (разб.) \u003d FeC1 3 + 2H 2 O
FeO(OH)→ Fe 2 О 3 . nH 2 О-колоид(NaOH (конц.))
FeO(OH)→ на 3 [Еe(OH)6]бяло, Na 5 и K 4, съответно; и в двата случая се утаява син продукт със същия състав и структура, KFe III. В лабораторията тази утайка се нарича пруско синьо, или търнбул синьо:
Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓
Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓
Химични имена на изходните реагенти и реакционния продукт:
K 3 Fe III - калиев хексацианоферат (III)
K 4 Fe III - калиев хексацианоферат (II)
KFe III - хексацианоферат (II) желязо (III) калий
В допълнение, тиоцианатният йон NCS - е добър реагент за Fe 3+ йони, желязо (III) се свързва с него и се появява яркочервен ("кървав") цвят:
Fe 3+ + 6NCS - = 3-
С този реагент (например под формата на KNCS сол) дори следи от желязо (III) могат да бъдат открити в чешмяна вода, ако тя преминава през железни тръби, покрити с ръжда отвътре.
Желязото е било известно още в праисторически времена, но е широко използвано много по-късно, тъй като е изключително рядко в природата в свободно състояние и производството му от руди става възможно едва на определено ниво на технологично развитие. Вероятно за първи път човек се е запознал с метеоритното желязо, както се вижда от имената му на езиците на древните народи: древноегипетското "бени-пет" означава "небесно желязо"; старогръцкото sideros се свързва с латинското sidus (род падеж sideris) - звезда, небесно тяло. В хетските текстове от 14 век пр.н.е. д. Желязото се споменава като метал, паднал от небето. В романските езици коренът на името, дадено от римляните, е запазен (например френски fer, италиански ferro).
Методът за получаване на желязо от руди е изобретен в западната част на Азия през 2-ро хилядолетие пр.н.е. д.; след това използването на желязо се разпространява във Вавилон, Египет, Гърция; Бронзовата епоха е заменена от желязната. Омир (в 23-та песен на Илиада) разказва, че Ахил наградил победителя в състезанието по хвърляне на диск с железен диск. в Европа и Древна Русияв продължение на много векове желязото се е получавало чрез процеса на производство на сирене. Желязната руда се редуцира с дървени въглища в пещ, построена в яма; въздухът се изпомпва в огнището с кожи, продуктът на редукция - крицу се отделя от шлаката чрез удари с чук и от него се изковават различни продукти. С усъвършенстването на методите на продухване и увеличаването на височината на огнището температурата на процеса се повишава и част от желязото се въглеродизира, т.е. получава се чугун; този относително крехък продукт се счита за отпадъчен продукт. Оттук и името на чугуна "chushka", "pig iron" - английски. чугун. По-късно се забелязва, че когато в огнището се зарежда не желязна руда, а чугун, се получава и нисковъглеродно желязо и такъв двуетапен процес се оказва по-изгоден от суровото тесто. През 12-13 век методът на крещене вече е широко разпространен.
През 14 век чугунът започва да се топи не само като полуфабрикат за по-нататъшна обработка, но и като материал за отливане на различни изделия. От същото време датира и преустройството на огнището в шахтова пещ ("домница"), а след това в доменна пещ. В средата на 18 век в Европа започва да се използва тигелният процес за получаване на стомана, който е бил известен в Сирия в ранния период на Средновековието, но по-късно е забравен. С този метод стоманата се получава чрез топене на метален заряд в малки съдове (тигли) от силно огнеупорна маса. През последната четвърт на 18-ти век процесът на пудинг на превръщане на чугун в желязо започва да се развива в огнището на огнена реверберационна пещ. Индустриална революция от 18-ти - началото на 19-ти век, изобретяването на парната машина, строителство железници, големи мостове и парна флота предизвикаха огромно търсене на желязо и неговите сплави. Всички съществуващи методи за производство на желязо обаче не могат да отговорят на нуждите на пазара. Масовото производство на стомана започва едва в средата на 19 век, когато се развиват бесемеровият, томасовият и мартеновият процес. През 20-ти век възниква и става широко разпространен електрическият процес на производство на стомана, давайки висококачествена стомана.
Разпространение на желязото в природата.По отношение на съдържанието в литосферата (4,65% от теглото) желязото е на второ място сред металите (алуминият е на първо място). Той мигрира енергично в земната кора, образувайки около 300 минерала (оксиди, сулфиди, силикати, карбонати, титанати, фосфати и др.). Желязото участва активно в магматични, хидротермални и хипергенни процеси, които са свързани с образуването на различни видове негови находища. Желязото е метал от земните дълбини, натрупва се в ранните етапи на кристализация на магмата, в ултраосновни (9,85%) и основни (8,56%) скали (само 2,7% в гранитите). В биосферата желязото се натрупва в много морски и континентални седименти, образувайки седиментни руди.
Важна роля в геохимията на желязото играят окислително-възстановителните реакции - преходът на 2-валентно желязо в 3-валентно и обратно. В биосферата, в присъствието на органични вещества, Fe 3+ се редуцира до Fe 2+ и лесно мигрира, а когато се сблъска с атмосферния кислород, Fe 2+ се окислява, образувайки натрупвания на хидроксиди на тривалентно желязо. Широко разпространените съединения на 3-валентното желязо са червено, жълто, кафяво. Това определя цвета на много седиментни скали и името им - "червено оцветени образувания" (червени и кафяви глини и глини, жълти пясъци и др.).
Физични свойства на желязото.Значението на желязото в съвременната технология се определя не само от широкото му разпространение в природата, но и от комбинация от много ценни свойства. Той е пластичен, лесно се кове както в студено, така и в нагрято състояние, може да се валцува, щампова и изтегля. Способността за разтваряне на въглерод и други елементи е в основата на получаването на различни железни сплави.
Желязото може да съществува под формата на две кристални решетки: α- и γ-центрирана кубична (bcc) и лицево-центрирана кубична (fcc). Под 910°C α-Fe с bcc решетка е стабилен (a = 2.86645Å при 20°C). Между 910°C и 1400°C, γ-модификацията с fcc решетка е стабилна (a = 3.64Å). Над 1400°C отново се образува bcc решетката δ-Fe (a = 2.94Å), която е стабилна до точката на топене (1539°C). α-Fe е феромагнитен до 769 °C (точка на Кюри). Модификациите γ-Fe и δ-Fe са парамагнитни.
Полиморфните трансформации на желязото и стоманата при нагряване и охлаждане са открити през 1868 г. от Д. К. Чернов. Въглеродът образува интерстициални твърди разтвори с желязо, в които С атоми с малък атомен радиус (0,77 Å) са разположени в междините на металната кристална решетка, която се състои от по-големи атоми (Fe атомен радиус 1,26 Å). Твърдият разтвор на въглерод в γ-Fe се нарича аустенит, а в α-Fe се нарича ферит. Наситен твърд разтвор на въглерод в γ-Fe съдържа 2,0% C по маса при 1130 °C; α-Fe разтваря само 0,02-0,04% C при 723 °C и по-малко от 0,01% при стайна температура. Следователно, когато аустенитът се охлажда, се образува мартензит - пренаситен твърд разтвор на въглерод в α-Fe, който е много твърд и чуплив. Комбинацията от закаляване с темпериране (нагряване до относително ниски температуриза намаляване на вътрешните напрежения) ви позволява да придадете на стоманата необходимата комбинация от твърдост и пластичност.
Физическите свойства на желязото зависят от неговата чистота. В индустриалните железни материали желязото обикновено се придружава от примеси от въглерод, азот, кислород, водород, сяра и фосфор. Дори при много ниски концентрации, тези примеси значително променят свойствата на метала. И така, сярата причинява така наречената червена крехкост, фосфор (дори 10 -2% P) - студена крехкост; въглеродът и азотът намаляват пластичността, а водородът повишава крехкостта на желязото (т.нар. водородна крехкост). Намаляването на съдържанието на примеси до 10 -7 - 10 -9% води до значителни промени в свойствата на метала, по-специално до увеличаване на пластичността.
Следват физичните свойства на желязото, отнасящи се главно до метала с общо съдържаниепримеси по-малко от 0,01% тегловни:
Атомен радиус 1,26Å
Йонни радиуси Fe 2+ 0.80Å, Fe 3+ 0.67Å
Плътност (20°C) 7,874 g/cm3
t бала около 3200°С
Температурен коефициент на линейно разширение (20°C) 11,7 10 -6
Топлопроводимост (25°C) 74,04 W/(m K)
Топлинният капацитет на желязото зависи от неговата структура и се променя по сложен начин с температурата; среден специфичен топлинен капацитет (0-1000°C) 640,57 j/(kg K) .
Електрическо съпротивление (20°C) 9,7 10 -8 ohm m
Температурен коефициент на електрическо съпротивление (0-100°C) 6.51 10 -3
Модул на Юнг 190-210 10 3 MN / m 2 (19-21 10 3 kgf / mm 2)
Температурен коефициент на модула на Юнг 4 10 -6
Модул на срязване 84,0 10 3 MN/m 2
Краткотрайна якост на опън 170-210 MN/m2
Относително удължение 45-55%
Твърдост по Бринел 350-450 MN/m2
Граница на провлачване 100 MN/m2
Якост на удар 300 MN/m2
Химични свойства на желязото.Конфигурацията на външната електронна обвивка на атома е 3d 6 4s 2 . Желязото проявява променлива валентност (най-стабилните съединения са 2- и 3-валентното желязо). С кислорода желязото образува оксид (II) FeO, оксид (III) Fe 2 O 3 и оксид (II,III) Fe 3 O 4 (съединение на FeO с Fe 2 O 3 със структура на шпинел). Във влажен въздух при обикновени температури желязото се покрива с хлабава ръжда (Fe 2 O 3 nH 2 O). Поради своята порьозност ръждата не пречи на достъпа на кислород и влага до метала и следователно не го предпазва от по-нататъшно окисление. Като резултат различни видовевсяка година се губят милиони тонове желязо. Когато желязото се нагрява в сух въздух над 200°C, то се покрива с много тънък оксиден филм, който предпазва метала от корозия при обикновени температури; това е в основата на техническия метод за защита на желязото - синене. При нагряване във водна пара желязото се окислява до Fe 3 O 4 (под 570 °C) или FeO (над 570 °C) и освобождава водород.
Хидроксидът Fe (OH) 2 се образува като бяла утайка при действието на разяждащи алкали или амоняк върху водни разтвори на Fe 2+ соли в атмосфера на водород или азот. При контакт с въздух Fe(OH) 2 първо става зелен, след това става черен и накрая бързо се превръща в червено-кафяв Fe(OH) 3 хидроксид. FeO оксидът проявява основни свойства. Оксидът Fe 2 O 3 е амфотерен и има слабо киселинна функция; реагирайки с по-основни оксиди (например с MgO), той образува ферити - съединения от типа Fe 2 O 3 nMeO, които имат феромагнитни свойства и се използват широко в радиоелектрониката. Киселинни свойствасъщо се изразяват в 6-валентно желязо, което съществува под формата на ферати, например K 2 FeO 4 , соли на желязна киселина, които не са изолирани в свободно състояние.
Желязото лесно реагира с халогени и халогеноводороди, давайки соли, като хлориди FeCl 2 и FeCl 3 . Когато желязото се нагрява със сяра, се образуват FeS и FeS 2 сулфиди. Железни карбиди - Fe 3 C (цементит) и Fe 2 C (е-карбид) - се утаяват от твърди разтвори на въглерод в желязото при охлаждане. Fe 3 C също се освобождава от разтвори на въглерод в течно желязо при високи концентрации на C. Азотът, подобно на въглерода, дава интерстициални твърди разтвори с желязо; от тях се изолират нитриди Fe 4 N и Fe 2 N. С водород желязото дава само слабо стабилни хидриди, чийто състав не е точно установен. При нагряване желязото реагира енергично със силиций и фосфор, за да образува силициди (напр. Fe 3 Si и фосфиди (напр. Fe 3 P).
Съединенията на желязото с много елементи (O, S и други), които образуват кристална структура, имат променлив състав (например съдържанието на сяра в моносулфида може да варира от 50 до 53,3 ат.%). Това се дължи на дефекти в кристалната структура. Например, в железен оксид (II), някои от Fe 2+ йони в местата на решетката са заменени с Fe 3+ йони; за да се поддържа електрическа неутралност, някои места на решетката, принадлежащи на Fe 2+ йони, остават празни.
Нормалният електроден потенциал на желязото във водни разтвори на неговите соли за реакцията Fe = Fe 2+ + 2e е -0,44 V, а за реакцията Fe = Fe 3+ + 3e е -0,036 V. Така в поредицата от дейности желязото е отляво на водорода. Лесно се разтваря в разредени киселини с освобождаване на H 2 и образуване на Fe 2+ йони. Взаимодействието на желязото с азотната киселина е странно. Концентрираната HNO 3 (плътност 1,45 g/cm 3) пасивира желязото поради образуването на защитен оксиден филм върху повърхността му; по-разреденият HNO 3 разтваря желязото с образуването на Fe 2+ или Fe 3+ йони, като се редуцира до NH 3 или N 2 и N 2 O. Разтворите на соли на 2-валентно желязо във въздуха са нестабилни - Fe 2+ постепенно се окислява до Fe 3+. Водните разтвори на железни соли са киселинни поради хидролиза. Добавянето на тиоцианатни йони SCN- към разтвори на Fe 3+ соли дава ярък кървавочервен цвят поради появата на Fe(SCN) 3, което позволява да се разкрие наличието на 1 част Fe 3+ в около 10 6 части вода. Желязото се характеризира с образуването на комплексни съединения.
Получаване на желязо.Чистото желязо се получава в относително малки количества чрез електролиза на водни разтвори на неговите соли или чрез редукция на неговите оксиди с водород. Производството на достатъчно чисто желязо постепенно се увеличава чрез директното му редуциране от рудни концентрати с водород, природен газ или въглища при относително ниски температури.
Използването на желязо.Желязото е най-важният метал модерна технология. AT чиста формаЖелязото, поради ниската си якост, практически не се използва, въпреки че продуктите от стомана или чугун често се наричат "желязо" в ежедневието. По-голямата част от желязото се използва под формата на сплави с много различни състави и свойства. Желязните сплави представляват приблизително 95% от всички метални продукти. Богатите на въглерод сплави (над 2% от теглото) - чугун, се топят в доменни пещи от богати на желязо руди. Стомана от различни степени (съдържание на въглерод по-малко от 2% от масата) се топи от чугун в открити и електрически пещи и конвертори чрез окисляване (изгаряне) на излишния въглерод, отстраняване на вредни примеси (главно S, P, O) и добавяне легиращи елементи. Високолегираните стомани (с високо съдържание на никел, хром, волфрам и други елементи) се топят в електродъгови и индукционни пещи. За производството на стомани и железни сплави за особено важни цели се използват нови процеси като вакуумно и електрошлаково претопяване, плазмено и електронно-лъчево топене и други. Разработват се методи за топене на стомана в непрекъснато работещи агрегати, които осигуряват високо качество на метала и автоматизация на процеса.
Въз основа на желязото се създават материали, които могат да издържат на въздействието на високи и ниски температури, вакуум и високи налягания, агресивни среди, високи променливи напрежения, ядрена радиация и др. Производството на желязо и неговите сплави непрекъснато нараства.
желязо като художествен материализползвани от древността в Египет, Месопотамия, Индия. От Средновековието в европейските страни (Англия, Франция, Италия, Русия и др.) са запазени многобройни високохудожествени изделия от желязо - ковани огради, панти за врати, стенни конзоли, ветропоказатели, обков на сандъци, светлини. Кованите продукти от пръти и продукти от перфорирана ламарина (често с облицовка от слюда) се отличават с равнинни форми, ясен линейно-графичен силует и са ефективно видими на фона на светъл въздух. През 20 век желязото се използва за производството на решетки, огради, ажурни вътрешни прегради, свещници и паметници.
Желязото в организма.Желязото присъства в организмите на всички животни и в растенията (около 0,02% средно); необходим е главно за обмен на кислород и окислителни процеси. Има организми (т.нар. концентратори), способни да го натрупват в големи количества (например железни бактерии - до 17-20% желязо). Почти цялото желязо в животинските и растителни организми е свързано с протеини. Недостигът на желязо причинява забавяне на растежа и хлороза на растенията, свързана с намалено производство на хлорофил. Излишъкът от желязо също има вредно въздействие върху развитието на растенията, причинявайки например стерилност на оризовите цветя и хлороза. В алкални почви се образуват железни съединения, които са недостъпни за корените на растенията и растенията не го получават в достатъчни количества; в кисели почви желязото преминава в разтворими съединения в излишък. При дефицит или излишък на усвоими железни съединения в почвите могат да се наблюдават болести по растенията на големи площи.
Желязото навлиза в тялото на животните и хората с храната (черен дроб, месо, яйца, бобови растения, хляб, зърнени храни, спанак и цвекло са най-богати на желязо). Обикновено човек получава 60-110 mg желязо от диетата, което е много повече от дневна нужда. Усвояването на желязото от храната става в горната част на тънките черва, откъдето в белтъчно свързана форма постъпва в кръвта и с кръвта се разнася до различни органи и тъкани, където се отлага под формата на желязо-протеинов комплекс – феритин. Основното депо на желязо в организма е черният дроб и далакът. Благодарение на феритина се осъществява синтезът на всички съдържащи желязо съединения на тялото: респираторният пигмент хемоглобин се синтезира в костния мозък, миоглобинът се синтезира в мускулите, цитохромите и други желязосъдържащи ензими се синтезират в различни тъкани. Желязото се екскретира от тялото главно през стената на дебелото черво (при хората около 6-10 mg на ден) и в малка степен чрез бъбреците. Нуждата на организма от желязо варира в зависимост от възрастта и физическото състояние. За 1 kg тегло децата се нуждаят от - 0,6, възрастните - 0,1 и бременните жени - 0,3 mg желязо на ден. При животните потребността от желязо е приблизително (на 1 kg сухо вещество от диетата): за млечни крави - най-малко 50 mg, за млади животни - 30-50 mg; за прасенца - до 200 mg, за бременни прасета - 60 mg.
За да се установи идентичността на железните съединения в HF, са описани два метода (A и B) за идентифициране на двувалентни железни йони (Fe 2+) и три (A, B и C) йони на железен оксид (Fe 3+). Откриването на двувалентно желязо (метод А) се основава на третирането на тестваното вещество с разредена солна киселина, за да се преведе желязото в йонизирано състояние и последващото третиране на получения разтвор с разтвор на калиев ферицианид (червена кръвна сол). ). Това произвежда синя утайка. Този метод за откриване на двувалентно желязо се основава на следните реакции:
Ферицианидният йон окислява двувалентното желязо до оксид и самият той се редуцира до фероцианид. След това се утаява син пигмент с променлив състав - Fe43 nK4 mH2O, където n = 0,3-0,8; m = 12-24; опростено - KFe (пруско синьо, търнбул синьо, парижко синьо).
Трябва да се отбележи, че същият син пигмент се получава чрез отваряне на железен оксид съгласно метод А чрез действието на разтвор на калиев фероцианид (жълта кръвна сол) върху разтвор на сол на железен оксид, както е отразено в горното уравнение. Утайката от пруско синьо е неразтворима в разредени минерални киселини, поради което нейното приготвяне се извършва в кисела среда. Интересно е да се отбележи, че Fe 2+ йони с калиев фероцианид (K 4 ) образуват бяла утайка Fe 2 , която лесно се окислява от различни окислители (KBrO 3 , K 2 Cr 2 O 7 ) в кисела среда и се превръща в пруско синьо. Fe 3+ йони с калиев ферицианид (K 3 ) не се утаяват, но разтворът придобива тъмнокафяв цвят. Фармакопейните методи за откриване на Fe 2+ и Fe 3+ йони, базирани на образуването на пруско синьо под действието на K3 и K4, съответно, позволяват да се направи разлика между тези йони, но с тяхна помощ е трудно да се направи разлика препарат от двувалентно желязо, съдържащ примес от железен оксид от препарат от железен оксид, съдържащ примес от двувалентно желязо. В тази връзка, метод Б е даден и за железен оксид в HF, базиран на реакцията на образуване на железни тиоцианати, които оцветяват разтвора в червено. Константите на стабилност на тиоцианатните комплекси не са високи, така че определянето изисква висока концентрациялиганд. В разтвора се образуват редица комплекси, различаващи се по максимума на поглъщане и неговия интензитет.
В зависимост от концентрацията на роданидния йон се образуват комплекси различен съставс координационно число за роданидния йон от 1 до 6:
Това е една от най-специфичните реакции към железен оксид. Трябва да се има предвид, че не винаги е положителен, тъй като редица вещества, които образуват по-силни комплекси с Fe 3+ от роданидния йон, пречат на появата на цвят. Тези вещества включват фосфорна, оксалова, винена, лимонена киселинаи техните соли.
Често срещан реагент за откриване на железни йони в степени на окисление +2 и +3 е амониевият сулфид. И в двата случая изпадат черни утайки от железни сулфиди. Може да се забележи известна разлика, когато тези утайки се разтварят в минерални киселини: когато се разтваря железен сулфид, се образува прозрачен безцветен разтвор, а когато се разтваря железен оксид, се получава мътен разтвор поради образуването на сяра. Сярата присъства частично в утайката на оксидния железен сулфид и частично се образува по време на окисляването на сероводорода с Fe 3+ йона:
FeS + 2HCl → H2S + FeCl2
Fe2S3 + 4HCl → 2FeCl2 + 2H2S + S↓
Разгледаните методи за определяне на желязото позволяват да се открие само в препарати, съдържащи прости железни соли, разтворими във вода, например железен железен сулфат, железен железен лактат, ферамид и др. Препарати, които са силни комплексни съединения на желязото (фероцерон , натриев оксиферикарбон) или неразтворими във вода (таблетки "Каферид"), предварително минерализирани с цел прехвърляне на желязото в разтвор.
Изпълнение на реакции
Обща реакция към двувалентно и оксидно желязо.
Към разтвор на сол на двувалентно или оксидно желязо (около 0,02 g железен йон) се добавя разтвор на амониев сулфид; образува се черна утайка, разтворима в разредени минерални киселини.
Откриване на двувалентно желязо.
Към 2 ml разтвор на двувалентна сол (около 0,02 g железен йон) се добавят 0,5 ml разредена солна киселина и 1 ml разтвор на калиев ферицианид; образува се синя утайка.
Откриване на железен оксид.
A. Към 2 ml разтвор на сол на железен оксид (около 0,001 g железен йон) добавете 0,5 ml разредена солна киселина и 1-2 капки разтвор на калиев фероцианид; образува се синя утайка.
B. Към 2 ml разтвор на сол на железен оксид (около 0,001 g железен йон) добавете 0,5 ml разредена солна киселина и 1-2 капки разтвор на амониев тиоцианат; появява се червен цвят.
§2. Откриване на цинковия йон Zn 2+
Дадени са два метода за откриване на цинковия йон в GPXI. Първият метод се основава на образуването на цинков сулфид. Утаяването на цинков сулфид става от разтвори, чието рН е в зоната 2-9. При pH<2 сульфид цинка не образуется; при рН >9 се образува тетрахидроксоцинкатен йон 2– В тази връзка е неясно изискването на GF относно реакцията на първоначалния разтвор на цинковата сол (трябва да е неутрален). Ако цинковият сулфат се разтвори във вода, разтворът естествено ще бъде леко кисел поради хидролизата на солта.
Има няколко цинкови препарата, които са неразтворими във вода, като цинков оксид; цинкова сол на ундециленовата киселина, която е част от препаратите "Undecin", "Zinkundan". Прехвърлянето на цинк в разтвор от тези препарати може да се извърши чрез третиране на препаратите или с разредена солна киселина, или с разтвор на натриев хидроксид, но цинковият сулфид не се утаява от получените разтвори, тъй като тяхното рН е извън допустимата зона. Такива разтвори трябва първо да бъдат неутрализирани. След това е възможно и необходимо да се добави разредена оцетна киселина към предварително неутрализирания разтвор и след това разтвор на сероводород или натриев сулфид.
Вторият метод се основава на реакцията на цинков йон с калиев фероцианид, който образува бяла утайка от двойна сол на цинк и калиев хексацианоферат (II) със следния състав:
3Zn 2+ + 2K4 → K2Zn32↓ + 6K+
Този метод е удобен, защото ви позволява да отваряте цинк в силно киселинни разтвори. Въпреки това, цинкът не се утаява от алкални разтвори под действието на калиев фероцианид. Под действието на разтвори на каустични алкали, утайката от двойната сол на хексацианоферат (II) на цинк и калий се разтваря:
K 2 Zn 3 2 + 12OHˉ → 24– + 32– + 2K+
Изпълнение на реакции
А. Към 2 ml неутрален разтвор на цинкова сол (0,005-0,02 g цинков йон) добавете 0,5 ml разтвор на натриев сулфид или сероводород; образува се бяла утайка, неразтворима в разредена оцетна киселина и лесно разтворима в разредена солна киселина.
B. Към 2 ml разтвор на цинкова сол (0,005-0,02 g цинков йон) се добавят 0,5 ml разтвор на калиев фероцианид; образува се бяла утайка, неразтворима в разредена солна киселина.
§3. Откриване на сребърни йони, Ag+
Под действието на сероводород и амониев сулфид върху разтвор, съдържащ сребърни йони, се утаява черен сребърен сулфид Ag2S. Сребърният сулфид също се образува при действието на сероводород върху метално сребро в присъствието на атмосферен кислород, но тази реакция протича много бавно:
4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S ↓ + 2H2O.
Поради много ниската разтворимост на Ag2S и ниския потенциал на системата Ag2S/2Ag, сребърен сулфид може да се образува и в отсъствието на атмосферен кислород:
2Ag + H2S = Ag2S ↓ + H2.
Сребърният сулфид не се разтваря в разтвори на сулфиди и полисулфиди на алкални метали. Не се разтваря в разтвори на минерални киселини, с изключение на азотна киселина:
3Ag2S + 8HNO3 = 6AgNO3 + 2NO + 3S + 4H2O.
Въпреки това, поради образуването на комплексни съединения AgSH, Ag(SH)2- и Ag2S(SH)22-, разтворимостта на Ag2S в минерални киселини значително се увеличава. Границата на откриване на среброто е 1 μg. Йоните Cu2+, Hg2+, Bi3+, Sn (II, IV), които образуват сулфиди в силно кисели разтвори, пречат на откриването на сребро.
Хлориди, бромиди и йодиди на алкални метали. При взаимодействие със сребърни йони те образуват сиренеста утайка AgCl, AgBr и Agl от бяло, бледожълто и жълт цвятсъответно. С увеличаване на концентрацията на Cl-, Br- и I- йони, разтворимостта на сребърните халиди се увеличава поради образуването на комплексни съединения AgX 2– и AgX 4 3– се образуват предимно в малки количества, AgX 3 2– също се формира. Сребърният хлорид се разтваря в разтвор на амоняк и амониев карбонат, тъй като в резултат на киселинно-алкални реакции съдържа достатъчно количество амоняк:
AgCl + 2NH 3 \u003d Ag (NH 3) 2 Cl
NH4+ + H 2 O = NH 3 + H 3 O+,
CO 3 2– + H 2 O \u003d HCO 3 - + OH-.
Сребърният йодид е неразтворим в NH3, сребърният бромид се разтваря частично, което е в съответствие със стойностите на продуктите на разтворимост. Всички сребърни халиди се разтварят лесно в разтвори на калиев цианид или натриев тиосулфат, тъй като получените комплекси от цианид и сребърен тиосулфат са много по-стабилни от амонячните.
Фигура 1. Кристали Ag(NH3)2Cl
При бавна кристализация Ag(NH 3) 2 Cl се утаява от амонячни разтвори под формата на малки характерни кристали - шестоъгълници, триъгълници и звезди (фиг. 1). Границата на откриване на сребро чрез микрокристалоскопска реакция е 5 μg. Оловото и живакът пречат. При извършване на реакцията в епруветка границата на откриване на сребро е 10 µg.
Изпълнение на реакцията.
1. Към 1-2 капки разтвор, съдържащ сребърни йони, добавете 1-2 капки 30% разтвор оцетна киселинаи 1-2 капки разтвор на амониев сулфид. Образува се черна утайка от сребърен сулфид.
2. Към 2-3 капки от тестовия разтвор, подкислен с азотна киселина, се добавят 2-3 капки 2 М разтвор на HCl. Образува се аморфна бяла утайка. Центрофугира се, промива се с вода и се третира с 2-3 капки концентриран разтвор на NH3. Капка от получения разтвор се поставя върху предметно стъкло. Известно време след изпаряването на разтворителя се образуват характерни кристали на Ag(NH3)2Cl.
Откриване на живак (I), Hg 1+ катиони. Живакът в степен на окисление +1 съществува като йон Hg22+.
Когато сулфиден йон се добави към разтвор, съдържащ Hg 2 2+ йони, се образува черна утайка, състояща се от HgS и Hg: Живакът в степен на окисление + 1 съществува като Hg22+ йон.
Тъй като Hg 2+ йони образуват слабо разтворими и слабо дисоциирани съединения с повечето лиганди, е възможно диспропорциониране на Hg 2 2+, както се наблюдава при взаимодействие със сулфидни йони. Границата на откриване на живак е 5 μg.
Под действието на амоняка върху Hg 2 Cl 2 се образува черна утайка, състояща се от Hg и HgNH2Cl или неговата смес с Hg 2 NH 2 Cl H2O:
Границата на откриване на живак е 20 μg.
За да откриете Hg 2 2+, можете да използвате реакцията на образуване на Hg 2 Cl 2 каломел, който може да луминесцира в оранжево-червена светлина в ултравиолетова светлина. Границата на откриване на живак е 0,005 μg. Реакциите не се намесват от 200-кратни количества Cu, Pb, Ag, Sn (II), Bi. Интензитетът на светене на каломел е значително намален в присъствието на Hg (II), метален живак и азотен оксид (IV).
Изпълнение на реакция
1. Към 3-4 капки разтвор на Hg 2 (NO 3) 2 добавете 2-3 капки разтвор на амониев сулфид. Образува се черна утайка.
2. Към 3-4 капки разтвор на Hg 2 (NO 3) 2 добавете 3-4 капки 2М солна киселина. Образува се бяла утайка от Hg 2 Cl 2. След центрофугиране на утайката се третира с 3-4 капки 25% разтвор на NH3. Утайката незабавно почернява, образува се смес от Hg и HgNH 2 Cl.
3. Луминесцентна реакция. Капка от разтвор, съдържащ живачни (I) йони, и капка от 2М разтвор на HCl се нанасят върху предметно стъкло. Наблюдавайте оранжево-червеното сияние на каломела в ултравиолетова светлина.
§ четири. Откриване на живачния йон Hg 2+
Откриване на живачен катион (II) Hg 2+. Йоните на живак (II) 2+ са безцветни във водни разтвори. Всички живачни (II) съединения са силно токсични, така че трябва да се вземат предпазни мерки при работа с тях!
Тъй като в медицинската практика се използват само препарати от живачен оксид (Hg2+), Глобалният фонд описва методи за идентифициране само на живачен оксид. Разглежданите методи се основават на реакции, характерни за живачен оксид. Водонеразтворимите живачни препарати се обработват предварително с разредена солна киселина, за да се преведе живака в йонизирано състояние. Когато полученият разтвор се алкализира, се утаява жълта утайка от живачен оксид (II):
С постепенното добавяне на разтвор на калиев йодид към разтвор на живачна сол на оксид, първо се утаява червена утайка от живачен (II) йодид, която при добавяне на излишък от реагента се разтваря, за да образува бледожълт, почти безцветен разтвор на комплексната сол на калиев тетрайодомеркуроат:
И двата метода са много специфични, прости и надеждни при изпълнение. Разтворите, съдържащи живак, след работа се изсипват в специално приготвени бутилки.
В кисели разтвори (6-7 М HCl) те образуват черна утайка от HgS сулфид. Има три модификации на живачен сулфид: червената форма, която има изкривена решетка от натриев хлорид със зигзагообразни Hg-S-Hg вериги, идентична на минерала цинобър; черната форма, срещаща се като минерал метацинобарит, имащ структура на цинкова смес; цинобър, който се образува при действието на натриев тиосулфат върху неутрален разтвор на живачен (II) хлорид.
Когато H2S преминава бавно в киселинни разтвори на живачни соли, може да се наблюдава образуването на междинни продукти; бели, сиви, жълти или кафеникави цветове на състава HgmClnSx (Hg3Cl2S2). Обикновено HgS сулфидът се утаява от кисели разтвори на живачни соли под формата на черна утайка. Продуктът за разтворимост на HgS (черен) е 1,5 10-52, но неговата разтворимост всъщност е много по-висока поради странични реакции, протичащи в разтвора с образуването на H2S, HS- съединения. Hg(OH)+ и Hg(OH)2. Черният сулфид при нагряване или под действието на алкални разтвори на полисулфиди се превръща в червена форма.
Живачният сулфид е разтворим в царска вода; в солна киселина се разтваря само в присъствието на окислители (например водороден прекис) или комплексни йони. Чувствителността на откриване на живак със сулфиден йон зависи от киселинността на анализирания разтвор. Например, границата на откриване на живак в силно киселинни разтвори е 10 μg. Арсен (V) и мед (II) сулфиди се утаяват заедно с живак от разтвори с концентрация 6-7M HCl.
Калиевият йодид, когато взаимодейства с живачни (II) йони, утаява червена утайка от HgI2. Има две модификации на живачен (II) йодид: червен и жълт. Червената модификация се превръща в жълта при нагряване до 150°C. Живачният йодид кристализира в слоести решетки. Утайката HgI 2 се разтваря в излишък от калиев йодид, в разтвори на тиосулфат или цианид с образуването на стабилни комплексни йони. Във водни разтвори Hg 2+ йони с халидни, цианидни, тиосулфатни йони и други аниони образуват комплекси като HgX+, HgX2, HgX3-, HgX42-,. При по-високо съдържание на живак в разтвора се образуват полиядрени комплексни съединения. Ако в разтвора присъстват едновременно няколко аниона с различно естество, тогава се образуват смесени лигандни комплекси HgXnYi, например HgClBr, HgBr 2 I-, HgI 2 Br 2 2– и др.
Под действието на NH3 или амониеви йони и концентриран алкален разтвор върху разтвор, съдържащ HgI 4 2– комплексни йони, възниква характерна червено-кафява утайка:
Тази реакция, наречена реакция на Неслер, се използва за откриване на Hg 2+ и NH 4 +. Границата на откриване на живак е 5 μg.
Реакция с алкали Hg 2+ + 2 OH - \u003d HgO (жълто) + H 2 O. Утайката от HgO се разтваря в азотна киселина, в разтвори на хлориди и йодиди на алкални метали, за да се образува съответно Hg (NO 3) 2 , HgCl 2 и комплекс 2– :
HgO + 2 HNO 3 - Hg (NO 3) 2 + H 2 O
HgO +2 Cl - + H 2 O - HgCl, + 2 OH -
HgO +4 I - + H 2 O - 2– + 2 OH -
Изпълнение на реакцията.
1. Към 2-3 капки от разтвор, съдържащ живачни (II) йони, добавете 3-4 капки концентрирана HCl и 3-4 капки разтвор на амониев сулфид. Полученият разтвор се нагрява на водна баня. Образува се черна утайка от HgS. Утайката се центрофугира, част от нея се прехвърля в друга епруветка и се разтваря в царска вода. Остатъкът от утайката се разтваря в смес от НС1 и KI.
2. Към 1-2 капки от разтвор, съдържащ живачни (II) йони, добавете разтвор на KI на капки, докато се образува утайка HgI2 и излишък, докато утайката се разтвори и се образува HgI 4 2–. Към получения разтвор се добавят 1-2 капки разтвор на NH4Cl и 1-2 капки 30% разтвор на КОН. Образува се червеникаво-кафява утайка.
3. Към 4 капки солен разтвор на живачен оксид добавете 1 капка сода каустик. Образува се жълта утайка.
§5. Откриване на манган (II), Mn 2+ катиони
Натриев бисмут, оловен (IV) оксид, амониев персулфат в среда на азотна киселина при нагряване бързо окисляват манганови (II) йони до манганова киселина HMnO4, която има характерен червено-виолетов цвят:
Окисляването с амониев персулфат се извършва в присъствието на катализатор от сребърни (I) йони, които се окисляват от амониев персулфат до сребърни (II) йони
Натриевият бисмутат окислява мангановите (II) йони, за разлика от други окислители, без нагряване. Откриването на манган се възпрепятства от редуциращи агенти, включително хлориден йон и големи количества манганов (II) йон. Границата на откриване на манган е 2 μg.
Изпълнение на реакция
1) Капка концентрирана азотна киселина, 3-4 капки вода и малко твърд натриев бисмутат се добавят към капка разтвор на манганов нитрат или сулфат. Разтворът става лилав.
2) Към 5-6 капки разтвор на (NH4)2S2O8 добавете капка 2М разтвор на H2SO4, 1-2 капки концентрирана H3PO4 (фосфорната киселина стабилизира MnO-4 йони и предотвратява тяхното разлагане), 1-2 капки разтвор на AgNO3 и топлина. Минималното количество разтвор, съдържащ Mn 2+ йони и несъдържащ хлоридни йони, се добавя към нагрятата окислителна смес с помощта на стъклена пръчка, разбърква се и се наблюдава червено-виолетов цвят на разтвора.
§6. Откриване на медни (II) Cu 2+ катиони
GF използва следните методи за откриване на медни (II) йони.
Реакцията на редукция на мед (II) с метали до метална мед - Реакцията се дава от метали, разположени в поредицата от напрежения на метали вляво от медта.
Cu 2+ + Zn \u003d Cu + Zn 2+
Сu 2+ + Fe = Сu + Fe 2+
3 Cu 2+ +2 A1 \u003d 3 Cu +2 A1 3+
Калиевият хексацианоферат (II) при pH ≤ 7 утаява медни йони под формата на червено-кафява утайка Cu 2 Fe(CN) 6, която е разтворима в амоняк, за да образува меден амин. Границата на откриване на мед е 10 μg. Реакцията се възпрепятства от йони Fe 3+, Ni 2+, Co 2+, които образуват цветни утайки с реагента. Поради това тези йони се разделят предварително или се свързват в стабилни разтворими комплексни съединения. При много ниски концентрации на мед утайката не се утаява, но разтворът се оцветява в розов цвят.
Амонякът, когато взаимодейства с медни йони, първо утаява основни соли с променлив състав със зелен цвят, които са лесно разтворими в излишък от реагента. При pH >9 се образуват интензивно сини амонячни комплекси на медта: Cu(NH 3)(H 2 O) 5 2+ ; Cu (NH 3) 4 (H 2 O) 2 2+. Границата на откриване на мед е 40 μg.
Амониевият тетрароданомеркуриат (II) в среда на оцетна киселина с медни йони в присъствието на цинкови йони образува изоморфни кристали лилаво CuHg(SCN)4 и ZnHg(SCN)4 (фиг. 2). За да успее тази реакция, е необходимо да се вземе много разреден разтвор на медна сол, в противен случай се утаява жълтеникаво-зелена утайка от CuHg (SCN) 4 вместо виолетова.
Фигура 2. . CuHg(SCN)4 кристали (a), CuIIg(SCN)4 и ZnHg(SCN)4 изоморфни кристали (b)
Границата на откриване на мед е 2 μg. Йоните Fe3+, Co2+, Ni2+ трябва да отсъстват, тъй като те образуват оцветени съединения с реагента. Реакцията за мед може да се извърши in vitro или микрокристалоскопски. На фиг. Показани са кристали на съединението CuHg(SCN)4. Ако откриването на мед се извършва чрез микрокристалоскопски метод, като се използва съединението CuHg(SCN)4, могат да бъдат открити само 5 μg.
Солната киселина в присъствието на пиридин и 2-пиколин с Cu(I) йони образува комплекси със състав CuPyCl и Cu(Py)3Cl, където Py е пиридин или пиколин. Това съединение при минус 196°C интензивно луминесцира в жълто. Cu (I) йони, като Ag+ и Au+ (електронна конфигурация nd10), се характеризират със собствена луминесценция. Дължи се на електронни преходи между енергийните нива на самия метален йон.
Реакцията на откриване на мед чрез нейната луминесценция може да се извърши чрез метода на капка върху филтърна хартия. Границата на откриване на мед е 0,06 μg. 100-кратни количества Cd, Co, Zn, Ni, Fe(II, III), Mn, Cr не пречат на откриването на мед. Други катиони, с изключение на Pb2+, Bi3+, Sb(III), не пречат на откриването на мед в никакви количества.
Изпълнение на реакция
1. Към 2-3 капки разтвор, съдържащ медни (II) йони (pH ≤ 7), добавете 1-2 капки разтвор на реагент. Образува се червеникаво-кафява утайка.
2. Към 2-3 капки от разтвор, съдържащ медни йони (I I), добавете голям излишък от разтвор на амоняк до pH>9. Появата на интензивен син цвят на разтвора показва наличието на мед.
3. А) Към 1-2 капки от разтвор, съдържащ медни йони (I I), върху предметно стъкло (или в епруветка), добавете 2-3 капки 1% разтвор на цинков ацетат или сулфат и 1-2 капки от разтвор на реагент. Сместа се разбърква със стъклена пръчка. В присъствието на мед се появява лилава утайка.
B) Капка от 30% разтвор на CH3COOH и капка от разтвор на реактив се добавят към капка от разтвор на медна сол върху предметно стъкло. Образуват се характерни (под формата на игловидни звезди) жълтеникаво-зелени кристали CuHg(SCN)4, които се изследват под микроскоп.
4. Луминесцентна реакция. Капка от разтвор, съдържащ медни (II) йони, се нанася върху филтърната хартия, капка от 0,06 М разтвор на аскорбинова киселина в наситен разтвор на NaCl или KCl и капка от 0,01 М разтвор на пиридин (пиколин) в се добавят етанол. Хартията с мокро петно се поставя с пинсети в съд на Дюар с течен азот за 20–30 s. В ултравиолетова светлина се наблюдава ярко жълта луминесценция на замръзналото петно.
5. Поставете една капка разтвор на меден сулфат върху желязна или цинкова плоча. Наблюдавайте образуването на червено отлагане на свободна мед.
§7. Откриване на кадмиев катион, Cd 2+.
Сероводородът или сулфидите на алкални метали при pH ~ 0,5 образуват жълта утайка от кадмиев сулфид с кадмиеви йони. Утайката е неразтворима в натриев сулфид и натриев хидроксид, но разтворима в концентрирана солна и азотна киселина:
Границата на откриване на кадмий е 100 μg. Металните йони пречат, образувайки при тези условия неразтворими сулфиди Сu2+, Hg2+, Bi3+, Sn(I, IV), Sb(III, V) и др.
Дифенилкарбазид I в неутрални и леко кисели разтвори образува синьо-виолетов цвят или червено-виолетова утайка с кадмиеви йони; в този случай, очевидно, се образува комплексно съединение от състав II с дифенилкарбазон, който е продукт на окисление на dn-фенилкарбазид:
Границата на откриване на кадмий е 100 μg. Смущаващият ефект на медни йони (I I), живак (I I), олово се елиминира с йодид или тиоцианат.
8-(Бензенсулфониламино)хинолин I или 8-(p-толуенсулфониламино)хинолин II с кадмиеви йони при pH ~ 8 образува комплексно съединение III, което флуоресцира в яркозелено:
Интензивността на блясъка е максимална след 1-2 минути.
Луминесцентната реакция за кадмий може да се проведе в епруветка или върху филтърна хартия. Границата на откриване с I (0,03 µg) е по-ниска, отколкото с II (0,05 µg). Намалете интензивността на блясъка на Fe (II, III), Co, Ni, Mn, Cu. Влиянието на тези катиони се елиминира чрез екстракция на кадмиевото съединение с хлороформ. Цинкът образува флуоресцентни съединения при условията на откриване на кадмий, но интензитетът на луминесценция е 10 пъти по-малък от този на кадмиевите съединения.
Амониевият (калиев) тиоцианат в разтвор на оцетна киселина при pH 4-5 с кобалтови (II) йони образува оцветени Син цвятсложни съединения с различни състави с обща формула Co (N CS) n (2-n) +, където n = 1, 2, 3, 4. Кислородсъдържащи разтворители (етер, ацетон, изоамилов алкохол) извличат тъмно синьо ниско -стабилни кобалтови комплекси, според очевидно състава Co(NCS)42-. За да се намали дисоциацията на комплексни съединения, е необходимо да се въведе голям излишък от тиоцианат. Границата на откриване на кобалт е 3 μg.
Откриването на кобалт се намесва от железни (III) йони, които образуват червено оцветени комплексни съединения с NCS-; различен състав. Комплексът Fe(NCS)3 се екстрахира със същите органични разтворители като кобалтовите комплекси. Интерфериращият ефект на железни (III) йони се елиминира чрез добавяне на флуоридни йони, които образуват безцветно стабилно комплексно съединение с железни (III) йони.
Калиевият нитрит в разтвор на оцетна киселина при рН 4-5 образува жълта утайка с кобалтови (III) йони:
Co(CH3COO)2+7KNO2+2CH3COOH=K3Co(NO2)6+NO+H2O+4CH3COOK.
В разредените разтвори при нагряване и престояване се образува утайка. Тази реакция често се използва за отделяне на кобалта от интерфериращите йони. Границата на откриване на кобалт е 0,4 μg.
Микрокристалоскопската реакция се основава на образуването (~ 0, 5 M HCl) на ярко сини кристали на слабо разтворимото съединение CoHg (SCN) 4 при действието на разтвор на амониев тетрароданомеркуриат (II) върху разтвор на кобалтова (II) сол (фиг. ). Границата на откриване на кобалт намалява в присъствието на цинкови йони поради образуването на ZnH g(SCN)4 и CoHg(SCN)4 оморфни кристали. Границата на откриване на кобалт е 0,1 μg. Много йони Ag + , Pb 2+ , Cd 2+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Sn(II) се утаяват от реагента, но се появяват сини розетки или игли от кристали на кобалтово съединение различими под микроскоп дори в присъствието на значителни количества чужди йони. Йоните на желязо (III) са маскирани с флуоридни йони.
Фигура 3. Кристали CoHg(SCN)4
Кобалтовите (II) аква йони с октаедричната структура [Co(H 2 O) 6 ] 2+ са розови, така че разредените водни разтвори на кобалтови (II) соли също имат розов цвят. Въпреки това, когато водните разтвори на Co 2 се изпарят, цветът им се променя в син, характерен за тетраедричните кобалтови (II) комплекси. Co (II) съединенията лесно се окисляват до Co (III) съединения, а в някои случаи вече от кислород на въздуха (разтворен във вода), което трябва да се вземе предвид при провеждането на качествени реакции за кобалт (II). Във водни разтвори кобалтът (II) и кобалтът (III) присъстват изключително под формата на комплексни съединения. Co(III) комплексите са по-стабилни от Co(II) комплексите.
Изпълнение на реакцията.
1. Капка разтвор на натриев сулфид се добавя към 1-2 капки разтвор, съдържащ кадмиеви йони, образува се жълта утайка.
2. Капка от наситен разтвор на дифенилкарбазид, капка от тестовия разтвор се нанася върху филтърната хартия и се държи 2-3 минути върху бутилка с концентриран разтвор на амоняк, появява се синьо-виолетов цвят. В присъствието на интерфериращи йони, кристалните KNCS и KI първо се добавят към наситения етанолов разтвор на реагента до насищане. Напоете филтърната хартия с този разтвор и изсушете. След това реакцията се провежда, както е описано по-горе.
3. Луминесцентна реакция.
1) В епруветка към 2-3 капки от разтвор, съдържащ кадмиеви йони, добавете 2-3 капки 25% разтвор на амоняк (pH ~ 8), 3-5 капки 0,01% разтвор на етанол (ацетон) на реагент I или II. След 1-3 минути се наблюдава зелена флуоресценция в ултравиолетова светлина. Ако е необходимо, екстракцията се извършва при рН ~ 8, като към анализирания разтвор се добавя 1 ml хлороформ. Екстрахирайте за 1-2 минути и наблюдавайте зеления блясък на екстракта.
2) Капка от тестовия разтвор, капка 25% разтвор на амоняк и капка 0,01% разтвор на етанол (ацетон) на реагента се нанасят върху филтърната хартия. В ултравиолетова светлина се наблюдава зелена флуоресценция на образуваното петно.
4. Към 2-3 капки от разтвор, съдържащ кобалтови (II) йони, добавете твърд амониев (калиев) тиоцианат, твърд амониев флуорид, 5-7 капки изоамилов алкохол и разклатете. Слоят изоамилов алкохол става син.
5. Към 2-3 капки разтвор, съдържащ кобалтови (II) йони, добавете 2 капки 2 М разтвор на CH3COOH, 2 капки разтвор на натриев ацетат и твърд калиев нитрит. Сместа се загрява няколко минути на водна баня. Образува се жълта утайка.
§осем. Откриване на никелов (II) катион Ni 2+
Диметилглиоксимът образува с никелови (II) йони в диапазона на pH 5-10 сложно съединение с характерен ало-червен цвят на структура II, слабо разтворимо във вода:
Границата на откриване на никел е 3,2 μg.
Медни (II) йони (оранжево-жълти), железни (II) (червеникави), кобалтови (II) (кафяво-червени) йони също образуват комплексни съединения с диметилглиоксим. Стабилността на техните комплексни съединения варира в серията Fe Аквокомплексите на никел (II) 2+ са оцветени в зелено, следователно водните разтвори на соли на никел (II) са зелени. Никелът (II) присъства в разтвора само под формата на комплексни съединения. Изпълнение на реакцията. 1) Към 1-2 капки от разтвор, съдържащ никелови (II) йони, добавете 1-2 капки 1% етанолов разтвор на диметилглиоксим и 1-2 капки 2 М разтвор на амоняк. Образува се характерна алено-червена утайка. 2) Откриване в присъствието на Fe 3+, Co 2+ и Cu 2+ йони. Капка от тестовия разтвор и капка наситен разтвор на натриев тартарат се нанасят последователно върху хартия, импрегнирана с диметилглиоксим. След това хартията се потапя в разреден разтвор на амоняк, където внимателно се задвижва. Оцветените кобалтови и медни диметилглиоксимати се разтварят, оставяйки върху хартията червено петно от никелов диметилглиоксимат. §9. Откриване на хром (III), Cr 3+ йони Водородният пероксид в алкална среда окислява Cr(III) до Cr(VI): Образува се жълт разтвор на натриев хромат. Под действието на водороден прекис върху разтвори на хромати, в зависимост от условията на експеримента, се образуват различни хромови пероксо комплекси, например синьо CrO (O2) 2X (I) (X - молекули вода или кислородсъдържащ органичен разтворител) и виолетово, вероятно от състава CrO (O2) 2OH - ( II). Тези комплекси имат форма на петоъгълна пирамида с кислороден атом на върха. Blue CrO(O2)2X се образува чрез третиране на кисел дихроматен разтвор с водороден пероксид: Производните на CrO(O2)2OH се образуват при действието на H2O2 върху неутрални разтвори на дихромати: Съединенията на хромовия пероксид са нестабилни във водни разтвори; те са стабилни в органични разтворители (диетилов етер, амилов алкохол и др.): Границата на откриване на хром е 10 μg. Реакцията е селективна за хром. Ванадият пречи на откриването на хром при съотношение V:Cr =5:l. Натриевият етилендиаминтетраацетат (EDTA) I с хромови (III) йони при pH 4-5 образува виолетово комплексно съединение със състав CrY -, където Y 4 - е EDTA анион, със структура II При стайна температура реакцията протича много бавно, тъй като хромните аквакомплекси Cr(H 2 O) 6 са инертни. Полувремето на обмен на водни молекули τ1/2 в хромни хексааквакомплекси е 50 часа. При нагряване скоростта на реакцията на образуване на комплекси на хром с EDTA се увеличава. При pH 7-9 се образуват комплекси със състав Cr(OH)Y 2– и виолетовият цвят на CrY комплекса се превръща в син, когато разтворът се алкализира: EDTA образува оцветени комплексни съединения с катиони, имащи хромофорни свойства (Fe 3+, Cu 2+, Co 2+, Ni 2+), така че те могат да попречат на откриването на хром (III). По този начин високите концентрации на Fe 2+ йони пречат на откриването на хром, тъй като те образуват по-стабилно, светложълто комплексно съединение с EDTA и в резултат на това виолетовият цвят на хромовото съединение е лохоиден. При големи излишъци на Co 2+ и Ni 2+ може да се появи виолетов цвят, подобен на цвета на хромово комплексно съединение. Оксалатните и цитратните йони пречат на откриването на хром. Изпълнение на реакция Към 2-3 капки от разтвор, съдържащ хромови (III) йони, се добавя на капки 2М разтвор на NaOH, докато се образува утайка от хромов хидроксид и след това докато се разтвори и образува хидроксо комплекси. След това добавете 1 капка 30% или 6-8 капки 3% разтвор на водороден прекис и загрейте. Образува се жълт хроматен разтвор. След охлаждане към част от получения разтвор се добавят 1 капка 3% разтвор на водороден прекис, няколко капки етер и на капки при разклащане сярна киселина (1:4). Полученото съединение на хромен пероксид се екстрахира с етер, етерният слой става син. 2. Към 3-4 капки разтвор, съдържащ хромови (III) йони, добавете 3-5 капки 30% разтвор на оцетна киселина, 12-15 капки 5% разтвор на EDTA (изисква се излишък от EDTA) , проверява се рН на разтвора (рН 4-5) и се загрява на водна баня. В присъствието на хром (III) се появява виолетов цвят. Лаборатория 12 1. На какви изисквания трябва да отговарят общите реакции за автентичността на лекарствените вещества? 2. Основният бисмутов нитрат е лесно разтворим в концентрирана азотна киселина. Възможно ли е да се отвори бисмут в този разтвор чрез реакция със сероводород? 3. Черният бисмутов йодид е лесно разтворим в разтвор на калиев йодид, за да образува жълто-оранжев разтвор. Обяснете това явление. 4. Препаратите с железен (II) сулфат могат да съдържат примес на железен (III) сулфат, който се абсорбира от стомашно-чревния тракт много по-лошо от железен (II) сулфат, което намалява ефективността на лекарството. Предложете метод за определяне на примесите на железен (III) сулфат в препарати от железен (II) сулфат. 5. Общата реакция на автентичност към желязото не може да го отвори в препарата "Редуцирано желязо" без предварителна минерализация на препарата. Предложете метод за минерализация на препарата и подходяща обща реакция за автентичност на желязото, приемлива за последващото му откриване. 6. Каква е целта на добавяне на алкохол към реакционната смес при отваряне на калиевия йон? 7. Предложете метод за откриване на калций в Bepask. 8. Каква е целта на добавянето на амониев хлорид към реакционната смес, когато се открие магнезий? Може ли да се използва амониев сулфат вместо амониев хлорид? 9. Предложете метод за откриване на живак в препарата "жълт живачен оксид". 10. Жълтият живачен оксид е практически неразтворим във вода, но лесно разтворим в разтвор на калиев йодид. Обяснете това явление. 11. Цинковият сулфат образува утайка с жълта кръвна сол, но не реагира с червена кръвна сол. Въпреки това, ако калиев йодид се добави към разтвор, съдържащ цинков сулфат и червена кръвна сол, се образува същата утайка и йод. Обяснете това явление. 12. Какъв метод разграничава арсенатите от арсенитите? 13. Напишете уравнението за реакцията на калиев бромид с хлорамин, което е в основата на общата реакция на автентичност за бромиден йон. 14. Може ли горната реакция да се използва за откриване на бром в бромкамфор? 15. Как може да се разграничи сребърен хлорид от сребърен бромид? 16. Напишете уравнението за реакцията на калиев йодид с натриев нитрит в присъствието на разредена сярна киселина. 17. Как да различим химически натриевия карбонат от натриевия бикарбонат? 18. Възможно ли е да се идентифицират натриев нитрит и натриев нитрат в тяхното съвместно присъствие? 19. Какви съединения пречат на отварянето на фосфатния йон чрез реакция с амониев молибдат в азотна киселина? 20. Предложете методи за разграничаване на калиев хлорид от калиев бромид Желязо ЖЕЛЯЗО-а; вж. 1.
Химически елемент (Fe), ковък, сребрист метал, който се комбинира с въглерод, за да образува стомана и чугун. 2.
Общото наименование за мека стомана, метал със сребрист цвят. Ковачница Вятърът дрънчи желязото на покрива. 3.
За това, което е силно, солидно, силно (за външни физически качества). Имаш ръцете си! //
За това, което е трудно, негъвкаво (за вътрешните морални качества). Характерът му е. 4.
Разг.На лекарство, съдържащо жлезисти вещества. На организма му липсва желязо. Пийте добре. Ябълките съдържат 5.
Разг. техн.Компютърен хардуер (за разлика от софтуера). Купете липсващото желязо. ◊
Изгорете с горещо желязо. Да изкореня, унищожавам нещо, прибягвайки до крайни, извънредни мерки. Удряйте, докато желязото е горещо (вижте Ковачница). ◁
Желязо; жлезиста; парче желязо; Желязо (виж). (лат. Ferrum), химичен елемент от VIII група на периодичната система. Блестящ сребристо бял метал. Образува полиморфни модификации; при обикновена температура α-Fe е стабилен (кристална решетка - центрирана в кубично тяло) с плътност 7,874 g / cm 3. α-Fe до 769°C (точка на Кюри) феромагнитен; T pl 1535°C. Окислява се на въздух - покрива се с рохкава ръжда. Според разпространението на елементите в природата желязото е на 4-то място; образува около 300 минерала. Желязните сплави с въглерод и други елементи представляват около 95% от всички метални продукти (чугун, стомана, феросплави). В чистата си форма той практически не се използва (в ежедневието продуктите от стомана или чугун често се наричат желязо). Необходим за живота на животинските организми; е част от хемоглобина. ЖЕЛЯЗО ЖЕЛЯЗО (лат. Ferrum), Fe (чете се "ферум"), химичен елемент, атомен номер 26, атомна маса 55.847. Произходът на латинското и руското име на елемента не е недвусмислено установен. Естественото желязо е смес от четири нуклида (см.НУКЛИД)с масови числа 54 (съдържание в натуралната смес 5,82% от масата), 56 (91,66%), 57 (2,19%) и 58 (0,33%). Конфигурация на два външни електронни слоя 3 с 2
стр 6
д 6
4s 2
. Обикновено образува съединения в степени на окисление +3 (валентност III) и +2 (валентност II). Известни са и съединения с железни атоми в степени на окисление +4, +6 и някои други. енциклопедичен речник.
2009
.
Ютия - вземете работещ купон за отстъпка на Auchan в Akademika или купете евтина ютия с безплатна доставка при разпродажбите на Auchan ср зала (и) zo юг., запад. метал, трошачка, претопен от руда под формата на чугун и изкован от този последен под цъфтящ чук. Когато се комбинира с въглерод, той образува стомана. Желязото се продава под формата на: лента или високо качество; първа права... Обяснителен речник на Дал ЖЕЛЯЗО- ЖЕЛЯЗО, ферум (Fe), тежък метал, принадлежащ към VIII група на периодичната система на Менделеев. При. в. 55.84(0=16) и два изотопа с ат. в. в 56 и 54. Чистото Ж. има сребристобял цвят; удари в. 7,88; по-мек е и повече...... Голяма медицинска енциклопедия Феро; ferrum, писък; хардуер Речник на руските синоними. желязо n., брой синоними: 18 кола (369) ... Речник на синонимите ЖЕЛЯЗО- виж ЖЕЛЯЗО (Fe). В повърхностните води съдържанието на желязо варира в широки граници. В подземните водоизточници и водите на блатата концентрацията му достига десетки mg/l. Рязко увеличаване на желязото във водните тела се получава, когато те са замърсени с канализация ... ... Болести по рибите: Наръчник
Заключителна контролна работа № 2
В периодичната система на Менделеев желязото е включено в група VIIIB. В четвъртия период, към който принадлежи желязото, в тази група влиза и кобалтът. (см.КОБАЛТ)и никел (см.НИКЕЛ). Тези три елемента образуват триада и имат подобни свойства.
Радиусът на неутралния железен атом е 0,126 nm, радиусът на Fe 2+ йона е 0,080 nm, а Fe 3+ йона е 0,067 nm. Енергиите на последователна йонизация на железния атом са 7,893, 16,18, 30,65, 57, 79 eV. Електронен афинитет 0,58 eV. По скалата на Полинг електроотрицателността на желязото е около 1,8.
Желязото с висока чистота е лъскав, сребристосив, пластичен метал, който се поддава добре на различни методи на обработка.
Да бъдеш сред природата
В земната кора желязото е широко разпространено - представлява около 4,1% от масата на земната кора (4-то място сред всички елементи, 2-ро сред металите). Известни са голям брой руди и минерали, съдържащи желязо. Червена желязна руда (руда хематит (см.ХЕМАТИТ), Fe2O3; съдържа до 70% Fe), магнитна желязна руда (магнетитова руда (см.МАГНЕТИТ), Fe 3 O 4; съдържа 72,4% Fe), кафява желязна руда (руда хидрогетит HFeO 2 н H 2 O), както и желязна руда (сидеритова руда (см.СИДЕРИТ), железен карбонат, FeСО 3 ; съдържа около 48% Fe). В природата има и големи находища на пирит. (см.ПИРИТ) FeS 2 (други имена са серни пирити, железни пирити, железен дисулфид и други), но рудите с високо съдържание на сяра все още не са от практическо значение. По запаси от желязна руда Русия е на първо място в света. В морска вода 1 10 -5 -1 10 -8% желязо.
История на производството на желязо
Желязото е играло и играе изключителна роля в материалната история на човечеството. Първото метално желязо, попаднало в ръцете на човека, вероятно е с метеоритен произход. Желязните руди са широко разпространени и често се срещат дори на повърхността на Земята, но самородното желязо на повърхността е изключително рядко. Вероятно преди няколко хиляди години човек е забелязал, че след изгаряне на огън в някои случаи се наблюдава образуването на желязо от онези парчета руда, които случайно са попаднали в огън. При изгаряне на огън, намаляването на желязото от рудата се дължи на реакцията на рудата както директно с въглища, така и с въглероден оксид (II) CO, образуван по време на горенето. Възможността за получаване на желязо от руди значително улесни откриването на факта, че когато рудата се нагрява с въглища, се образува метал, който след това може да бъде допълнително рафиниран по време на коване. Получаването на желязо от руда чрез процес на производство на сирене е изобретено в Западна Азия през 2-ро хилядолетие пр.н.е. д. Периодът от 9-ти до 7-ми век. пр.н.е д., когато металургията на желязото се развива сред много племена в Европа и Азия, тя се нарича желязна епоха, (см.ЖЕЛЯЗНАТА ЕРА)след бронзовата епоха (см.БРОНЗОВА ЕПОХА). Подобряването на методите за издухване (кожата замени естествената тяга) и увеличаването на височината на огнището (появиха се пещи с нисък вал) доведоха до производството на чугун, който започна да се топи широко в Западна Европа от 14 век. Полученият чугун се превръща в стомана. От средата на 18 век въглищният кокс започва да се използва в процеса на доменни пещи вместо дървени въглища. (см.КОКА КОЛА). В бъдеще методите за производство на желязо от руди бяха значително подобрени и в момента за това се използват специални устройства - доменни пещи, кислородни конвертори, електродъгови пещи.
Физични и химични свойства
При температури от стайна температура до 917 °C, както и в температурния диапазон 1394–1535 °C, a-Fe съществува с кубична центрирана решетка; при стайна температура параметърът на решетката а = 0,286645 nm. При температури от 917-1394 ° C b-Fe е стабилен с кубична лицево центрирана решетка T (a = 0,36468 nm). При температури от стайна температура до 769 °C (така наречената точка на Кюри (см.ТОЧКА НА КЮРИ)) желязото има силни магнитни свойства (казва се, че е феромагнитно), при по-високи температури желязото се държи като парамагнетик. Понякога парамагнитният a-Fe с кубична центрирана решетка, стабилен при температури от 769 до 917 ° C, се счита за g-модификация на желязото и b-Fe, стабилен при високи температури (1394-1535 ° C), традиционно се нарича d-Fe (идеята за съществуването на четири модификации на желязото - a, b, g и d- възниква, когато няма рентгенов дифракционен анализ и няма обективна информация за вътрешната структура на желязото ). Точка на топене 1535 ° C, точка на кипене 2750 ° C, плътност 7,87 g / cm3. Стандартният потенциал на двойката Fe 2+ /Fe 0 е -0,447V, двойката Fe 3+ /Fe 2+ е +0,771V.
Когато се съхранява на въздух при температури до 200 °C, желязото постепенно се покрива с плътен филм от оксид, който предотвратява по-нататъшното окисляване на метала. При влажен въздух желязото се покрива с хлабав слой ръжда, който не пречи на достъпа на кислород и влага до метала и неговото разрушаване. Ръждата няма постоянен химичен състав, приблизително нейната химична формула може да бъде написана като Fe 2 O 3 xH 2 O.
Желязото реагира с кислорода при нагряване. Когато желязото се изгаря във въздуха, се образува Fe 2 O 3 оксид; когато се изгаря в чист кислород, се образува Fe 3 O 4 оксид. Когато кислородът или въздухът преминават през разтопено желязо, се образува FeO оксид. При нагряване на сяра и железен прах се образува сулфид, чиято приблизителна формула може да бъде записана като FeS.
Желязото реагира с халогени при нагряване (см.ХАЛОГЕНИ). Тъй като FeF3 е нелетлив, желязото е устойчиво на флуор до температура 200-300°C. Когато желязото се хлорира (при температура около 200°C), се образува летлив FeCl3. Ако взаимодействието на желязо и бром протича при стайна температура или при нагряване и повишено налягане на бромните пари, тогава се образува FeBr 3. При нагряване FeCl 3 и особено FeBr 3 отделят халогена и се превръщат в железни (II) халогениди. Когато желязото и йодът взаимодействат, се образува Fe 3 I 8 йодид.
При нагряване желязото реагира с азот, образувайки железен нитрид Fe 3 N, с фосфор, образувайки фосфиди FeP, Fe 2 P и Fe 3 P, с въглерод, образувайки Fe 3 C карбид, със силиций, образувайки няколко силицида, например FeSi .
При повишено налягане металното желязо реагира с въглероден оксид CO и се образува течност, при нормални условия, лесно летливо желязо пентакарбонил Fe (CO) 5. Известни са също железни карбонили със състави Fe 2 (CO) 9 и Fe 3 (CO) 12. Железните карбонили служат като изходни материали при синтеза на органо-желязни съединения, включително фероцен (см.ФЕРОЦЕН)състав.
Чистото метално желязо е стабилно във вода и в разредени алкални разтвори. В концентрираните сярна и азотна киселина желязото не се разтваря, тъй като силен оксиден филм пасивира повърхността му.
Със солна и разредена (приблизително 20%) сярна киселина желязото реагира, за да образува железни (II) соли:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
Когато желязото взаимодейства с приблизително 70% сярна киселина, реакцията протича с образуването на железен (III) сулфат:
2Fe + 4H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O
Железният оксид (II) FeO има основни свойства, съответства на основата Fe (OH) 2. Железният оксид (III) Fe 2 O 3 е слабо амфотерен, съответства на дори по-слаба от Fe (OH) 2, Fe (OH) 3 база, която реагира с киселини:
2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
Железният хидроксид (III) Fe(OH) 3 проявява слабо амфотерни свойства; той може да реагира само с концентрирани алкални разтвори:
Fe (OH) 3 + KOH \u003d K
Така образуваните хидроксокомплекси на желязо (III) са стабилни в силно алкални разтвори. Когато разтворите се разреждат с вода, те се разрушават и железният (III) Fe (OH) 3 хидроксид се утаява.
Съединенията на желязо (III) в разтвори се редуцират от метално желязо:
Fe + 2FeCl 3 \u003d 3FeCl 2
При съхранение на водни разтвори на соли на желязо (II) се наблюдава окисление на желязо (II) до желязо (III):
4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Fe (OH) Cl 2
От солите на желязото (II) във водни разтвори солта на Мор е стабилна - двоен амониев сулфат и желязо (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.
Желязото (III) е в състояние да образува двойни сулфати с еднократно заредени катиони от типа на стипца, например KFe (SO 4) 2 - калиево-желязна стипца, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - желязна амониева стипца и др.
Под действието на газообразен хлор или озон върху алкални разтвори на железни (III) съединения се образуват железни (VI) съединения - ферати, например калиев ферат (VI) K 2 FeO 4. Има съобщения за получаване на съединения на желязо (VIII) под действието на силни окислители.
За откриване на железни (III) съединения в разтвор се използва качествена реакция на Fe 3+ йони с тиоцианатни йони CNS -. Когато Fe 3+ йони взаимодействат с CNS - аниони, се образува яркочервен железен тиоцианат Fe(CNS) 3. Друг реагент за Fe 3+ йони е калиев хексацианоферат (II) K 4 (по-рано това вещество се наричаше жълта кръвна сол). Когато Fe 3+ и 4- йоните взаимодействат, се утаява яркосиня утайка.
Разтвор на калиев хексацианоферат (III) K 3, наричан преди това червена кръвна сол, може да служи като реагент за Fe 2+ йони в разтвор. По време на взаимодействието на Fe 3+ и 3- йони се утаява яркосиня утайка със същия състав, както при взаимодействието на Fe 3+ и 4- йони.
Сплави на желязо с въглерод
Желязото се използва главно в сплави, предимно в сплави с въглерод - различни чугуни и стомани. В чугуна съдържанието на въглерод е по-високо от 2,14% от масата (обикновено на ниво 3,5-4%), в стоманите съдържанието на въглерод е по-ниско (обикновено на ниво 0,8-1%).
Чугунът се получава в доменни пещи. Доменната пещ е гигантски (до 30-40 м височина) пресечен конус, кух отвътре. Стените на доменната пещ са облицовани отвътре с огнеупорни тухли, дебелината на зидарията е няколко метра. Отгоре, обогатена (освободена от отпадъчна скала) желязна руда, редуктор на кокс (специални сортове каменни въглища, подложени на коксуване - нагрявани при температура около 1000 ° C без въздух), както и топилни материали (варовик и други), които допринасят за отделянето от разтопени метални примеси - шлака. Отдолу в доменната пещ се подава взрив (чист кислород или обогатен с кислород въздух). Когато материалите, заредени в доменната пещ, се спускат, температурата им се повишава до 1200-1300 °C. В резултат на редукционни реакции, протичащи главно с участието на кокс C и CO:
Fe 2 O 3 + 3C \u003d 2Fe + 3CO;
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
образува се метално желязо, което е наситено с въглерод и тече надолу.
Тази стопилка периодично се изхвърля от доменната пещ през специален отвор - кран - и стопилката се оставя да се втвърди в специални форми. Чугунът е бял, така нареченият чугун (от него се произвежда стомана) и сив, или чугун. Белият чугун е твърд разтвор на въглерод в желязо. Графитните микрокристали могат да бъдат разграничени в микроструктурата на сивия чугун. Поради наличието на графит, сивият чугун оставя отпечатък върху бялата хартия.
Чугунът е крехък, убожда при удар, така че от него не могат да се правят пружини, пружини и всякакви продукти, които трябва да работят на огъване.
Твърдият чугун е по-лек от разтопения чугун, така че когато се втвърди, той не се свива (както е обичайно при втвърдяването на метали и сплави), а се разширява. Тази функция ви позволява да правите различни отливки от чугун, включително да го използвате като материал за художествено леене.
Ако съдържанието на въглерод в чугуна се намали до 1,0-1,5%, тогава се образува стомана. Стоманите са въглеродни (в такива стомани няма други компоненти освен Fe и C) и легирани (такива стомани съдържат добавки от хром, никел, молибден, кобалт и други метали, които подобряват механичните и други свойства на стоманата).
Стоманата се получава чрез обработка на чугун и скрап в кислороден конвертор, в електродъгова или мартенова пещ. При такава обработка съдържанието на въглерод в сплавта се намалява до необходимото ниво, както се казва, излишният въглерод изгаря.
Физическите свойства на стоманата се различават значително от свойствата на чугуна: стоманата е еластична, може да се кове, валцува. Тъй като стоманата, за разлика от чугуна, се свива по време на втвърдяване, получените стоманени отливки се подлагат на компресия във валцувани мелници. След валцуване в обема на метала изчезват кухини и черупки, появили се по време на втвърдяването на стопилките.
Производството на стомана в Русия има дълги дълбоки традиции, а стоманите, получени от нашите металурзи, са с високо качество.
Използването на желязо, неговите сплави и съединения
Чистото желязо има доста ограничени приложения. Използва се при производството на сърцевини на електромагнити, като катализатор за химически процеси и за някои други цели. Но железните сплави - чугун и стомана - формират основата на съвременната технология. Много съединения на желязото също се използват широко. И така, железен (III) сулфат се използва при пречистване на вода, железни оксиди и цианид служат като пигменти при производството на багрила и т.н.
желязо в организма
Желязото присъства във всички растения и животни като микроелемент. (см.МИКРОЕЛЕМЕНТИ)тоест в много малки количества (средно около 0,02%). Въпреки това, железни бактерии (см.ЖЕЛЕЗНИ БАКТЕРИИ), използвайки енергията на окисление на желязо (II) до желязо (III) за хемосинтеза (см.ХЕМОСИНТЕЗА), могат да натрупат до 17-20% желязо в клетките си. Основната биологична функция на желязото е участието в транспорта на кислород и окислителните процеси. Желязото изпълнява тази функция като част от сложни протеини - хемопротеини. (см.ХЕМОПРОТЕИДИ), чиято простетична група е железопорфириновият комплекс – хем (см.скъпоценен камък). Сред най-важните хемопротеини, дихателните пигменти са хемоглобинът. (см.ХЕМОГЛОБИН)и миоглобин (см.МИОГЛОБИН)универсални носители на електрони в реакциите на клетъчно дишане, окисление и цитохромна фотосинтеза, (см.ЦИТОХРОМИ)каталозни и пероксидни ензими и други. При някои безгръбначни желязосъдържащите дихателни пигменти хелоеритрин и хлорокруорин имат различна структура от хемоглобините. По време на биосинтезата на хемопротеините желязото преминава към тях от протеина феритин (см.ФЕРИТИН)който съхранява и транспортира желязо. Този протеин, една молекула от който включва около 4500 железни атома, е концентриран в черния дроб, далака, костния мозък и чревната лигавица на бозайници и хора. Дневната нужда на човека от желязо (6-20 mg) се покрива в излишък от храната (богати на желязо са месото, черният дроб, яйцата, хлябът, спанакът, цвеклото и др.). Тялото на средностатистически човек (телесно тегло 70 kg) съдържа 4,2 g желязо, 1 литър кръв съдържа около 450 mg. При липса на желязо в организма се развива жлезиста анемия, която се лекува с лекарства, съдържащи желязо. Желязните препарати се използват и като общоукрепващо средство. Излишната доза желязо (200 mg или повече) може да бъде токсична. Желязото също е необходимо за нормалното развитие на растенията, така че има микроторове на базата на железни препарати.Вижте какво е "желязо" в други речници:
