Asztal lei - vas (ferrum)
Kristályszerkezet:
kocka közepű kocka
Vas (latin ferrum), fe, a Mendeleyev periodikus rendszerének 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 alkalom, hogy egy személy találkozott a G. meteoritokkal, amint ezt az ókori népek nyelvei is tanúsítják: az ősi egyiptomi "Beni-pet" jelentése "mennyei vas"; 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, hidrotermális és hipergén folyamatokban, amelyek különböző típusú lerakódások kialakulásával járnak. 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+ csökken Fe 2+ és könnyen vándorol, és amikor találkozott 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 kristályrács formájában: a - és g - test középpontú köbös (bcc) és arckocentrikus köbös (fcc). Alatt 910 ° C alatt az a - fe stabilan van egy bcc rácshálóval (a = 2.86645 å 20 ° C-on). 910 ° C és 1400 ° C között a g-módosítás fcc-rácsokkal stabil (a = 3,64 å). 1400 ° C felett d -fe (a = 2.94 å), olvadáspontja (1539 ° C). a-fe ferromágneses, legfeljebb 769 ° C-ig (a Curie-pont). A g -fe és d -fe módosítás 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 (akár 10-20% P) - hideg törékenység; 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 å
Ion sugarak 2 + o, 80 å, fe 3 + o, 67 å
Sűrűség (20 ° C) 7,84 g / cm3
t körülbelül 3200 ° C-on
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 o C) 640,57 J / (kg · K) [0,153 cal / (g · deg)].
Specifikus elektromos ellenállás (20 ° C)
Az elektromos ellenállás hőmérsékleti együtthatója
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
A relatív nyúlás 45-55%
A Brinell keménysége 350-450 MN / m 2
100 MN / m 2 hozam szilárdság [10 kgf / mm 2]
Hatáserősség 300 MN / m 2 [30 kg / mm 2]
Az atom külső elektronhéja konfigurációja fe 3 d 6 4s 2. J. mutat változó vegyérték (a legstabilabb vegyületet, 2- és 3-valens J.). Az oxigén oxigén, oxigén, fe2 o3 és oxidoxid fe 3 o 4 (a spoil szerkezettel rendelkező fe 2 o 3 vegyület). Nedves levegő esetén a szokásos hőmérsékleten a vasat rozsda (2 o 3 · n h 2 o) bevonattal látja el. A porozitás miatt rozsda nem akadályozza hozzáférést az oxigén és a nedvesség a fém, és ezért nem akadályozza meg a további oxidációtól. Különböző típusú korrózió eredményeként évente több millió tonna vas elveszik, és ha a vasat 200 ° C feletti száraz levegőn hevítik, akkor egy nagyon vékony oxidfóliával van bevonva, amely védi a fémet korróziótól a szokásos hőmérsékleteken; ez az alapja a J. - bloom védelmének technikai módjának. Vízgőzben történő hevítéskor a vas oxidálódik 5 ° C alatti hőmérsékleten vagy 570 ° C felett, és hidrogén felszabadulása után.
Hidroxid Fe (OH) 2 keletkezik, mint egy fehér csapadék hatására maró alkálihidroxid vagy ammónia vizes oldatok Fe 2+ sókat hidrogén atmoszférában vagy nitrogén. Amikor levegővel érintkezik, a fe (oh) 2 először zöld színűvé válik, majd fekete színűvé válik, és gyorsan vörösbarna hidroxidra (oh) 3-ra változik. A Fe3 az alapvető tulajdonságokat mutatja. Az oxid 2 o 3 amfoter és gyengén kifejeződő savas funkciója van; reakcióba több alapvető oxidok (például, MgO), ez képezi ferrit - típusú vegyületek Fe 2O 3 · n MeO, amelynek ferromágneses tulajdonságú és széles körben használják az elektronika. A savas tulajdonságokat szintén egy 6-valens vasban fejezzük ki, amely ferrátok formájában létezik, például egy nem-felszabadított vas-sav k2-fe 4. sói.
J. könnyen reakcióba lép a halogének és a hidrogén-halogenidek, így sók, például a kloridok FeCl FeCl 2 és 3. ha melegítjük kén J. Fes képződött szulfidok és karbidok Fes 2. J. - Fe 3 c (cementit) és Fe 2 c (e - karbid) - a vas szilárd halmazállapotú szén-dioxid-kibocsátása a hűtésből. A c 3 c szintén magas koncentrációban folyékony vasból származó szén-dioxid-oldatokból szabadul fel C. Azot, hasonlóan a szénhez szilárd oldatokkal szilárd oldatokkal; Ezek közül a nitrátok fe 4 n és fe 2 n különböznek. Hidrogénnel Zh csak alacsony stabilitású hidrideket ad, melynek összetétele nem teljesen pontos. Amikor melegítjük J. erőteljesen reakcióba lép a szilíciummal és foszfor, amely egy szilicid (például fe 3 SI) és foszfidok (például fe 3 p).
Különös a vas és a salétromsav kölcsönhatása. A koncentrált hno 3 (sűrűsége 1,45 g / cm3) a védőfólia felületén való megjelenés eredményeként passziválja a H-t; egy hígabb hno3 feloldja a H. Fe 2+ vagy Fe 3+ ionok képződését. visszaállítása mh 3 vagy n 2 o és n 2 értékre.
A levegőben lévő 2-valenciájú vas sói oldatai instabilak - a 2+ fokozatosan oxidálódik a 3+ -ig. A G. só hidrolízisének vizes oldatai savas reakcióval rendelkeznek. Ha az oldathoz egy tiocianát só Fe 3+ ionok SCN - vért ad egy élénk piros színű előfordulása miatt Fe (SCN) 3. lehetővé teszik, hogy nyissa jelenlétében 1 rész Fe 3+ körülbelül 10 6 rész víz. 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 növények növekedését és klórozását, ami a klorofill csökkent képződésével jár. 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 hiányzik vagy felesleges az asszimilált vegyületek talaján, a növények betegsége nagy területeken megfigyelhető.
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 légzőszervi pigment hemoglobin, izom - mioglobin, citokrómok különböző szövetekben és egyéb vas-enzimeket tartalmazó .. 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 gyermekek számára - 0,6, felnőtteknek - 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 - legfeljebb 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, Fe 55 és 59 Fe) alkalmazunk mutatókat 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, calcutta, 1914; barátja j. n. vas az ókorban, l., 1926; őszinte e. b. régi francia vasalat, cseréje. (tömeg), 1950; lister r. díszes kovácsolt vasmű Nagy-Britanniában, l. 1960.