Miunganisho ya chuma. Iron: mali ya kimwili na kemikali

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 17:56

Bidhaa za kwanza zilizotengenezwa kwa chuma na aloi zake zilipatikana wakati wa uchimbaji na ni za zamani kama milenia ya 4 KK. Hiyo ni, hata Wamisri wa kale na Wasumeri walitumia amana za meteorite za dutu hii kutengeneza vito vya mapambo na vitu vya nyumbani, pamoja na silaha.

Leo, aina mbalimbali za viunzi vya chuma, pamoja na chuma tupu, ndivyo vitu vinavyotumika zaidi na vinavyotumika. Haishangazi karne ya 20 ilizingatiwa chuma. Baada ya yote, kabla ya ujio na matumizi makubwa ya plastiki na vifaa vinavyohusiana, ilikuwa kiwanja hiki ambacho kilikuwa na umuhimu wa kuamua kwa wanadamu. Kipengele hiki ni nini na kinaunda vitu gani, tutazingatia katika makala haya.

Iron element ya kemikali

Ikiwa tunazingatia muundo wa atomi, basi kwanza kabisa tunapaswa kuonyesha eneo lake katika mfumo wa mara kwa mara.

Nambari ya kawaida - 26.
Kipindi ni cha nne kikubwa.
Kikundi cha nane, kikundi kidogo cha pili.
Uzito wa atomiki ni 55, 847.
Muundo wa ganda la elektroni la nje unaonyeshwa kwa fomula 3d⁶4s^2.
Alama ya kipengele cha kemikali - Fe.
Jina - chuma, kusoma ndanifomula - "ferrum".
Katika asili, kuna isotopu nne thabiti za kipengele husika chenye nambari za wingi 54, 56, 57, 58.

Aini ya kipengele cha kemikali pia ina isotopu 20 tofauti ambazo si dhabiti. Uoksidishaji unaowezekana unasema kwamba atomi hii inaweza kuonyesha:

Si kipengele chenyewe pekee ambacho ni muhimu, bali pia misombo na aloi zake mbalimbali.

Tabia za kimwili

Kama dutu sahili, chuma ina sifa halisi zenye utamkaji wa metali. Hiyo ni, ni chuma cha fedha-nyeupe na tint ya kijivu, ambayo ina kiwango cha juu cha ductility na ductility na kiwango cha juu cha kiwango na kuchemsha. Ikiwa tutazingatia sifa kwa undani zaidi, basi:

hatua myeyuko - 1539 0С;
chemsha - 2862 0C;
shughuli - kati;
kinzani - juu;
huonyesha sifa za sumaku zilizotamkwa.

Kulingana na hali na halijoto tofauti, kuna marekebisho kadhaa ambayo chuma huundwa. Sifa zao za kimaumbile hutofautiana na ukweli kwamba lati za fuwele hutofautiana.

Aina ya alpha, au ferrite, inapatikana hadi joto la 769 0C.
Kutoka 769 hadi 917 0C - fomu ya beta.
917-1394 0С - fomu ya gamma, au austenite.
Zaidi ya 1394 0S - sigma iron.

Marekebisho yote yanaaina tofauti za muundo wa lati za fuwele, na pia hutofautiana katika sifa za sumaku.

Sifa za kemikali

Kama ilivyotajwa hapo juu, dutu rahisi ya chuma huonyesha shughuli ya kati ya kemikali. Hata hivyo, katika hali ya kutawanywa vizuri, inaweza kuwaka yenyewe hewani, ilhali chuma chenyewe huwaka nje kwa oksijeni safi.

Uwezo wa kutu ni wa juu, kwa hivyo aloi za dutu hii hupakwa misombo ya aloi. Iron inaweza kuingiliana na:

asidi;
oksijeni (pamoja na hewa);
kijivu;
halojeni;
inapokanzwa - pamoja na nitrojeni, fosforasi, kaboni na silicon;
pamoja na chumvi za metali zisizofanya kazi kidogo, na kuzipunguza kuwa vitu rahisi;
na mvuke wa moja kwa moja;
yenye chumvi za chuma katika hali ya oksidi +3.

Ni dhahiri kwamba, ikionyesha shughuli kama hiyo, chuma kinaweza kuunda misombo mbalimbali, tofauti na polar katika sifa. Na hivyo hutokea. Iron na misombo yake ni tofauti sana na hutumiwa katika nyanja mbalimbali za sayansi, teknolojia, shughuli za binadamu za viwanda.

Enea kwa asili

Michanganyiko ya chuma asilia ni ya kawaida, kwa sababu ni kipengele cha pili kwa wingi kwenye sayari yetu baada ya alumini. Wakati huo huo, katika hali yake safi, chuma ni nadra sana, kama sehemu ya meteorites, ambayo inaonyesha mkusanyiko wake mkubwa katika nafasi. Misa kuu iko katika muundo wa madini, miamba na madini.

Kamakuzungumzia asilimia ya kipengele kinachohusika katika asili, basi takwimu zifuatazo zinaweza kutolewa.

Nyeti za sayari za dunia - 90%.
Katika ukoko wa dunia - 5%.
Katika vazi la Dunia - 12%.
Chini ya ardhi - 86%.
Katika maji ya mto - 2 mg/l.
Baharini na baharini - 0.02 mg/l.

Michanganyiko ya chuma inayojulikana zaidi huunda madini yafuatayo:

magnetite;
limonite au chuma cha kahawia;
vivianite;
pyrrhotite;
pyrite;
siderite;
marcasite;
msomi;
Mispicel;
milanterite na wengine.

Hii ni mbali na orodha kamili, kwa sababu ziko nyingi sana. Kwa kuongeza, aloi mbalimbali ambazo zinaundwa na mwanadamu zimeenea. Hizi pia ni misombo ya chuma, bila ambayo ni vigumu kufikiria maisha ya kisasa ya watu. Hizi ni pamoja na aina mbili kuu:

chuma cha kutupwa;
chuma.

Pia ni chuma ambacho ni nyongeza ya thamani kwa aloi nyingi za nikeli.

Michanganyiko ya chuma(II)

Hizi ni pamoja na zile ambazo hali ya oksidi ya kipengele cha kutengeneza ni +2. Ni nyingi sana, kwa sababu zinajumuisha:

oksidi;
hidroksidi;
misombo ya binary;
chumvi changamano;
misombo changamano.

Miundo ya michanganyiko ya kemikali ambayo chuma huonyesha kiwango kilichobainishwa cha oksidi ni ya mtu binafsi kwa kila darasa. Zingatia muhimu zaidi na ya kawaida kati yao.

Oksidi ya chuma (II). Poda nyeusi, isiyo na maji. Hali ya uunganisho ni ya msingi. Ina uwezo wa oxidize haraka, hata hivyo, inaweza pia kupunguzwa kwa urahisi kwa dutu rahisi. Inayeyuka katika asidi ili kuunda chumvi zinazolingana. Mfumo - FeO.

Hidroksidi ya chuma(II). Ni mvua ya amofasi nyeupe. Imeundwa na mmenyuko wa chumvi na besi (alkali). Inaonyesha mali dhaifu ya msingi, ina uwezo wa kuoksidisha haraka hewani hadi misombo ya chuma +3. Mfumo - Fe(OH)_2.

Chumvi ya kipengele katika hali maalum ya uoksidishaji. Kama kanuni, wana rangi ya kijani ya ufumbuzi, oxidize vizuri hata katika hewa, kupata rangi ya hudhurungi na kugeuka kuwa chumvi za chuma 3. Wao hupasuka katika maji. Mifano mchanganyiko: FeCL₂, FeSO₄, Fe(NO₃)_2.

Thamani ya kiutendaji kati ya dutu iliyoteuliwa ina misombo kadhaa. Kwanza, kloridi ya chuma (II). Huyu ndiye muuzaji mkuu wa ioni kwa mwili wa binadamu na upungufu wa damu. Wakati ugonjwa huo unapogunduliwa kwa mgonjwa, anaagizwa maandalizi magumu, ambayo yanategemea kiwanja kinachohusika. Hivi ndivyo upungufu wa madini ya chuma mwilini unavyojazwa tena.

Pili, salfa yenye feri, yaani, salfa ya chuma (II) pamoja na shaba hutumika kuharibu wadudu waharibifu wa mazao katika mazao. Mbinu hii imekuwa ikithibitisha ufanisi wake kwa zaidi ya muongo mmoja, kwa hivyo inathaminiwa sana na watunza bustani na bustani.

Mora Chumvi

Muunganisho huuambayo ni chuma chenye hidrati na sulfate ya amonia. Mfumo wake umeandikwa kama FeSO₄(NH₄)₂SO₄ 6H_{2O. Moja ya misombo ya chuma (II), ambayo hutumiwa sana katika mazoezi. Maeneo makuu ya matumizi ya binadamu ni haya yafuatayo.}

Dawa.
Uchambuzi wa kisayansi na vipimo vya maabara (kwa ajili ya kubaini chromium, pamanganeti ya potasiamu, vanadium).
Dawa - kama nyongeza ya chakula chenye upungufu wa madini ya chuma mwilini mwa mgonjwa.
Kwa uingizwaji wa bidhaa za mbao, kama vile chumvi ya Mora hulinda dhidi ya michakato ya kuoza.

Kuna maeneo mengine ambayo dutu hii inatumika. Ilipata jina lake kwa heshima ya mwanakemia wa Ujerumani ambaye aligundua kwanza mali iliyodhihirishwa.

Vitu vyenye chuma (III) hali ya oksidi

Sifa za michanganyiko ya chuma, ambamo huonyesha hali ya oksidi ya +3, ni tofauti kwa kiasi fulani na zile zilizojadiliwa hapo juu. Kwa hivyo, asili ya oksidi inayolingana na hidroksidi sio msingi tena, lakini hutamkwa amphoteric. Hebu tutoe maelezo ya dutu kuu.

Oksidi ya chuma (III). Poda ni laini-fuwele, rangi nyekundu-kahawia. Haina kufuta katika maji, inaonyesha kidogo tindikali, mali zaidi ya amphoteric. Mfumo: Fe₂O_3..

Hidroksidi ya chuma(III). Dutu hii hudondosha wakati alkali humenyuka pamoja na chumvi za chuma zinazolingana. Tabia yake hutamkwa amphoteric, rangi ni kahawia-kahawia. Mfumo: Fe(OH)_3.
Chumvi, ambayo ni pamoja na mlio wa Fe³⁺. Mengi ya haya yametengwa, isipokuwa carbonate, tangu hidrolisisi hutokea na dioksidi kaboni hutolewa. Mifano ya fomula za baadhi ya chumvi: Fe(NO₃)₃, Fe₂(SO4₎3_{, FeCL}3, _FeBr3 _{na mengineyo.}

Miongoni mwa mifano iliyo hapo juu, kwa mtazamo wa vitendo, hidrati kama fuwele kama FeCL₃6H_{2O, au kloridi ya chuma hexahydrate ni muhimu (III). Hutumika katika dawa kukomesha kutokwa na damu na kujaza ayoni za chuma mwilini iwapo kuna upungufu wa damu.}

Iron(III) salfati 9-hydrate hutumika kusafisha maji ya kunywa kwani hufanya kazi ya kuganda.

Viunga vya chuma(VI)

Miundo ya misombo ya kemikali ya chuma, ambapo huonyesha hali maalum ya oksidi ya +6, inaweza kuandikwa kama ifuatavyo:

K₂FeO_4;

Na₂FeO_4;

MgFeO_{4 na wengine.}

Zote zina jina la kawaida - ferrates - na zina sifa zinazofanana (vinakisishaji vikali). Pia wana uwezo wa kuua vijidudu na kuwa na athari ya baktericidal. Hii huruhusu kutumika kutibu maji ya kunywa katika kiwango cha viwanda.

Michanganyiko changamano

Vitu maalum ni muhimu sana katika kemia ya uchanganuzi na si tu. Wale ambao huunda katika suluhisho la maji ya chumvi. Hizi ni misombo ngumu ya chuma. Maarufu zaidi na yaliyofanyiwa utafiti vizuri ni kama ifuatavyo.

Potassium hexacyanoferrate (II)K₄[Fe(CN)₆]. Jina jingine la kiwanja ni chumvi ya damu ya njano. Inatumika kubainisha ubora wa Fe³⁺ ioni ya chuma katika suluhu. Kama matokeo ya mfiduo, suluhisho hupata rangi nzuri ya hudhurungi, kwani tata nyingine huundwa - KFe ya bluu ya Prussian³⁺[Fe²⁺ (CN) _{6]. Tangu nyakati za zamani, imekuwa ikitumika kama rangi ya kitambaa.}
Potassium hexacyanoferrate (III) K₃[Fe(CN)₆]. Jina lingine ni chumvi nyekundu ya damu. Hutumika kama kitendanishi cha ubora wa kubainisha ioni ya chuma Fe^{2+. Matokeo yake, precipitate ya bluu huundwa, ambayo inaitwa Turnbull blue. Pia hutumika kama rangi ya kitambaa.}

Chuma katika kikaboni

Chuma na viambajengo vyake, kama tulivyoona, vina umuhimu mkubwa wa kiutendaji katika maisha ya kiuchumi ya mwanadamu. Walakini, pamoja na haya, jukumu lake la kibaolojia katika mwili sio kubwa, kinyume chake.

Kuna mchanganyiko mmoja muhimu sana wa kikaboni, protini, ambao unajumuisha kipengele hiki. Hii ni hemoglobin. Ni shukrani kwake kwamba oksijeni husafirishwa na kubadilishana sare na kwa wakati wa gesi hufanyika. Kwa hivyo, jukumu la chuma katika mchakato muhimu - kupumua - ni kubwa tu.