Charakteristiky železa (prvok), chemická štruktúra, používa

On žehlička Je to prechodný kov, ktorý patrí do skupiny 8 alebo viiib periodickej tabuľky a je znázornený chemickým symbolom Fe. Je to sivý kov, ťažký, poddajný a s veľkou húževnatosťou, používaný v mnohých aplikáciách veľmi užitočný pre človeka a spoločnosť.

Predstavuje 5% zemskej kôry a je tiež druhým najhojnejším kovom po hliníku. Jeho hojnosť je tiež prekonaná kyslíkom a kremíkom. Avšak vzhľadom na zemské jadro je 35% z neho zložených z kovového a kvapalného železa.

Alchymist-HP (Talk) (www.PSE-Mendelejew.z) [fal alebo gfdl 1.2 (http: // www.GNU.Org/licencie/staré licenky/FDL-1.2.html)]

Mimo suchozemského jadra nie je kovové, pretože sa rýchlo oxiduje, keď je vystavená vlhkému vzduchu. Nachádza sa v čadičových horninách, karbonských sedimentoch a meteoritoch; Spravidla v zliatine s niklom, ako v minerále Kamacita.

Hlavné železné minerály používané na vykorisťovanie ťažby sú nasledujúce: hematit (oxid železitý, viera₂Ani₃), Magnetit (oxid ferrosopherr, viera₃Ani₄), Limonit (hydratovaný hydroxid oxidu železného, ​​[škaredý (OH) · NH₂O]) a siderit (železný uhličitan, feco₃).

V priemere má človek obsah 4,5 g železa, z čoho 65 % je vo forme hemoglobínu. Tento proteín zasahuje do transportu kyslíka v krvi a v jeho distribúcii do rôznych tkanív, na následnú zber myoglobínu a neuroglobínu.

Napriek početným výhodám železa pre človeka môže mať prebytočný kov veľmi závažné toxické akcie, najmä na pečeni, kardiovaskulárnom systéme a pankrease; Taký je prípad dedičného ochorenia hematovochromatizmu.

Železo je synonymom konštrukcie, sily a vojny. Na druhej strane, po jeho hojnosti je vždy alternatívou, ktorú treba zvážiť, pokiaľ ide o vývoj nových materiálov, katalyzátorov, liekov alebo polymérov; A napriek červenej farbe jej hrdze je to environmentálne zelený kov.

[TOC]

História

Starovek

Železo bolo stíhané na tisícročia. Je však ťažké nájsť železné predmety takého starovekého veku kvôli ich náchylnosti na korstaze, čo spôsobuje jeho zničenie. Najstaršie železné predmety boli vyrobené s tými, ktoré sa nachádzajú v meteoritoch.

Taký je druh účtov vypracovaných v 3500.c., Nachádza sa v Egypte Gerzah a dýka nachádzajúca sa v hrobke Tutanchhamun. Železné meteority sa vyznačujú vysokým obsahom niklu, takže v týchto objektoch bolo možné identifikovať svoj pôvod.

Dôkaz liatiny v Asmar, Mezopotámii a bazár Chagar v Sýrii sa našiel aj medzi 3 000 a 2700 až 2700 až do 2700 až 2700.c. Aj keď zlievárňa železa začala v bronzovej dobe, trvalo storočia, v ktorých sa mohla presunúť do bronzu.

Okrem toho boli nájdené artefakty liatiny v Indii, 1800 až 1200.c. A v Levante, asi 1500 až.c. Predpokladá sa, že doba železa sa začala v roku 1000 až.c., Znížením nákladov na jej výrobu.

Sa objavuje v Číne medzi 700 a 500 až.c., Pravdepodobne prepravený cez strednú Áziu. Prvé železné predmety boli nájdené v Číne Luhe Jiangsu.

Európa

Kované železo bolo vyrobené v Európe pomocou gala hovorov. Pre tento proces sa vyžadovalo použitie uhlia ako paliva.

Vysoké stredoveké rúry boli vysoké 3,0 m, boli vyrobené z zapaľovaných tehál a vzduch bol dodávaný manuálnym vlnovcom. V roku 1709 Abraham Darby založil krátku koksovú rúru na výrobu liatiny, ktorá nahradila zeleninové uhlie.

Dostupnosť lacného železa bola jedným z faktorov, ktoré viedli k priemyselnej revolúcii. V tomto období sa začalo rafinácia železa železa, ktorá sa používala na výstavbu mostov, lodí, vkladov atď.

Oceľ

Oceľ používa koncentráciu uhlíka väčšiu ako kované železo. Oceľ sa vyskytla v Luristane v Perzii, v roku 1000 až.c. V priemyselnej revolúcii boli navrhnuté nové metódy na výrobu železných tyčí bez uhlia, ktoré sa potom použili na výrobu ocele.

Na konci 50. rokov 20. storočia Henry Bessemer navrhnutý tak, aby vyhodil vzduch do roztaveného arabia na výrobu sladkej ocele, čo zvýšilo výrobu najúspornejšej ocele. To viedlo k zníženiu výroby kovaného železa.

Vlastnosti

https: // giphy.com/gifs/metal-aluminum-73Sauwqj7xhc

Vzhľad

Kovový lesk s šedým farbivom.

Atómová hmotnosť

55 845 u.

Atómové číslo (z)

26

Bod topenia

1.533 ° C

Bod varu

2.862 ° C

Hustota

-Okolitá teplota: 7 874 g/ml.

-Fúzny bod (kvapalina): 6 980 g/ml.

Fúzne teplo

13,81 kj/mol

Odparovanie

340 kJ/mol

Môže vám slúžiť: hypochlorit draselného (KCLO)

Molárna kalikára

25,10 J/(mol · k)

Ionizačná energia

-Prvá úroveň ionizácie: 762,5 kJ/mol (viera⁺ plyn)

-Druhá úroveň ionizácie: 1.561,9 kj/mol (viera²⁺ plyn)

-Ionizácia tretej úrovne: 2.957, kj/mol (viera³⁺ plyn)

Elektronegativita

1.83 v Pauling Scale

Atómové rádio

Empirické 126 hod

Tepelná vodivosť

80,4 w/(m · k)

Elektrický odpor

96,1 Ω · m (pri 20 ° C)

Curie Point

770 ° C, približne. Pri tejto teplote prestane železo byť feromagnetický.

Izotopy

Stabilné izotopy: ⁵⁴Viera s množstvom 5,85%; ⁵⁶Viera s množstvom 91,75%; ⁵⁷Viera s množstvom 2,12%; a ⁵⁷Viera s množstvom 0,28%. Byť ⁵⁶Viera Najstabilnejšia a najhojnejšia izotop nie je prekvapený, že atómová hmotnosť železa je veľmi blízko 56 U.

Zatiaľ čo rádioaktívne izotopy sú: ⁵⁵Vernosť, ⁵⁹Viera a ⁶⁰Vernosť.

Elektronická štruktúra a konfigurácia

-Alotropy

Železo pri teplote miestnosti kryštalizuje v kubickej štruktúre zameranej na telo (BCC), ktorá je známa aj ako a-FE alebo ferit (v metalurgickom žargóne). Pretože môžete prijať rôzne kryštalické štruktúry v závislosti od teploty a tlaku, hovorí sa, že železo je alotropný kov.

BCC Alotrope je bežné železo (feromagnetické), ktoré ľudia toľko poznajú a priťahujú sa k magnetom. Keď sa zahrieva nad 771 ° C, stáva sa paramagnetickým, a hoci ich kryštál iba dilaty, považovali túto „novú fázu“ za p-FE. Ostatné železné alotropy sú tiež paramagnetické.

Medzi 910 ° C a 1394 ° C je železo ako austenit alebo y-Fe alotropický, ktorého štruktúra je kubická sústredená na tváre, FCC. Konverzia medzi Austenitou a ferritou má dôležitý vplyv na výrobu ocele; Pretože atómy uhlíka sú v austenite rozpustnejšie ako vo ferite.

A potom, nad 1394 ° C do svojho bodu topenia (1538 ° C), železo prehodnocuje BCC, A-FE štruktúru; Ale na rozdiel od feritu je tento alotropický paramagnetický.

Opsilon železo

Zvýšením tlaku na 10 GPa, pri teplote niekoľkých stoviek stupňov Celzia sa alotropické ferity vyvíjajú do alotrope ε, epsilon, charakterizovaného kryštalizáciou v kompaktnej hexagonálnej štruktúre; to znamená, že s najkompakovanejšími atómami viery. Toto je štvrtá alotropná forma železa.

Niektoré štúdie teoretizujú možnú existenciu iných žehličiek železa pri takýchto tlakoch, ale ešte pri vyšších teplotách.

-Kovový odkaz

Bez ohľadu na to, že železo alotropo a teplota, ktorá „miešal“ jeho atómy viery, alebo tlak, ktorý ich zhutňuje, vzájomne interagujú s rovnakými elektrónmi Valencie; Sú to tie, ktoré sú zobrazené v ich elektronickej konfigurácii:

[AR] 3D⁶ 4s²

Preto existuje osem elektrónov, ktoré sa podieľajú na kovovej väzbe, či už počas alotropných prechodov oslabuje alebo posilňuje. Je to tiež týchto osem elektrónov, ktoré definujú vlastnosti železa, ako je ich tepelná alebo elektrická vodivosť.

-Oxidácia

Najdôležitejšie oxidačné čísla (a bežné) železa sú +2 (viera²⁺) a +3 (viera³⁺). V skutočnosti konvenčná nomenklatúra zvažuje iba tieto dve čísla alebo štáty. Existujú však zlúčeniny, v ktorých môže železo vyhrať alebo stratiť ďalšie množstvo elektrónov; to znamená, že sa predpokladá existencia iných katiónov.

Napríklad železo môže mať tiež +1 oxidačných čísel (viera⁺), +4 (viera⁴⁺), +5 (viera⁵⁺), +6 (viera⁶⁺) a +7 (viera⁷⁺). Ferrato aniónové druhy, škaredé₄^2-, Má železo s oxidačným počtom +6, pretože štyri atómy kyslíka ho oxidovali do takého extrému.

Podobne môže mať železo záporné oxidačné čísla; ako: -4 (viera^4-), -2 (viera^2-) a -1 (viera^-). Avšak zlúčeniny, ktoré majú centrá železa s týmito elektrónovými ziskami, sú veľmi zriedkavé. Preto, aj keď v tomto aspekte presahuje mangán, táto posledná forma oveľa stabilnejšia zlúčeniny s rozsahom oxidačných stavov.

Výsledok na praktické účely len zvážte vieru²⁺ alebo viera³⁺; Ostatné katióny sú vyhradené pre niektoré špecifické ióny alebo zlúčeniny.

Ako sa získa?

Oceľové ozdoby, najdôležitejšia zliatina železa. Zdroj: pxhere.

Kolekcia surovín

Musí pokračovať v umiestnení najvhodnejších minerálov na vykorisťovanie minerálov železa. Najpoužívanejšie minerály na získanie sú nasledujúce: hematit (viera₂Ani₃), Magnetit (viera₃Ani₄) Limonit (škaredý · oh · nh₂O) a siderit (feco₃).

Môže vám slúžiť: chrómový chlorid (CRCL3): Štruktúra, vlastnosti, použitie

Potom prvým krokom v extrakcii je zhromaždenie hornín so železnou rudou orenas. Tieto skaly sú rozdrvené, aby ich fragmentovali v kúskoch malých veľkostí. Následne existuje selekčná fáza fragmentov hornín so železným minerálom.

Pri výbere sa sledujú dve stratégie: použitie magnetického poľa a sedimentácia vo vode. Fragmenty hornín sú vystavené magnetickému poľu a fragmenty s minerálmi sú v ňom orientované, čo je možné oddeliť.

V druhej metóde sú skalnaté fragmenty prepustené do vody a tie, ktoré obsahujú železo, pretože sú ťažšie, sú sedimované na spodnej časti vody, pričom v hornej časti tohto sú zbavenie, pretože má menšiu hmotnosť.

Vysoká pec

Vysoká rúra, kde sa vyrába oceľ. Zdroj: Pixabay.

Železné minerály sa prepravujú do vysokých pecí, kde sa rozliajú spolu s koksovým uhlím, ktoré má palivový papier a dodávateľ uhlíka. Okrem toho sa pridá vápenec alebo vápenec, ktorý spĺňa funkciu zakladateľa.

Do krátkej rúry, s predchádzajúcou zmesou, sa horúci vzduch vstrekuje pri teplote 1.000 ° C. Železo sa topí spaľovaním uhlia, ktoré prenáša teplotu na 1.800 ° C. Akonáhle sa kvapalina nazýva Arrabio, ktorá sa hromadí na spodnej časti rúry.

Arrabio sa extrahuje z rúry a naleje sa do kontajnerov, ktoré sa majú prepravovať na novú zlievareň; Kým troska, nečistota umiestnená na povrchu Arrabio, je vyradená.

Arrabio sa nalial použitím lyžičiek odliatkov v peci prevodníka, spolu s vápenatým kameňom ako taveniny a kyslík sa zavádza pri vysokej teplote. Obsah uhlíka sa teda zníži a vylepšuje Arrabio, aby sa zmenil na oceľ.

Následne oceľ prechádza cez elektrické rúry na výrobu špeciálnych ocelí.

Žiadosti

-Kovový železo

Železný most v Anglicku, jedna zo sójových konštrukcií vyrobených zo železa alebo zliatiny. Zdroj: K dispozícii nie je žiadny stroj na čítanie stroja. Predpokladal Jasonjsmith (na základe nárokov na autorské práva). [Verejná doména]

Pretože ide o nízky výrobný kov, kladiteľný, ťažný a premenený na koróziu odolný, dosiahol sa, že je najužitočnejším kovom pre človeka, v rôznych formách: kované, roztavené a oceľ rôznych typov.

Železo sa používa na konštrukciu:

-Mosty

-Základne pre budovy

-Dvere a okná

-Člny

-Rôzne nástroje

-Potrubia pre pitnú vodu

-Trubice na zbierku odpadových vôd

-Záhradný nábytok

-Známky pre bezpečnosť domácností

Používa sa tiež pri vypracovaní domácich náter, ako sú hrnce, panvice, nože, držiteľmi. Okrem toho sa používa pri výrobe chladničiek, kuchýň, práčok, umývačky riadu, miešačiek, rút, hriankovačov.

Stručne povedané, železo je prítomné vo všetkých objektoch okolo človeka.

Nanočastice

Kovové železo sa tiež pripravuje ako nanočastice, ktoré sú veľmi reaktívne a zachovávajú si magnetické vlastnosti makroskopickej tuhej látky.

Tieto sféry viery (a jej viacnásobné ďalšie morfológie) sa používajú na čistenie vody organochlórových zlúčenín a ako podpora liečiva užívané na výber oblastí tela použitím magnetického poľa.

Môžu tiež slúžiť ako katalytické podpory v reakciách, kde sú uhlíkové väzby zlomené, C-C.

-Zlúčeniny železa

Oxidy

Žiarlivý, škaredý oxid sa používa ako pigment pre kryštály. Oxid železitý, viera₂Ani₃, Je to základ pre sériu pigmentov, ktoré siahajú od žltých po červené, známe ako benátska červená. Červený tvar, nazývaný Rouge, sa používa na leštenie drahých kovov a diamantov.

Oxid ferrosopherric, viera₃Ani₄, Používa sa vo feritách, látkach s vysokou magnetickou dostupnosťou a elektrickým odporom, použiteľné v určitých počítačových spomienkach a v povlaku magnetickej pásky. Používa sa tiež ako pigment a leštenie.

Sulfáty

Heptahydrate Ferrous Sulfát, feso₄· 7h₂Alebo je to najbežnejšia forma železného síranu, známa ako zelený vitriol alebo Coppera. Používa sa ako redukčné činidlo a pri výrobe atramentov, hnojív a pesticídov. Nájde tiež použitie v galvanoplastike železa.

Žrevený sulfát, viera₂(SW₄)₃, Používa sa na získanie hliniaka železa a iných železitých zlúčenín. Slúži ako koagulant pri čistení odpadovej vody a ako mordant v textilnom farbive.

Chloridy

Chlorid železia, fecl₂, Používa sa ako mordant a redukčný činidlo. Medzitým chlorid železitý, fecl₃, Používa sa ako kovové chloričné ​​činidlo (striebro a meď) a niektoré organické zlúčeniny.

Liečba viery³⁺ S hexocianoferrato ión [Fe (CN)₆]^-4 vytvára modrú zrazeninu nazývanú Pruska modrá, ktorá sa používa v maľbách a lakkeroch.

Môže vám slúžiť: bisulfit sodný (NAHSO3): štruktúra, vlastnosti, použitia, získanie

Železné jedlo

Mušle sú zdrojom potravín bohatého na železo. Zdroj: pxhere.

Všeobecne sa odporúča príjem 18 mg/železo. Medzi potravinami, ktoré ju poskytujú v dennej strave, sú nasledujúce:

Morské plody prispievajú železo v hemíne, takže v črevnej absorpcii nie je inhibícia. Clam prispieva až 28 mg železa na 100 g; Preto by toto množstvo mušle stačilo na dodanie dennej požiadavky na železo.

Špenát obsahuje 3,6 mg železa na 100 g. Mäso vakcinos orgánov, napríklad teľacie pečeň, obsahuje 6,5 mg železa na 100 g. Je pravdepodobné, že príspevok čierneho pudingu je o niečo vyšší. Čierny puding pozostáva z častí tenkého čreva, naplnený hovädzou krvou.

Strukoviny, ako je šošovica, obsahujú 6,6 mg železa pre 198 g. Červené mäso obsahuje 2,7 mg železa na 100 g. Tekvicové semená obsahujú 4,2 mg na 28 g. Quinoa obsahuje 2,8 mg železa na 185 g. Tmavé morčacie mäso obsahuje 2,3 mg na 100 g. Brokolica obsahuje 2,3 mg na 156 mg.

Tofu obsahuje 3,6 mg na 126 g.  Medzitým čierna čokoláda obsahuje 3,3 mg na 28 g.

Biologický dokument

Funkcie, ktoré želez hrá, najmä u stavovcov, sú nespočetné množstvo. Odhaduje sa, že viac ako 300 enzýmov vyžaduje na jeho prevádzku železo. Medzi enzýmami a proteínmi, ktoré ich používajú, sú nasledujúce:

-Proteíny, ktoré majú skupinu hemo a nemajú enzymatickú aktivitu: hemoglobín, myoglobín a neuroglobín.

-Enzýmy so skupinou Hemo zapojenou do transportu elektrónov: cytochrómy A, B a F a cytochróm oxidázy a/alebo oxidázová aktivita; Oxidáza sulfit, cytochróm p450 oxidáza, myeloperoxidáza, peroxidáza, kataláza atď.

-Proteíny obsahujúce železo-cuar, súvisiace s oxyredukčnými aktivitami, zapojenými do produkcie energie: sukcinátdehydrogenáza, izocitrátová dehydrogenáza a aconitáza alebo enzýmy zapojené do replikácie a opravy DNA: DNA-polimera a DNA-helikázy.

-Enzýmy NEVYDÁVAJÚ Dedič, že na svoju katalytickú aktivitu používajú železo ako kofaktor: fenylalanín hydroláza, hydroláza tyrozín, hydroláza tryptofán a hydroláza ležiaca.

-Žiadne proteíny hemmo zodpovedné za transport a skladovanie železa: feritín, transferín, haptoglobín atď.

Riziká

Toxicita

Riziká vystavenia nadbytočnému železa môžu byť akútne alebo chronické. Príčinou akútnej otravy železa môže byť nadmerný príjem tabliet železa vo forme glukonátu, fumarátu atď.

Železo môže spôsobiť podráždenie črevnej sliznice, ktorej nepohodlie sa prejavuje bezprostredne po príjme a zmizne po 6 až 12 hodinách. Absorbované železo sa ukladá do rôznych orgánov. Táto akumulácia môže spôsobiť metabolické zmeny.

Ak je množstvo požitia železa toxické, môže spôsobiť peritonitídu črevnú peritonitídu.

V kardiovaskulárnom systéme vytvára hypovolémiu, ktorá môže byť spôsobená gastrointestinálnym krvácaním a uvoľňovaním železa z vazoaktívnych látok, ako je serotonín a histamín. Môže sa to nakoniec vyskytnúť, masívna nekróza pečene a zlyhanie pečene.

Hemochromatizmus

Hemochromatizmus je dedičné ochorenie, ktoré má zmenu mechanizmu na reguláciu telesného železa, čo sa prejavuje pri zvýšení koncentrácie železa v krvi a jeho akumulácii v rôznych orgánoch; Medzi nimi je pečeň, srdce a pankreas.

Počiatočné príznaky choroby sú nasledujúce: bolesť kĺbov, bolesť brucha, únava a slabosť. S nasledujúcimi príznakmi a následnými príznakmi choroby: cukrovka, strata sexuálnej túžby, impotencia, srdcové zlyhanie a zlyhanie pečene.

Hososideróza

Hermosideróza je charakterizovaná, ako je naznačené svojím názvom, akumuláciou hososideriny v tkanivách. To nespôsobuje poškodenie tkaniva, ale môže sa vyvinúť škody podobné tým, ktoré sa pozorovali v hemochromatizme.

Hoseróza môže byť produkovaná nasledujúcimi príčinami: zvýšenie absorpcie diéty, hemolytická anémia, ktorá uvoľňuje železo z erytrocytov a nadmerné transfúzie krvi.

Hermozyróza a hemochromatizmus by mohli byť spôsobené nevhodným fungovaním hepcidínového hormónu, hormónu vylučovaný pečeňou, ktorá zasahuje do regulácie telesného železa.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Prepožičiavať. (2019). Allotropy železa: typy, hustota, použitia a fakty. Štúdium. Získané z: štúdie.com
3. Jayanti S. (s.F.). Allotropia železa: termodynamika a kryštalické štruktúry. Hutníctvo. Obnovené z: EngineeringEnotes.com
4. Nanoshel. (2018). Železná nano. Získané z: Nanoshel.com
5. Wikipedia. (2019). Žehlička. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
6. Shropshire History. (s.F.). Železné vlastnosti. Získané z: shropshirehistory.com
7. DR. Cesto. (2019). Fakty o železných prvkoch. Získané z: Chemicool.com
8. Franziska Spritzler. (18. júla 2018). 11 zdravých potravín bohatých na železo. Získané z: Healthline.com
9. Šošovica. (2019). Tabuľka doby: železo. Získané z: Lentech.com
10. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (13. júna 2019). Žehlička. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com