Физически и химични свойства на железен метал
Желязото (Fe) е един от най -широко използваните метали поради неговото изобилие, сила и гъвкавост. По -долу е преглед на физическите и химичните свойства на желязото.
Основни физически и химични свойства на желязото
| Собственост | Стойност\/описание |
|---|---|
| Външен вид | Сребристо-сив, метален блясък |
| Плътност | 7,87 g\/cm³ |
| Точка на топене | 1538 градуса (2800 градуса F) |
| Точка на кипене | 2862 степен (5182 степен F) |
| Електрическа проводимост | Добре, но не толкова високо, колкото медта или алуминия |
| Топлинна проводимост | 80 W/m·K |
| Магнетизъм | Феромагнитни (магнетизируеми) |
| Твърдост | 4.5 по скалата на MOHS (мека в чиста форма) |
| Пластичност | Пластичен и ковък в чиста форма |
| Реактивност с кислород | Образува железен оксид (ръжда) |
| Реактивност с вода | Образува железен хидроксид и водороден газ |
| Реактивност с киселини | Образува железни соли и водороден газ |
| Общи състояния на окисляване | Fe²⁺ и fe³⁺ |
| Корозионна устойчивост | Податливи на ръжда, но засилени в сплави |
Физически свойства на желязото
Външен вид:
Желязото е сребристо-сив метал с метален блясък.
Той е сравнително мек, когато е в чистата си форма, но може да се втвърди с легиращи елементи като въглерод (за да се направи стомана).
Плътност:
Плътността на желязото е приблизително7,87 g\/cm³.
Тази сравнително висока плътност прави желязото подходящ материал за приложения, изискващи маса и здравина.
Точка на топене:
Желязото има висока точка на топене на около1538 градуса (2800 градуса F).
Тази висока точка на топене допринася за използването му в приложения с висока температура като стоманодобивна.
Точка на кипене:
Точката на кипене на желязото е2862 степен (5182 степен F).
Електрическа проводимост:
Желязото е aдобър проводник на електричеството, макар и не толкова добър като мед или алуминий. Често се използва в електрически компоненти и проводници, когато е необходимо.
Топлинна проводимост:
Желязото има добра топлопроводимост, с топлопроводимост на около80 W/m·K.
Това го прави ефективен материал за провеждане на топлина в различни индустриални приложения.
Магнетизъм:
Желязото емагнитнов чистата си форма и е aФеромагнитнаматериал. Това означава, че е привлечен от магнити и може да се намагнетизира.
Това свойство е причината желязото да се използва при производството на електромагнити, двигатели и други магнитни устройства.
Твърдост:
Чистото желязо е сравнително меко, с твърдост на около4.5 по скалата на MOHS. Железните сплави като стомана обаче са много по -трудни и по -силни.
Твърдостта на желязото може да бъде значително подобрена чрез добавяне на въглерод и други елементи, образувайки материали като чугун и стомана.
Пластичност и коваемост:
Желязото епластичениковък. Тя може да се начертае в проводници и да се забива в листове, когато е в чистата си форма. Въпреки това, той става по -крехък при по -високо съдържание на въглерод.
Химични свойства на желязото
Реактивност с кислород:
Желязото реагира лесно с кислород във въздуха, за да се образуважелезен оксид (Fe₂o₃), обикновено известен като ръжда.
Ръждае реакция на окисляване, при която желязото губи електрони и образува железен оксид, особено в присъствието на влага и въздух.
Реакция с вода:
Желязото може да реагира сводаза образуване на железен хидроксид и водороден газ. Този процес протича по -лесно, когато желязото е изложено на влага и топлина.
Реакцията е:
Fe +2 h2o → fe (OH) 2+ h2fe + 2 h _2 o \\ rightarrow fe (OH) _2 + h _2 fe +2 H2 O → Fe (OH) 2+H2
Реакция с киселини:
Желязото реагира с киселини, за да се образуваводороден газижелезни соли. Например, когато желязото реагира с солна киселина (НС1), той образува железен хлорид и водороден газ:
Fe +2 hcl → fecl 2+ h2fe + 2 hcl \\ rightarrow fecl _2 + h _2 fe +2 HCl → Fecl2+H2
Окислителни състояния:
Желязото обикновено съществува в две състояния на окисляване:+2 (fe²⁺)и+3 (fe³⁺).
В него+2 състояние, желязо образува съединения като желязо (II) оксид (FEO), докато е в неговия+3 състояние, Той образува съединения като желязо (III) оксид (Fe₂o₃).
Реакция с халогени:
Желязото реагира сХалогени(като хлор, флуор, бром и йод) да се образуважелезни халиди. Например, когато желязото реагира с хлор, той образува железен хлорид:
Fe+Cl2 → Fecl2fe+Cl _2 \\ rightarrow fecl _2 fe+cl2 → fecl2
Реакция с въглерод:
Желязото реагира свъглеродпри високи температури, за да се образуважелезен карбид (Fe₃c), който е ключов компонент в стомана и чугун. Това е една от основните реакции при производството на стомана.
Корозионна устойчивост:
Докато чистото желязо е силно податливо на корозия (ръжда), често се заличава с други елементи (като хром в неръждаема стомана), за да се подобри устойчивостта му към корозия.
В неръждаема стомана желязото образува пасивен оксиден слой, който предотвратява по -нататъшното окисляване и корозия.
Реактивност с азот:
Желязото реагира сазотпри повишени температури, за да се образуважелезен нитрид(Fe₄n или fe₆n). Това е полезно в някои специализирани приложения, като например при производството на високоефективни материали.
Електрохимично поведение:
Желязото може да действа като и дветеанодикатодПри електрохимични реакции, в зависимост от околните условия. Това свойство се използва при галванизация, където желязото се покрива със слой цинк, за да се предотврати ръждата.
Заключение
Желязото е универсален метал с няколко важни физически и химични свойства, които го правят от съществено значение за индустриалните и ежедневните приложения. Способността му да образува сплави, да се съпротивлява на корозията при третиране и реагира с други елементи, придава широк спектър от употреби, особено под формата на стомана и чугун.
