Fyzikálne a chemické vlastnosti železa kovu
Železo (FE) je jedným z najpoužívanejších kovov kvôli jeho hojnosti, sile a všestrannosti. Nižšie je uvedený prehľad fyzikálnych a chemických vlastností železa.
Kľúčové fyzikálne a chemické vlastnosti železa
| Majetok | Hodnota/popis |
|---|---|
| Vzhľad | Strieborný šedý, kovový lesk |
| Hustota | 7,87 g/cm³ |
| Miesto topenia | 1538 stupňov (2800 stupňov F) |
| Bod varu | 2862 stupňov (5182 stupňov F) |
| Elektrická vodivosť | Dobré, ale nie také vysoké ako meď alebo hliník |
| Tepelná vodivosť | 80 W/m·K |
| Magnetizmus | Feromagnetické (magnetizovateľné) |
| Tvrdosť | 4.5 na stupnici Mohs (mäkká v čistej forme) |
| Ťažkosť | Ťažká a poddajná v čistej forme |
| Reaktivita s kyslíkom | Tvorí oxid železa (hrdza) |
| Reaktivita s vodou | Tvorí železný hydroxid a plynný vodík |
| Reaktivita s kyselinami | Tvorí železné soli a plynný vodík |
| Bežné oxidačné stavy | Fe²⁺ a fe³⁺ |
| Odpor | Náchylné na hrdzu, ale vylepšené v zliatinách |
Fyzikálne vlastnosti železa
Vzhľad:
Železo je strieborný šedý kov s kovovým leskom.
Je relatívne mäkký, keď je vo svojej čistej podobe, ale môže byť zatvrdený pomocou legovacích prvkov, ako je uhlík (na výrobu ocele).
Hustota:
Hustota železa je približne7,87 g/cm³.
Táto relatívne vysoká hustota robí z železa vhodný materiál pre aplikácie vyžadujúce hmotnosť a pevnosť.
Miesto topenia:
Železo má vysoký bod topenia asi1538 stupňov (2800 stupňov F).
Tento vysoký bod topenia prispieva k jeho použitiu vo vysokoteplotných aplikáciách, ako je výroba ocele.
Bod varu:
Bod varu železa je2862 stupňov (5182 stupňov F).
Elektrická vodivosť:
Železo je adobrý vodič elektriny, aj keď nie tak dobrý ako meď alebo hliník. V prípade potreby sa často používa v elektrických komponentoch a vodičoch.
Tepelná vodivosť:
Železo má dobrú tepelnú vodivosť s tepelnou vodivosťou asi80 W/m·K.
Vďaka tomu je efektívny materiál na vedenie tepla v rôznych priemyselných aplikáciách.
Magnetizmus:
Železo jemagnetickývo svojej čistej podobe a je aferomagnetickýmateriál. To znamená, že je priťahovaný magnetmi a môže sa stať magnetizáciou.
Táto vlastnosť je dôvod, prečo sa železo používa pri výrobe elektromagnetov, motorov a iných magnetických zariadení.
Tvrdosť:
Čisté železo je relatívne mäkké, s tvrdosťou asi4.5 na stupnici Mohs. Železné zliatiny ako oceľ sú však oveľa ťažšie a silnejšie.
Tvrdosť železa sa dá výrazne vylepšiť pridaním uhlíka a ďalších prvkov, tvoriacimi materiálmi ako liatina a oceľ.
Ťažnosť a kláštornosť:
Železo jeťažkýapoddajný. Môže byť vtiahnutý do drôtov a zatĺkne do plachiet, keď je v čistej podobe. Pri vyššom obsahu uhlíka sa však stáva krehkejším.
Chemické vlastnosti železa
Reaktivita s kyslíkom:
Železo ľahko reaguje s kyslíkom vo vzduchu, aby sa vytvorilaOxid železa (február), bežne známe ako hrdza.
Hrdzavýje oxidačná reakcia, kde železo stráca elektróny a tvorí oxid železa, najmä v prítomnosti vlhkosti a vzduchu.
Reakcia s vodou:
Železo môže reagovať svodná vodana vytvorenie hydroxidu železa a plynného vodíka. Tento proces sa vyskytuje ľahšie, keď je železo vystavené vlhkosti a tepla.
Reakcia je:
Fe +2 H2O → Fe (OH) 2+ H2fe + 2 h _2} o \ rightarrow fe (OH) {_2 + h _2 Fe +2} h2 o → Fe (OH) 2+H2+H2+H2+
Reakcia s kyselinami:
Železo reaguje s kyselinami za vznikuvodíkový plynaželezné soli. Napríklad, keď železo reaguje s kyselinou chlorovodíkovou (HCI), tvorí chlorid železa a plynný vodík:
Fe +2 HCl → fecl 2+ h2fe {}}} hcl \ rightarrow fecl _2 + h _2 fe +2 hcl → fecl2+h2
Oxidačné stavy:
Železo bežne existuje v dvoch oxidačných stavoch:+2 (fe²⁺)a+3 (fe³⁺).
V jeho+2 stav, železné zlúčeniny ako železo (II) oxid (FEO), zatiaľ čo vo svojom+3 stav, tvorí zlúčeniny ako oxid železa (III) (február).
Reakcia s halogénmi:
Železo reaguje shalogény(ako je chlór, fluór, bróm a jód)halogenidy železa. Napríklad, keď železo reaguje s chlórom, tvorí chlorid železa:
Fe+Cl2 → fecl2fe+Cl _2 \ RightArrow Fecl _2 Fe+Cl2 → Fecl2
Reakcia s uhlíkom:
Železo reaguje suhlíkpri vysokých teplotách na vytvorenieKarbid železa (február), čo je kľúčovou súčasťou ocele a liatiny. Toto je jedna z primárnych reakcií pri výrobe ocele.
Odpor:
Zatiaľ čo čisté železo je vysoko citlivé na koróziu (hrdzavenie), často sa leguje s inými prvkami (ako je chróm v nehrdzavejúcej oceli), aby sa zlepšila jej odolnosť voči korózii.
V nehrdzavejúcej oceli tvorí železo pasívnu vrstvu oxidu, ktorá zabraňuje ďalšej oxidácii a korózii.
Reaktivita s dusíkom:
Železo reaguje sdusíkpri zvýšených teplotách na vytvoreniedusičnan(Február alebo február). Je to užitočné v niektorých špecializovaných aplikáciách, napríklad pri výrobe vysoko výkonných materiálov.
Elektrochemické správanie:
Železo môže pôsobiť ako obidveanódaakatódaPri elektrochemických reakciách v závislosti od okolitých podmienok. Táto vlastnosť sa využíva v galvanizácii, kde je železo potiahnuté vrstvou zinku, aby sa zabránilo hrdzaveniu.
Záver
Železo je všestranný kov s niekoľkými dôležitými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami, ktoré sú nevyhnutné pre priemyselné a každodenné aplikácie. Jeho schopnosť vytvárať zliatiny, odolávať korózii pri liečbe a reagovať s inými prvkami jej dodáva širokú škálu použitia, najmä vo forme ocele a liatiny.
