Geležis yra paprastos medžiagos cheminis aktyvumas. Geležis

APIBRĖŽIMAS

Geležis- D. I. Mendelejevo cheminių elementų periodinės sistemos ketvirtojo periodo aštuntosios grupės elementas.

Ir tingus skaičius yra 26. Simbolis yra Fe (lot. „ferrum“). Vienas iš labiausiai paplitusių metalų žemės plutoje (antra vieta po aliuminio).

Geležies fizinės savybės

Geležis yra pilkas metalas. Gryna forma jis yra gana minkštas, lankstus ir lankstus. Išorinio energijos lygio elektroninė konfigūracija yra 3d 6 4s 2 . Savo junginiuose geležis turi oksidacijos būsenas „+2“ ir „+3“. Geležies lydymosi temperatūra yra 1539 C. Geležis sudaro dvi kristalines modifikacijas: α- ir γ-geležies. Pirmasis iš jų turi kubinį kūno centrą, o antrasis - kubinį veidą. α-geležis yra termodinamiškai stabili dviejuose temperatūrų diapazonuose: žemiau 912 ir nuo 1394C iki lydymosi temperatūros. Tarp 912 ir 1394C γ-geležis yra stabili.

Geležies mechaninės savybės priklauso nuo jos grynumo – net ir labai mažų kitų elementų kiekio joje. Kieta geležis turi savybę ištirpinti daugelį elementų.

Geležies cheminės savybės

Drėgname ore geležis greitai rūdija, t.y. padengtas ruda hidratuoto geležies oksido danga, kuri dėl savo trapumo neapsaugo geležies nuo tolesnės oksidacijos. Vandenyje geležis intensyviai rūdija; esant gausiai deguonies prieigai, susidaro hidratuotos geležies oksido (III) formos:

2Fe + 3/2O 2 + nH 2 O = Fe 2 O 3 × H 2 O.

Trūkstant deguonies arba sunkiai pasiekiamas, susidaro mišrus oksidas (II, III) Fe 3 O 4:

3Fe + 4H 2O (v) ↔ Fe 3 O 4 + 4H 2.

Geležis ištirpsta bet kokios koncentracijos druskos rūgštyje:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2.

Panašiai ištirpsta praskiestoje sieros rūgštyje:

Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2.

Koncentruotuose sieros rūgšties tirpaluose geležis oksiduojama į geležį (III):

2Fe + 6H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Tačiau sieros rūgštyje, kurios koncentracija artima 100%, geležis tampa pasyvi ir sąveikos praktiškai nėra. Atskiestuose ir vidutiniškai koncentruotuose azoto rūgšties tirpaluose geležis ištirpsta:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Esant didelėms azoto rūgšties koncentracijoms, tirpimas sulėtėja ir geležis tampa pasyvi.

Kaip ir kiti metalai, geležis reaguoja su paprastomis medžiagomis. Geležies sąveikos su halogenais reakcijos (nepriklausomai nuo halogeno tipo) vyksta kaitinant. Geležies sąveika su bromu vyksta padidėjus pastarojo garų slėgiui:

2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3;

3Fe + 4I 2 = Fe 3 I 8.

Geležis sąveika su siera (milteliais), azotu ir fosforu taip pat vyksta kaitinant:

6Fe + N 2 = 2Fe 3 N;

2Fe + P = Fe2P;

3Fe + P = Fe 3P.

Geležis gali reaguoti su nemetalais, tokiais kaip anglis ir silicis:

3Fe + C = Fe3C;

Tarp geležies sąveikos su sudėtingomis medžiagomis reakcijų ypatingą vaidmenį atlieka šios reakcijos - geležis gali redukuoti metalus, esančius aktyvumo eilutėje dešinėje nuo jos, nuo druskų tirpalų (1), redukuoti geležį (III ) junginiai (2):

Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu (1);

Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2 (2).

Geležis, esant padidintam slėgiui, reaguoja su druskos nesudarant oksidu - CO, sudarydama sudėtingos sudėties medžiagas - karbonilus - Fe (CO) 5, Fe 2 (CO) 9 ir Fe 3 (CO) 12.

Geležis, nesant priemaišų, yra stabili vandenyje ir atskiestuose šarmų tirpaluose.

Geležies gavimas

Pagrindinis būdas gauti geležį yra iš geležies rūdos (hematito, magnetito) arba jos druskų tirpalų elektrolizė (tokiu atveju gaunama „gryna“ geležis, t. y. geležis be priemaišų).

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas Geležies svarstyklės Fe 3 O 4, sveriančios 10 g, pirmiausia buvo apdorotos 150 ml druskos rūgšties tirpalo (tankis 1,1 g/ml) su 20% vandenilio chlorido masės dalimi, o po to į gautą tirpalą įpiltas geležies perteklius. Nustatykite tirpalo sudėtį (masės procentais).
Sprendimas Rašome reakcijų lygtis pagal uždavinio sąlygą:

8HCl + Fe 3 O 4 \u003d FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O (1);

2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 (2).

Žinodami druskos rūgšties tirpalo tankį ir tūrį, galite sužinoti jo masę:

m sol (HCl) = V(HCl) × ρ (HCl);

m zolio (HCl) \u003d 150 × 1,1 \u003d 165 g.

Apskaičiuokite vandenilio chlorido masę:

m(HCl)=msol(HCl)xω(HCl)/100%;

m(HCl) = 165 x 20 %/100 % = 33 g.

Vandenilio chlorido rūgšties molinė masė (vieno molio masė), apskaičiuota naudojant D.I. cheminių elementų lentelę. Mendelejevas - 36,5 g / mol. Raskite vandenilio chlorido kiekį:

v(HCl) = m(HCl)/M(HCl);

v (HCl) \u003d 33 / 36,5 \u003d 0,904 mol.

Skalės molinė masė (vieno molio masė), apskaičiuota naudojant D.I. cheminių elementų lentelę. Mendelejevas - 232 g/mol. Raskite apnašų medžiagos kiekį:

v (Fe 3 O 4) \u003d 10/232 \u003d 0,043 mol.

Pagal 1 lygtį v(HCl): v(Fe 3 O 4) \u003d 1: 8, todėl v (HCl) \u003d 8 v (Fe 3 O 4) \u003d 0,344 mol. Tada pagal lygtį apskaičiuotas vandenilio chlorido kiekis (0,344 mol) bus mažesnis nei nurodyta problemos sąlygoje (0,904 mol). Todėl druskos rūgšties perteklius ir vyks kita reakcija:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (3).

Nustatykime, kiek geležies chlorido medžiagos susidarė dėl pirmosios reakcijos (indeksai žymi konkrečią reakciją):

v 1 (FeCl 2): ​​v (Fe 2 O 3) = 1:1 = 0,043 mol;

v 1 (FeCl 3): v (Fe 2 O 3) = 2:1;

v 1 (FeCl 3) = 2 × v (Fe 2 O 3) = 0,086 mol.

Nustatykime 1 reakcijoje nesureagavusio vandenilio chlorido kiekį ir 3 reakcijos metu susidariusios geležies (II) chlorido medžiagos kiekį:

v rem (HCl) \u003d v (HCl) - v 1 (HCl) \u003d 0,904 - 0,344 \u003d 0,56 mol;

v 3 (FeCl 2): ​​v rem (HCl) = 1:2;

v 3 (FeCl 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) \u003d 0,28 mol.

Nustatykime 2 reakcijos metu susidariusios FeCl 2 medžiagos kiekį, bendrą FeCl 2 medžiagos kiekį ir jos masę:

v 2 (FeCl 3) = v 1 (FeCl 3) = 0,086 mol;

v 2 (FeCl 2): ​​v 2 (FeCl 3) = 3:2;

v 2 (FeCl 2) = 3/2 × v 2 (FeCl 3) = 0,129 mol;

v suma (FeCl 2) \u003d v 1 (FeCl 2) + v 2 (FeCl 2) + v 3 (FeCl 2) \u003d 0,043 + 0,129 + 0,28 \u003d 0,452 mol;

m (FeCl 2) \u003d v suma (FeCl 2) × M (FeCl 2) \u003d 0,452 × 127 \u003d 57,404 g.

Nustatykime medžiagos kiekį ir geležies masę, kuri pateko į 2 ir 3 reakcijas:

v 2 (Fe): v 2 (FeCl 3) = 1:2;

v 2 (Fe) \u003d 1/2 × v 2 (FeCl 3) \u003d 0,043 mol;

v 3 (Fe): v rem (HCl) = 1:2;

v 3 (Fe) = 1/2 × v rem (HCl) = 0,28 mol;

v suma (Fe) \u003d v 2 (Fe) + v 3 (Fe) \u003d 0,043 + 0,28 \u003d 0,323 mol;

m (Fe) = v suma (Fe) × M (Fe) = 0,323 × 56 = 18,088 g.

Apskaičiuokime medžiagos kiekį ir vandenilio masę, išsiskiriančią 3 reakcijoje:

v (H 2) \u003d 1/2 × v rem (HCl) \u003d 0,28 mol;

m (H 2) \u003d v (H 2) × M (H 2) \u003d 0,28 × 2 = 0,56 g.

Nustatome gauto tirpalo m 'sol masę ir FeCl 2 masės dalį jame:

m’ sol \u003d m sol (HCl) + m (Fe 3 O 4) + m (Fe) - m (H 2);

Geležis

GELEŽIS-A; plg.

1. Cheminis elementas (Fe), kalusis, sidabrinis metalas, kuris jungiasi su anglimi ir sudaro plieną ir ketų.

2. Bendras švelnaus plieno, sidabro spalvos metalo, pavadinimas. Kalvė Vėjas barškina stogo geležį.

3. Apie tai, kas stipru, tvirta, stipru (apie išorines fizines savybes). Jūs turite savo rankas! // Apie tai, kas kieta, nelanksti (apie vidines moralines savybes). Jo charakteris yra.

4. Razg. Priemonės, turinčios liaukų medžiagų. Organizmui trūksta geležies. Gerai gerti. Obuoliuose yra

5. Razg. tech. Kompiuterių aparatinė įranga (priešingai nei programinė įranga). Pirkite trūkstamą geležį.

◊ Deginkite karšta geležimi. Išnaikinti, sunaikinti ką, griebtis kraštutinių, nepaprastų priemonių. Smūgiuokite, kol lygintuvas karštas (žr. Forge).

◁ Geležis; Liaukinis; geležies gabalas; Geležis (žr.).

geležies

(lot. Ferrum), periodinės sistemos VIII grupės cheminis elementas. Blizgus sidabriškai baltas metalas. Formuoja polimorfines modifikacijas; įprastoje temperatūroje α-Fe yra stabilus (kristalinė gardelė - kubinis kūno centras), kurio tankis yra 7,874 g / cm 3. α-Fe iki 769°C (Curie taško) feromagnetinis; t pl 1535°C. Oksiduojasi ore – padengtas biriomis rūdimis. Pagal elementų paplitimą gamtoje geležis yra 4 vietoje; sudaro apie 300 mineralų. Geležies lydiniai su anglimi ir kitais elementais sudaro apie 95% visų metalo gaminių (ketaus, plieno, ferolydinių). Gryna forma jis praktiškai nenaudojamas (kasdieniame gyvenime plieno arba ketaus gaminiai dažnai vadinami geležimi). Būtinas gyvūnų organizmų gyvybei; yra hemoglobino dalis.

GELEŽIS

GELEŽIS (lot. Ferrum), Fe (skaityti "ferrum"), cheminis elementas, atominis skaičius 26, atominė masė 55,847. Tiek lotyniško, tiek rusiško elemento pavadinimų kilmė nėra vienareikšmiškai nustatyta. Natūrali geležis yra keturių nuklidų mišinys (cm. NUKLIDAS) kurių masės numeriai 54 (natūralaus mišinio kiekis 5,82 masės%), 56 (91,66%), 57 (2,19%) ir 58 (0,33%). Dviejų išorinių elektronų sluoksnių konfigūracija 3 s 2 p 6 d 6 4s 2 . Paprastai sudaro junginius, kurių oksidacijos būsenos yra +3 (III valentas) ir +2 (II valentingumas). Taip pat žinomi junginiai, kurių geležies atomai yra oksidacijos būsenose +4, +6 ir kai kurie kiti.
Mendelejevo periodinėje sistemoje geležis yra įtraukta į VIIIB grupę. Ketvirtajame periode, kuriam priklauso geležis, šiai grupei priklauso ir kobaltas. (cm. COBALTAS) ir nikelio (cm. NIKELIS). Šie trys elementai sudaro triadą ir turi panašias savybes.
Neutralaus geležies atomo spindulys lygus 0,126 nm, Fe 2+ jono spindulys – 0,080 nm, o jono Fe 3+ – 0,067 nm. Geležies atomo nuoseklios jonizacijos energijos yra 7,893, 16,18, 30,65, 57, 79 eV. Elektronų giminingumas 0,58 eV. Pagal Paulingo skalę geležies elektronegatyvumas yra apie 1,8.
Didelio grynumo geležis yra blizgus, sidabriškai pilkas, kalus metalas, puikiai tinkantis įvairiems apdirbimo būdams.
Buvimas gamtoje
Žemės plutoje geležis yra plačiai paplitusi – ji sudaro apie 4,1% žemės plutos masės (4 vieta tarp visų elementų, 2 vieta tarp metalų). Yra žinoma daug geležies turinčių rūdų ir mineralų. Raudonoji geležies rūda (hematito rūda (cm. HEMATITAS), Fe2O3; yra iki 70% Fe), magnetinės geležies rūdos (magnetito rūdos (cm. MAGNETITAS), Fe3O4; sudėtyje yra 72,4 % Fe), rudosios geležies rūdos (rūdos hidrogoetito HFeO 2 n H 2 O), taip pat geležies rūda (siderito rūda (cm. SIDERITE), geležies karbonatas, FeCO 3; yra apie 48% Fe). Gamtoje taip pat yra didelių pirito telkinių. (cm. PIRITAS) FeS 2 (kiti pavadinimai – sieros piritai, geležies piritai, geležies disulfidas ir kiti), tačiau rūdos, turinčios didelį sieros kiekį, dar neturi praktinės reikšmės. Pagal geležies rūdos atsargas Rusija užima pirmąją vietą pasaulyje. Jūros vandenyje 1 10 -5 -1 10 -8% geležies.
Geležies gamybos istorija
Geležis suvaidino ir vaidina išskirtinį vaidmenį materialioje žmonijos istorijoje. Pirmoji į žmogaus rankas patekusi metalinė geležis tikriausiai buvo meteorinės kilmės. Geležies rūdos yra plačiai paplitusios ir dažnai randamos net Žemės paviršiuje, tačiau vietinė geležis ant paviršiaus yra itin reta. Tikriausiai prieš kelis tūkstančius metų žmogus pastebėjo, kad padegus laužą kai kuriais atvejais stebimas geležies susidarymas iš tų rūdos gabalėlių, kurie netyčia atsidūrė ugnyje. Deginant ugnį, geležies redukcija iš rūdos vyksta dėl rūdos reakcijos tiek tiesiogiai su anglimi, tiek su degimo metu susidariusiu anglies monoksidu (II) CO. Galimybė gauti geležį iš rūdų labai palengvino fakto atradimą, kad rūdą kaitinant anglimi susidaro metalas, kurį vėliau kalimo metu galima toliau gryninti. Geležies gavimas iš rūdos naudojant sūrio gamybos procesą buvo išrastas Vakarų Azijoje II tūkstantmetyje prieš Kristų. e. Laikotarpis nuo IX iki VII a. pr. Kr e., kai geležies metalurgija išsivystė tarp daugelio Europos ir Azijos genčių, ji buvo vadinama geležies amžiumi, (cm. GELEŽIES AMŽIUS) po bronzos amžiaus (cm. BRONZOS AMŽIAUS). Tobulėjus pūtimo būdams (natūralią trauką pakeitė kailiai) ir padidinus židinio aukštį (atsirado žemašakės krosnys) pradėtas gaminti ketus, kuris Vakarų Europoje pradėtas plačiai lydyti nuo XIV a. amžiaus. Gautas ketus buvo paverstas plienu. Nuo XVIII amžiaus vidurio aukštakrosnių procese vietoj medžio anglies pradėtas naudoti anglių koksas. (cm. COKE). Ateityje geležies gamybos iš rūdos metodai buvo gerokai patobulinti, o šiuo metu tam naudojami specialūs įrenginiai - aukštakrosnės, deguonies keitikliai, elektros lanko krosnys.
Fizinės ir cheminės savybės
Esant temperatūrai nuo kambario temperatūros iki 917 °C, taip pat temperatūrų diapazone nuo 1394 iki 1535 °C, a-Fe egzistuoja su kubinėmis kūno centro grotelėmis; kambario temperatūroje gardelės parametras a = 0,286645 nm. Esant 917–1394 °C temperatūrai, b-Fe yra stabilus su kubine į veidą orientuota gardelė T (a = 0,36468 nm). Esant temperatūrai nuo kambario temperatūros iki 769 °C (vadinamasis Curie taškas (cm. CURIE TAŠKAS)) geležis pasižymi stipriomis magnetinėmis savybėmis (sakoma, kad ji feromagnetinė), aukštesnėje temperatūroje geležis elgiasi kaip paramagnetas. Kartais paramagnetinis a-Fe su kubine kūno centre esančia grotelėmis, stabilus 769–917 ° C temperatūroje, laikomas geležies g modifikacija, o b-Fe, stabilus aukštoje temperatūroje (1394–1535 ° C), tradiciškai vadinamas d-Fe (keturių geležies modifikacijų - a, b, g ir d - egzistavimo idėja kilo tada, kai rentgeno difrakcijos analizė dar neegzistavo ir nebuvo objektyvios informacijos apie vidinę geležies struktūrą. geležis). Lydymosi temperatūra 1535 °C, virimo temperatūra 2750 °C, tankis 7,87 g / cm3. Standartinis Fe 2+ /Fe 0 poros potencialas yra -0,447V, Fe 3+ /Fe 2+ poros +0,771V.
Laikant ore iki 200 °C temperatūroje, geležis palaipsniui pasidengia tankia oksido plėvele, kuri neleidžia toliau oksiduotis metalui. Drėgname ore geležis pasidengia biriu rūdžių sluoksniu, kuris netrukdo deguoniui ir drėgmei patekti į metalą ir jį sunaikinti. Rūdys neturi pastovios cheminės sudėties, apytiksliai jos cheminė formulė gali būti parašyta Fe 2 O 3 xH 2 O.
Kaitinama geležis reaguoja su deguonimi. Geležis deginant ore susidaro Fe 2 O 3 oksidas, o degant gryname deguonyje susidaro Fe 3 O 4 oksidas. Kai deguonis arba oras praeina per išlydytą geležį, susidaro FeO oksidas. Kaitinant sierą ir geležies miltelius, susidaro sulfidas, kurio apytikslę formulę galima parašyti FeS.
Kaitinant geležis reaguoja su halogenais (cm. HALOGENAI). Kadangi FeF 3 yra nelakus, geležis yra atspari fluorui iki 200-300°C temperatūros. Chloruojant geležį (apie 200°C temperatūroje), susidaro lakusis FeCl 3. Jei geležies ir bromo sąveika vyksta kambario temperatūroje arba kaitinant ir esant padidintam bromo garų slėgiui, susidaro FeBr 3. Kaitinant, FeCl 3 ir ypač FeBr 3 atskiria halogeną ir virsta geležies (II) halogenidais. Kai geležis ir jodas sąveikauja, susidaro Fe 3 I 8 jodidas.
Kaitinant geležis reaguoja su azotu, sudarydama geležies nitridą Fe 3 N, su fosforu, sudarydama FeP, Fe 2 P ir Fe 3 P fosfidus, su anglimi, sudarydama Fe 3 C karbidą, su siliciu, sudarydama keletą silicidų, pavyzdžiui, FeSi .
Esant padidintam slėgiui, metalinė geležis reaguoja su anglies monoksidu CO, o skysta, normaliomis sąlygomis susidaro lengvai lakus geležis pentakarbonilo Fe (CO) 5. Taip pat žinomi Fe2(CO)9 ir Fe3(CO)12 kompozicijų geležies karbonilai. Geležies karbonilai naudojami kaip pradinės medžiagos organinių geležies junginių, įskaitant feroceną, sintezei (cm. FEROCENAS) kompozicija.
Gryna metalinė geležis yra stabili vandenyje ir atskiestuose šarmų tirpaluose. Koncentruotose sieros ir azoto rūgštyse geležis netirpsta, nes stipri oksido plėvelė pasyvina jos paviršių.
Su druskos rūgštimi ir praskiestomis (apie 20 %) sieros rūgštimis geležis reaguoja sudarydama geležies (II) druskas:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
Kai geležis sąveikauja su maždaug 70% sieros rūgšties, reakcija vyksta ir susidaro geležies (III) sulfatas:
2Fe + 4H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O
Geležies oksidas (II) FeO turi bazines savybes, jis atitinka bazę Fe (OH) 2. Geležies oksidas (III) Fe 2 O 3 yra silpnai amfoterinis, jis atitinka net silpnesnį už Fe (OH) 2 bazę Fe (OH) 3, kuris reaguoja su rūgštimis:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O
Geležies hidroksidas (III) Fe(OH) 3 pasižymi silpnomis amfoterinėmis savybėmis; jis gali reaguoti tik su koncentruotais šarmų tirpalais:
Fe (OH) 3 + KOH \u003d K
Taip susidarę geležies (III) hidroksokompleksai yra stabilūs stipriai šarminiuose tirpaluose. Kai tirpalai skiedžiami vandeniu, jie sunaikinami ir nusėda geležies (III) Fe (OH) 3 hidroksidas.
Geležies (III) junginius tirpaluose redukuoja metalinė geležis:
Fe + 2FeCl 3 \u003d 3FeCl 2
Laikant vandeninius geležies (II) druskų tirpalus, stebima geležies (II) oksidacija į geležį (III):
4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Fe (OH) Cl 2
Iš vandeniniuose tirpaluose esančių geležies (II) druskų stabili yra Mohro druska - dvigubas amonio sulfatas ir geležies (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.
Geležis (III) gali sudaryti dvigubus sulfatus su viengubo krūvio alūno tipo katijonais, pvz., KFe (SO 4) 2 - kalio geležies alūnas, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - geležies amonio alūnas ir kt.
Dujiniam chlorui arba ozonui veikiant šarminius geležies (III) junginių tirpalus, susidaro geležies (VI) junginiai - feratai, pavyzdžiui, kalio feratas (VI) K 2 FeO 4. Yra pranešimų apie geležies (VIII) junginių susidarymą veikiant stiprioms oksiduojančioms medžiagoms.
Geležies (III) junginiams tirpale aptikti naudojama kokybinė Fe 3+ jonų reakcija su tiocianato jonais CNS -. Fe 3+ jonams sąveikaujant su CNS – anijonais, susidaro ryškiai raudonas geležies tiocianatas Fe(CNS) 3. Kitas Fe 3+ jonų reagentas yra kalio heksacianoferatas (II) K 4 (anksčiau ši medžiaga buvo vadinama geltona kraujo druska). Kai Fe 3+ ir 4- jonai sąveikauja, nusėda ryškiai mėlynos nuosėdos.
Kalio heksacianoferato (III) K 3 tirpalas, anksčiau vadinamas raudonąja kraujo druska, gali būti Fe 2+ jonų reagentas tirpale. Fe 3+ ir 3- jonų sąveikos metu iškrenta tokios pat sudėties ryškiai mėlynos nuosėdos, kaip ir Fe 3+ ir 4- jonų sąveikos atveju.
Geležies lydiniai su anglimi
Geležis daugiausia naudojama lydiniuose, pirmiausia lydiniuose su anglimi – įvairiais ketaus ir plieno. Ketaus anglies kiekis yra didesnis nei 2,14 masės% (dažniausiai 3,5-4%), pliene - mažesnis (dažniausiai 0,8-1%).
Ketus gaunamas aukštakrosnėse. Aukštakrosnė yra milžiniškas (iki 30-40 m aukščio) nupjautas kūgis, viduje tuščiaviduris. Aukštakrosnės sienos iš vidaus išklotos ugniai atspariomis plytomis, mūro storis keli metrai. Iš viršaus praturtinta (išlaisvinta iš atliekų) geležies rūda, reduktorius koksas (specialios rūšies kietosios akmens anglys, kurioms taikomas koksavimas - kaitinamos maždaug 1000 ° C temperatūroje be oro), taip pat lydančios medžiagos (kalkakmenis ir kt.), prisideda prie atskyrimo nuo lydyto metalo priemaišų – šlako. Iš apačios į aukštakrosnę paduodamas pūtimas (grynas deguonis arba deguonimi praturtintas oras). Į aukštakrosnę kraunamoms medžiagoms leidžiantis žemyn, jų temperatūra pakyla iki 1200-1300 °C. Dėl redukcijos reakcijų, vykstančių daugiausia dalyvaujant koksui C ir CO:
Fe 2 O 3 + 3C \u003d 2Fe + 3CO;
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
susidaro metalinė geležis, kuri prisisotina anglies ir teka žemyn.
Šis lydalas periodiškai išleidžiamas iš aukštakrosnės per specialią angą – čiaupo angą – ir leidžiama lydalui sustingti specialiomis formomis. Ketaus yra baltas, vadinamasis ketus (iš jo gaminamas plienas) ir pilkasis, arba ketus. Baltasis ketus yra kietas anglies tirpalas geležyje. Pilko ketaus mikrostruktūroje galima išskirti grafito mikrokristalus. Dėl grafito pilkasis ketus palieka žymę ant balto popieriaus.
Ketus yra trapus, smūgiuojant dūriu, todėl iš jo negalima pagaminti spyruoklių, spyruoklių ir bet kokių gaminių, kurie turi veikti lenkiant.
Kietasis ketus yra lengvesnis už išlydytą, todėl kietėdamas nesusitraukia (kaip įprasta kietėjant metalams ir lydiniams), o plečiasi. Ši funkcija leidžia iš ketaus gaminti įvairius liejinius, taip pat naudoti jį kaip medžiagą meniniam liejimui.
Jei ketaus anglies kiekis sumažinamas iki 1,0-1,5%, susidaro plienas. Plienas yra anglinis (tokiuose plienuose nėra kitų komponentų, išskyrus Fe ir C) ir legiruotas (tokiuose plienuose yra chromo, nikelio, molibdeno, kobalto ir kitų metalų priedų, gerinančių mechanines ir kitas plieno savybes).
Plienas gaunamas apdorojant ketų ir metalo laužą deguonies keitiklyje, elektros lanko arba atviro židinio krosnyje. Tokio apdorojimo metu anglies kiekis lydinyje sumažinamas iki reikiamo lygio, kaip sakoma, anglies perteklius išdega.
Plieno fizinės savybės gerokai skiriasi nuo ketaus savybių: plienas yra elastingas, jį galima kalti, valcuoti. Kadangi plienas, skirtingai nei ketus, kietėjimo metu susitraukia, gaunami plieno liejiniai yra suspaudžiami valcavimo staklynuose. Po valcavimo metalo tūryje išnyksta tuštumos ir apvalkalai, kurie atsirado lydalo kietėjimo metu.
Plieno gamyba Rusijoje turi senas gilias tradicijas, o mūsų metalurgų gaunamas plienas yra aukštos kokybės.
Geležies, jos lydinių ir junginių naudojimas
Gryna geležis naudojama gana ribotai. Jis naudojamas elektromagnetinių šerdžių gamyboje, kaip cheminių procesų katalizatorius ir kai kuriems kitiems tikslams. Tačiau geležies lydiniai – ketus ir plienas – sudaro šiuolaikinių technologijų pagrindą. Taip pat plačiai naudojami daugelis geležies junginių. Taigi, geležies (III) sulfatas naudojamas vandens valymui, geležies oksidai ir cianidas naudojami kaip pigmentai dažų gamyboje ir pan.
geležies organizme
Geležis yra visuose augaluose ir gyvūnuose kaip mikroelementas. (cm. MIKROELEMENTAI) tai yra labai mažais kiekiais (vidutiniškai apie 0,02 %). Tačiau geležies bakterijos (cm. GELEŽINĖS BAKTERIJOS), naudojant geležies (II) oksidacijos į geležį (III) energiją chemosintezei (cm. CHEMOSINTEZĖ), savo ląstelėse gali sukaupti iki 17-20% geležies. Pagrindinė geležies biologinė funkcija yra dalyvavimas deguonies pernešime ir oksidaciniuose procesuose. Geležis šią funkciją atlieka kaip sudėtinių baltymų – hemoproteinų – dalis. (cm. HEMOPROTEIDAI), kurio protezinė grupė yra geležies porfirino kompleksas – hemas (cm. GEM). Tarp svarbiausių hemoproteinų kvėpavimo pigmentai yra hemoglobinas. (cm. HEMOGLOBINAS) ir mioglobinas (cm. MIOGLOBINAS) universalūs elektronų nešikliai ląstelių kvėpavimo, oksidacijos ir citochromo fotosintezės reakcijose, (cm. CITOCHROMAI) katalozės ir peroksido fermentai ir kt. Kai kurių bestuburių organizme geležies turinčių kvėpavimo pigmentų heloeritrino ir chlorokruorino struktūra skiriasi nuo hemoglobino. Hemoproteinų biosintezės metu geležis patenka į juos iš baltymo feritino. (cm. FERITINAS) kuri kaupia ir transportuoja geležį. Šis baltymas, kurio vienoje molekulėje yra apie 4500 geležies atomų, yra sutelktas žinduolių ir žmonių kepenyse, blužnyje, kaulų čiulpuose ir žarnyno gleivinėje. Žmogaus paros geležies poreikį (6-20 mg) perteklius dengia maistas (geležies gausu mėsoje, kepenyse, kiaušiniuose, duonoje, špinatuose, burokėliuose ir kt.). Vidutinio žmogaus (kūno svoris 70 kg) organizme yra 4,2 g geležies, 1 litre kraujo yra apie 450 mg. Trūkstant geležies organizme, išsivysto liaukų anemija, kuri gydoma geležies turinčiais vaistais. Geležies preparatai taip pat naudojami kaip bendras tonikas. Perteklinė geležies dozė (200 mg ar daugiau) gali būti toksiška. Geležis taip pat būtina normaliam augalų vystymuisi, todėl yra mikrotrąšų geležies preparatų pagrindu.


enciklopedinis žodynas. 2009 .

Sinonimai:

Pažiūrėkite, kas yra „geležis“ kituose žodynuose:

    Geležis – gaukite veikiantį „Auchan“ nuolaidų kuponą „Akademikoje“ arba įsigykite pigų lygintuvą su nemokamu pristatymu „Auchan“ išpardavimuose

    trečia salė (-ės) zo pietų, vakarų. metalas, trupintuvas, išlydytas iš rūdos ketaus pavidalu ir iš pastarosios kaltas po žydinčiu plaktuku. Sujungus su anglimi, susidaro plienas. Geležis parduodama kaip: juostelė arba aukštos kokybės; pirma tiesiai... Dahlio aiškinamasis žodynas

    GELEŽIS- GELEŽIS, Ferrum (Fe), sunkusis metalas, priklausantis Mendelejevo periodinės sistemos VIII grupei. At. V. 55,84(0=16), ir du izotopai su at. V. 56 ir 54. Pure Zh. yra sidabriškai baltos spalvos; plaka V. 7,88; jis yra minkštesnis ir daugiau ... Didžioji medicinos enciklopedija

    Ferro; ferrum, verkti; techninė įranga Rusų sinonimų žodynas. geležies n., sinonimų skaičius: 18 automobilių (369) ... Sinonimų žodynas

    GELEŽIS- žr. GELEŽIS (Fe). Paviršiniuose vandenyse geležies kiekis labai skiriasi. Požeminiuose vandens šaltiniuose ir pelkių vandenyse jo koncentracija siekia keliasdešimt mg/l. Smarkiai padaugėja geležies vandens telkiniuose, kai jie užteršti nuotekomis ... ... Žuvų ligos: vadovas

  • Pavadinimas - Fe (geležis);
  • Laikotarpis - IV;
  • Grupė - 8 (VIII);
  • Atominė masė - 55,845;
  • Atominis skaičius - 26;
  • Atomo spindulys = 126 pm;
  • Kovalentinis spindulys = 117 pm;
  • Elektronų pasiskirstymas - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ;
  • t lydymosi = 1535°C;
  • virimo temperatūra = 2750°C;
  • Elektronegatyvumas (pagal Paulingą / pagal Alpredą ir Rochovą) = 1,83 / 1,64;
  • Oksidacijos būsena: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
  • Tankis (n.a.) \u003d 7,874 g / cm 3;
  • Molinis tūris = 7,1 cm 3 / mol.

Geležies junginiai:

Geležis yra labiausiai paplitęs metalas Žemės plutoje (5,1 % masės) po aliuminio.

Žemėje laisvos būklės geležis randama nedideliais kiekiais grynuolių pavidalu, taip pat nukritusiuose meteorituose.

Pramoniniu būdu geležis kasama geležies rūdos telkiniuose, iš geležies turinčių mineralų: magnetinės, raudonosios, rudosios geležies rūdos.

Reikia pasakyti, kad geležis yra daugelio natūralių mineralų dalis, lemianti jų natūralią spalvą. Mineralų spalva priklauso nuo geležies jonų koncentracijos ir santykio Fe 2+ /Fe 3+ , taip pat nuo šiuos jonus supančių atomų. Pavyzdžiui, geležies jonų priemaišos turi įtakos daugelio brangakmenių ir pusbrangių akmenų spalvai: topazo (nuo šviesiai geltonos iki raudonos), safyrų (nuo mėlynos iki tamsiai mėlynos), akvamarinų (nuo šviesiai mėlynos iki žalsvai mėlynos) ir taip toliau.

Geležies randama gyvūnų ir augalų audiniuose, pavyzdžiui, suaugusio žmogaus organizme yra apie 5 g geležies. Geležis yra gyvybiškai svarbus elementas, ji yra hemoglobino baltymo dalis, dalyvaujanti pernešant deguonį iš plaučių į audinius ir ląsteles. Kai žmogaus organizme trūksta geležies, išsivysto anemija (geležies stokos anemija).


Ryžiai. Geležies atomo sandara.

Geležies atomo elektroninė konfigūracija yra 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (žr. Elektroninė atomų sandara). Formuojant cheminius ryšius su kitais elementais, gali dalyvauti 2 išoriniame 4s lygyje esantys elektronai + 6 3d polygio elektronai (iš viso 8 elektronai), todėl junginiuose geležis gali įgyti oksidacijos būsenas +8, +6, +4, +3, +2, +1, (dažniausiai yra +3, +2). Geležis turi vidutinį cheminį aktyvumą.


Ryžiai. Geležies oksidacijos būsenos: +2, +3.

Fizinės geležies savybės:

  • sidabro-balto metalo;
  • gryna forma yra gana minkštas ir plastikinis;
  • turi gerą šilumos ir elektros laidumą.

Geležis egzistuoja keturių modifikacijų pavidalu (jos skiriasi kristalinės gardelės struktūra): α-geležis; β-geležies; γ-geležies; δ-geležis.

Geležies cheminės savybės

  • reaguoja su deguonimi, priklausomai nuo temperatūros ir deguonies koncentracijos, gali susidaryti įvairūs produktai arba geležies oksidacijos produktų mišinys (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4):
    3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4;
  • Geležies oksidacija žemoje temperatūroje:
    4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3;
  • reaguoja su vandens garais:
    3Fe + 4H2O \u003d Fe3O4 + 4H2;
  • smulkiai susmulkinta geležis reaguoja kaitinant su siera ir chloru (geležies sulfidu ir chloridu):
    Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3;
  • aukštoje temperatūroje reaguoja su siliciu, anglimi, fosforu:
    3Fe + C = Fe3C;
  • su kitais metalais ir su nemetalais geležis gali sudaryti lydinius;
  • geležis išstumia mažiau aktyvius metalus iš jų druskų:
    Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu;
  • su praskiestomis rūgštimis geležis veikia kaip reduktorius, sudarydamas druskas:
    Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2;
  • su praskiesta azoto rūgštimi geležis sudaro įvairius rūgšties redukcijos produktus, priklausomai nuo jos koncentracijos (N 2, N 2 O, NO 2).

Geležies gavimas ir naudojimas

Gaunama pramoninė geležis lydymas ketaus ir plieno.

Ketus yra geležies lydinys su silicio, mangano, sieros, fosforo, anglies priemaišomis. Anglies kiekis ketuje viršija 2 % (pliene – mažiau nei 2 %).

Gryna geležis gaunama:

  • deguonies konverteriuose, pagamintuose iš ketaus;
  • geležies oksidų redukcija vandeniliu ir dvivalenčiu anglies monoksidu;
  • atitinkamų druskų elektrolizė.

Ketus gaunamas iš geležies rūdos redukuojant geležies oksidus. Ketaus lydoma aukštakrosnėse. Koksas naudojamas kaip šilumos šaltinis aukštakrosnėje.

Aukštakrosnė yra labai sudėtinga kelių dešimčių metrų aukščio techninė konstrukcija. Jis klojamas iš ugniai atsparių plytų ir yra apsaugotas išoriniu plieniniu korpusu. 2013 m. didžiausią aukštakrosnę Pietų Korėjoje pastatė plieno įmonė POSCO metalurgijos gamykloje Kwangyang mieste (krosnies tūris po modernizavimo buvo 6 000 kubinių metrų, o metinė talpa 5 700 000 tonų).


Ryžiai. Aukštakrosnė.

Geležies lydymo procesas aukštakrosnėje tęsiasi kelis dešimtmečius, kol baigsis krosnis.


Ryžiai. Geležies lydymo procesas aukštakrosnėje.

  • sodrintos rūdos (magnetinė, raudonoji, rudoji geležies rūda) ir koksas pilamos per viršutinę dalį, esančią pačiame aukštakrosnės viršuje;
  • geležies išgavimo iš rūdos procesai, veikiant anglies monoksidui (II), vyksta vidurinėje aukštakrosnės dalyje (šachtos) 450–1100 ° C temperatūroje (geležies oksidai redukuojami į metalą):
    • 450-500°C – 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2;
    • 600°C – Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2;
    • 800°C - FeO + CO = Fe + CO 2;
    • dalis geležies oksido redukuojama koksu: FeO + C = Fe + CO.
  • lygiagrečiai vyksta silicio ir mangano oksidų (įeinančių į geležies rūdą priemaišų pavidalu) redukcijos procesas, silicis ir manganas yra lydymo ketaus dalis:
    • SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO;
    • Mn 2 O 3 + 3C \u003d 2Mn + 3CO.
  • terminio kalkakmenio skilimo metu (įvedamas į aukštakrosnę) susidaro kalcio oksidas, kuris reaguoja su rūdoje esančiais silicio ir aliuminio oksidais:
    • CaCO 3 \u003d CaO + CO 2;
    • CaO + SiO 2 \u003d CaSiO 3;
    • CaO + Al 2 O 3 \u003d Ca (AlO 2) 2.
  • esant 1100°C, geležies redukcijos procesas sustoja;
  • žemiau šachtos yra garinė, plačiausia aukštakrosnės dalis, po kuria yra pečius, kuriame išdega koksas ir susidaro skysti lydymosi produktai - ketus ir šlakas, kurie kaupiasi pačiame krosnies apačioje. - židinys;
  • viršutinėje židinio dalyje esant 1500°C temperatūrai pučiamo oro srove vyksta intensyvus kokso degimas: C + O 2 = CO 2 ;
  • eidamas per karštą koksą, anglies monoksidas (IV) virsta anglies monoksidu (II), kuris yra geležies reduktorius (žr. aukščiau): CO 2 + C \u003d 2CO;
  • kalcio silikatų ir aliumosilikatų suformuoti šlakai yra virš ketaus, apsaugantys jį nuo deguonies poveikio;
  • per specialias angas, esančias skirtinguose židinio lygiuose, į lauką išleidžiamas ketus ir šlakas;
  • Didžioji dalis ketaus patenka į tolesnį perdirbimą – plieno lydymą.

Plienas lydomas iš ketaus ir metalo laužo konverterio metodu (židinys jau pasenęs, nors vis dar naudojamas) arba elektriniu lydymu (elektrinėse krosnyse, indukcinėse krosnyse). Proceso (geležies apdirbimo) esmė – sumažinti anglies ir kitų priemaišų koncentraciją oksiduojant deguonimi.

Kaip minėta aukščiau, anglies koncentracija pliene neviršija 2%. Dėl šios priežasties plienas, skirtingai nei ketus, yra gana lengvai kaldinamas ir valcuojamas, todėl iš jo galima gaminti įvairius didelio kietumo ir stiprumo gaminius.

Plieno kietumas priklauso nuo anglies kiekio (kuo daugiau anglies, tuo kietesnis plienas) tam tikros plieno rūšies ir terminio apdorojimo sąlygomis. Grūdinant (lėtas aušinimas) plienas tampa minkštas; gesinant (greitai aušinant) plienas tampa labai kietas.

Norint suteikti plienui norimas specifines savybes, į jį dedama legiruojančių priedų: chromo, nikelio, silicio, molibdeno, vanadžio, mangano ir kt.

Ketus ir plienas yra svarbiausios konstrukcinės medžiagos daugumoje šalies ekonomikos sektorių.

Geležies biologinis vaidmuo:

  • suaugusio žmogaus organizme yra apie 5 g geležies;
  • geležis vaidina svarbų vaidmenį kraujodaros organų darbe;
  • geležis yra daugelio sudėtingų baltymų kompleksų (hemoglobino, mioglobino, įvairių fermentų) dalis.

Geležies junginių tapatumui HF nustatyti aprašyti du metodai (A ir B) geležies (Fe 2+) ir trijų (A, B ir C) geležies oksido (Fe 3+) jonų identifikavimui. Juodosios geležies atradimas (A metodas) pagrįstas bandomosios medžiagos apdorojimu praskiesta druskos rūgštimi, kad geležis būtų jonizuota, o gauto tirpalo apdorojimas kalio fericianido (raudonosios kraujo druskos) tirpalu. ). Dėl to susidaro mėlynos nuosėdos. Šis juodosios geležies atradimo metodas pagrįstas šiomis reakcijomis:

Fericianido jonas oksiduoja juodąją geležį į oksidą, o pats redukuojasi į ferocianidą. Po to nusėda kintamos sudėties mėlynas pigmentas - Fe43 nK4 mH2O, kur n = 0,3-0,8; m = 12-24; supaprastintai – KFe (Prūsijos mėlyna, Turbulo mėlyna, Paryžiaus mėlyna).

Reikėtų pažymėti, kad tas pats mėlynas pigmentas gaunamas atidarius geležies oksidą pagal A metodą, veikiant kalio ferocianido (geltonosios kraujo druskos) tirpalu geležies oksido druskos tirpalui, kaip parodyta aukščiau pateiktoje lygtyje. Prūsijos mėlynojo nuosėdos netirpsta praskiestose mineralinėse rūgštyse, todėl jos ruošiamos rūgščioje aplinkoje. Įdomu tai, kad Fe 2+ jonai su kalio ferocianidu (K 4 ) sudaro baltas nuosėdas Fe 2 , kurios rūgštinėje terpėje lengvai oksiduojasi įvairių oksiduojančių medžiagų (KBrO 3, K 2 Cr 2 O 7 ) ir virsta Prūsijos mėlyna. Fe 3+ jonai su kalio fericianidu (K 3 ) nenusėda, tačiau tirpalas įgauna tamsiai rudą spalvą. Farmakopėjiniai Fe 2+ ir Fe 3+ jonų atradimo metodai, pagrįsti Prūsijos mėlynos spalvos susidarymu atitinkamai K3 ir K4 veikiant, leidžia atskirti šiuos jonus, tačiau jų pagalba sunku atskirti. juodosios geležies preparatas, turintis geležies oksido mišinio iš geležies oksido preparato, kuriame yra juodosios geležies mišinio. Šiuo atžvilgiu B metodas taip pat taikomas geležies oksidui HF, pagrįstas geležies tiocianatų, kurie tirpalą nuspalvina raudona spalva, susidarymo reakcija. Tiocianato kompleksų stabilumo konstantos nėra didelės, todėl nustatymui reikalinga didelė ligandų koncentracija. Tirpale susidaro nemažai kompleksų, kurie skiriasi absorbcijos maksimumu ir jo intensyvumu.

Priklausomai nuo rodonido jono koncentracijos, susidaro įvairių kompozicijų kompleksai, kurių rodanido jono koordinacinis skaičius yra nuo 1 iki 6:

Tai viena specifiškiausių reakcijų į geležies oksidą. Reikėtų nepamiršti, kad tai ne visada teigiama, nes daugelis medžiagų, kurios sudaro stipresnius kompleksus su Fe 3+ nei rodonido jonas, trukdo spalvos išvaizdai. Tokios medžiagos yra fosforo, oksalo, vyno, citrinų rūgštys ir jų druskos.


Dažnas reagentas geležies jonams aptikti oksidacijos būsenose +2 ir +3 yra amonio sulfidas. Abiem atvejais iškrenta juodos geležies sulfidų nuosėdos. Tam tikras skirtumas pastebimas, kai šias nuosėdas ištirpsta mineralinėse rūgštyse: ištirpus geležies sulfidui susidaro skaidrus bespalvis tirpalas, o ištirpus geležies sulfidui, dėl sieros susidarymo gaunamas drumstas tirpalas. Sieros iš dalies yra geležies sulfido oksido nuosėdose, o iš dalies susidaro oksiduojant vandenilio sulfidą Fe 3+ jonu:

FeS + 2HCl → H2S + FeCl2

Fe2S3 + 4HCl → 2FeCl2 + 2H2S + S↓

Nagrinėjami geležies nustatymo metodai leidžia ją aptikti tik preparatuose, kuriuose yra paprastų vandenyje tirpių geležies druskų, pavyzdžiui, geležies geležies sulfatas, geležies laktatas, feramidas ir kt. Preparatai, kurie yra stiprūs kompleksiniai geležies junginiai (feroceronas, natrio oksiferriskarbonis) arba netirpus vandenyje (tabletės "Kaferid"), iš anksto mineralizuotas, kad geležis būtų perkelta į tirpalą.

Reakcijų vykdymas

Bendra reakcija į juodąją ir oksidinę geležį.

Į geležies arba oksidinės geležies druskos tirpalą (apie 0,02 g geležies jonų) įpilama amonio sulfido tirpalo; susidaro juodos nuosėdos, tirpios praskiestose mineralinėse rūgštyse.

Juodosios geležies atradimas.

Į 2 ml geležies druskos tirpalo (apie 0,02 g geležies jonų) įpilama 0,5 ml praskiestos druskos rūgšties ir 1 ml kalio fericianido tirpalo; susidaro mėlynos nuosėdos.

Geležies oksido atradimas.

A. Į 2 ml geležies oksido druskos tirpalo (apie 0,001 g geležies jonų) įlašinti 0,5 ml praskiestos druskos rūgšties ir 1-2 lašus kalio ferocianido tirpalo; susidaro mėlynos nuosėdos.

B. Į 2 ml geležies oksido druskos tirpalo (apie 0,001 g geležies jonų) įlašinti 0,5 ml praskiestos druskos rūgšties ir 1-2 lašus amonio tiocianato tirpalo; pasirodo raudona spalva.

§2. Cinko jono, Zn 2+, atradimas

Pateikti du metodai cinko jonui aptikti GPXI. Pirmasis metodas pagrįstas cinko sulfido susidarymu. Cinko sulfido nusodinimas vyksta iš tirpalų, kurių pH yra 2-9 zonoje. Esant pH<2 сульфид цинка не образуется; при рН >9, susidaro tetrahidroksocinkato jonas 2– Šiuo atžvilgiu neaiškus GF reikalavimas dėl pradinio cinko druskos tirpalo reakcijos (jis turi būti neutralus). Jei cinko sulfatas ištirpinamas vandenyje, tirpalas natūraliai bus šiek tiek rūgštus dėl druskos hidrolizės.

Yra keletas vandenyje netirpių cinko preparatų, pavyzdžiui, cinko oksidas; undecileno rūgšties cinko druska, kuri yra preparatų "Undecin", "Zinkundan" dalis. Cinko perkėlimas į tirpalą iš šių preparatų gali būti atliekamas apdorojant preparatus praskiesta druskos rūgštimi arba natrio hidroksido tirpalu, tačiau iš gautų tirpalų cinko sulfidas nenusėda, nes jų pH yra už leistinos zonos. Tokius tirpalus pirmiausia reikia neutralizuoti. Po to į anksčiau neutralizuotą tirpalą galima ir būtina įpilti praskiestos acto rūgšties, o po to – vandenilio sulfido arba natrio sulfido tirpalą.

Antrasis metodas pagrįstas cinko jono reakcija su kalio ferocianidu, dėl kurio susidaro baltos cinko ir kalio heksacianoferato (II) dvigubos druskos nuosėdos, kurių sudėtis yra tokia:

3Zn 2+ + 2K4 → K2Zn32↓ + 6K+

Šis metodas yra patogus, nes leidžia atidaryti cinką stipriai rūgštiniuose tirpaluose. Tačiau cinkas nenusėda iš šarminių tirpalų, veikiant kalio ferocianidui. Veikiant šarminių šarmų tirpalams, dvigubos cinko ir kalio heksacianoferato (II) druskos nuosėdos ištirpsta:

K 2 Zn 3 2 + 12OHˉ → 24– + 32– + 2K+

Reakcijų vykdymas

A. Į 2 ml neutralaus cinko druskos tirpalo (0,005-0,02 g cinko jonų) įpilama 0,5 ml natrio sulfido arba vandenilio sulfido tirpalo; susidaro baltos nuosėdos, netirpios praskiestoje acto rūgštyje ir lengvai tirpios praskiestoje druskos rūgštyje.

B. Į 2 ml cinko druskos tirpalo (0,005-0,02 g cinko jonų) įpilama 0,5 ml kalio ferocianido tirpalo; susidaro baltos nuosėdos, netirpios praskiestoje druskos rūgštyje.

§3. Sidabro jonų atradimas, Ag+

Vandenilio sulfidui ir amonio sulfidui veikiant tirpalą, kuriame yra sidabro jonų, nusėda juodasis sidabro sulfidas Ag2S. Sidabro sulfidas taip pat susidaro veikiant vandenilio sulfidui metaliniam sidabrui esant atmosferos deguoniui, tačiau ši reakcija vyksta labai lėtai:

4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S ↓ + 2H2O.

Dėl labai mažo Ag2S tirpumo ir mažo Ag2S/2Ag sistemos potencialo sidabro sulfidas gali susidaryti ir nesant atmosferos deguonies:

2Ag + H2S = Ag2S ↓ + H2.

Sidabro sulfidas netirpsta šarminių metalų sulfidų ir polisulfidų tirpaluose. Jis netirpsta mineralinių rūgščių tirpaluose, išskyrus azoto rūgštį:

3Ag2S + 8HNO3 = 6AgNO3 + 2NO + 3S + 4H2O.

Tačiau dėl AgSH, Ag(SH)2- ir Ag2S(SH)22- kompleksinių junginių susidarymo Ag2S tirpumas mineralinėse rūgštyse pastebimai padidėja. Sidabro aptikimo riba yra 1 μg. Sidabro aptikimui trukdo jonai Cu2+, Hg2+, Bi3+, Sn (II, IV), kurie stipriai rūgštiniuose tirpaluose formuoja sulfidus.

Šarminių metalų chloridai, bromidai ir jodidai. Sąveikaujant su sidabro jonais, susidaro sūrios baltos, šviesiai geltonos ir geltonos spalvos AgCl, AgBr ir Agl nuosėdos. Didėjant Cl-, Br- ir I- jonų koncentracijai, sidabro halogenidų tirpumas didėja, nes susidaro kompleksiniai junginiai.AgX 2– ir AgX 4 3– daugiausia susidaro nedideli kiekiai, AgX 3 2– taip pat susidaro. Sidabro chloridas ištirpsta amoniako ir amonio karbonato tirpale, nes dėl rūgščių ir šarmų reakcijų jame yra pakankamai amoniako:

AgCl + 2NH 3 \u003d Ag (NH 3) 2 Cl

NH4+ + H2O = NH3 + H3O+,

CO 3 2– + H 2 O \u003d HCO 3 - + OH-.

Sidabro jodidas netirpus NH 3, sidabro bromidas iš dalies ištirpsta, o tai atitinka tirpumo produktų vertes. Visi sidabro halogenidai lengvai tirpsta kalio cianido arba natrio tiosulfato tirpaluose, nes susidarantys sidabro cianido ir tiosulfato kompleksai yra daug stabilesni nei amoniako.

1 pav. Ag(NH3)2Cl kristalai

Lėtos kristalizacijos metu iš amoniako tirpalų Ag(NH 3) 2 Cl nusėda smulkių charakteringų kristalų – šešiakampių, trikampių ir žvaigždžių pavidalu (1 pav.). Sidabro aptikimo riba mikrokristaloskopinės reakcijos būdu yra 5 μg. Švinas ir gyvsidabris trukdo. Atliekant reakciją mėgintuvėlyje, sidabro aptikimo riba yra 10 µg.

Reakcijos vykdymas.

1. Į 1-2 lašus tirpalo, kuriame yra sidabro jonų, įlašinkite 1-2 lašus 30% acto rūgšties tirpalo ir 1-2 lašus amonio sulfido tirpalo. Susidaro juodos sidabro sulfido nuosėdos.

2. Į 2-3 lašus tiriamojo tirpalo, parūgštinto azoto rūgštimi, įlašinti 2-3 lašus 2 M HCl tirpalo. Susidaro amorfinės baltos nuosėdos. Jis centrifuguojamas, nuplaunamas vandeniu ir įlašinamas 2-3 lašais koncentruoto NH3 tirpalo. Lašelis gauto tirpalo uždedamas ant stiklelio. Praėjus kuriam laikui po tirpiklio išgaravimo, susidaro būdingi Ag(NH3)2Cl kristalai.

Gyvsidabrio (I), Hg 1+ katijonų aptikimas. Gyvsidabris, esantis + 1 oksidacijos būsenoje, egzistuoja kaip Hg22+ jonas.

Kai į tirpalą, kuriame yra Hg 2 2+ jonų, pridedama sulfido jonų, susidaro juodos nuosėdos, susidedančios iš HgS ir Hg: + 1 oksidacijos būsenos gyvsidabris egzistuoja kaip Hg22+ jonas.

Kadangi Hg 2+ jonai sudaro blogai tirpius ir prastai disocijuotus junginius su dauguma ligandų, galima Hg 2 2+ disproporcija, kaip pastebima sąveikaujant su sulfido jonais. Gyvsidabrio aptikimo riba yra 5 μg.

Amoniakui veikiant Hg 2 Cl 2, susidaro juodos nuosėdos, susidedančios iš Hg ir HgNH2Cl arba jų mišinio su Hg 2 NH 2 Cl H2O:

Gyvsidabrio aptikimo riba yra 20 μg.

Norėdami aptikti Hg 2 2+, galite naudoti Hg 2 Cl 2 kalomelio susidarymo reakciją, kuri ultravioletinėje šviesoje gali švyti oranžinės raudonos spalvos šviesa. Gyvsidabrio aptikimo riba yra 0,005 μg. Reakcijoms netrukdo 200 kartų didesnis Cu, Pb, Ag, Sn (II), Bi kiekis. Kalomelio švytėjimo intensyvumas žymiai sumažėja, kai yra Hg (II), metalinio gyvsidabrio ir azoto oksido (IV).

Reakcijos vykdymas

1. Į 3-4 lašus Hg 2 (NO 3) 2 tirpalo įlašinti 2-3 lašus amonio sulfido tirpalo. Susidaro juodos nuosėdos.

2. Į 3-4 lašus Hg 2 (NO 3) 2 tirpalo įlašinkite 3-4 lašus 2M druskos rūgšties. Susidaro baltos nuosėdos Hg 2 Cl 2. Nuosėdas centrifugavus, jos apdorojamos 3-4 lašais 25 % NH3 tirpalo. Nuosėdos akimirksniu pajuoduoja, susidaro Hg ir HgNH 2 Cl mišinys.

3. Liuminescencinė reakcija. Ant stiklelio užlašinamas lašas tirpalo, kuriame yra gyvsidabrio (I) jonų, ir lašas 2M HCl tirpalo. Stebėkite oranžiškai raudoną kalomelio švytėjimą ultravioletinėje šviesoje.

§4. Gyvsidabrio jono, Hg 2+, atradimas

Gyvsidabrio katijono (II) Hg 2+ aptikimas. Gyvsidabrio (II) 2+ jonai vandeniniuose tirpaluose yra bespalviai. Visi gyvsidabrio (II) junginiai yra labai toksiški, todėl dirbant su jais reikia imtis atsargumo priemonių!

Kadangi medicinos praktikoje naudojami tik oksidinio gyvsidabrio preparatai (Hg2+), Pasaulinis fondas aprašo metodus, kaip identifikuoti tik oksidinį gyvsidabrį. Nagrinėjami metodai yra pagrįsti reakcijomis, būdingomis gyvsidabrio oksidui. Vandenyje netirpūs gyvsidabrio preparatai iš anksto apdorojami praskiesta druskos rūgštimi, kad gyvsidabris būtų jonizuotas. Kai gautas tirpalas yra šarminamas, nusėda geltonos gyvsidabrio oksido (II) nuosėdos:

Palaipsniui pridedant kalio jodido tirpalo į oksidinės gyvsidabrio druskos tirpalą, pirmiausia nusėda raudonos gyvsidabrio (II) jodido nuosėdos, kurios, pridėjus reagento perteklių, ištirpsta ir susidaro šviesiai geltona, beveik bespalvė. kalio tetrajodomerkuroato kompleksinės druskos tirpalas:

Abu metodai yra labai specifiniai, paprasti ir patikimi. Gyvsidabrio turintys tirpalai po darbo supilami į specialiai paruoštus butelius.

Rūgščiuose tirpaluose (6-7 M HCl) jie sudaro juodas HgS sulfido nuosėdas. Yra trys gyvsidabrio sulfido modifikacijos: raudona forma, turinti iškreiptą natrio chlorido gardelę su zigzaginėmis Hg-S-Hg grandinėmis, identiškomis mineraliniam cinoberiui; juoda forma, atsirandanti kaip mineralinis metacinobaritas, turintis cinko mišinio struktūrą; cinoberas, kuris susidaro veikiant natrio tiosulfatui neutralų gyvsidabrio (II) chlorido tirpalą.

Lėtai perduodant H2S į rūgštinius gyvsidabrio druskų tirpalus, galima stebėti tarpinių produktų susidarymą; baltos, pilkos, geltonos arba rusvos spalvos kompozicijos HgmClnSx (Hg3Cl2S2). Paprastai HgS sulfidas nusėda iš rūgščių gyvsidabrio druskų tirpalų juodų nuosėdų pavidalu. HgS(juodos) tirpumo sandauga yra 1,5 10-52, tačiau jo tirpumas iš tikrųjų yra daug didesnis dėl tirpale vykstančių šalutinių reakcijų, susidarant H2S, HS-, junginiams. Hg(OH)+ ir Hg(OH)2. Juodasis sulfidas, kaitinamas arba veikiamas šarminių polisulfidų tirpalų, virsta raudona forma.

Gyvsidabrio sulfidas tirpsta regio vandenyje; vandenilio chlorido rūgštyje jis tirpsta tik esant oksiduojančioms medžiagoms (pavyzdžiui, vandenilio peroksidui) arba kompleksuojantiems jonams. Gyvsidabrio aptikimo sulfido jonais jautrumas priklauso nuo analizuojamo tirpalo rūgštingumo. Pavyzdžiui, gyvsidabrio aptikimo riba stipriai rūgštiniuose tirpaluose yra 10 μg. Arseno (V) ir vario (II) sulfidai nusėda kartu su gyvsidabriu iš tirpalų, kurių koncentracija 6-7M HCl.

Kalio jodidas, sąveikaudamas su gyvsidabrio (II) jonais, nusodina raudonas HgI2 nuosėdas. Yra dvi gyvsidabrio (II) jodido modifikacijos: raudona ir geltona. Raudona modifikacija virsta geltona, kai kaitinama iki 150°C. Gyvsidabrio jodidas kristalizuojasi sluoksniuotose gardelėse. HgI 2 nuosėdos ištirpsta kalio jodido perteklyje, tiosulfato arba cianido tirpaluose, sudarydamos stabilius kompleksinius jonus. Vandeniniuose tirpaluose Hg 2+ jonai su halogenido, cianido, tiosulfato jonais ir kitais anijonais sudaro kompleksus, tokius kaip HgX+, HgX2, HgX3-, HgX42-,. Esant didesniam gyvsidabrio kiekiui tirpale, susidaro daugiabranduoliniai kompleksiniai junginiai. Jei tirpale vienu metu yra keli skirtingos prigimties anijonai, susidaro mišrių ligandų kompleksai HgXnYi, pvz., HgClBr, HgBr 2 I-, HgI 2 Br 2 2– ir kt.

Veikiant NH3 arba amonio jonams ir koncentruotam šarmo tirpalui tirpalą, kuriame yra HgI 4 2– kompleksinių jonų, susidaro būdingos raudonai rudos nuosėdos:

Ši reakcija, vadinama Neslerio reakcija, naudojama Hg 2+ ir NH 4 + aptikti. Gyvsidabrio aptikimo riba yra 5 μg.

Reakcija su šarmais Hg 2+ + 2 OH - \u003d HgO (geltona) + H 2 O. HgO nuosėdos ištirpsta azoto rūgštyje, šarminių metalų chloridų ir jodidų tirpaluose ir susidaro atitinkamai Hg (NO 3) 2 , HgCl 2 ir kompleksas 2–:

HgO + 2 HNO 3 - Hg (NO 3) 2 + H 2 O

HgO +2 Cl - + H 2 O - HgCl, + 2 OH -

HgO +4 I - + H 2 O - 2 - + 2 OH -

Reakcijos vykdymas.

1. Į 2-3 lašus tirpalo, kuriame yra gyvsidabrio (II) jonų, įlašinkite 3-4 lašus koncentruoto HCl ir 3-4 lašus amonio sulfido tirpalo. Gautas tirpalas kaitinamas vandens vonioje. Susidaro juodos HgS nuosėdos. Nuosėdos centrifuguojamos, dalis perkeliama į kitą mėgintuvėlį ir ištirpinama regio vandenyje. Likusi nuosėdų dalis ištirpinama HCl ir KI mišinyje.

2. Į 1-2 lašus tirpalo, kuriame yra gyvsidabrio (II) jonų, lašinkite KI tirpalą, kol susidarys HgI2 nuosėdos, ir perteklių, kol nuosėdos ištirps ir susidarys HgI 4 2–. Į gautą tirpalą įlašinami 1-2 lašai NH 4 Cl tirpalo ir 1-2 lašai 30% KOH tirpalo. Susidaro rausvai rudos nuosėdos.

3. Į 4 lašus gyvsidabrio oksido druskos tirpalo įlašinkite 1 lašą kaustinės sodos. Susidaro geltonos nuosėdos.

§5. Mangano (II), Mn 2+ katijonų nustatymas

Natrio bismutas, švino (IV) oksidas, amonio persulfatas azoto rūgšties terpėje, kaitinant, greitai oksiduoja mangano (II) jonus iki mangano rūgšties HMnO4, kuri turi būdingą raudonai violetinę spalvą:

Oksidacija amonio persulfatu atliekama dalyvaujant sidabro (I) jonų katalizatoriui, kurie amonio persulfatu oksiduojami iki sidabro (II) jonų.

Natrio bismutatas, skirtingai nei kiti oksidatoriai, oksiduoja mangano (II) jonus nekaitindamas. Aptikti manganą trukdo reduktorius, įskaitant chlorido jonus ir didelius mangano (II) jonų kiekius. Mangano aptikimo riba yra 2 μg.

Reakcijos vykdymas

1) Į lašą mangano nitrato arba sulfato tirpalo įlašinamas lašas koncentruotos azoto rūgšties, 3-4 lašai vandens ir šiek tiek kieto natrio bismutato. Tirpalas nusidažo purpurine spalva.

2) Į 5-6 lašus (NH4)2S2O8 tirpalo įlašinkite lašą 2M H2SO4 tirpalo, 1-2 lašus koncentruoto H3PO4 (fosforo rūgštis stabilizuoja MnO-4 jonus ir neleidžia jiems irti), 1-2 lašus AgNO3 tirpalo ir karštis. Minimalus kiekis tirpalo, kuriame yra Mn 2+ jonų ir neturi chlorido jonų, stikline lazdele įpilamas į įkaitintą oksidacinį mišinį, maišomas ir stebima raudonai violetinė tirpalo spalva.

§6. Vario (II) Cu 2+ katijonų aptikimas

GF vario (II) jonams aptikti naudoja šiuos metodus.

Vario (II) redukcijos su metalais reakcija į metalinį varį – Reakciją suteikia metalai, esantys metalų įtampų serijoje kairėje nuo vario.

Cu 2+ + Zn \u003d Cu + Zn 2+

Сu 2+ + Fe = Сu + Fe 2+

3 Cu 2+ +2 A1 \u003d 3 Cu +2 A1 3+

Kalio heksacianoferatas (II), kai pH ≤ 7, nusodina vario jonus raudonai rudų nuosėdų Cu 2 Fe(CN) 6 pavidalu, kurios tirpsta amoniake ir sudaro vario aminą. Vario aptikimo riba yra 10 μg. Reakcijai trukdo Fe 3+, Ni 2+, Co 2+ jonai, kurie su reagentu sudaro spalvotas nuosėdas. Todėl šie jonai yra preliminariai atskiriami arba sujungiami į stabilius tirpius kompleksinius junginius. Esant labai mažoms vario koncentracijoms, nuosėdos nenusėda, bet tirpalas pasidaro rausvas.

Amoniakas, sąveikaudamas su vario jonais, pirmiausia nusodina kintamos žalios spalvos bazines druskas, kurios lengvai tirpsta reagento perteklių. Esant pH >9, susidaro intensyvūs mėlynojo amoniako vario kompleksai: Cu(NH 3)(H 2 O) 5 2+ ; Cu(NH3)4(H2O)22+. Vario aptikimo riba yra 40 μg.

Amonio tetrarodanomerkuriatas (II) acto rūgšties terpėje su vario jonais, esant cinko jonams, sudaro purpurinius CuHg(SCN)4 ir ZnHg(SCN)4 izomorfinius kristalus (2 pav.). Kad ši reakcija pavyktų, reikia paimti labai praskiestą vario druskos tirpalą, kitaip vietoj violetinės nusėda gelsvai žalios CuHg (SCN) 4 nuosėdos.

2 pav. CuHg(SCN)4 kristalai (a), CuIIg(SCN)4 ir ZnHg(SCN)4 izomorfiniai kristalai (b)

Vario aptikimo riba yra 2 μg. Jonų Fe3+, Co2+, Ni2+ neturėtų būti, nes jie su reagentu sudaro spalvotus junginius. Reakciją į varį galima atlikti in vitro arba mikrokristaloskopiškai. Ant pav. Rodomi junginio CuHg(SCN)4 kristalai. Jei vario aptikimas atliekamas mikrokristaloskopiniu metodu, naudojant junginį CuHg(SCN)4, galima aptikti tik 5 μg.

Vandenilio chlorido rūgštis, esant piridinui ir 2-pikolinui su Cu(I) jonais, sudaro CuPyCl ir Cu(Py)3Cl sudėties kompleksus, kur Py yra piridinas arba pikolinas. Šis junginys minus 196°C temperatūroje intensyviai šviečia geltonai. Cu (I) jonai, tokie kaip Ag+ ir Au+ (elektroninė konfigūracija nd10), pasižymi savo liuminescencija. Taip yra dėl elektroninių perėjimų tarp paties metalo jonų energijos lygių.

Vario aptikimo reakcija pagal jo liuminescenciją gali būti atlikta lašo metodu ant filtravimo popieriaus. Vario aptikimo riba yra 0,06 μg. 100 kartų Cd, Co, Zn, Ni, Fe(II, III), Mn, Cr kiekiai vario aptikimui netrukdo. Kiti katijonai, išskyrus Pb2+, Bi3+, Sb(III), jokiais kiekiais netrukdo aptikti vario.

Reakcijos vykdymas

1. Į 2-3 lašus tirpalo, kuriame yra vario (II) jonų (pH ≤ 7), įlašinkite 1-2 lašus reagento tirpalo. Susidaro rausvai rudos nuosėdos.

2. Į 2-3 lašus tirpalo, kuriame yra vario jonų (I I), įlašinkite didelį amoniako tirpalo perteklių iki pH>9. Intensyviai mėlyna tirpalo spalva rodo, kad yra vario.

3. A) Į 1-2 lašus tirpalo, kuriame yra vario jonų (I I), ant stiklelio (arba mėgintuvėlyje) įlašinkite 2-3 lašus 1% cinko acetato arba sulfato tirpalo ir 1-2 lašus. reagento tirpalo. Mišinys maišomas stikline lazdele. Esant variui, atsiranda purpurinės nuosėdos.

B) Lašas 30 % CH3COOH tirpalo ir lašas reagento tirpalo įlašinamas į lašą vario druskos tirpalo ant stiklelio. Susidaro būdingi (spygliuotų žvaigždžių pavidalo) gelsvai žalsvi CuHg(SCN)4 kristalai, kurie tiriami mikroskopu.

4. Liuminescencinė reakcija. Ant filtravimo popieriaus užlašinamas lašas tirpalo, kuriame yra vario (II) jonų, lašas 0,06 M askorbo rūgšties tirpalo sočiame NaCl arba KCl tirpale ir lašas 0,01 M piridino (pikolino) tirpalo pridedama etanolio. Popierius su šlapia vieta pincetu dedamas į Dewar indą su skystu azotu 20–30 s. Ultravioletinėje šviesoje stebima ryškiai geltona sustingusios dėmės liuminescencija.

5. Ant geležies arba cinko plokštelės užlašinkite vieną lašą vario sulfato tirpalo. Stebėkite, kaip susidaro raudonos laisvo vario nuosėdos.

§7. Kadmio katijono, Cd 2+, aptikimas.

Vandenilio sulfidas arba šarminių metalų sulfidai, esant pH ~ 0,5, sudaro geltonas kadmio sulfido nuosėdas su kadmio jonais. Nuosėdos netirpi natrio sulfide ir natrio hidrokside, bet tirpsta koncentruotoje druskos ir azoto rūgštyse:

Kadmio aptikimo riba yra 100 μg. Metalo jonai trukdo, tokiomis sąlygomis sudarydami netirpius sulfidus Сu2+, Hg2+, Bi3+, Sn(I, IV), Sb(III, V) ir kt.

Difenilkarbazidas I neutraliuose ir silpnai rūgštiniuose tirpaluose sudaro mėlynai violetinę spalvą arba raudonai violetines nuosėdas su kadmio jonais; šiuo atveju, matyt, su difenilkarbazonu, kuris yra dnfenilkarbazido oksidacijos produktas, susidaro sudėtingas II sudėties junginys:

Kadmio aptikimo riba yra 100 μg. Vario jonų (I I), gyvsidabrio (I I), švino trukdantis poveikis pašalinamas jodidu arba tiocianatu.

8-(benzensulfonilamino)chinolinas I arba 8-(p-toluensulfonilamino)chinolinas II su kadmio jonais, kai pH ~ 8, sudaro sudėtingą III junginį, kuris fluorescuoja ryškiai žalia spalva:

Maksimalus švytėjimo intensyvumas būna po 1-2 minučių.

Kadmio liuminescencinė reakcija gali būti atliekama mėgintuvėlyje arba ant filtravimo popieriaus. Aptikimo riba su I (0,03 µg) yra mažesnė nei su II (0,05 µg). Sumažinkite Fe (II, III), Co, Ni, Mn, Cu švytėjimo intensyvumą. Šių katijonų įtaka pašalinama ekstrahuojant kadmio junginį chloroformu. Cinkas kadmio aptikimo sąlygomis sudaro fluorescencinius junginius, tačiau liuminescencijos intensyvumas yra 10 kartų mažesnis nei kadmio junginių.

Amonio (kalio) tiocianatas acto rūgšties tirpale, kurio pH 4-5 su kobalto (II) jonais sudaro mėlynos spalvos kompleksinius įvairios sudėties junginius, kurių bendra formulė Co (N CS) n (2-n) +, kur n = 1, 2, 3, 4. Deguonies turintys tirpikliai (eteris, acetonas, izoamilo alkoholis) ištraukia tamsiai mėlynus žemo stabilumo kobalto kompleksus, matyt, sudėties Co(NCS)42-. Norint sumažinti sudėtingų junginių disociaciją, būtina įvesti didelį tiocianato perteklių. Kobalto aptikimo riba yra 3 μg.

Kobalto aptikimui trukdo geležies(III) jonai, kurie sudaro raudonos spalvos kompleksinius junginius su NCS-; skirtinga kompozicija. Fe(NCS)3 kompleksas ekstrahuojamas tais pačiais organiniais tirpikliais kaip ir kobalto kompleksai. Trikdantis geležies (III) jonų poveikis pašalinamas pridedant fluoro jonų, kurie sudaro bespalvį stabilų kompleksinį junginį su geležies (III) jonais.

Kalio nitritas acto rūgšties tirpale esant pH 4-5 sudaro geltonas nuosėdas su kobalto (III) jonais:

Co(CH3COO)2+7KNO2+2CH3COOH=K3Co(NO2)6+NO+H2O+4CH3COOK.

Atskiestuose tirpaluose kaitinant ir stovint susidaro nuosėdos. Ši reakcija dažnai naudojama atskirti kobaltą nuo trukdančių jonų. Kobalto aptikimo riba yra 0,4 μg.

Mikrokristaloskopinė reakcija pagrįsta silpnai tirpaus junginio CoHg (SCN)4 ryškiai mėlynų kristalų susidarymu (~0,5 M HCl), veikiant amonio tetrarodanomerkuriato (II) tirpalui kobalto (II) druskos tirpalui (1 pav.). ). Kobalto aptikimo riba mažėja, kai yra cinko jonų, nes susidaro ZnH g(SCN)4 ir CoHg(SCN)4 omorfiniai kristalai. Kobalto aptikimo riba yra 0,1 μg. Reagentas nusodina daug jonų Ag + , Pb 2+ , Cd 2+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Sn(II), tačiau mėlynos rozetės arba kobalto junginių kristalų adatos nusėda. mikroskopu galima atskirti net esant dideliam pašalinių jonų kiekiui. Geležies (III) jonai yra užmaskuoti fluoro jonais.

3 pav. CoHg(SCN)4 kristalai

Oktaedrinės struktūros kobalto (II) vandens jonai [Co(H 2 O) 6 ] 2+ yra rausvos spalvos, todėl praskiesti vandeniniai kobalto (II) druskų tirpalai taip pat būna rausvos spalvos. Tačiau išgarinant vandeninius Co 2 tirpalus, jų spalva pasikeičia į mėlyną, būdingą tetraedriniams kobalto (II) kompleksams. Ko(II) junginiai lengvai oksiduojami į Co(III) junginius, o kai kuriais atvejais jau ir atmosferos deguonimi (ištirpsta vandenyje), į ką reikia atsižvelgti atliekant kokybines kobalto (II) reakcijas. Vandeniniuose tirpaluose kobaltas (II) ir kobaltas (III) yra tik sudėtingų junginių pavidalu. Co(III) kompleksai yra stabilesni nei Co(II) kompleksai.

Reakcijos vykdymas.

1. Į 1-2 lašus tirpalo, kuriame yra kadmio jonų, įlašinamas lašas natrio sulfido tirpalo, susidaro geltonos nuosėdos.

2. Lašas prisotinto difenilkarbazido tirpalo, lašelis tiriamojo tirpalo užlašinamas ant filtravimo popieriaus ir 2-3 minutes laikomas virš buteliuko su koncentruotu amoniako tirpalu, atsiranda mėlynai violetinė spalva. Esant trukdantiems jonams, kristaliniai KNCS ir KI pirmiausia įpilami į prisotintą reagento etanolio tirpalą iki prisotinimo. Šiuo tirpalu pamirkykite filtravimo popierių ir išdžiovinkite. Tada reakcija atliekama taip, kaip aprašyta aukščiau.

3. Liuminescencinė reakcija.

1) Į mėgintuvėlį į 2-3 lašus tirpalo, kuriame yra kadmio jonų, įlašinkite 2-3 lašus 25% amoniako tirpalo (pH ~ 8), 3-5 lašus 0,01% etanolio (acetono) tirpalo. reagentas I arba II. Po 1-3 minučių ultravioletinėje šviesoje stebima žalia fluorescencija. Jei reikia, ekstrahuojama esant pH ~ 8, į analizuojamą tirpalą įpilant 1 ml chloroformo. Ištraukite 1-2 minutes ir stebėkite žalią ekstrakto švytėjimą.

2) Ant filtravimo popieriaus užlašinamas lašas tiriamojo tirpalo, lašas 25 % amoniako tirpalo ir lašas 0,01 % etanolio (acetono) reagento tirpalo. Ultravioletinėje šviesoje stebima žalia susidariusios dėmės fluorescencija.

4. Į 2-3 lašus tirpalo, kuriame yra kobalto (II) jonų, įlašinkite kieto amonio (kalio) tiocianato, kieto amonio fluorido, 5-7 lašus izoamilo alkoholio ir suplakite. Izoamilo alkoholio sluoksnis pasidaro mėlynas.

5. Į 2-3 lašus tirpalo, kuriame yra kobalto (II) jonų, įlašinkite 2 lašus 2 M CH3COOH tirpalo, 2 lašus natrio acetato ir kieto kalio nitrito tirpalo. Mišinys keletą minučių kaitinamas vandens vonioje. Susidaro geltonos nuosėdos.

§8. Nikelio (II) katijono Ni 2+ aptikimas

Dimetilglioksimas su nikelio (II) jonais, kurių pH yra 5-10, sudaro sudėtingą II struktūros junginį, turintį būdingą alo-raudoną spalvą, mažai tirpus vandenyje:

Nikelio aptikimo riba yra 3,2 μg.

Vario (II) jonai (oranžiškai geltoni), geležies (II) (raudonai), kobalto (II) (rudai raudoni) jonai taip pat sudaro sudėtingus junginius su dimetilglioksimu. Jų sudėtingų junginių stabilumas skiriasi Fe serijoje

Nikelio (II) 2+ vandens kompleksai yra žalios spalvos, todėl vandeniniai nikelio (II) druskų tirpalai yra žali. Nikelio (II) tirpale yra tik sudėtingų junginių pavidalu.

Reakcijos vykdymas.

1) Į 1-2 lašus tirpalo, kuriame yra nikelio (II) jonų, įlašinkite 1-2 lašus dimetilglioksimo 1 % etanolio tirpalo ir 1-2 lašus 2 M amoniako tirpalo. Susidaro būdingos skaisčiai raudonos nuosėdos.

2) Aptikimas esant Fe 3+, Co 2+ ir Cu 2+ jonams. Lašas tiriamojo tirpalo ir lašas prisotinto natrio tartrato tirpalo paeiliui užlašinami ant dimetilglioksimu impregnuoto popieriaus. Tada popierius panardinamas į praskiestą amoniako tirpalą ir švelniai pajudinamas. Spalvoti kobalto ir vario dimetilglioksimatai ištirpsta, ant popieriaus paliekant raudoną nikelio dimetilglioksimato dėmę.

§9. Chromo (III), Cr 3+ jonų nustatymas

Vandenilio peroksidas šarminėje terpėje oksiduoja Cr(III) į Cr(VI):

Susidaro geltonas natrio chromato tirpalas. Vandenilio peroksidui veikiant chromatų tirpalus, priklausomai nuo eksperimento sąlygų, susidaro įvairūs chromo perokso kompleksai, pavyzdžiui, mėlynas CrO (O2) 2X (I) (X - vandens arba deguonies turinčios organinės medžiagos molekulės). tirpiklis) ir violetinė, tikriausiai sudėties CrO (O2) 2OH - (II). Šie kompleksai yra penkiakampės piramidės formos, kurios viršuje yra deguonies atomas.

Mėlynas CrO(O2)2X susidaro apdorojant rūgštinį dichromato tirpalą vandenilio peroksidu:

CrO(O2)2OH- dariniai susidaro H2O2 veikiant neutralius dichromatų tirpalus:

Chromo peroksido junginiai yra nestabilūs vandeniniuose tirpaluose; jie yra stabilūs organiniuose tirpikliuose (dietilo eteryje, amilo alkoholyje ir kt.):

Chromo aptikimo riba yra 10 μg. Reakcija yra selektyvi chromui. Vanadis trukdo aptikti chromą santykiu V:Cr =5:l.

Natrio etilendiaminotetraacetatas (EDTA) I su chromo (III) jonais, esant pH 4-5, sudaro violetinį kompleksinį junginį, kurio sudėtis yra CrY - , kur Y 4 - yra EDTA anijonas, kurio struktūra II

Kambario temperatūroje reakcija vyksta labai lėtai, nes chromo vandens kompleksai Cr(H 2 O) 6 yra inertiški. Vandens molekulių τ1/2 pasikeitimo chromo heksaakvakompleksuose pusinės eliminacijos laikas yra 50 val. Kaitinant, padidėja chromo kompleksų susidarymo su EDTA reakcijos greitis. Esant pH 7-9, susidaro Cr(OH)Y 2– kompozicijos kompleksai ir tirpalą šarminant CrY komplekso violetinė spalva virsta mėlyna:

EDTA sudaro spalvotus kompleksinius junginius su katijonais, turinčiais chromoforinių savybių (Fe 3+, Cu 2+, Co 2+, Ni 2+), todėl jie gali trukdyti aptikti chromą (III). Taigi didelės Fe 2+ jonų koncentracijos trukdo aptikti chromą, nes jie sudaro stabilesnį šviesiai geltoną kompleksinį junginį su EDTA ir dėl to violetinė chromo junginio spalva yra lokoidinė. Esant dideliam Co 2+ ir Ni 2+ pertekliui, gali atsirasti violetinė spalva, panaši į chromo kompleksinio junginio spalvą. Oksalato ir citrato jonai trukdo aptikti chromą.

Reakcijos vykdymas

Į 2-3 lašus tirpalo, kuriame yra chromo (III) jonų, lašinamas 2M NaOH tirpalas, kol susidaro chromo hidroksido nuosėdos, o tada, kol jos ištirps ir susidarys hidrokso kompleksai. Tada įlašinkite 1 lašą 30% arba 6-8 lašus 3% vandenilio peroksido tirpalo ir pakaitinkite. Susidaro geltonas chromato tirpalas. Atvėsinus, į dalį gauto tirpalo įlašinkite 1 lašą 3% vandenilio peroksido tirpalo, kelis lašus eterio ir suplakite sieros rūgštį (1:4). Gautas chromo peroksido junginys ekstrahuojamas eteriu, eterio sluoksnis pasidaro mėlynas.

2. Į 3-4 lašus tirpalo, kuriame yra chromo (III) jonų, įlašinti 3-5 lašus 30 % acto rūgšties tirpalo, 12-15 lašų 5 % EDTA tirpalo (reikalingas EDTA perteklius). , patikrinkite tirpalo pH (pH 4-5) ir pašildykite vandens vonioje. Esant chromui (III), atsiranda violetinė spalva.


12 laboratorija
Baigiamasis kontrolinis darbas Nr.2

1. Kokius reikalavimus turi atitikti bendros reakcijos į vaistinių medžiagų autentiškumą?

2. Bazinis bismuto nitratas lengvai tirpsta koncentruotoje azoto rūgštyje. Ar įmanoma šiame tirpale atidaryti bismutą reaguojant su vandenilio sulfidu?

3. Juodasis bismuto jodidas lengvai tirpsta kalio jodido tirpale ir susidaro geltonai oranžinis tirpalas. Paaiškinkite šį reiškinį.

4. Geležies (II) sulfato preparatuose gali būti geležies (III) sulfato priemaišos, kuri iš virškinamojo trakto pasisavinama daug blogiau nei geležies (II) sulfatas, o tai mažina vaisto veiksmingumą. Pasiūlykite metodą geležies (III) sulfato priemaišoms geležies (II) sulfato preparatuose nustatyti.

5. Bendra autentiškumo reakcija į geležį negali jos atidaryti preparate „Sumažintas geležies kiekis“ be išankstinės preparato mineralizacijos. Pasiūlyti preparato mineralizacijos metodą ir tinkamą bendrą geležies autentiškumo reakciją, priimtiną vėlesniam jos atradimui.

6. Koks tikslas į reakcijos mišinį įpilti alkoholio atidarant kalio joną?

7. Pasiūlykite būdą, kaip atrasti kalcį Bepaske.

8. Koks tikslas į reakcijos mišinį dėti amonio chlorido, kai randamas magnis? Ar galima vietoj amonio chlorido naudoti amonio sulfatą?

9. Pasiūlykite būdą, kaip aptikti gyvsidabrį „geltonojo gyvsidabrio oksido“ preparate.

10. Gyvsidabrio oksidas geltonasis praktiškai netirpsta vandenyje, bet lengvai tirpsta kalio jodido tirpale. Paaiškinkite šį reiškinį.

11. Cinko sulfatas sudaro nuosėdas su geltona kraujo druska, bet nereaguoja su raudonąja kraujo druska. Tačiau jei į tirpalą, kuriame yra cinko sulfato ir raudonosios kraujo druskos, pridedama kalio jodido, susidaro tos pačios nuosėdos ir jodas. Paaiškinkite šį reiškinį.

12. Kokiu būdu arsenatai skiriasi nuo arsenito?

13. Parašykite kalio bromido reakcijos su chloraminu lygtį, kuria grindžiama bendroji bromido jonų autentiškumo reakcija.

14. Ar galima panaudoti aukščiau pateiktą reakciją bromkamfore atrasti bromą?

15. Kaip galima atskirti sidabro chloridą nuo sidabro bromido?

16. Parašykite kalio jodido reakcijos su natrio nitritu, esant praskiestai sieros rūgščiai, lygtį.

17. Kaip chemiškai atskirti natrio karbonatą nuo natrio bikarbonato?

18. Ar galima identifikuoti natrio nitritą ir natrio nitratą, kai jie yra kartu?

19. Kokie junginiai trukdo atsidaryti fosfato jonui reaguodami su amonio molibdatu azoto rūgštyje?

20. Pasiūlykite būdus, kaip atskirti kalio chloridą nuo kalio bromido

Išsamios informacijos Kategorija: Peržiūros: 10184

GELEŽIS, Fe, cheminis elementas, atominė masė 55,84, eilės numeris 26; yra periodinės sistemos VIII grupėje toje pačioje eilėje su kobaltu ir nikeliu, lydymosi temperatūra - 1529 ° C, virimo temperatūra - 2450 ° C; kietoje būsenoje turi melsvai sidabrinę spalvą. Laisva forma geležis randama tik meteorituose, kuriuose yra Ni, P, C ir kitų elementų priemaišų. Gamtoje geležies junginiai yra plačiai paplitę visoje (dirvožemyje, mineraluose, gyvūninės kilmės hemoglobinas, augalų chlorofilas), Ch. arr. oksidų, oksidų hidratų ir sieros junginių pavidalu, taip pat geležies karbonatas, iš kurio susideda dauguma geležies rūdų.

Chemiškai gryna geležis gaunama kaitinant oksalo geležį, o 440 ° C temperatūroje iš pradžių gaunami nepermatomi geležies oksido milteliai, kurie ore gali užsidegti (vadinamoji piroforinė geležis); vėliau redukuojant šį oksidą, susidarę milteliai įgauna pilką spalvą ir praranda piroforines savybes, virsta metaline geležimi. Redukuojant geležies oksidą 700 ° C temperatūroje, geležis nusėda mažų kristalų pavidalu, kurie vėliau sulydomi vakuume. Kitas būdas gauti chemiškai gryną geležį yra geležies druskų, tokių kaip FeSO 4 arba FeCl 3, tirpalo, sumaišyto su MgSO 4, CaCl 2 arba NH 4 Cl, elektrolizė (aukštesnėje nei 100°C temperatūroje). Tačiau tuo pačiu metu geležis užkemša nemažą kiekį elektrolitinio vandenilio, dėl to įgauna kietumą. Kai kaitinama iki 700 ° C, išsiskiria vandenilis, o geležis tampa minkšta ir supjaustoma peiliu, kaip švinas (kietumas pagal Moso skalę yra 4,5). Labai gryną geležį galima gauti aliuminoterminiu būdu iš gryno geležies oksido. (žr. Aliuminiotermija). Gerai susiformavę geležies kristalai yra reti. Aštuonkampiai kristalai kartais susidaro didelių ketaus gabalų ertmėse. Būdinga geležies savybė yra jos minkštėjimas, plastiškumas ir plastiškumas esant daug žemesnei nei lydymosi temperatūrai. Kai stiprioji azoto rūgštis (be žemesnių azoto oksidų) veikia geležį, geležis pasidengia oksidų danga ir tampa netirpi azoto rūgštyje.

Geležies junginiai

Lengvai susijungusi su deguonimi, geležis sudaro kelis oksidus: FeO – geležies oksidą, Fe 2 O 3 – geležies oksidą, FeO 3 – geležies anhidridą ir FeO 4 – geležies rūgšties anhidridą. Be to, geležis taip pat sudaro mišraus tipo Fe 3 O 4 oksidą – geležies oksidą, vadinamąjį. geležies svarstyklės. Tačiau sausame ore geležis nesioksiduoja; rūdys yra vandeninis geležies oksidas, susidarantis dalyvaujant oro drėgmei ir CO 2 . Geležies oksidas FeO atitinka hidratą Fe (OH) 2 ir daugybę dvivalenčių geležies druskų, kurios gali būti oksiduojamos į geležies oksido Fe 2 O 3 druskas, kuriose geležis pasireiškia kaip trivalentis elementas; ore geležies oksido hidratas, turintis stiprių redukuojančių savybių, lengvai oksiduojasi, virsdamas geležies oksido hidratu. Geležies oksido hidratas šiek tiek tirpsta vandenyje, o šis tirpalas turi aiškiai šarminę reakciją, nurodant pagrindinę juodosios geležies savybes. Geležies oksidas randamas gamtoje (žr. Geležies miniumas), tuo tarpu dirbtinai m. gaunamas raudonų miltelių pavidalu kalcinuojant geležies miltelius ir deginant sieros piritus, siekiant gauti sieros dioksidą. Bevandenis geležies oksidas, Fe 2 O 3, m. gaunamas dviem modifikacijomis, o perėjimas iš vienos iš jų į kitą vyksta kaitinant ir kartu su dideliu šilumos išsiskyrimu (savaiminis įkaista). Stipriai kalcinuojant Fe 2 O 3 išskiria deguonį ir pereina į magnetinį oksidą Fe 3 O 4. Šarmams veikiant geležies geležies druskų tirpalus, nusėda hidrato Fe 4 O 9 H 6 (2Fe 2 O 3 3H 2 O) nuosėdos; virinant su vandeniu susidaro Fe 2 O 3 ·H 2 O hidratas, kuris sunkiai tirpsta rūgštyse. Geležis sudaro junginius su įvairiais metaloidais: su C, P, S, su halogenidais, taip pat su metalais, pavyzdžiui, su Mn, Cr, W, Cu ir kt.

Geležies druskos skirstomos į geležies – geležies geležį (geležies druska) ir oksidines – geležies geležį (geležies druską).

geležies druskos

geležies chloridas, FeCl 2 , gaunamas sausu chloru veikiant geležį, bespalvių lapelių pavidalu; geležį ištirpinus HCl, geležies chloridas gaunamas FeCl 2 4H 2 O hidrato pavidalu ir medicinoje naudojamas vandeninių arba alkoholinių tirpalų pavidalu. Geležies jodidas, FeJ 2 , gaunamas iš geležies ir jodo po vandeniu žalių lapų pavidalu ir naudojamas medicinoje (Sirupus ferri jodati); toliau veikiant jodui, susidaro FeJ 3 (Liquor ferri sesquijodati).

geležies sulfatas, geležies sulfatas, FeSO 4 7H 2 O (žali kristalai) susidaro gamtoje oksiduojantis piritui ir sieros piritams; ši druska taip pat susidaro kaip šalutinis produktas gaminant alūną; esant oro sąlygoms arba kaitinant iki 300 ° C, ji virsta balta bevandene druska - FeSO 4; taip pat sudaro hidratus su 5, 4, 3, 2 ir 1 vandens dalelėmis; lengvai tirpsta šaltame vandenyje (karštame vandenyje iki 300%); tirpalas yra rūgštus dėl hidrolizės; oksiduojasi ore, ypač lengvai esant kitai oksiduojančiai medžiagai, pavyzdžiui, oksalo rūgšties druskoms, kurias FeSO 4 dalyvauja susietoje oksidacijos reakcijoje, pakeičia spalvą KMnO 4; procesas vyksta pagal šią lygtį:

2KMnO4 + 10FeSO 4 + 8H 2 SO 4 = 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5Fe 2 (SO 4) 2 + 8H 2 O.

Tačiau šiam tikslui naudojama patvaresnė dviguba Mohr (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O druska. - ruda komplekso (FeNO) SO 4 spalva, taip pat rašalo (su tanino rūgštimis) gamyba, kaip beicas dažymui, nemalonaus kvapo dujoms (H 2 S, NH 3) surišti tualetuose ir kt.

Geležies geležies druskos naudojamos fotografijoje dėl jų gebėjimo sumažinti sidabro junginius latentiniame vaizde, įspaustame ant fotografinės plokštelės.

geležies karbonatas, FeCO 3 , natūraliai atsiranda kaip sideritas arba geležies špagatas; gaunamas nusodinant vandeninius geležies geležies druskų tirpalus karbonatais, geležies karbonatas lengvai praranda CO 2 ir ore oksiduojasi iki Fe 2 O 3.

Geležies bikarbonatas, H 2 Fe (CO 3) 2, tirpus vandenyje ir natūraliai randamas geležies šaltiniuose, iš kurių oksiduodamasis išsiskiria į žemės paviršių geležies oksido hidrato Fe (OH) 3 pavidalu, virsdamas rudoji geležies rūda.

Geležies fosfatas, Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, baltos nuosėdos; gamtoje randamas šiek tiek spalvotas dėl geležies oksidacijos, mėlynos spalvos, vivianito pavidalu.

Geležies oksido druskos

Geležies chloridas, FeCl 3 (Fe 2 Cl 6), gaunamas chloro pertekliui veikiant geležį šešiakampių raudonų plokštelių pavidalu; geležies chloridas ištirpsta ore; kristalizuojasi iš vandens FeCl 3 6H 2 O pavidalu (geltoni kristalai); tirpalai yra rūgštūs; dializės metu jis palaipsniui hidrolizuojasi beveik iki galo, susidarant koloidiniam Fe (OH) 3 hidrato tirpalui. FeCl 3 ištirpsta alkoholyje ir alkoholio bei eterio mišinyje, kaitinant FeCl 3 6H 2 O skyla į HCl ir Fe 2 O 3; naudojamas kaip tvarsliava ir kaip hemostatinė medžiaga (Liquor ferri sesquichlorati).

Geležies sulfato oksidas, Fe 2 (SO 4) 3, gelsvas bevandenėje būsenoje, tirpale stipriai hidrolizuotas; kaitinant tirpalą, nusėda bazinės druskos; juodasis alūnas, MFe(SO 4) 2 12H 2 O, M - vienvalentis šarminis metalas; Geriausiai kristalizuojasi amonio alūnas, NH 4 Fe (SO 4) 2 12H 2 O.

Oksidas FeO 3 yra geležies rūgšties anhidridas, taip pat šio oksido H 2 FeO 4 hidratas. geležies rūgštis- laisvoje valstybėje ne m. gauti dėl ypatingo trapumo; bet šarminiuose tirpaluose gali būti geležies rūgšties druskų, feratų (pavyzdžiui, K 2 FeO 4), kurie susidaro kaitinant geležies miltelius su nitratu arba KClO 3. Taip pat žinoma mažai tirpi geležies rūgšties bario druska BaFeO 4; taigi geležies rūgštis kai kuriais atžvilgiais yra labai panaši į sieros ir chromo rūgštis. 1926 m. Kijevo chemikas Goralevičius aprašė aštuonvalenčio geležies oksido junginius. supraferrous anhidridas FeO 4, gautas lydant Fe 2 O 3 su salietra arba Bertoleto druska geležies rūgšties K 2 FeO 5 kalio druskos pavidalu; FeO 4 yra dujinė medžiaga, kuri su vandeniu nesudaro geležies rūgšties H 2 FeO 5, kuri vis dėlto gali. išskiriama laisvoje būsenoje skaidant druską K 2 FeO 5 rūgštimis. Bario druską BaFeO 5 7H 2 O, taip pat kalcio ir stroncio druskas Goralevičius gavo neskaidančių baltų kristalų pavidalu, kurie išskiria vandenį tik esant 250-300 ° C temperatūrai ir tuo pat metu tampa žalia.

Geležis suteikia junginių: su azotu - azoto geležis(nitridas) Fe 2 N, kai geležies milteliai kaitinami NH 3 srove, su anglimi - Fe 3 C karbidu, kai geležis prisotinama anglimi elektrinėje krosnyje. Be to, buvo ištirta keletas geležies junginių su anglies monoksidu - geležies karbonilai, pavyzdžiui, pentakarbonilo Fe(CO) 5 - šiek tiek spalvotas skystis, kurio temperatūra yra apie 102,9 ° C (esant 749 mm, savitasis tankis 1,4937), tada oranžinė kieta medžiaga Fe 2 (CO) 9, netirpi eteryje ir chloroforme, kurio savitasis tankis 2,085 .

Didelę reikšmę turi geležies cianido junginiai. Be paprastų cianidų Fe (CN) 2 ir Fe (CN) 3, geležis sudaro daugybę sudėtingų junginių su cianido druskomis, pavyzdžiui, geležies rūgšties H 4 Fe (CN) 6 ir geležies rūgšties H 3 Fe druskomis. (CN) 6, pavyzdžiui, raudonoji kraujo druska, kuri, savo ruožtu, dalyvauja medžiagų apykaitos skilimo reakcijose su geležies ir oksido druskomis, sudarydama mėlynos spalvos junginius - Prūsijos mėlyną ir mėlyną. Geležies rūgšties H 4 Fe (CN) 6 druskose vieną CN grupę pakeičiant monovalentėmis grupėmis (NO, NO 2, NH 3, SO 3, CO), susidaro pruso druskos, pavyzdžiui, natrio nitroprussidas (natrio azoto cianidas). ) Na 2 2H 2 O, gautas dūmuojant HNO 3 K 4 Fe (CN) 6, po to neutralizuojant soda, rubino raudonumo kristalų pavidalu, kristalizacijos būdu atskirtų nuo tuo pačiu metu susidariusios salietros; atitinkama nitrofero-ciano rūgštis H 2 taip pat kristalizuojasi kaip tamsiai raudoni kristalai. Natrio nitroprusidas naudojamas kaip jautrus vandenilio sulfido ir metalų sulfidų reagentas, su kuriuo jis suteikia kraujo raudonumo, o vėliau virstančio mėlyna spalva. Vario sulfatui veikiant natrio nitroprusidą, susidaro šviesiai žalios, vandenyje ir alkoholyje netirpios nuosėdos, kurios naudojamos eteriniams aliejams tirti.

Analitiškai geležis aptinkama pagal jos druskų poveikį šarminiame geltonosios kraujo druskos tirpale. Geležies druskos sudaro mėlynas Prūsijos mėlynos spalvos nuosėdas. Juodosios geležies druskos, veikiamos raudonosios kraujo druskos, sudaro mėlynas mėlynos spalvos nuosėdas. Su amonio tiocianatu NH 4 CNS geležies geležies druskos sudaro vandenyje tirpų, kraujo raudonumo spalvos rodano geležį Fe(CNS) 3 ; su taninu, geležies oksido druskos sudaro rašalą. Geležies-ciano rūgšties vario druskos taip pat išsiskiria intensyvia spalva, kurios naudojamos (uvahrom metodas) spalvotoje fotografijoje. Iš medicinoje naudojamų geležies junginių, be minėtų geležies halogenidų, svarbūs: metalinė geležis (F. hydrogenio reductum), geležies citratas (F. Citricum - 20% Fe), obuolinis geležies ekstraktas (Extractum ferri pomatum) , geležies albuminatas ( Liquor ferri albuminatum), feratinas yra baltymų junginys, kuriame yra 6 % geležies; feratozė - feratino tirpalas, karniferinas - geležies junginys su nukleinu (30% Fe); feratogenas iš mielių nukleino (1 % Fe), hematogenas – 70 % hemoglobino tirpalas glicerolyje, hemolis – hemoglobinas, redukuotas cinko dulkių.

Geležies fizinės savybės

Literatūroje pateikiami skaitiniai duomenys, apibūdinantys įvairias fizines geležies savybes, svyruoja dėl to, kad sunku gauti chemiškai gryną geležį. Todėl patikimiausi yra elektrolitinės geležies gauti duomenys, kuriuose bendras priemaišų (C, Si, Mn, S, P) kiekis neviršija 0,01-0,03%. Žemiau pateikti duomenys daugeliu atvejų yra susiję su tokia aparatūra. Jo lydymosi temperatūra yra 1528 °C ± 3 °C (Ruer ir Klesper, 1914), o virimo temperatūra yra ≈ 2450 °C. Kietoje būsenoje geležis yra keturių skirtingų modifikacijų – α, β, γ ir δ, kurioms gana tiksliai nustatytos šios temperatūros ribos:

Geležies perėjimas iš vienos modifikacijos į kitą aušinimo ir šildymo kreivėse aptinkamas kritiniais taškais, kuriems priimtini šie pavadinimai:

Šie kritiniai taškai parodyti fig. 1 su scheminėmis šildymo ir vėsinimo kreivėmis. δ-, γ- ir α-Fe modifikacijų egzistavimas šiuo metu laikomas neginčijamu, o nepriklausomas β-Fe egzistavimas ginčijamas dėl nepakankamai ryškaus skirtumo tarp jo ir α-Fe savybių. Visos geležies modifikacijos kristalizuojasi kubo pavidalu, o α, β ir δ turi erdvinę kubo gardelę su centru, o γ-Fe - kubą su centruotais paviršiais. Ryškiausios geležies modifikacijų kristalografinės charakteristikos gaunamos iš rentgeno spindulių spektrų, kaip parodyta Fig. 2 (Westgreen, 1929).

Iš pateiktų rentgeno spindulių difrakcijos modelių matyti, kad α-, β- ir δ-Fe rentgeno spindulių spektro linijos yra vienodos; jie atitinka 2,87, 2,90 ir 2,93 Ȧ parametrų centruoto kubo gardelę, o γ-Fe spektras atitinka kubo gardelę su centruotais paviršiais ir parametrais 3,63-3,68 A.

Geležies savitasis sunkis svyruoja nuo 7,855 iki 7,864 (Cross and Gill, 1927). Kaitinant geležies savitasis svoris mažėja dėl šiluminio plėtimosi, kurio koeficientai didėja didėjant temperatūrai, kaip parodyta lentelėje. 1 (Driesen, 1914).

Plėtimosi koeficientų sumažėjimas 20-800°C, 20-900°C, 700-800°C ir 800-900°C intervaluose paaiškinamas plėtimosi anomalijomis einant per kritinius taškus A C2 ir A C3. Šį perėjimą lydi susitraukimas, ypač ryškus taške A C3, kaip parodyta susitraukimo ir išsiplėtimo kreivėse Fig. 3. Lydantis geležis, ji plečiasi 4,4 % (Gonda ir Enda, 1926). Geležies šiluminė talpa yra gana reikšminga, palyginti su kitais metalais, ir išreiškiama įvairiems temperatūrų intervalams nuo 0,11 iki 0,20 Cal, kaip parodyta lentelėje. 2 (Obergoffer ir Grosse, 1927) ir iš jų sukonstruota kreivė (4 pav.).

Pateiktuose duomenyse transformacijos A 2 , A 3 , A 4 ir geležies lydymasis randami taip aiškiai, kad jiems nesunkiai apskaičiuojami šiluminiai efektai: A 3 ... + 6,765 Cal, A 4 ... + 2,531 Cal , geležies lydymas ... - 64,38 Cal (pagal S. Umino, 1926, - 69,20 Cal).

Geležis pasižymi maždaug 6-7 kartus mažesniu šilumos laidumu nei sidabro ir 2 kartus mažesniu nei aliuminio; būtent geležies šilumos laidumas yra 0°C – 0,2070, 100°C – 0,1567, 200°C – 0,1357 ir 275°C – 0,1120 Cal/cm·s·°С. Būdingiausios geležies savybės yra magnetinės, išreiškiamos daugybe magnetinių konstantų, gautų per visą geležies įmagnetinimo ciklą. Šios elektrolitinės geležies konstantos išreiškiamos šiomis gausso vertėmis (Gumlich, 1909 ir 1918):

Praeinant per tašką A c2, geležies feromagnetinės savybės beveik išnyksta ir gali būti. aptikta tik labai tiksliais magnetiniais matavimais. Praktikoje β-, γ- ir δ modifikacijos laikomos nemagnetinėmis. Geležies elektrinis laidumas 20°C temperatūroje yra R -1 mo m/mm 2 (kur R yra geležies elektrinė varža, lygi 0,099 Ω mm 2 /m). Elektrinės varžos temperatūros koeficientas a0-100 °x10 5 svyruoja nuo 560 iki 660, kur

Šaltasis apdirbimas (valcavimas, kalimas, pratraukimas, štampavimas) turi labai pastebimą poveikį fizinėms geležies savybėms. Taigi, jų % pokytis šalto valcavimo metu išreiškiamas šiais skaičiais (Gerens, 1911): koercinė įtampa + 323%, magnetinė histerezė + 222%, elektrinė varža + 2%, savitasis svoris - 1%, magnetinis pralaidumas - 65%. Pastaroji aplinkybė leidžia suprasti tuos žymius fizikinių savybių svyravimus, kuriuos pastebi skirtingi tyrinėtojai: priemaišų įtaką dažnai lydi ir šalto mechaninio apdorojimo įtaka.

Labai mažai žinoma apie grynos geležies mechanines savybes. Elektrolitinė geležis, sulydyta tuštumoje, rasta: tempiamasis stipris 25 kg / mm 2, pailgėjimas - 60%, skerspjūvio suspaudimas - 85%, Brinelio kietumas - nuo 60 iki 70.

Geležies struktūra priklauso nuo joje esančių priemaišų kiekio (net ir nedideliais kiekiais) ir medžiagos išankstinio apdorojimo. Geležies, kaip ir kitų grynų metalų, mikrostruktūra susideda iš daugiau ar mažiau didelių grūdelių (kristalitų), kurie čia vadinami feritu.

Jų kontūrų dydžiai ir ryškumas priklauso ch. arr. dėl geležies aušinimo greičio: kuo pastarasis mažesnis, tuo grūdeliai labiau išsivystę ir tuo ryškesni jų kontūrai. Iš paviršiaus grūdeliai dažniausiai būna nevienodos spalvos dėl nevienodos kristalografijos, jų orientacijos ir nevienodo reagentų ėsdinimo poveikio skirtingomis kryptimis kristale. Neretai dėl mechaninio apdorojimo grūdai pailgėja viena kryptimi. Jei apdorojimas vyko žemoje temperatūroje, grūdų paviršiuje atsiranda šlyties linijos (Neumann linijos) dėl atskirų kristalitų dalių slydimo išilgai jų skilimo plokštumų. Šios linijos yra vienas iš kietėjimo požymių ir tų savybių pasikeitimų, kurie buvo paminėti aukščiau.

Geležis metalurgijoje

Geležis terminas šiuolaikinėje metalurgijoje priskiriamas tik kaltinei ketai, t. y. mažai anglies turinčiam produktui, gaunamam pastos pavidalo, esant temperatūrai, kuri nėra pakankama geležies išlydymui, bet tokia aukšta, kad atskiros jos dalelės yra gerai suvirintos viena su kita ir suteikia po to. vienalyčio minkšto gaminio kalimas, nepriimant sukietėjimo. Geležis (nurodyta to žodžio prasme) gaunama: 1) tiesiai iš rūdos pastos pavidalo sūrio pūtimo būdu; 2) tokiu pat būdu, bet žemesnėje temperatūroje, nepakankamai suvirinti geležies daleles; 3) ketaus perskirstymas pagal žydėjimo procesą; 4) ketaus perskirstymas balant.

1) Šiuo metu vyksta sūrio pūtimo procesas. laiką naudoja tik nekultūringos tautos ir tokiose srityse, kur (dėl patogių susisiekimo priemonių trūkumo) negali prasiskverbti šiuolaikiniais metodais gauta amerikietiška ar europietiška geležis. Procesas atliekamas atvirose žaliavose ir krosnyse. Žaliava jam yra geležies rūda (dažniausiai rudoji geležies rūda) ir medžio anglis. Akmens anglys pilamos į židinį toje jo pusėje, kur tiekiamas sprogimas, o rūda yra krūvoje, iš priešingos pusės. Storame degančios anglies sluoksnyje susidaręs anglies monoksidas praeina per visą rūdos storį ir, turėdamas aukštą temperatūrą, redukuoja geležį. Rūdos atkūrimas atliekamas palaipsniui - nuo atskirų gabalų paviršiaus iki šerdies. Pradedant nuo krūvos viršaus, jis pagreitėja, kai rūda juda į aukštesnės temperatūros zoną; šiuo atveju geležies oksidas pirmiausia pereina į magnetinį oksidą, paskui į oksidą, o galiausiai ant rūdos gabalų paviršiaus atsiranda metalinė geležis. Tuo pačiu metu žemiškos rūdos priemaišos (uolienų atliekos) susijungia su dar nesuredukuotu geležies oksidu ir sudaro mažai tirpstantį geležies šlaką, kuris išsilydo pro metalinio apvalkalo plyšius ir susiformuoja tarsi. , kiautas kiekviename rūdos gabale. Kaitinami iki baltai karštos ugnies, šie apvalkalai suvirinami vienas prie kito, židinio dugne suformuojant kempinę geležies masę – kritulį, prasiskverbiantį šlaku. Kad atsiskirtų nuo pastarųjų, iš židinio ištraukta krita supjaustoma į kelias dalis, kurių kiekviena kaldoma, suvirinama, atvėsus tame pačiame židinyje į juosteles arba tiesiai į gaminius (namų apyvokos daiktus, ginklus). Indijoje sūrio gamybos procesas vis dar vykdomas sūrio krosnyse, kurios nuo krosnių skiriasi tik šiek tiek didesniu aukščiu – apie 1,5 m.. Krosnių sienelės pagamintos iš molio masės (ne plytų) ir tarnauja tik vienas lydymas. Srautas į krosnį tiekiamas per vieną vamzdelį dumplėmis, varomomis kojomis arba rankomis. Tam tikras anglies kiekis („tuščiosios eigos galvutė“) įkraunamas į tuščią krosnį, o po to pakaitomis atskirais sluoksniais rūda ir anglis, pirmosios kiekis palaipsniui didėja, kol pasiekia tam tikrą santykį su anglimi; visos užpildytos rūdos svoris nustatomas pagal pageidaujamą žydėjimo svorį, kuris, paprastai kalbant, yra nereikšmingas. Atkūrimo procesas yra toks pat kaip ir kalvėje; geležis taip pat nėra visiškai atstatyta, o gautame žydėjime yra daug geležies šlako. Kritsu išgaunamas išmušant orkaitę ir supjaustomas gabalėliais, sveriančiais 2-3 kg. Kiekvienas iš jų kaitinamas kalvėje ir apdorojamas plaktuku; Rezultatas yra puikus minkštas lygintuvas, kuris, be kita ko, yra indiško plieno „woots“ (damasko plieno) gamybos medžiaga. Jo sudėtis yra tokia (procentais):

Nedidelis elementų – geležies priemaišų – kiekis arba visiškas jų nebuvimas paaiškinamas rūdos grynumu, nepilnu geležies redukcija ir žema temperatūra krosnyje. Anglies suvartojimas dėl mažo krosnių ir krosnių dydžio ir jų veikimo dažnumo yra labai didelis. Suomijoje, Švedijoje ir Urale geležis buvo lydoma Husgavel sūrio aukštakrosnėje, kurioje buvo galima kontroliuoti geležies redukavimo ir prisotinimo anglimi procesą; anglies suvartojimas jame - iki 1,1 vienam geležies vienetui, kurio išeiga siekė 90% jos kiekio rūdoje.

2) Ateityje būtina tikėtis geležies gamybos plėtojimo tiesiai iš rūdos, ne taikant žaliavinio pūtimo procesą, o sumažinant geležį tokioje temperatūroje, kuri yra nepakankama šlako susidarymui ir net rūdos atliekoms sukepinti (1000 m. °C). Tokio proceso privalumai yra galimybė naudoti žemos kokybės kurą, srauto pašalinimas ir šilumos suvartojimas šlakui lydyti.

3) Kalvystės gamyba perskirstant ketų žydėjimo būdu vykdoma žydėjimo krosnyse Ch. arr. Švedijoje (turime - Urale). Perskirstymui lydomas specialus ketus, vadinamasis. Lankašyras, duodantis mažiausiai atliekų. Jame yra: 0,3-0,45% Si, 0,5-0,6% Mn, 0,02 P,<0,01% S. Такой чугун в изломе кажется белым или половинчатым. Горючим в кричных горнах может служить только древесный уголь.

Procesas yra sekamas. arr.: židinys, išlaisvintas iš verksmo, bet su subrendusiu proceso pabaigos šlaku, likusiu ant dugno lentos, užpildytas anglimi, sk. arr. pušis, ant kurios paklota 165-175 kg degimo produktais įkaitinto ketaus (3/8 m 2 židinio skerspjūvio yra 100 kg ketaus narvų). Sukant ortakyje esantį vožtuvą, sprogimas nukreipiamas per vamzdžius, esančius židinio po stogu, ir čia įkaista iki 150-200 °C temperatūros, taip pagreitinant. lydantis geležis. Tirpstantis ketus nuolat remiamas (laužtuvų pagalba) ant anglies virš vamzdžių. Atliekant tokį darbą, visa ketaus masė yra veikiama oksidacinio atmosferos deguonies ir anglies dioksido poveikio, kuris lašelių pavidalu praeina per degimo zoną. Didelis jų paviršius prisideda prie greito geležies ir jos priemaišų – silicio, mangano ir anglies – oksidacijos. Priklausomai nuo šių priemaišų kiekio, ketus jų netenka didesniu ar mažesniu mastu, kol nesusikaupia židinio dugne. Kadangi mažai silicio ir mangano turintis ketus yra perdirbamas Švedijos kalvėje, tada, eidamas per vamzdžio horizontą, jis praranda visą Si ir Mn (kurių oksidai sudaro pagrindinį šlaką su geležies oksidu) ir nemažą dalį anglies. Ketaus lydymas trunka 20-25 minutes. Šio proceso pabaigoje į krosnį įdedamas šaltas pūtimas. Į židinio dugną nusėdęs metalas pradeda reaguoti su ten esančiais subrendusiais šlakais, kuriuose yra didelis perteklius (palyginti su silicio dioksido kiekiu) geležies oksidų - Fe 3 O 4 ir FeO, kurie oksiduoja anglį su anglies monoksido išsiskyrimas, kuris užvirina visą metalą. Kai metalas sutirštėja (nuo anglies praradimo) ir „atsisėda kaip prekė“, pastarasis laužtuvais pakeliamas virš vamzdžių, vėl pradedamas karštas pūtimas ir „prekė“ ištirpsta.

Antrinio lydymosi metu metalą oksiduoja tiek sprogimo deguonis, tiek iš jo išsilydę šlakai. Kalvės apačioje po pirmo pakilimo krenta metalas, pakankamai minkštas, kad surinktų kritulius iš kai kurių labiausiai prinokusių jo dalių. Tačiau anksčiau, naudojant silicio rūšį ketaus, reikėjo griebtis antro ir net trečio prekių kilimo, o tai, žinoma, sumažino krosnies našumą, padidino kuro sąnaudas ir geležies atliekas. Darbo rezultatams įtakos turėjo strypų atstumas nuo dugno lentos (židinio gylis) ir ląstų nuolydis: kuo statesnis nustatytas čiužinys ir kuo mažesnis židinio gylis, tuo didesnis efektas. oksiduojančios atmosferos ant metalo. Švelnesnis šlaitų nuolydis, taip pat didesnis židinio gylis sumažina tiesioginį sprogimo deguonies veikimą, todėl šlako poveikiui geležies priemaišoms suteikiamas didesnis vaidmuo; oksidacija jais vyksta lėčiau, bet be geležies garų. Esant tam tikroms sąlygoms, palankiausia strypų padėtis apatinės lentos atžvilgiu nustatoma remiantis patirtimi; Šiuolaikinėje švedų kalvėje pistoleto akis yra nustatyta 220 mm atstumu nuo apatinės lentos, o vamzdžių nuolydis kinta artimose ribose - nuo 11 iki 12°.

Židinio dugne gautame plyšyje, priešingai nei neapdorotame, yra labai mažai mechaniškai įtraukto šlako; kalbant apie chemines geležies priemaišas, tai Si, Mn ir C gali būti. yra visiškai pašalinami (analizėse nurodytas nežymus Si ir Mn kiekis yra mechaninės priemaišos – šlako dalis), o siera tik iš dalies oksiduojasi sprogdinant lydymosi metu. Tuo pačiu metu fosforas taip pat oksiduojamas, šlakuose lieka fosforo-geležies druskos pavidalu, tačiau pastaroji vėliau redukuojama anglimi, o galutiniame metale gali būti net santykinai daugiau fosforo (iš geležies garų) nei pirminiame. ketaus. Štai kodėl, norint gauti pirmos klasės metalą eksportui į Švediją, į perskirstymą imamas tik grynas ketus P atžvilgiu. Pagaminta iš kalvės ištraukta krita supjaustoma į tris dalis (kiekviena po 50-55 kg) ir suspaudžiama po plaktuku, suteikiant gretasienio išvaizdą.

Perskirstymo proceso trukmė Švedijos žydėjime yra nuo 65 iki 80 minučių; Per dieną gaunama nuo 2,5 iki 3,5 tonos supresuotų gabalų „ugnies“, kai gatavos medžiagos vienetui sunaudojama tik 0,32–0,40 anglies, o jos išeiga – nuo ​​89 iki 93,5% perskirstyme nurodyto ketaus. Visai neseniai Švedijoje buvo atlikti sėkmingi eksperimentai konvertuojant iš aukštakrosnių paimtą skystą geležį ir pagreitinant virimo procesą maišant metalą mechaniniu grėbliu; tuo tarpu atliekų sumažėjo iki 7 proc., o anglies suvartojimas – iki 0,25.

Šie duomenys (%) pateikia Švedijos ir Pietų Uralo geležies cheminės sudėties sampratą:

Iš visų pramoniniais metodais gaunamų geležies rūšių Švedijos žydėjimas yra artimiausias chemiškai grynai ir vietoj pastarosios yra naudojamas laboratorinėje praktikoje ir tiriamuosiuose darbuose. Nuo žaliavinės geležies jis skiriasi savo vienodumu, o nuo minkštiausio židinio metalo (ketaus), kai jame nėra mangano; jam būdingas aukščiausias suvirinamumo, plastiškumo ir kaliumo laipsnis. Švediškos žydinčios geležies tempiamasis stipris yra nereikšmingas, tik apie 30 kg/mm2, pailgėjimas 40%, o skerspjūvis sumažėjo 75%. Šiuo metu metinė žydinčios geležies gamyba Švedijoje sumažėjo iki 50 000 tonų, nes po 1914–1918 m. karo. šios geležies pramoninio pritaikymo mastas buvo labai sumažintas. Didžiausias jo kiekis sunaudojamas gaminant (Anglijoje, pagrindinėje dalyje ir Vokietijoje) aukščiausios rūšies įrankinį ir specialųjį plieną; pačioje Švedijoje iš jo gaminama speciali viela („gėlė“), šaltai gerai nukalti pasagos vinys, grandinės ir juostelių ruošiniai suvirinti vamzdžiams. Pastariesiems dviem tikslams ypač svarbios žydinčios geležies savybės: patikimas suvirinamumas, o vamzdžiams – didžiausias atsparumas rūdijimui.

4) Geležies gamybos plėtra žydėjimo būdu lėmė miškų naikinimą; Pastaruosius įvairiose šalyse gavus įstatymu, apribojusį jų kirtimus kasmet didėjant, Švedija, o vėliau Rusija – miškingos šalys, kuriose gausu aukštos kokybės rūdų – tapo pagrindiniais geležies tiekėjais tarptautinėje rinkoje visame pasaulyje. 18-ojo amžiaus. 1784 metais anglas Kortas išrado pudlingą – ketaus perskirstymo procesą ant ugningos krosnies, kurios krosnyje buvo deginamos anglys, židinio. Po Korto mirties Rogersas ir Gallas pristatė reikšmingus pudrų krosnies dizaino patobulinimus, kurie prisidėjo prie greito pudrų plitimo visose pramonės šalyse ir visiškai pakeitė jų geležies gamybos pobūdį ir mastą XIX amžiaus pirmoje pusėje. Šiuo procesu jie gavo metalo masę, reikalingą geležiniams laivams, geležinkeliams, lokomotyvams, garo katilams ir automobiliams statyti.

Kuras pudrai – ilgos liepsnos bituminės anglys, bet kur jos nėra, teko griebtis rusvųjų anglių, o štai Urale – malkų. Pušies mediena suteikia ilgesnę liepsną nei akmens anglis; gerai šildo, tačiau drėgmės kiekis medienoje neturi viršyti 12%. Vėliau „Siemens“ regeneracinė krosnelė buvo naudojama Urale burbuliuoti. Galiausiai JAV ir mūsų šalyje (Volgos ir Kamos baseinuose) pudrų krosnys veikė alyva, purškiama tiesiai į krosnies darbo erdvę.

Siekiant pagreitinti perskirstymą ir sumažinti degalų sąnaudas, pageidautina turėti šaltą pudrą ketaus; lydant jį ant kokso, tačiau produkte gaunama daug sieros (0,2 ir net 0,3%), o esant dideliam fosforo kiekiui rūdoje – fosforo. Įprastoms komercinėms geležies rūšims toks ketus, turintis mažą silicio kiekį (mažiau nei 1%), vadinamas ketaus, anksčiau buvo lydomas dideliais kiekiais. Anglies ketus, kuris buvo perdirbtas Urale ir centrinėje Rusijoje, neturėjo sieros ir davė gaminį, kuris taip pat buvo naudojamas stogo dangų gamybai. Šiuo metu iš pudlingo gaminamas aukštos kokybės metalas pagal specialias specifikacijas, todėl į pudrų krosnis tiekiamas ne paprastas ketus, o kokybiškas, pavyzdžiui, manganas ar „hematitas“ (mažo fosforo), arba priešingai, daug fosforo riešutų geležies gamybai. Žemiau pateikiamas pagrindinių elementų kiekis (%) kai kuriose ketaus rūšyse, naudojamose balionams:

Pudros krosnis, pasibaigus ankstesnei operacijai, paprastai turi normalų šlako kiekį ant dugno, kad galėtų dirbti su kita apkrova. Apdorojant stipriai silicinį ketų, krosnyje lieka daug šlako, kurį tenka nuleisti; priešingai, baltas ketus paliekamas „sausas“ po krosnimi, o darbus reikia pradėti įmetant reikiamą kiekį šlako, kuris paimamas iš po plaktuko („prinokęs“, turtingiausias magnetinio oksido) . Ant šlako metamas geležies užtaisas, kaitinamas ketaus (250-300 kg paprastose ir 500-600 kg dvigubose krosnyse); tada į krosnį supilama šviežia kuro dalis, išvalomos grotelės ir krosnyje įrengiama visa trauka. Per 25-35 min. ketaus lydosi, vyksta b. arba m) reikšmingas jo sudėties pokytis. Kietąjį ketų oksiduoja liepsnos deguonis, o geležis, manganas ir silicis duoda dvigubą silikatą, tekantį žemyn ant krosnies židinio; lydantis ketus atidengia vis daugiau kieto ketaus sluoksnių, kurie taip pat oksiduojasi ir tirpsta. Lydymosi periodo pabaigoje ant židinio susidaro du skysti sluoksniai - ketaus ir šlakas, kurių kontaktiniame paviršiuje anglis, nors ir silpnai, oksiduojasi magnetiniu geležies oksidu, ką liudija anglies monoksido burbuliukai. paleistas iš vonios. Priklausomai nuo silicio ir mangano kiekio ketuje, nevienodas jų kiekis lieka išlydytame metale: mažai silicio turinčiame anglies ketaus arba baltame ketaus – kokso lydant – silicis dažniausiai visiškai išdega lydymosi metu; kartais tam tikras jo kiekis lieka metale (0,3-0,25%), taip pat ir mangano. Šiuo metu fosforas taip pat oksiduojamas, virsdamas fosforine geležies druska. Sumažėjus metalo svoriui degant šioms priemaišoms, % anglies kiekis gali net padidėti, nors dalį jo neabejotinai sudegina liepsnos deguonis ir šlakas, dengiantis pirmąsias išlydyto metalo dalis.

Siekiant paspartinti likusio silicio, mangano ir anglies kiekių perdegimą, griebiamasi pudra, t.y. ketaus maišymas su šlaku, naudojant pagaliuką stačiu kampu. Jei metalas yra skystas (pilkas ketus, turintis daug anglies), tai maišymas nepasiekia tikslo, o vonia pirmiausia daroma tiršta, įmetant į ją šalto prinokusio šlako arba sumažinus trauką, nustatomas nepilnas degimas. krosnis, lydima labai dūmingos liepsnos (nyksta). Po kelių minučių, kurių metu nuolat maišoma, ant vonios paviršiaus atsiranda gausūs degančio anglies monoksido burbuliukai – ketaus anglies oksidacijos deguonimi, magnetinio oksido, ištirpusio pagrindiniame geležies šlake, produktas. Vykstant procesui, C oksidacija didėja ir virsta smarkiu visos metalo masės „virimu“, kurį lydi jo patinimas ir toks reikšmingas tūrio padidėjimas, kad dalis šlako išsilieja per metalo slenkstį. darbines skyles. Kai C perdega, metalo lydymosi temperatūra pakyla, o tam, kad virimas tęstųsi, temperatūra krosnyje nuolat didinama. Užbaigus virinimą žemoje temperatūroje, gaunamas neapdorotas produktas, t. prinokusios prekės „sėsti“ į karštą orkaitę. Geležies priemaišų oksidacijos procesas pudrų krosnyje prasideda nuo šlako deguonies, kuris yra geležies monosiliko dioksido (Fe 2 SiO 4) lydinys su kintamos sudėties magnetiniu oksidu ir geležies oksidu. Angliškose krosnyse oksidų mišinio sudėtis išreiškiama formule 5Fe 3 O 4 ·5 FeO; virimo pabaigoje oksidų santykis nuskurdintame šlake išreiškiamas formule Fe 3 O 4 5FeO, t.y., oksidacijos procese dalyvauja 80 % viso šlako magnetinio oksido. Oksidacijos reakcijos m. b. yra pavaizduotos šiomis termocheminėmis lygtimis:

Kaip matyti iš šių lygčių, Si, P ir Mn oksidaciją lydi šilumos išsiskyrimas, todėl ji šildo vonią, o C oksidacija, redukuojant Fe 3 O 4 į FeO, sugeria šilumą ir todėl reikalauja aukštos temperatūros. Tai paaiškina geležies priemaišų pašalinimo tvarką ir tai, kad karštoje krosnyje anglies perdegimas baigiasi greičiau. Fe 3 O 4 nėra redukuojamas į metalą, nes tam reikia aukštesnės temperatūros nei ta, kurioje vyksta „virimas“.

Susitraukusią „prekę“, kad ji taptų gerai suvirinta geležis, dar reikia garinti: prekė kelioms minutėms paliekama orkaitėje ir karts nuo karto apverčiama laužtuvais, o apatinės jo dalys uždedamos ant viršus; kartu veikiant liepsnos ir šlako deguoniui, impregnuojant visą geležies masę, anglis ir toliau degina. Kai tik gaunamas tam tikras gerai suvirinto metalo kiekis, iš jo pradeda riedėti riksmai, išvengiant pernelyg didelės oksidacijos. Iš viso prekėms bręstant suvyniojama nuo 5 iki 10 kritzų (kiekvienas ne daugiau kaip 50 kg); Krekeriai laikomi (garinami) prie slenksčio aukščiausios temperatūros zonoje ir paduodami po plaktuku, kad būtų suspaudžiamas, o tai atskiria šlaką ir suteikia jiems gabalėlio formą (skyrius nuo 10x10 iki 15x15). cm), patogu sukti į ritinius. Į šaukimų vietą sekantys juda pirmyn judėdami pirmyn, iki paskutinio. Aukščiausios kokybės metalo (pluošto geležies) gamybos iš prinokusio (daug anglies) anglies ketaus Urale procesas truko taip: 1) ketaus sodinimas - 5 minutės, 2) lydymas - 35 minutės, 3) merdėjimas - 25 min., 4) pudavimas (maišymas) - 20 min., 5) prekių garinimas - 20 min., 6) krekerių pjaustymas ir garinimas - 40 min., 7) krekerių išdavimas (10-11 vnt.) - 20 minučių; viso - 165 min. Dirbant ant balto ketaus, ant paprastos komercinės geležies, proceso trukmė sutrumpėjo (Vakarų Europoje) iki 100 ir net 75 minučių.

Kalbant apie darbo rezultatus, skirtinguose metalurgijos regionuose jie skyrėsi priklausomai nuo kuro rūšies, ketaus kokybės ir gaminamos geležies rūšies. Uralo krosnys, dirbusios su malkomis, davė naudingos geležies išeigą 1 m 3 malkų nuo 0,25 iki 0,3 tonos; naftos suvartojimas vienam geležies vienetui yra 0,33, anglies europinėse krosnyse - nuo 0,75 iki 1,1. Mūsų didžiųjų krosnelių (600 kg ketaus) paros našumas dirbant su džiovintomis malkomis buvo 4-5 tonos; stogo dangų gamybai tinkamos medžiagos išeiga sudarė 95-93% procesui tiekiamo ketaus kiekio. Europoje įprastų krosnių (narves 250-300 kg) paros našumas yra apie 3,5 tonos su 9% nuostoliais, o aukštos kokybės geležies - 2,5 tonos ir 11% nuostolių.

Kalbant apie cheminę sudėtį ir fizines savybes, balionėlis yra daug prastesnis produktas nei, viena vertus, žydintis geležis ir, kita vertus, ketus. Įprastos geležies rūšys, kurios anksčiau buvo gaminamos Vakarų Europoje, turėjo daug sieros ir fosforo, nes buvo gaminamos iš nešvarios kokso geležies, o abi šios kenksmingos priemaišos tik iš dalies pereina į šlaką; šlako kiekis pudringoje geležyje yra 3-6%, kokybiškame metale neviršija 2%. Šlako buvimas labai sumažina mechaniškai besiverčiančios geležies bandymų rezultatus. Žemiau yra keletas duomenų procentais, apibūdinančių geležį - paprastą Vakarų Europos ir gerą Uralą:

Vertinga savybė, dėl kurios dabar remiama plieninės geležies gamyba, yra puikus jos suvirinamumas, kuris kartais ypač svarbus saugumo požiūriu. Geležinkelio specifikacijos Visuomenės reikalauja gaminti geležinius sukabinimo įtaisus, perjungimo jungiklių strypus ir varžtus. Dėl savo geresnio atsparumo koroziniam vandens poveikiui, balionėlis naudojamas ir vandens vamzdžių gamybai. Taip pat iš jo gaminamos veržlės (fosforinis stambiagrūdis metalas) ir aukštos kokybės pluoštinė geležis kniedėms ir grandinėlėms.

Kaltosios geležies struktūra, aptinkama mikroskopu net esant mažam padidinimui, pasižymi juodos ir šviesios spalvos komponentų buvimu fotografiniame vaizde; pirmieji priklauso šlakui, o antrieji – geležies grūdeliams arba pluoštams, gautiems tempiant metalą.

Prekyba geležimi

Metalurgijos gamyklos pramonės reikmėms gamina dviejų pagrindinių rūšių geležį: 1) lakštinę ir 2) kokybišką.

Šiuo metu skarda yra suvyniota iki 3 m pločio; kurio storis 1-3 mm, mes jį vadiname smulkiai valcuotu; nuo 3 mm ir daugiau (dažniausiai iki 40 mm) - katilas, cisterna, laivas, priklausomai nuo paskirties, atitinkančios medžiagos sudėtį ir mechanines savybes. Minkštiausia yra katilinė geležis; paprastai jame yra 0,10-0,12% C, 0,4-0,5% Mn, P ir S - kiekvieno ne daugiau kaip 0,05%; jo laikinas atsparumas plyšimui nėra b. daugiau nei 41 kg / mm 2 (bet ne mažiau kaip 34 kg / mm 2), pailgėjimas lūžio metu - apie 28%. Geležies rezervuaras tampa tvirtesnis ir patvaresnis; jame yra 0,12-0,15 % C; 0,5-0,7% Mn ir ne daugiau kaip 0,06% tiek P, tiek S; atsparumas plyšimui 41-49 kg/mm2, pailgėjimas 25-28%. Katilo ir rezervuaro lygintuvo lakštų ilgis nustatomas pagal užsakymą pagal gaminio, sukniedomo iš lakštų matmenis (išvengiant nereikalingų siūlių ir apipjaustymų), tačiau paprastai jis neviršija 8 m, nes ploniems lakštams ribojamas greitas jų aušinimas valcavimo proceso metu, o storiems lakštams – pagal luito svorį.

Lakštinis geležis, kurio storis mažesnis nei 1 mm, vadinamas skarda; jis naudojamas skardos gamybai ir kaip stogo dangos medžiaga. Pastarajam tikslui SSRS valcuojami lakštai, kurių matmenys yra 1422x711 mm, sveria 4-5 kg, storis 0,5-0,625 mm. Stogo dangą gamyklos gamina 82 kg sveriančiomis pakuotėmis. Užsienyje juodoji skarda prekyboje klasifikuojama pagal specialius kalibro numerius – nuo ​​20 iki 30 (normalus vokiško skardos storis yra nuo 0,875 iki 0,22 mm, o angliškos – nuo ​​1,0 iki 0,31 mm). Alavas gaminamas iš minkščiausio ketaus, kuriame yra 0,08-0,10% C, 0,3-0,35% Mn, jei jis pagamintas iš anglies ketaus (turime), ir 0,4-0,5% Mn, jei pradinė medžiaga yra koksas. geležies; atsparumas plyšimui - nuo 31 iki 34 kg / mm 2, pailgėjimas - 28-30%. Įvairios skardos yra gofruotas (gofruotas) geležis. Jis skirstomas pagal bangų pobūdį į geležines su žemomis ir aukštomis bangomis; pirmajame bangos pločio ir gylio santykis svyruoja nuo 3 iki 4, antroje – 1-2. Gofruotasis geležis gaminamas 0,75-2,0 mm storio, o lakšto plotis 0,72-0,81 m (su žemomis bangomis) ir 0,4-0,6 m (su aukštomis bangomis). Gofruotasis geležis naudojamas stogams, lengvų konstrukcijų sienoms, žaliuzėms, su aukštomis bangomis, be to, begegnių lubų statybai.

Sekcijinė geležis pagal skerspjūvio formą skirstoma į dvi klases: įprastą sekcinę ir forminę.

Pirmoji klasė apima apvalią geležį (kurios skersmuo mažesnis nei 10 mm, vadinamą viela), kvadratinę, plokščią arba juostelę. Pastaroji, savo ruožtu, yra padalinta į: pati juosta - nuo 10 iki 200 mm pločio ir daugiau nei 5 mm storio; lankas - tokio paties pločio, bet storis nuo 5 iki 1 mm, nurodytas kalibro numeriu (nuo 3 iki 19 įprasto vokiško ir nuo 6 iki 20 naujo angliško kalibro); padanga - nuo 38 iki 51 mm pločio ir iki 22 mm storio; universalus - nuo 200 iki 1000 mm pločio ir ne mažesnio kaip 6 mm storio (suvyniotas į specialius ritinius - universalus). Tiek padangų, tiek lanko geležį gamyklos gamina šlaituose, valcuotą vielą – ritiniais; kitos markės - tiesių (ištiesintų) juostų pavidalu, dažniausiai ne ilgesnių kaip 8 m ilgio (įprastai - nuo 4,5 iki 6 m), tačiau pagal specialų užsakymą betoninėms konstrukcijoms juostos pjaunamos iki 18 mm ilgio, o kartais ir daugiau. .

Pagrindinės forminės geležies rūšys: kampinė (lygiakraščio ir nelygios), dėžutės formos (kanalas), trišakė, I-sija (sija), koloninė (kvadratinė) ir zet geležis; taip pat yra keletas kitų mažiau paplitusių forminių geležies rūšių. Pagal mūsų įprastą metrinį asortimentą, forminės geležies matmenys nurodomi profilio numeriu (# - skaičius, žr. lentynos plotį arba maksimalų profilio aukštį). Kampinis nelygus ir trišakis turi dvigubą skaičių; pvz., Nr.16/8 reiškia kampą su 16 ir 8 cm lentynomis arba trišakį su 16 cm lentyna ir 8 cm aukščio trišakiu.

Įprastos suvirinamos sekcijų geležies sudėtis: 0,12% C, 0,4% Mn, mažiau nei 0,05% P ir S - kiekvienas; jo atsparumas plyšimui yra 34-40 kg/mm2; bet apvalioji geležis kniedėms gaminama iš minkštesnės sudėties medžiagos: mažiau nei 0,10 % C, 0,25-0,35 % Mn, apie 0,03 % P ir S. Tempiamasis stipris 32-35 kg/mm2 ir pailgėjimas 28-32%. Formuota ne virinama, o kniedyta geležis ("statybinis plienas") turi: 0,15 - 0,20% C, 0,5% Mn, iki 0,06% P ir S - po vieną; jo atsparumas plyšimui yra 40-50 kg/mm2, pailgėjimas 25-20%. Riešutų gamybai gaminama geležis (Thomas), kurioje yra apie 0,1% C, bet nuo 0,3 iki 0,5% P (kuo didesni riešutai, tuo daugiau P). Užsienyje specialių valcavimo staklių poreikiams tenkinti prekyboje cirkuliuoja pusgaminis - kvadratinis ruošinys, dažniausiai 50 x 50 mm skerspjūvio.