Vas - Mendelejev asztala - kémiai elemek katalógusa - Mendelejev asztala
Vas (Latin Ferrum), Fe, a Mendelejev folyóirat VIII. Csoportjának kémiai eleme; atomi szám 26, atomtömeg 55,847; fényes ezüstfehér fém. A természete négy stabil izotópból áll: 54 Fe (5,84%), 56 Fe (91,68%), 57 Fe (2,17%) és 58 Fe (0,31%).
Történelmi háttér. Jacques volt ismert a történelem előtti időkben, de a széles körben elterjedt használata talált sokkal később, azaz. A. A szabad állapotban megtalálható a természetben rendkívül ritka, és egyre azt ércből volt csak lehetséges egy bizonyos szinten a technológiai fejlődés. Valószínűleg az első, aki találkozott Jean meteor, amint azt a neve is a nyelv az ősi népek: az ősi egyiptomi „Beni pet” azt jelenti: „a vas az ég”; Az ókori görög siderosok kapcsolódnak a latin sidus (genitive case sideris) - csillag, mennyei test. A 14. század hittita szövegeiben. BC. e. az J.-ről említik, mint az égbõl fakadó fém. A román nyelveken megmaradtak a rómaiak által adott név gyökerei (például a francia fer, az olasz ferro).
A prevalencia a természetben. A litoszféra (4,65 tömeg%) tartalma szerint Zh a második a fémek között (az első alumíniumon). Energetikusan vándorol a földkéregben, mintegy 300 ásványi anyagot (oxidokat, szulfidokat, szilikátokat, karbonátokat, titanátokat, foszfátokat stb.) Képezve. G. aktív szerepet játszik a gyulladásos, hidrotermikus és hipergén folyamatokban, amelyek különböző típusú lerakódások kialakulásához kapcsolódnak (lásd: Vasércek). Zh - földfém mélységek, felhalmozódik a korai szakaszában a kristályosodás, a ultrabázikus (9,85%) és a nagyobb (8,56%) kőzetek (a gránit csak 2,7%). A bioszférában G. számos tengeri és kontinentális üledékben halmozódik fel, és üledékes érceket képez.
Fontos szerepe van a geokémiai J. redox reakciók - 2-valens átmenet Zh 3-vegyértékű és vissza. A bioszférában, jelenlétében a szerves anyagok Fe 3+ redukálódik Fe 2+ és könnyen elmozdul, és a kezelése során a Fe 2+ oxidáljuk oxigén van a levegőben, alkotó halmozódások hidroxidok 3-valens J. széles körben 3-valens J. közös vegyületek piros, sárga, barna színű. Ez meghatározza számos üledékes kőzet színét és nevét - "vörös színű" képződmény (vörös és barna lángok és agyagok, sárga homok stb.).
Fizikai és kémiai tulajdonságok. A modern technológia technológiájának értékét nem csak a természettel való széles körű eloszlás, hanem a nagyon értékes tulajdonságok kombinációja határozza meg. Műanyag, könnyedén hidegen és fűtött állapotban kovácsolható, gördülő, sajtolt és rajzolt. A szén és egyéb elemek feloldódásának képessége alapul szolgál számos vasötvözet megszerzéséhez.
G. létezhet két kristályrácsként: a- és g-test-központú köbös (bcc) és arc-központú köbös (fcc). Alatti 910 ° C alatt az a stabilan állítható keresztkötéssel (a = 2,86645 ° 20 ° C-on). 910 ° C és 1400 ° C közötti hőmérsékleten a g-módosítás stabil egy fcc-rácskal (a = 3,64). 1400 ° C felett újra létrejött a dcc-rács d-Fe (a = 2.94), amely az olvadásponttal szemben (1539 ° C) stabil. a - Fe ferromágneses, legfeljebb 769 ° C (Curie pont). A g-Fe és d-Fe módosítása paramágneses.
A vasérc fizikai tulajdonságai a tisztaságtól függenek. Ipari vasanyagoknál a vasat általában szén, nitrogén, oxigén, hidrogén, kén és foszfor szennyezik. Még nagyon alacsony koncentrációknál is, ezek a szennyeződések erősen megváltoztatják a fém tulajdonságait. Tehát a kén az ún. ridegség. foszfor (még 10-20% P) -görcsös nyakkal; a szén és a nitrogén csökkentik a duktilitást. és a hidrogén növeli a vas törékenységét (az úgynevezett hidrogén törékenység). A szennyezések tartalma 10 -7-10-9% -ra való csökkentése jelentős változásokat eredményez a fém tulajdonságaiban, különösen a duktilitás növelésében.
Atom sugarú 1.26
Fe 2+ O ionos sugarai, 80. Fe 3+ 0, 67
Sűrűség (20 ° C) 7,84 g / cm3
tkip körülbelül 3200 o
A lineáris terjeszkedés hőmérsékleti együtthatója (20 ° C) 11,7 · 10 -6
Hővezetőképesség (25 ° C) 74,04 W / (m · K)
A vas hőteljesítménye függ a szerkezetétől, és összetett módon változik a hőmérséklet függvényében; az átlagos fajlagos hő (0-1000 ° C) 640,57 J / (kg · K) [0,153 cal / (g · fok)].
Specifikus elektromos ellenállás (20 ° C)
9,7 · 10 -8 Ω · m [9,7 · 10 -6 Ω · cm]
Az elektromos ellenállás hőmérsékleti együtthatója
(0-100 ° C) 6,51 · 10-3
A Young modulus 190-210 · 10 3 MN / m. 2
A Young modul modulációs hõmérsékleti együtthatója
A nyírási modulus 84,0 · 10 3 MN / m 2 [8,4 · 10 3 kgf / mm 2]
Rövid ideig tartó szakítószilárdság
170-210MN / m 2 [17-21kg / mm2]
A relatív nyúlás 45-55%
A Brinell keménysége 350-450 MN / m 2
? 100MN / m 2 [10 kgf / mm2]
Hatáserősség 300 MN / m 2 [30 kg / mm 2]
A Fe 3d 6 4s 2 atom külső elektronhéja konfigurációja. J. mutat változó vegyérték (a legstabilabb vegyületet, 2- és 3-valens J.). C. J. oxigén formák -oxid FeO, Fe2 O3-oxid és a kevert oxid Fe3 O4 (vegyület FeO a Fe2 O3. Miután a spinell szerkezet). Nedves levegőben közönséges hőmérsékleten van bevonva J. laza rozsda (Fe 2O 3 · n H2 O). A porozitás miatt rozsda nem akadályozza hozzáférést az oxigén és a nedvesség a fém, és ezért nem akadályozza meg a további oxidációtól. Ennek eredményeként, a különböző típusú korrózió millió tonna Zh (lásd. A korrózió a fémek) elvesznek évente. Amikor melegítjük száraz levegőben Zh 200 ° C felett van borítva a legvékonyabb-oxid film, amely megvédi a fémet a korróziótól szokásos hőmérsékleteken; ez az alapja a J. - bloom védelmének technikai módjának. Amikor melegítjük gőzzel J. oxidálhatunk Fe3 O4 (alább 570 ° C) vagy FeO (feletti 570 ° C-on), és a hidrogénfejlődés.
A hidroxid Fe (OH) 2 fehér lúgok vagy ammónia hatására fehér csapadék képződik Fe 2+ sók vizes oldatain hidrogén vagy nitrogén atmoszférában. Ha levegővel érintkezik, a Fe (OH) 2 először zöld színűvé válik, majd fekete színűvé válik, és gyorsan vörösbarna hidroxid Fe (OH) 3-hoz jut. A FeO oxidja alapvető tulajdonságokat mutat. Az oxid Fe2O3 amfoter és gyengén kifejeződő savas funkciója; Bázikusabb oxidokkal reagálva (például MgO-val) ferriteket képez - Fe2O3 · n MeO típusú vegyületek, amelyek ferromágneses tulajdonságokkal rendelkeznek és széles körben használják a rádióelektronikában. A savas tulajdonságokat szintén 6-valens vasban fejezzük ki, amely ferrátok formájában létezik, például K2 FeO4. sók, amelyeket nem szabad a ferric sav szabad állapotában izolálni.
G. könnyen reagál halogénekkel és hidrogénhalogeniddel, így sókat, például FeCl2 és FeCl3 kloridokat adnak. Si és Si fagyás esetén FeS és FeS2 szulfid képződik. Karbidok Ж-Fe3C (cementit) és Fe2C (e-karbid) - a vas szilárd hõoldatából származó szilárd szén-dioxid-kivonás. A Fe3C felszabadul a folyadék vasból készült oldatokból magas koncentrációban is C. Azot, mint a szén, szilárd oldatokat ad szilárd oldatokkal; Ezek közül a Fe4N és a Fe2N nitridet szétválasztják, csak hidrogénnel hideg stabilitású hidrideket adnak hidrogénnel, amelynek összetétele nem teljesen pontos. Fűtés közben J erőteljesen reagál szilíciummal és foszforral, szilicideket (például Fe3Si) és foszfideket (például Fe3P).
A normál elektródpotenciál Ж a só vizes oldatában a reakcióban
-0,44 V, és a reakció
egyenlő 0,036 v. Így. a tevékenységsorozatban J. balra a hidrogén. Gyorsan oldódik híg savakban a H2 kialakulásával és a Fe2 + ionok képződésével.
Különös a vas és a salétromsav kölcsönhatása. A koncentrált HNO3 (sűrűsége 1,45 g / cm3) a védőfólia felületén való megjelenést követően passziválja a H-t; a hígított HNO3 a vasat Fe 2+ vagy Fe 3+ ionok képződésével oldja fel. visszanyerés MH3, N20 és N2.
A 2-valenciás vas-levegőben lévő oldatok instabilak, a Fe 2+ fokozatosan Fe 3+ -re oxidálódik. A G. só hidrolízisének vizes oldatai savas reakcióval rendelkeznek. A tiocianát-ionok SCN hozzáadása a Fe 3+ sók oldatához fényes vérvörös színt ad a Fe (SCN) 3 megjelenése miatt. amely lehetővé teszi, hogy felfedezzék az 1 rész Fe 3+ jelenlétét körülbelül 10 6 rész vízben. A komplex vegyületek képződése a vasra jellemző.
Fogadás és alkalmazás. A tiszta vasat viszonylag kis mennyiségekben állítják elő sóinak vizes oldatainak elektrolízisével vagy az oxidok hidrogénnel történő redukciójával. Módszert fejlesztettek ki az ércek elektrolízisével történő közvetlen előállítására. Fokozatosan a kellően tiszta vas előállítása növekszik az érc koncentrátumok hidrogénnel, földgázzal vagy szénnel történő viszonylag alacsony hőmérsékleten történő közvetlen csökkentésével.
A magas és alacsony hőmérsékletnek ellenálló anyagok, vákuum és nagy nyomások, agresszív közegek, nagy váltakozó feszültségek, nukleáris sugárzások stb. Létrejöttek, a vas és ötvözetei folyamatosan nőnek. 1971-ben 89,3 millió tonna nyersvas és 121 millió tonna acél olvadt meg a Szovjetunióban.
? L. A. Shvartsman, L. V. Vanyukova.
Vas, mint a művészi anyag már az ókorban Egyiptom (támogatja a feje Tutanhamon körülbelül ötös, a 14. század közepén. Ie. E. Ashmolean Múzeum, Oxford), Mezopotámia (tőr közelében található Kárkemist ie 500. E. British Museum , London), India (a vas-oszlop Delhiben, 415). A középkor óta fennmaradt számos magas művészi termékei J. Európában (Anglia, Franciaország, Olaszország, Oroszország és mások.) - kovácsoltvas kerítés, ajtó zsanérok, falikarok, weathervanes, kovácsoltvas ládák, svettsy. Kovácsolt keresztül termékek rudak és cikkeket hornyos lap J. (gyakran egy csillámos béléssel) különböző térbeli alakzatokat, egyértelmű lineáris grafikus sziluettje és hatékonyan átvizsgáljuk fény-levegő háttér. A 20. században. G. Rácsok, kerítések, nyílt belső válaszfalak, gyertyatartók, műemlékek készítésére használták.
Vas a testben. G. az összes állat és a növények szervezetében (átlagosan 0,02%); elsősorban oxigéncseréhez és oxidatív folyamatokhoz szükséges. Vannak olyan organizmusok (úgynevezett koncentrátorok), amelyek nagy mennyiségben képesek felhalmozni (például vasbaktériumok - akár 17-20% vas). Az állatok és növények organizmusainak csaknem mindegyike fehérjéhez kapcsolódik. A vas hiánya késlelteti a növekedést és a növények klorózisának jelenségét. ami a klorofill redukált képződéséhez kapcsolódik. A növények fejlődésére gyakorolt káros hatást a G. feleslege is befolyásolja, például a rizsvirágok sterilitását és a klorózist. Lúgos talajban a Zh vegyületek nem érhetők el növényi gyökerekhez való asszimilációhoz, és a növények nem kapják meg elegendő mennyiségben; a savas talajokban a J. feleslegben oldható vegyületekké alakul. Ha az asszimilált vegyületek talaján hiány vagy felesleg van, a növények betegsége jelentős területeken figyelhető meg (lásd Biogeokémiai tartományok).
Az állatok és az emberek J. származik az élelmiszer (a leggazdagabb a máj, hús, tojás, bab, kenyér, gabonafélék, spenót, cékla). Általában egy személy 60-110 mg zsírt kap étkezéssel, amely jelentősen meghaladja a napi szükségletét. Felszívódás bejövő élelmiszer J. történik a felső része a vékonybélben, ahol a kapcsolódó formáját a fehérje belép a véráramba, és hordozza a vér a különböző szervekben és szövetekben, ahol lerakódott formájában fehérje komplex ZH.- - ferritin. A szervezet fő raktára a máj és a lép. Due J. ferritin szintetizálódik összes vasvegyületek test: szintetizálódik a csontvelőben pigmentgemoglobin légzés. az izmokban - mioglobin. a citokrómok különböző szöveteiben stb., vas-tartalmú enzimek. Kiválasztották a szervezetből a szervezetet, főleg a vastagbél falán (emberben körülbelül 6-10 mg naponta) és kis mértékben a vesék által. A szervezet oxigénigénye megváltozik az életkor és a fizikai állapot tekintetében. 1 kg súlyra van szükség a gyermekek esetében - 0,6, felnőtteknél - 0,1 és terhes - 0,3 mg zsír naponta. Az állatokat kell Zh körülbelül (1 kg táp szárazanyag): tejelő tehenek - legalább 50 mg, nevelésére - 30-50 mg malacok számára -, hogy 200 mg, a vemhes sertések - 60 mg.
Az orvostudományban, gyógyszerek, J. (J. csökkentett laktát glicerofoszfát J. J.-szulfát 2-valens J. Blo tabletta, oldat almasav J. Feramid, gemostimulin et al.) Használják a járó betegségek kezelésére J. hátránya a szervezetben (vashiányos vérszegénység ), valamint helyreállító eszközként (az átadott fertőző betegségek után stb.). Isotopes Zh (52 Fe, 55 Fe és 59 Fe) használják, mint egy indikátor, amikor orvosbiológiai kutatás és diagnózis a vér rendellenességek (vérszegénység, leukémia, policitémia et al.).
??Lit .: General Metallurgy, Moszkva, 1967; Nekrasov B. V. General Chemistry Fundamentals, 3. kötet, M. 1970; Remi G. Szervetlen kémia tanfolyam, transz. vele. 2. kötet, M. 1966; Brief Chemical Encyclopedia, 2. kötet, M. 1963; Levinson, NR [Színesfémek és vasfémek tárgyai], a könyvben. Orosz dekoratív művészet, 1-3 kötet, M. 1962-65; Vernadsky VI Biogeokémiai esszék. 1922-1932, M. - L. 1940; Granik S. Vas és állatok cseréje a gyűjteményben: nyomelemek, per. angolul. M. 1962; Dickson M. Webb F. Enzymes, transz. angolul. M. 1966; Neogi P. Vas az ősi Indiában, Kalkutta, 1914; Barna J. N. Vászon az ókorban, L., 1926; Frank E. B. Régi francia vasmű, Camb. (Mass.), 1950; Lister R. Dekoratív kovácsoltvas munkák Nagy-Britanniában, L. 1960.