लोहा पृथ्वी पर सबसे आम रासायनिक तत्वों में से एक है। प्राचीन काल से, लोगों ने अपने काम को सुविधाजनक बनाने के लिए इसका उपयोग करना सीखा है। प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, इसके दायरे में काफी विस्तार हुआ है। यदि कई हजार साल पहले लोहे का उपयोग केवल भूमि की खेती के लिए उपयोग किए जाने वाले साधारण औजारों के निर्माण के लिए किया जाता था, तो अब इस रासायनिक तत्व का उपयोग उच्च तकनीक वाले उद्योगों के लगभग सभी क्षेत्रों में किया जाता है।

जैसा कि प्लिनी द एल्डर ने लिखा है। "लौह खनिक मनुष्य को सबसे उत्कृष्ट और सबसे हानिकारक उपकरण प्रदान करते हैं। इस उपकरण के साथ हम पृथ्वी को काटते हैं, हम उपजाऊ बगीचों की खेती करते हैं और अंगूर के साथ जंगली दाखलताओं को काटते हुए, हम उन्हें हर साल झुकने के लिए मजबूर करते हैं। इस उपकरण से हम घर बनाते हैं, पत्थर तोड़ते हैं और उपयोग करते हैं लोहाऐसी सभी जरूरतों के लिए। लेकिन एक ही लोहे के साथ हम लड़ाई, लड़ाई और डकैती करते हैं, और हम इसे न केवल पास में इस्तेमाल करते हैं, बल्कि हम पंखों को या तो कमियों से, या शक्तिशाली हाथों से, या पंख वाले तीरों के रूप में दूर ले जाते हैं। मेरी राय में, सबसे शातिर, मानव मन की एक चाल है। क्‍योंकि मनुष्‍य पर पहिले ही मृत्यु आ पड़े, इसके लिये उन्‍होंने उसको पंख लगाए, और लोहे के पंख दिए। इस कारण से, अपराध के लिए मनुष्य को जिम्मेदार ठहराया जाए, न कि प्रकृति को। बहुत बार इसका उपयोग विभिन्न मिश्र धातुओं के निर्माण के लिए किया जाता है, जिनकी संरचना में विभिन्न अनुपातों में लोहा शामिल होता है। इन मिश्र धातुओं में सबसे प्रसिद्ध स्टील और कच्चा लोहा हैं।

बिजली लोहे को पिघलाती है

स्टील्स के गुण विविध हैं। समुद्र के पानी में लंबे समय तक रहने के लिए स्टील्स डिज़ाइन किए गए हैं, स्टील्स जो उच्च तापमान और गर्म गैसों की आक्रामक कार्रवाई का सामना कर सकते हैं, स्टील्स जिनसे नरम टाई तार बनाए जाते हैं, और स्टील्स लोचदार और कठोर स्प्रिंग्स बनाने के लिए ...

इस तरह के कई प्रकार के गुण विभिन्न प्रकार की स्टील रचनाओं से उत्पन्न होते हैं। तो, 1% कार्बन और 1.5% क्रोमियम वाले स्टील से, उच्च शक्ति वाले बॉल बेयरिंग बनाए जाते हैं; 18% क्रोमियम और 89% निकल युक्त स्टील प्रसिद्ध "स्टेनलेस स्टील" है, और स्टील में 18% टंगस्टन, 4% क्रोमियम और 1% वैनेडियम टर्निंग टूल बनाते हैं।

स्टील की इस किस्म की रचनाएँ उन्हें गलाने में बहुत मुश्किल बनाती हैं। दरअसल, एक खुली चूल्हा भट्टी और एक कनवर्टर में, वातावरण ऑक्सीकरण कर रहा है, और क्रोमियम जैसे तत्व आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं और स्लैग में बदल जाते हैं, यानी खो जाते हैं। इसका मतलब यह है कि 18% क्रोमियम सामग्री के साथ स्टील प्राप्त करने के लिए, 180 किलोग्राम प्रति टन स्टील की तुलना में बहुत अधिक क्रोमियम भट्ठी में डाला जाना चाहिए। क्रोम एक महंगी धातु है। इस स्थिति से बाहर निकलने का रास्ता कैसे खोजें?

20 वीं शताब्दी की शुरुआत में एक रास्ता खोजा गया था। धातु गलाने के लिए, विद्युत चाप की गर्मी का उपयोग करने का प्रस्ताव था। स्क्रैप धातु को एक गोलाकार भट्टी में लोड किया गया था, कच्चा लोहा डाला गया था और कार्बन या ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड को उतारा गया था। उनके और भट्ठी में धातु के बीच ("स्नान") लगभग 4000 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ एक विद्युत चाप। धातु आसानी से और जल्दी पिघल गई। और ऐसी बंद विद्युत भट्टी में, आप कोई भी वातावरण बना सकते हैं - ऑक्सीकरण, कम करना या पूरी तरह से तटस्थ। दूसरे शब्दों में, मूल्यवान वस्तुओं को जलने से रोका जा सकता है। इस प्रकार उच्च गुणवत्ता वाले स्टील्स का धातु विज्ञान बनाया गया था।

बाद में, विद्युत पिघलने की एक और विधि प्रस्तावित की गई - प्रेरण। भौतिकी से ज्ञात होता है कि यदि किसी धातु के चालक को उस कुण्डली में रखा जाता है जिससे उच्च आवृत्ति की धारा प्रवाहित होती है, तो उसमें एक धारा प्रेरित होती है और चालक गर्म हो जाता है। यह ऊष्मा एक निश्चित समय में धातु को पिघलाने के लिए पर्याप्त होती है। इंडक्शन फर्नेस में एक क्रूसिबल होता है जिसमें अस्तर में एक सर्पिल एम्बेडेड होता है। एक उच्च-आवृत्ति धारा को सर्पिल के माध्यम से पारित किया जाता है, और क्रूसिबल में धातु पिघल जाती है। ऐसी भट्टी में आप कोई भी माहौल भी बना सकते हैं।

इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में, पिघलने की प्रक्रिया आमतौर पर कई चरणों में होती है। सबसे पहले, धातु से अनावश्यक अशुद्धियों को जला दिया जाता है, उन्हें ऑक्सीकरण (ऑक्सीकरण अवधि)। फिर, इन तत्वों के ऑक्साइड युक्त स्लैग को भट्टी से हटा दिया जाता है (डाउनलोड किया जाता है), और मिश्र धातुओं को लोड किया जाता है - ऐसे तत्वों के साथ लौह मिश्र धातु जिन्हें धातु में पेश करने की आवश्यकता होती है। भट्ठी को बंद कर दिया गया है और बिना हवा के पहुंच (पुनर्प्राप्ति अवधि) के बिना पिघलना जारी रखा गया है। नतीजतन, स्टील एक निश्चित मात्रा में आवश्यक तत्वों से संतृप्त होता है। तैयार धातु को एक करछुल में छोड़ा जाता है और डाला जाता है।

स्टील्स, विशेष रूप से उच्च गुणवत्ता वाले, अशुद्धियों की सामग्री के प्रति बहुत संवेदनशील निकले। यहां तक ​​​​कि ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन, सल्फर, फास्फोरस की थोड़ी मात्रा भी उनके गुणों को खराब कर देती है - ताकत, क्रूरता, संक्षारण प्रतिरोध। ये अशुद्धियाँ लोहे और स्टील में निहित अन्य तत्वों के साथ गैर-धातु यौगिक बनाती हैं, जो धातु के दानों के बीच घूमती हैं, इसकी एकरूपता को कम करती हैं और गुणवत्ता को कम करती हैं। तो, स्टील्स में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की बढ़ी हुई सामग्री के साथ, उनकी ताकत कम हो जाती है, हाइड्रोजन फ्लेक्स की उपस्थिति का कारण बनता है - धातु में माइक्रोक्रैक, जो लोड के तहत स्टील के हिस्सों का अप्रत्याशित विनाश होता है, फॉस्फोरस ठंड में स्टील की भंगुरता को बढ़ाता है, सल्फर लाल भंगुरता का कारण बनता है - उच्च तापमान पर लोड के तहत स्टील का विनाश।

धातुकर्मी लंबे समय से इन अशुद्धियों को दूर करने के तरीके खोज रहे हैं। खुली चूल्हा भट्टियों, कन्वर्टर्स और इलेक्ट्रिक भट्टियों में गलाने के बाद, धातु को डीऑक्सीडाइज़ किया जाता है - इसमें एल्यूमीनियम, फेरोसिलिकॉन (सिलिकॉन के साथ लोहे का एक मिश्र धातु) या फेरोमैंगनीज मिलाया जाता है। ये तत्व सक्रिय रूप से ऑक्सीजन के साथ जुड़ते हैं, धातुमल में तैरते हैं और स्टील में ऑक्सीजन की मात्रा को कम करते हैं। लेकिन ऑक्सीजन अभी भी स्टील में बनी हुई है, और उच्च गुणवत्ता वाले स्टील्स के लिए, इसकी शेष मात्रा बहुत बड़ी है। अन्य, अधिक प्रभावी तरीके खोजना आवश्यक था।

1950 के दशक में, धातुकर्मवादियों ने औद्योगिक पैमाने पर स्टील को निकालना शुरू किया। तरल धातु के साथ एक करछुल को एक कक्ष में रखा जाता है जिसमें से हवा को बाहर निकाला जाता है। धातु हिंसक रूप से उबलने लगती है और उसमें से गैसें निकलती हैं। हालांकि, 300 टन स्टील के साथ एक करछुल की कल्पना करें और अनुमान लगाएं कि इसे पूरी तरह से उबालने में कितना समय लगेगा, और इस दौरान धातु कितनी ठंडी होगी।

यह आपके लिए तुरंत स्पष्ट हो जाएगा कि यह विधि केवल थोड़ी मात्रा में स्टील के लिए उपयुक्त है। इसलिए, अन्य, तेज और अधिक कुशल वैक्यूमिंग विधियों को विकसित किया गया है। अब वे सभी विकसित देशों में उपयोग किए जाते हैं, और इससे स्टील की गुणवत्ता में सुधार हुआ है। लेकिन इसके लिए सभी आवश्यकताएं बढ़ीं और बढ़ीं।

60 के दशक की शुरुआत में, ऑल-यूनियन इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिक वेल्डिंग में कीव में। ई.ओ. पैटन, स्टील के इलेक्ट्रोस्लैग रीमेल्टिंग की एक विधि विकसित की गई थी, जिसका बहुत जल्द ही कई देशों में उपयोग किया जाने लगा। यह विधि बहुत ही सरल है। वाटर-कूल्ड धातु के बर्तन में - एक सांचा - धातु का एक पिंड रखा जाता है, जिसे शुद्ध किया जाना चाहिए, और एक विशेष संरचना के स्लैग के साथ कवर किया जाना चाहिए। फिर पिंड एक वर्तमान स्रोत से जुड़ा है। पिंड के अंत में एक विद्युत चाप होता है, और धातु पिघलने लगती है। तरल स्टील स्लैग के साथ प्रतिक्रिया करता है और न केवल ऑक्साइड से, बल्कि नाइट्राइड, फॉस्फाइड और सल्फाइड से भी शुद्ध होता है। हानिकारक अशुद्धियों से शुद्ध किया गया एक नया पिंड, सांचे में जम जाता है। 1963 में, इलेक्ट्रोस्लैग रीमेल्टिंग की विधि के विकास और कार्यान्वयन के लिए, ऑल-यूनियन इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिक वेल्डिंग के श्रमिकों के एक समूह, बी.आई. मेडोवर और यू.वी. लताश की अध्यक्षता में, लेनिन पुरस्कार से सम्मानित किया गया।

सेंट्रल रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ फेरस मेटलर्जी के मेटलर्जिकल वैज्ञानिकों ने थोड़ा अलग रास्ता अपनाया। आई पी बर्दीना। धातुकर्म श्रमिकों के सहयोग से, उन्होंने और भी सरल विधि विकसित की। धातु की सफाई के लिए एक विशेष संरचना के स्लैग को पिघलाया जाता है और एक करछुल में डाला जाता है, और फिर भट्ठी से धातु को इस तरल स्लैग में छोड़ा जाता है। धातुमल धातु के साथ मिल जाता है और अशुद्धियों को अवशोषित कर लेता है। यह विधि तेज, कुशल है और इसमें बड़ी मात्रा में बिजली की आवश्यकता नहीं होती है। इसके लेखक एस. जी. वोइनोव, ए.आई. ओसिपोव, ए.जी. शालिमोव और अन्य को भी 1966 में लेनिन पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

हालाँकि, पाठक के पास शायद पहले से ही एक प्रश्न है: ये सभी कठिनाइयाँ क्यों? आखिरकार, हम पहले ही कह चुके हैं कि एक पारंपरिक इलेक्ट्रिक ओवन में आप कोई भी माहौल बना सकते हैं। इसका मतलब है कि आप केवल भट्ठी से हवा को पंप कर सकते हैं और वैक्यूम में पिघला सकते हैं। लेकिन पेटेंट कार्यालय में जल्दी मत करो! इस पद्धति का उपयोग लंबे समय से छोटी प्रेरण भट्टियों में किया जाता रहा है, और 60 के दशक के अंत और 70 के दशक की शुरुआत में इसका उपयोग काफी बड़े विद्युत चाप और प्रेरण भट्टियों में किया जाने लगा। अब, औद्योगिक देशों में वैक्यूम आर्क और वैक्यूम इंडक्शन रीमेल्टिंग के तरीके काफी व्यापक हो गए हैं।

यहां हमने हानिकारक अशुद्धियों से स्टील को साफ करने के केवल मुख्य तरीकों का वर्णन किया है। उनकी दर्जनों किस्में हैं। वे धातुकर्मियों को शहद की एक बैरल से मलहम में कुख्यात मक्खी को हटाने और उच्च गुणवत्ता वाली धातु प्राप्त करने में मदद करते हैं।

ब्लास्ट फर्नेस के बिना लोहा कैसे प्राप्त करें

यह पहले ही ऊपर कहा जा चुका है कि एक रसायनज्ञ के दृष्टिकोण से लौह धातु विज्ञान, इसे हल्के ढंग से रखने के लिए, एक अतार्किक व्यवसाय है। सबसे पहले, लोहे को कार्बन और अन्य तत्वों से संतृप्त किया जाता है, और फिर इन तत्वों को जलाने के लिए बहुत श्रम और ऊर्जा खर्च की जाती है। क्या अयस्क से तुरंत लोहा प्राप्त करना आसान नहीं है? आखिरकार, प्राचीन धातुकर्मियों ने ठीक यही किया, जिन्होंने कच्चे फोर्ज में नरम गर्म स्पंजी लोहा प्राप्त किया। हाल के वर्षों में, यह दृष्टिकोण पहले से ही अलंकारिक प्रश्नों के चरण से आगे बढ़ चुका है और पूरी तरह से वास्तविक और यहां तक ​​कि कार्यान्वित परियोजनाओं पर आधारित है। अयस्क से सीधे लोहा प्राप्त करना, ब्लास्ट-फर्नेस प्रक्रिया को दरकिनार करते हुए, पिछली शताब्दी में लगा हुआ था। तब इस प्रक्रिया को प्रत्यक्ष कमी कहा जाता था। हालाँकि, हाल तक, इसे व्यापक वितरण नहीं मिला है। सबसे पहले, प्रत्यक्ष कमी के सभी प्रस्तावित तरीके अक्षम थे, और दूसरा, परिणामी उत्पाद - स्पंज आयरन - खराब गुणवत्ता का था और अशुद्धियों से दूषित था। और फिर भी उत्साही इस दिशा में काम करना जारी रखा।

उद्योग में प्राकृतिक गैस के व्यापक उपयोग के बाद से स्थिति मौलिक रूप से बदल गई है। यह लौह अयस्क की वसूली का एक आदर्श साधन साबित हुआ। प्राकृतिक गैस का मुख्य घटक - मीथेन सीएच 4 - विशेष उपकरण में उत्प्रेरक की उपस्थिति में ऑक्सीकरण द्वारा विघटित होता है - प्रतिक्रिया 2CH 4 + O 2 → 2CO + 2H 2 के अनुसार सुधारक।

यह कम करने वाली गैसों - कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन का मिश्रण निकलता है। यह मिश्रण रिएक्टर में प्रवेश करता है, जिसे लौह अयस्क से भरा जाता है। आइए तुरंत आरक्षण करें - रिएक्टरों के रूप और डिजाइन बहुत विविध हैं। कभी रिएक्टर एक घूर्णन ट्यूबलर सीमेंट प्रकार का भट्ठा होता है, कभी शाफ्ट भट्ठा, कभी बंद मुंहतोड़ जवाब। यह प्रत्यक्ष कमी विधियों के लिए नामों की विविधता की व्याख्या करता है: मिड्रेक्स, पुरोफ़र, ओहलता-ए-लामिना, एसएल-आरएन, आदि। विधियों की संख्या पहले ही दो दर्जन से अधिक हो चुकी है। लेकिन उनका सार आमतौर पर एक ही होता है। समृद्ध लौह अयस्क कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन के मिश्रण से कम हो जाता है।

लेकिन प्राप्त उत्पादों का क्या करें? स्पंज आयरन से न केवल एक अच्छी कुल्हाड़ी - एक अच्छी कील गढ़ी नहीं जा सकती। मूल अयस्क कितना भी समृद्ध क्यों न हो, शुद्ध लोहा फिर भी उसमें से नहीं निकलेगा। रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों के अनुसार, अयस्क में निहित सभी लोहे को बहाल करना भी संभव नहीं होगा; इसमें से कुछ अभी भी ऑक्साइड के रूप में उत्पाद में रहेगा। और यहाँ एक आजमाया हुआ दोस्त बचाव के लिए आता है - एक बिजली की भट्टी। स्पंज आयरन इलेक्ट्रोमेटैलर्जी के लिए लगभग एक आदर्श कच्चा माल बन गया है।इसमें कुछ हानिकारक अशुद्धियाँ होती हैं और अच्छी तरह से पिघल जाती हैं।

तो, फिर से, एक दो-चरणीय प्रक्रिया! लेकिन यह दूसरा तरीका है। प्रत्यक्ष कटौती योजना का लाभ - विद्युत भट्टी इसकी कम लागत है। डायरेक्ट रिडक्शन प्लांट बहुत सस्ते होते हैं और ब्लास्ट फर्नेस की तुलना में कम ऊर्जा का उपयोग करते हैं। इस तरह की ब्लास्ट-फर्नेस स्टीलमेकिंग तकनीक को ओस्कोल इलेक्ट्रोमेटेलर्जिकल प्लांट की परियोजना में शामिल किया गया था।

हमारे देश में, Stary Oskol के पास, एक बड़ा धातुकर्म संयंत्र बनाया जा रहा है, जो ठीक इसी योजना के अनुसार काम करेगा। इसका पहला चरण पहले ही शुरू हो चुका है। ध्यान दें कि लौह धातु विज्ञान में स्पंज आयरन का उपयोग करने का एकमात्र तरीका प्रत्यक्ष रीमेल्टिंग नहीं है। इसका उपयोग खुली चूल्हा भट्टियों, कन्वर्टर्स और इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में स्क्रैप धातु के विकल्प के रूप में भी किया जा सकता है।

बिजली की भट्टियों में स्पंज आयरन को पिघलाने का तरीका विदेशों में भी तेजी से फैल रहा है, खासकर उन देशों में जहां तेल और प्राकृतिक गैस के बड़े भंडार हैं, यानी लैटिन अमेरिका और मध्य पूर्व में। हालाँकि, पहले से ही इन विचारों (प्राकृतिक गैस की उपलब्धता) के आधार पर, अभी भी यह मानने का कोई कारण नहीं है कि नई विधि कभी भी पारंपरिक दो-चरणीय विधि - एक ब्लास्ट फर्नेस - एक स्टील बनाने वाली इकाई को पूरी तरह से बदल देगी।

लोहे का भविष्य

लौह युग जारी है। मानव जाति द्वारा उपयोग की जाने वाली सभी धातुओं और मिश्र धातुओं में से लगभग 90% लौह-आधारित मिश्र धातु हैं। दुनिया में लोहे को एल्युमीनियम से लगभग 50 गुना अधिक गलाया जाता है, अन्य धातुओं का उल्लेख नहीं है। प्लास्टिक? लेकिन हमारे समय में, वे अक्सर विभिन्न डिजाइनों में एक स्वतंत्र भूमिका निभाते हैं, और अगर, परंपरा के अनुसार, वे उन्हें "अपरिहार्य विकल्प" के रैंक में पेश करने की कोशिश कर रहे हैं, तो अधिक बार वे अलौह धातुओं की जगह लेते हैं, नहीं लौह वाले। हमारे द्वारा उपभोग किए जाने वाले प्लास्टिक का केवल कुछ प्रतिशत ही स्टील की जगह ले रहा है।

लौह-आधारित मिश्र सार्वभौमिक, तकनीकी रूप से उन्नत, उपलब्ध और थोक में सस्ते हैं। इस धातु का कच्चा माल भी चिंता का कारण नहीं बनता है: लौह अयस्क के पहले से ही खोजे गए भंडार आने वाली कम से कम दो शताब्दियों के लिए पर्याप्त होंगे। लोहा लंबे समय से सभ्यता की नींव रहा है।

आयरन परमाणु संख्या 26 के साथ डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की चौथी अवधि के आठवें समूह के एक माध्यमिक उपसमूह का एक तत्व है। इसे प्रतीक Fe (lat। Ferrum) द्वारा नामित किया गया है। पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम धातुओं में से एक (एल्यूमीनियम के बाद दूसरा स्थान)। मध्यम गतिविधि धातु, कम करने वाला एजेंट।

मुख्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ - +2, +3

साधारण पदार्थ लोहा एक उच्च रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ एक लचीला चांदी-सफेद धातु है: लोहा हवा में उच्च तापमान या उच्च आर्द्रता पर जल्दी से खराब हो जाता है। शुद्ध ऑक्सीजन में, लोहा जलता है, और सूक्ष्म रूप से बिखरी हुई अवस्था में, यह हवा में स्वतः ही प्रज्वलित हो जाता है।

एक साधारण पदार्थ के रासायनिक गुण - लोहा:

ऑक्सीजन में जंग लगना और जलना

1) हवा में नमी (जंग लगने) की उपस्थिति में लोहा आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe (OH) 3

एक गर्म लोहे का तार ऑक्सीजन में जलता है, जिससे स्केल बनता है - आयरन ऑक्साइड (II, III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

3Fe + 2O 2 → (Fe II Fe 2 III) O 4 (160 ° )

2) उच्च तापमान (700-900 डिग्री सेल्सियस) पर, लोहा जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करता है:

3Fe + 4H 2 O - t ° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) लोहा गर्म करने पर अधातुओं के साथ अभिक्रिया करता है:

2Fe+3Cl 2 →2FeCl 3 (200 °С)

Fe + S - t° → FeS (600 °C)

Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° )

4) वोल्टेज की एक श्रृंखला में, यह हाइड्रोजन के बाईं ओर है, तनु एसिड एचसीएल और एच 2 एसओ 4 के साथ प्रतिक्रिया करता है, जबकि लोहा (II) लवण बनता है और हाइड्रोजन निकलता है:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (प्रतिक्रियाएं बिना वायु पहुंच के की जाती हैं, अन्यथा Fe +2 को ऑक्सीजन द्वारा Fe +3 में धीरे-धीरे परिवर्तित किया जाता है)

Fe + H 2 SO 4 (diff.) → FeSO 4 + H 2

सांद्र ऑक्सीकरण अम्लों में, लोहा गर्म होने पर ही घुलता है, यह तुरंत Fe 3+ धनायन में चला जाता है:

2Fe + 6H 2 SO 4 (संक्षिप्त) - t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (संक्षिप्त) - t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(ठंड में, केंद्रित नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड) निष्क्रिय करना

कॉपर सल्फेट के नीले रंग के घोल में डुबोई गई लोहे की कील को धीरे-धीरे लाल धात्विक तांबे के लेप से ढक दिया जाता है।

5) लोहा धातुओं को उनके लवणों के विलयन में दायीं ओर विस्थापित करता है।

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

लोहे की उभयचरता केवल उबलने के दौरान केंद्रित क्षार में प्रकट होती है:

Fe + 2NaOH (50%) + 2H 2 O \u003d Na 2 + H 2

और सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सोफेरेट (II) का एक अवक्षेप बनता है।

तकनीकी लोहा- कार्बन के साथ लोहे की मिश्र धातु: कच्चा लोहा में 2.06-6.67% C होता है, इस्पात 0.02-2.06% सी, अन्य प्राकृतिक अशुद्धियां (एस, पी, सी) और कृत्रिम रूप से पेश किए गए विशेष योजक (एमएन, नी, सीआर) अक्सर मौजूद होते हैं, जो लौह मिश्र धातुओं को तकनीकी रूप से उपयोगी गुण देता है - कठोरता, थर्मल और संक्षारण प्रतिरोध, लचीलापन, आदि। . .

ब्लास्ट फर्नेस आयरन उत्पादन प्रक्रिया

लोहे के उत्पादन की ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण होते हैं:

ए) सल्फाइड और कार्बोनेट अयस्कों की तैयारी (भुना हुआ) - ऑक्साइड अयस्क में रूपांतरण:

FeS 2 → Fe 2 O 3 (O 2, 800 ° , -SO 2) FeCO 3 → Fe 2 O 3 (O 2, 500-600 ° , -CO 2)

बी) गर्म विस्फोट के साथ जलता हुआ कोक:

सी (कोक) + ओ 2 (वायु) → सीओ 2 (600-700 डिग्री सेल्सियस) सीओ 2 + सी (कोक) 2CO (700-1000 डिग्री सेल्सियस)

ग) ऑक्साइड अयस्क का कार्बन मोनोऑक्साइड CO के साथ क्रमिक अपचयन:

Fe2O3 →(सीओ)(फे II फे 2 III) हे 4 →(सीओ) FeO →(सीओ)फ़े

d) लोहे का कार्बराइजेशन (6.67% C तक) और कच्चा लोहा का पिघलना:

फे (टी ) →(सी(कोक)900-1200°С) Fe (g) (कच्चा लोहा, t pl 1145°C)

कच्चा लोहा में सीमेंटाइट Fe2C और ग्रेफाइट हमेशा अनाज के रूप में मौजूद होते हैं।

इस्पात उत्पादन

स्टील में कच्चा लोहा का पुनर्वितरण विशेष भट्टियों (कनवर्टर, ओपन-चूल्हा, इलेक्ट्रिक) में किया जाता है, जो हीटिंग की विधि में भिन्न होता है; प्रक्रिया तापमान 1700-2000 डिग्री सेल्सियस। ऑक्सीजन युक्त हवा को उड़ाने से कच्चा लोहा, साथ ही सल्फर, फास्फोरस और सिलिकॉन ऑक्साइड के रूप में अतिरिक्त कार्बन जल जाता है। इस मामले में, ऑक्साइड या तो निकास गैसों (सीओ 2, एसओ 2) के रूप में कब्जा कर लिया जाता है, या आसानी से अलग किए गए स्लैग में बंधे होते हैं - सीए 3 (पीओ 4) 2 और सीएएसआईओ 3 का मिश्रण। विशेष स्टील प्राप्त करने के लिए, अन्य धातुओं के मिश्र धातु योजक को भट्ठी में पेश किया जाता है।

रसीदउद्योग में शुद्ध लोहा - लोहे के लवण के घोल का इलेक्ट्रोलिसिस, उदाहरण के लिए:

FeCl 2 → Fe↓ + Cl 2 (90°C) (इलेक्ट्रोलिसिस)

(हाइड्रोजन के साथ लोहे के आक्साइड की कमी सहित अन्य विशेष तरीके हैं)।

शुद्ध लोहे का उपयोग विशेष मिश्र धातुओं के उत्पादन में किया जाता है, इलेक्ट्रोमैग्नेट और ट्रांसफार्मर के कोर के निर्माण में, कच्चा लोहा का उपयोग कास्टिंग और स्टील के उत्पादन में किया जाता है, स्टील का उपयोग संरचनात्मक और उपकरण सामग्री के रूप में किया जाता है, जिसमें पहनने, गर्मी और जंग शामिल हैं। -प्रतिरोधी सामग्री।

आयरन (द्वितीय) ऑक्साइड एफ ईओ . मूल गुणों की एक बड़ी प्रबलता के साथ एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड। काला, Fe 2+ O 2- की आयनिक संरचना है। गर्म होने पर, यह पहले विघटित होता है, फिर पुन: बनता है। यह हवा में लोहे के दहन के दौरान नहीं बनता है। पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। एसिड द्वारा विघटित, क्षार के साथ जुड़े हुए। नम हवा में धीरे-धीरे ऑक्सीकरण होता है। हाइड्रोजन, कोक द्वारा पुनर्प्राप्त। लोहे को गलाने की ब्लास्ट-फर्नेस प्रक्रिया में भाग लेता है। इसका उपयोग सिरेमिक और खनिज पेंट के एक घटक के रूप में किया जाता है। सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

4FeO (Fe II Fe 2 III) + Fe (560-700 ° , 900-1000 ° )

FeO + 2HC1 (razb।) \u003d FeC1 2 + H 2 O

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

FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + एनएक 4एफइहे3(लाल.) ट्राइऑक्सोफेरेट (द्वितीय)(400-500 डिग्री सेल्सियस)

FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (उच्च शुद्धता) (350 ° C)

FeO + C (कोक) \u003d Fe + CO (1000 ° C से ऊपर)

FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 ° C)

4FeO + 2H 2 O (नमी) + O 2 (वायु) → 4FeO (OH) (t)

6FeO + O 2 \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 (300-500 ° )

रसीदमें प्रयोगशालाओं: वायु पहुंच के बिना लोहे (II) यौगिकों का थर्मल अपघटन:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C)

FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° )

डायरॉन ऑक्साइड (III) - लोहा ( द्वितीय ) ( फे II फे 2 III) हे 4 . डबल ऑक्साइड। काला, Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4 की आयनिक संरचना है। उच्च तापमान तक थर्मली स्थिर। पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। एसिड द्वारा विघटित। यह हाइड्रोजन, लाल-गर्म लोहे से कम हो जाता है। लोहे के उत्पादन की ब्लास्ट-फर्नेस प्रक्रिया में भाग लेता है। इसका उपयोग खनिज पेंट के एक घटक के रूप में किया जाता है ( मिनियम लोहा), चीनी मिट्टी की चीज़ें, रंगीन सीमेंट। इस्पात उत्पादों की सतह के विशेष ऑक्सीकरण का उत्पाद ( काला पड़ना, धुंधला पड़ना) संरचना भूरे रंग के जंग और लोहे पर काले पैमाने से मेल खाती है। Fe 3 O 4 सूत्र के उपयोग की अनुशंसा नहीं की जाती है। सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (1538 ° से ऊपर)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 8HC1 (razb।) \u003d FeC1 2 + 2FeC1 3 + 4H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 10HNO 3 (संक्षिप्त) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

(Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (वायु) \u003d 6Fe 2 O 3 (450-600 ° )

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (उच्च शुद्धता, 1000 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O 4 + CO \u003d 3 FeO + CO 2 (500-800 ° C)

(Fe II Fe 2 III) O4 + Fe ⇌4 FeO (900-1000 ° , 560-700 ° )

रसीद:हवा में लोहे का दहन (देखें)।

मैग्नेटाइट

आयरन (III) ऑक्साइड एफ ई 2 ओ 3 . मूल गुणों की प्रबलता के साथ एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड। लाल-भूरा, एक आयनिक संरचना है (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. उच्च तापमान तक ऊष्मीय रूप से स्थिर। यह हवा में लोहे के दहन के दौरान नहीं बनता है। पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, एक भूरा अनाकार हाइड्रेट Fe 2 O 3 nH 2 O घोल से अवक्षेपित होता है। धीरे-धीरे अम्ल और क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह कार्बन मोनोऑक्साइड, पिघला हुआ लोहा द्वारा कम किया जाता है। अन्य धातुओं के ऑक्साइड के साथ मिश्र धातु और दोहरे ऑक्साइड बनाती है - स्पिनल्स(तकनीकी उत्पादों को फेराइट्स कहा जाता है)। इसका उपयोग ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया में लोहे के गलाने में कच्चे माल के रूप में, अमोनिया के उत्पादन में उत्प्रेरक के रूप में, सिरेमिक, रंगीन सीमेंट और खनिज पेंट के एक घटक के रूप में, स्टील संरचनाओं के थर्माइट वेल्डिंग में ध्वनि और छवि वाहक के रूप में किया जाता है। स्टील और कांच के लिए पॉलिशिंग एजेंट के रूप में चुंबकीय टेप पर।

सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

6Fe 2 O 3 \u003d 4 (Fe II Fe 2 III) O 4 + O 2 (1200-1300 ° )

Fe 2 O 3 + 6HC1 (razb।) → 2FeC1 3 + ZH 2 O (t) (600 ° C, p)

Fe 2 O 3 + 2NaOH (संक्षिप्त) → H 2 O+ 2 एनएएफइहे 2 (लाल)डाइऑक्सोफेरेट (III)

Fe 2 O 3 + MO \u003d (M II Fe 2 II I) O 4 (M \u003d Cu, Mn, Fe, Ni, Zn)

Fe 2 O 3 + ZN 2 \u003d ZN 2 O + 2Fe (अत्यधिक शुद्ध, 1050-1100 ° )

Fe 2 O 3 + Fe \u003d ZFeO (900 ° C)

3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2 (Fe II Fe 2 III) O 4 + CO 2 (400-600 ° )

रसीदप्रयोगशाला में - हवा में लोहे (III) लवण का तापीय अपघटन:

Fe 2 (SO 4) 3 \u003d Fe 2 O 3 + 3SO 3 (500-700 ° )

4 (Fe (NO 3) 3 9 H 2 O) \u003d 2 Fe a O 3 + 12NO 2 + 3O 2 + 36H 2 O (600-700 ° )

प्रकृति में - लौह ऑक्साइड अयस्क हेमेटाइटफे 2 ओ 3 और लिमोनाईटफे 2 ओ 3 एनएच 2 ओ

आयरन (द्वितीय) हाइड्रॉक्साइड एफ ई (ओएच) 2। मूल गुणों की प्रबलता के साथ एम्फ़ोटेरिक हाइड्रॉक्साइड। सफेद (कभी-कभी हरे रंग के साथ), Fe-OH बांड मुख्य रूप से सहसंयोजक होते हैं। थर्मली अस्थिर। हवा में आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है, खासकर जब गीला (काला) होता है। पानी में अघुलनशील। तनु अम्लों, सांद्र क्षारों के साथ अभिक्रिया करता है। विशिष्ट पुनर्स्थापक। लोहे में जंग लगने वाला एक मध्यवर्ती उत्पाद। इसका उपयोग लौह-निकल बैटरी के सक्रिय द्रव्यमान के निर्माण में किया जाता है।

सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

Fe (OH) 2 \u003d FeO + H 2 O (150-200 ° C, atm.N 2 में)

Fe (OH) 2 + 2HC1 (razb।) \u003d FeC1 2 + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \u003d Na 2 (नीला-हरा) (उबलते)

4Fe(OH) 2 (निलंबन) + O 2 (वायु) → 4FeO (OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe (OH) 2 (निलंबन) + H 2 O 2 (razb।) \u003d 2FeO (OH) + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + KNO 3 (संक्षिप्त) \u003d FeO (OH) + NO + KOH (60 ° )

रसीदअक्रिय वातावरण में क्षार या अमोनिया हाइड्रेट के साथ विलयन से वर्षा:

Fe 2+ + 2OH (रज़ब।) = एफई (ओएच) 2

फे 2+ + 2 (एनएच 3 एच 2 ओ) = एफई (ओएच) 2+ 2NH4

आयरन मेटाहाइड्रॉक्साइड एफ ईओ (ओएच)। मूल गुणों की प्रबलता के साथ एम्फ़ोटेरिक हाइड्रॉक्साइड। हल्का भूरा, Fe-O और Fe-OH बांड मुख्य रूप से सहसंयोजक होते हैं। गर्म करने पर यह बिना पिघले विघटित हो जाता है। पानी में अघुलनशील। यह भूरे रंग के अनाकार पॉलीहाइड्रेट Fe 2 O 3 nH 2 O के रूप में घोल से अवक्षेपित होता है, जिसे पतला क्षारीय घोल में रखने पर या सूखने पर FeO (OH) में बदल जाता है। अम्ल, ठोस क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है। कमजोर ऑक्सीकरण और कम करने वाला एजेंट। Fe(OH) 2 के साथ सिंटर्ड। लोहे में जंग लगने वाला एक मध्यवर्ती उत्पाद। यह कार्बनिक संश्लेषण में उत्प्रेरक के रूप में, निकास गैस अवशोषक के रूप में, पीले खनिज पेंट और तामचीनी के लिए आधार के रूप में प्रयोग किया जाता है।

कनेक्शन संरचना Fe(OH) 3 ज्ञात नहीं है (प्राप्त नहीं)।

सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाओं के समीकरण:

फे 2 ओ 3। एनएच 2 ओ→( 200-250 °С, —एच 2 हे) FeO(OH)→( हवा में 560-700°C, -H2O)→फे 2 ओ 3

FeO (OH) + ZNS1 (razb।) \u003d FeC1 3 + 2H 2 O

FeO(OH)→ फ़े 2 हे 3 . राष्ट्रीय राजमार्ग 2 हे-कोलोइड(NaOH (संक्षिप्त))

FeO(OH)→ एनएक 3 [एफई (ओएच) 6]सफेद, ना 5 और के 4, क्रमशः; दोनों ही मामलों में, एक ही संरचना और संरचना का एक नीला उत्पाद, KFe III, अवक्षेपित होता है। प्रयोगशाला में, इस अवक्षेप को कहा जाता है हल्का नीला, या टर्नबुल नीला:

फे 2+ + के + + 3- = केएफई III

फे 3+ + के + + 4- = केएफई III

प्रारंभिक अभिकर्मकों और प्रतिक्रिया उत्पाद के रासायनिक नाम:

K 3 Fe III - पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (III)

K 4 Fe III - पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (II)

केएफई III - हेक्सासायनोफेरेट (द्वितीय) लोहा (III) पोटेशियम

इसके अलावा, थायोसाइनेट आयन एनसीएस - Fe 3+ आयनों के लिए एक अच्छा अभिकर्मक है, लोहा (III) इसके साथ जुड़ता है, और एक चमकदार लाल ("खूनी") रंग दिखाई देता है:

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

इस अभिकर्मक के साथ (उदाहरण के लिए, केएनसीएस नमक के रूप में), यहां तक ​​​​कि लोहे (III) के निशान भी नल के पानी में पाए जा सकते हैं यदि यह अंदर से जंग से ढके लोहे के पाइप से गुजरता है।

कहानी

लोहे को एक वाद्य सामग्री के रूप में प्राचीन काल से जाना जाता है। पुरातात्विक उत्खनन के दौरान मिले सबसे पुराने लौह उत्पाद ईसा पूर्व चौथी सहस्राब्दी के हैं। इ। और प्राचीन सुमेरियन और प्राचीन मिस्र की सभ्यताओं से संबंधित हैं। ये उल्कापिंड लोहे से बने होते हैं, यानी लोहे और निकल का एक मिश्र धातु (बाद की सामग्री 5 से 30% तक होती है), मिस्र की कब्रों से गहने (लगभग 3800 ईसा पूर्व) और सुमेरियन शहर उर (लगभग) से एक खंजर 3100 ईसा पूर्व) ई.). जाहिर है, ग्रीक और लैटिन में लोहे के नामों में से एक उल्कापिंड लोहे के आकाशीय मूल से आता है: "साइडर" (जिसका अर्थ है "तारों वाला")।

गलाने से प्राप्त लोहे के उत्पादों को आर्य जनजातियों के यूरोप से एशिया, भूमध्य सागर के द्वीपों और उससे आगे (चौथी और तीसरी सहस्राब्दी ईसा पूर्व के अंत) में बसने के समय से जाना जाता है। मिस्र में चेप्स के पिरामिड (लगभग 2530 ईसा पूर्व निर्मित) की चिनाई में पाए जाने वाले सबसे पुराने ज्ञात लोहे के उपकरण स्टील ब्लेड हैं। जैसा कि न्युबियन रेगिस्तान में खुदाई से पता चला है, पहले से ही मिस्र के लोग भारी मैग्नेटाइट रेत, चोकर के साथ कैलक्लाइंड अयस्क और कार्बन युक्त इसी तरह के पदार्थों से खनन किए गए सोने को अलग करने की कोशिश कर रहे थे। नतीजतन, सोने के पिघलने की सतह पर आटे की लोहे की एक परत तैर गई, जिसे अलग से संसाधित किया गया था। इस लोहे से उपकरण जाली थे, जिनमें चेप्स के पिरामिड में पाए गए उपकरण भी शामिल थे। हालांकि, चेप्स मेनकौर (2471-2465 ईसा पूर्व) के पोते के बाद, मिस्र में उथल-पुथल हुई: भगवान रा के पुजारियों के नेतृत्व में कुलीनता ने शासक वंश को उखाड़ फेंका, और सूदखोरों की एक छलांग शुरू हुई, जो कि परिग्रहण के साथ समाप्त हुई। अगले राजवंश के फिरौन, उपयोगकर्ताकर, जिसे पुजारियों ने पुत्र घोषित किया और खुद भगवान रा अवतार लिया (तब से यह फिरौन की आधिकारिक स्थिति बन गया)। इस उथल-पुथल के दौरान, मिस्रवासियों का सांस्कृतिक और तकनीकी ज्ञान क्षय में गिर गया, और, जैसे ही पिरामिड बनाने की कला का ह्रास हुआ, लोहे के उत्पादन की तकनीक खो गई, इस हद तक कि बाद में, तांबे की तलाश में सिनाई प्रायद्वीप में महारत हासिल कर ली। अयस्क, मिस्रवासियों ने वहां लौह अयस्क के भंडार पर कोई ध्यान नहीं दिया, लेकिन पड़ोसी हित्तियों और मितानियों से लोहा प्राप्त किया।

पहले लोहे के हाट के उत्पादन में महारत हासिल थी, यह हित्तियों के ग्रंथों में सबसे पुराने (दूसरी सहस्राब्दी ईसा पूर्व) लोहे के उल्लेख से संकेत मिलता है, जिन्होंने हट (तुर्की में आधुनिक अनातोलिया) के क्षेत्र में अपने साम्राज्य की स्थापना की थी। तो, हित्ती राजा अनीता (लगभग 1800 ईसा पूर्व) के पाठ में यह कहता है:

जब मैं पुरुषखंड शहर के लिए एक अभियान पर गया, तो पुरुषखंड शहर का एक आदमी मुझे प्रणाम करने आया (...?) और उसने मुझे विनम्रता के संकेत के रूप में 1 लोहे का सिंहासन और 1 लोहे का राजदंड (?) (?)...

(स्रोत: जियोर्गाडज़े जी. जी.// प्राचीन इतिहास का बुलेटिन। 1965. नंबर 4.)

प्राचीन काल में, खलीब लोहे के उत्पादों के स्वामी माने जाते थे। Argonauts की कथा (ट्रोजन युद्ध से लगभग 50 साल पहले कोल्किस के लिए उनका अभियान) बताता है कि कोल्किस के राजा, ईट ने जेसन को एरेस के क्षेत्र को हल करने के लिए एक लोहे का हल दिया, और अपने विषयों, हलीबर्स का वर्णन किया:

वे न तो भूमि जोतते हैं, न फलदार वृक्ष लगाते हैं, और न धनी घास के मैदानों में चरते हैं; वे बंजर भूमि से अयस्क और लोहा निकालते हैं और उनके लिए भोजन का आदान-प्रदान करते हैं। उनके लिए दिन की शुरुआत बिना मेहनत के नहीं होती, वो रात के अँधेरे और घने धुएँ में बिताते हैं, सारा दिन काम करते हुए...

अरस्तू ने स्टील प्राप्त करने की अपनी विधि का वर्णन किया: "खलीबों ने अपने देश की नदी की रेत को कई बार धोया - जिससे काला सांद्रण (मुख्य रूप से मैग्नेटाइट और हेमेटाइट से युक्त एक भारी अंश) अलग हो गया, और इसे भट्टियों में पिघला दिया; इस प्रकार प्राप्त धातु का रंग चांदी जैसा था और वह स्टेनलेस था।"

मैग्नेटाइट रेत, जो अक्सर काला सागर के पूरे तट पर पाई जाती है, स्टील गलाने के लिए कच्चे माल के रूप में उपयोग की जाती थी: इन मैग्नेटाइट रेत में मैग्नेटाइट, टाइटेनियम-मैग्नेटाइट या इल्मेनाइट के बारीक अनाज और अन्य चट्टानों के टुकड़े होते हैं। ताकि खलीबों द्वारा गलाने वाला स्टील मिश्रधातु हो और उसमें उत्कृष्ट गुण हों। लोहा प्राप्त करने का ऐसा अजीबोगरीब तरीका बताता है कि खलीब केवल लोहे को तकनीकी सामग्री के रूप में फैलाते थे, लेकिन उनका तरीका लोहे के उत्पादों के व्यापक औद्योगिक उत्पादन के लिए एक तरीका नहीं हो सकता था। हालांकि, उनके उत्पादन ने लौह धातु विज्ञान के आगे विकास के लिए एक प्रोत्साहन के रूप में कार्य किया।

प्राचीन काल में, लोहे को सोने से अधिक महत्व दिया गया था, और स्ट्रैबो के विवरण के अनुसार, अफ्रीकी जनजातियों ने 1 पाउंड लोहे के लिए 10 पाउंड सोना दिया था, और इतिहासकार जी. अरेश्यान के अध्ययन के अनुसार, तांबे की कीमत, प्राचीन हित्तियों के बीच चांदी, सोना और लोहा 1: 160: 1280: 6400 के अनुपात में था। उन दिनों, लोहे का उपयोग एक गहने धातु के रूप में किया जाता था, सिंहासन और शाही शक्ति के अन्य राजचिह्न इससे बनाए जाते थे: उदाहरण के लिए, में बाइबिल की किताब व्यवस्थाविवरण 3.11, रपाईम राजा ओग के "लौह बिस्तर" का वर्णन किया गया है।

तूतनखामेन (लगभग 1350 ईसा पूर्व) के मकबरे में सोने के फ्रेम में लोहे से बना एक खंजर मिला था - संभवतः राजनयिक उद्देश्यों के लिए हित्तियों का एक उपहार। लेकिन हित्तियों ने लोहे और उसकी तकनीकों के व्यापक प्रसार के लिए प्रयास नहीं किया, जो कि मिस्र के फिरौन तूतनखामुन और उसके ससुर हत्तुसिल, हित्तियों के राजा के पत्राचार से भी स्पष्ट है, जो हमारे पास आया है। फिरौन अधिक लोहा भेजने के लिए कहता है, और हित्तियों के राजा ने उत्तर दिया कि लोहे के भंडार समाप्त हो गए हैं, और लोहार कृषि कार्य में व्यस्त हैं, इसलिए वह शाही दामाद के अनुरोध को पूरा नहीं कर सकता है, और भेजता है "अच्छे लोहे" (यानी स्टील) से केवल एक खंजर। जैसा कि आप देख सकते हैं, हित्तियों ने सैन्य लाभ प्राप्त करने के लिए अपने ज्ञान का उपयोग करने की कोशिश की, और दूसरों को उनके साथ पकड़ने का मौका नहीं दिया। जाहिर है, इसलिए, ट्रोजन युद्ध और हित्तियों के पतन के बाद ही लोहे के उत्पाद व्यापक हो गए, जब यूनानियों की व्यापारिक गतिविधि के लिए धन्यवाद, लोहे की तकनीक कई लोगों को ज्ञात हो गई, और नए लोहे के भंडार और खानों की खोज की गई। इसलिए कांस्य युग का स्थान लौह युग ने ले लिया।

होमर के विवरण के अनुसार, हालांकि ट्रोजन युद्ध (लगभग 1250 ईसा पूर्व) के दौरान हथियार ज्यादातर तांबे और कांस्य के बने होते थे, लोहा पहले से ही अच्छी तरह से जाना जाता था और बहुत मांग में था, हालांकि एक कीमती धातु के रूप में अधिक। उदाहरण के लिए, इलियड के 23 वें गीत में, होमर का कहना है कि अकिलीज़ ने डिस्कस थ्रोइंग प्रतियोगिता में आयरन क्राई डिस्क के साथ विजेता को सम्मानित किया। अचियंस ने ट्रोजन और पड़ोसी लोगों (इलियड 7.473) से इस लोहे का खनन किया, जिसमें खलीब भी शामिल थे, जो ट्रोजन के पक्ष में लड़े थे:

“आखियों के और लोगों ने मेरे साथ दाखमधु मोल लिया,
तांबे की घंटी बजाने वाले, ग्रे आयरन के लिए बदले गए,
वे बैलों की खाल या ऊँचे सींग वाले बैलों के लिए,
जो अपने बंदियों के लिए हैं। और एक मजेदार दावत तैयार की जाती है ... "

शायद लोहा उन कारणों में से एक था जिसने अचियान यूनानियों को एशिया माइनर में स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित किया, जहां उन्होंने इसके उत्पादन के रहस्यों को सीखा। और एथेंस में खुदाई से पता चला है कि पहले से ही लगभग 1100 ईसा पूर्व। इ। और बाद में लोहे की तलवारें, भाले, कुल्हाड़ी, और यहां तक ​​कि लोहे की कीलें पहले से ही व्यापक थीं। यहोशू 17:16 की बाइबिल पुस्तक (cf. न्यायाधीश 14:4) वर्णन करती है कि पलिश्तियों (बाइबिल "PILISTIM", और ये बाद के हेलेनेस से संबंधित प्रोटो-ग्रीक जनजातियाँ थीं, मुख्य रूप से पेलसगियन) के पास कई लोहे के रथ थे, अर्थात् , इसमें पहले से ही बड़ी मात्रा में लोहे का व्यापक रूप से उपयोग किया जा चुका है।

इलियड और ओडिसी में होमर लोहे को "एक कठोर धातु" कहता है, और औजारों के सख्त होने का वर्णन करता है:

“एक कुल्हाड़ी या कुल्हाड़ी बनाने वाला एक त्वरित जालसाज,
पानी में धातु, इसे इतना गर्म करें कि यह दोगुना हो जाए
उसके पास एक किला था, विसर्जित करता है ... "

होमर लोहे को मुश्किल कहते हैं, क्योंकि प्राचीन काल में इसे प्राप्त करने की मुख्य विधि कच्ची-उड़ाने की प्रक्रिया थी: लौह अयस्क और चारकोल की वैकल्पिक परतों को विशेष भट्टियों (फोर्ज - प्राचीन "हॉर्न" से - एक सींग, एक पाइप) में शांत किया गया था। मूल रूप से यह केवल जमीन में खोदा गया पाइप था, आमतौर पर खड्ड के ढलान में क्षैतिज रूप से)। चूल्हे में, लोहे के आक्साइड गर्म कोयले से धातु में अपचित हो जाते हैं, जो ऑक्सीजन लेता है, कार्बन मोनोऑक्साइड को ऑक्सीकरण करता है, और कोयले के साथ अयस्क के इस तरह के कैल्सीनेशन के परिणामस्वरूप, आटा खिलने वाला (स्पंजी) लोहा प्राप्त होता है। क्रित्सु को मजबूत हथौड़ों के प्रहार से अशुद्धियों को निचोड़कर, फोर्जिंग द्वारा स्लैग से साफ किया गया था। पहले चूल्हों का तापमान अपेक्षाकृत कम था - कच्चा लोहा के गलनांक से काफी कम, इसलिए लोहा अपेक्षाकृत कम कार्बन निकला। मजबूत स्टील प्राप्त करने के लिए, कई बार कोयले के साथ लोहे की पट्टी को शांत करना और फोर्ज करना आवश्यक था, जबकि धातु की सतह परत अतिरिक्त रूप से कार्बन से संतृप्त और कठोर थी। इस प्रकार "अच्छा लोहा" प्राप्त किया गया था - और यद्यपि इसके लिए बहुत अधिक काम की आवश्यकता थी, इस तरह से प्राप्त उत्पाद कांस्य की तुलना में काफी मजबूत और कठिन थे।

भविष्य में, उन्होंने सीखा कि स्टील के उत्पादन के लिए और अधिक कुशल भट्टियां (रूसी में - ब्लास्ट फर्नेस, डोम्नित्सा) कैसे बनाई जाती हैं, और भट्टी को हवा की आपूर्ति करने के लिए फ़र्स का उपयोग किया जाता है। पहले से ही रोमन भट्ठी में तापमान को स्टील के पिघलने (लगभग 1400 डिग्री, और शुद्ध लोहा 1535 डिग्री पर पिघला देता है) में लाने में सक्षम थे। इस मामले में, कच्चा लोहा 1100-1200 डिग्री के गलनांक के साथ बनता है, जो ठोस अवस्था में बहुत भंगुर होता है (फोर्जिंग के लिए भी उत्तरदायी नहीं) और इसमें स्टील की लोच नहीं होती है। इसे मूल रूप से एक हानिकारक उप-उत्पाद माना जाता था। कच्चा लोहा, रूसी में, पिग आयरन, सिल्लियां, जहां, वास्तव में, कच्चा लोहा शब्द आता है), लेकिन फिर यह पता चला कि जब भट्टी में हवा के माध्यम से बहने वाली बढ़ी हुई हवा के साथ पिघलाया जाता है, तो कच्चा लोहा अच्छी गुणवत्ता वाले स्टील में बदल जाता है, अतिरिक्त के रूप में कार्बन जलता है। कच्चा लोहा से स्टील के उत्पादन के लिए इस तरह की दो-चरण की प्रक्रिया ब्लूमरी की तुलना में सरल और अधिक लाभदायक निकली, और इस सिद्धांत का उपयोग कई शताब्दियों तक बिना किसी बदलाव के किया गया है, जो आज तक लोहे के उत्पादन की मुख्य विधि है। सामग्री।

ग्रंथ सूची: कार्ल बक्स।पृथ्वी के आंतरिक भाग का धन। एम।: प्रगति, 1986, पृष्ठ 244, अध्याय "आयरन"

नाम की उत्पत्ति

स्लाव शब्द "लोहा" की उत्पत्ति के कई संस्करण हैं (बेलारूसी ज़ालेज़, यूक्रेनी ज़ालिज़ो, पुराना स्लाव। लोहा, बल्ग। लोहा, सर्बोहोर्व। ज़ेज़ो, पोलिश। ज़ेलाज़ो, चेक सेलेज़ो, स्लोवेनियाई ज़ेलेज़ो)।

व्युत्पत्तियों में से एक प्रस्लाव को जोड़ता है। *ज़ेलएज़ो ग्रीक शब्द के साथ χαλκός , जिसका अर्थ एक अन्य संस्करण के अनुसार लोहा और तांबा था *ज़ेलएज़ोशब्दों के समान *ज़ीली"कछुआ" और *आंख"रॉक", सामान्य सेम "पत्थर" के साथ। तीसरा संस्करण एक अज्ञात भाषा से प्राचीन उधार लेने का सुझाव देता है।

जर्मनिक भाषाओं ने लोहा नाम उधार लिया (गॉथिक। आइसार्न, अंग्रेज़ी लोहा, जर्मन एइसें, नीदरलैंड। इज़्ज़र, dat. जर्न, स्वीडिश जर्नी) सेल्टिक से।

प्रा-सेल्टिक शब्द *इसार्नो-(> OE iarn, OE Bret hoiarn), शायद प्रोटो-आईई में वापस चला जाता है। *एच 1 ईश 2 आर-नो- "खूनी" शब्दार्थ विकास के साथ "खूनी"> "लाल"> "लोहा"। एक अन्य परिकल्पना के अनुसार यह शब्द प्रा-अर्थात् वापस जाता है। *(एच)ईश 2ro- "मजबूत, पवित्र, अलौकिक शक्ति रखने वाला"।

प्राचीन यूनानी शब्द σίδηρος , चांदी के लिए स्लाव, जर्मनिक और बाल्टिक शब्दों के समान स्रोत से उधार लिया गया हो सकता है।

प्राकृतिक आयरन कार्बोनेट (साइडराइट) का नाम लैट से आया है। साइडरियस- तारकीय; वास्तव में, लोगों के हाथों में गिरने वाला पहला लोहा उल्कापिंड मूल का था। शायद यह संयोग आकस्मिक नहीं है। विशेष रूप से, प्राचीन यूनानी शब्द साइडरोस (σίδηρος)लोहे और लैटिन के लिए सिडुस, जिसका अर्थ है "तारा", शायद एक सामान्य मूल है।

आइसोटोप

प्राकृतिक लोहे में चार स्थिर समस्थानिक होते हैं: 54 Fe (समस्थानिक बहुतायत 5.845%), 56 Fe (91.754%), 57 Fe (2.119%) और 58 Fe (0.282%)। 45 से 72 तक द्रव्यमान संख्या वाले लोहे के 20 से अधिक अस्थिर समस्थानिक भी ज्ञात हैं, जिनमें से सबसे स्थिर हैं 60 Fe (2009 में अद्यतन आंकड़ों के अनुसार आधा जीवन 2.6 मिलियन वर्ष है), 55 Fe (2.737 वर्ष), 59 Fe (44.495 दिन) और 52 Fe (8.275 घंटे); शेष समस्थानिकों का आधा जीवन 10 मिनट से कम होता है।

लौह समस्थानिक 56 Fe सबसे स्थिर नाभिकों में से एक है: निम्नलिखित सभी तत्व क्षय द्वारा प्रति न्यूक्लियॉन बाध्यकारी ऊर्जा को कम कर सकते हैं, और सभी पिछले तत्व, सिद्धांत रूप में, संलयन के कारण प्रति न्यूक्लियॉन बाध्यकारी ऊर्जा को कम कर सकते हैं। यह माना जाता है कि सामान्य तारों के कोर में तत्वों के संश्लेषण की एक श्रृंखला लोहे के साथ समाप्त होती है (देखें आयरन स्टार), और बाद के सभी तत्व सुपरनोवा विस्फोटों के परिणामस्वरूप ही बन सकते हैं।

लोहे की भू-रसायन

लौह जल के साथ जलतापीय स्रोत। आयरन ऑक्साइड पानी को भूरा कर देते हैं

लोहा सौर मंडल में सबसे आम तत्वों में से एक है, विशेष रूप से स्थलीय ग्रहों पर, विशेष रूप से पृथ्वी पर। स्थलीय ग्रहों के लोहे का एक महत्वपूर्ण हिस्सा ग्रहों के कोर में स्थित है, जहां इसकी सामग्री लगभग 90% होने का अनुमान है। पृथ्वी की पपड़ी में लोहे की मात्रा 5% और मेंटल में लगभग 12% है। धातुओं में लोहा, क्रस्ट में प्रचुरता के मामले में एल्यूमीनियम के बाद दूसरे स्थान पर है। वहीं, सभी आयरन का लगभग 86% कोर में और 14% मेंटल में होता है। लोहे की सामग्री मूल संरचना की आग्नेय चट्टानों में काफी बढ़ जाती है, जहां यह पाइरोक्सिन, एम्फीबोल, ओलिविन और बायोटाइट से जुड़ा होता है। औद्योगिक सांद्रता में, पृथ्वी की पपड़ी में होने वाली लगभग सभी बहिर्जात और अंतर्जात प्रक्रियाओं के दौरान लोहा जमा होता है। समुद्र के पानी में, लोहा बहुत कम मात्रा में 0.002-0.02 mg / l होता है। नदी के पानी में, यह थोड़ा अधिक है - 2 मिलीग्राम / लीटर।

लोहे के भू-रासायनिक गुण

लोहे की सबसे महत्वपूर्ण भू-रासायनिक विशेषता कई ऑक्सीकरण अवस्थाओं की उपस्थिति है। एक तटस्थ रूप में लोहा - धात्विक - पृथ्वी के मूल को बनाता है, संभवतः मेंटल में मौजूद होता है और पृथ्वी की पपड़ी में बहुत कम पाया जाता है। लौह लौह FeO मेंटल और पृथ्वी की पपड़ी में लोहे का मुख्य रूप है। ऑक्साइड आयरन Fe 2 O 3 सबसे ऊपर, सबसे अधिक ऑक्सीकृत, पृथ्वी की पपड़ी के कुछ हिस्सों, विशेष रूप से तलछटी चट्टानों की विशेषता है।

क्रिस्टल रासायनिक गुणों के संदर्भ में, Fe 2+ आयन Mg 2+ और Ca 2+ आयनों के करीब है, अन्य मुख्य तत्व जो सभी स्थलीय चट्टानों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाते हैं। उनकी क्रिस्टल रासायनिक समानता के कारण, लोहा मैग्नीशियम की जगह लेता है और, कुछ हद तक, कई सिलिकेट्स में कैल्शियम। परिवर्तनशील संरचना वाले खनिजों में लोहे की मात्रा आमतौर पर घटते तापमान के साथ बढ़ जाती है।

लौह खनिज

लौह युक्त अयस्कों और खनिजों की एक बड़ी संख्या ज्ञात है। सबसे बड़े व्यावहारिक महत्व में लाल लौह अयस्क (हेमेटाइट, Fe 2 O 3; 70% Fe तक होता है), चुंबकीय लौह अयस्क (मैग्नेटाइट, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; 72.4% Fe होता है), भूरा लौह अयस्क। या लिमोनाइट (गोएथाइट और हाइड्रोगोएथाइट, FeOOH और FeOOH nH 2 O, क्रमशः)। गोएथाइट और हाइड्रोगोएथाइट सबसे अधिक बार अपक्षय क्रस्ट में पाए जाते हैं, जो तथाकथित "लोहे की टोपी" बनाते हैं, जिसकी मोटाई कई सौ मीटर तक पहुंच जाती है। वे तलछटी मूल के भी हो सकते हैं, जो झीलों या समुद्र के तटीय क्षेत्रों में कोलाइडल घोल से गिरते हैं। इस मामले में, ओलिटिक, या फलियां, लौह अयस्क बनते हैं। विवियनाइट Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O अक्सर उनमें पाए जाते हैं, जो काले लम्बी क्रिस्टल और रेडियल-रेडिएंट समुच्चय बनाते हैं।

आयरन सल्फाइड भी प्रकृति में व्यापक हैं - पाइराइट FeS 2 (सल्फर या आयरन पाइराइट) और पाइरोटाइट। वे लौह अयस्क नहीं हैं - पाइराइट का उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए किया जाता है, और पाइरोटाइट में अक्सर निकल और कोबाल्ट होता है।

लौह अयस्क के भंडार के मामले में, रूस दुनिया में पहले स्थान पर है। समुद्र के पानी में आयरन की मात्रा 1·10 −5 -1·10 −8% होती है।

अन्य सामान्य लौह खनिज हैं:

• साइडराइट - FeCO 3 - में लगभग 35% आयरन होता है। इसका रंग पीला-सफ़ेद (दूषित होने की स्थिति में भूरे या भूरे रंग के साथ) होता है। घनत्व 3 ग्राम / सेमी³ है और मोह पैमाने पर कठोरता 3.5-4.5 है।
• मार्कासाइट - FeS 2 - में 46.6% आयरन होता है। यह पीले रंग के रूप में होता है, जैसे पीतल, द्विपिरामिड रंबिक क्रिस्टल 4.6-4.9 ग्राम / सेमी³ के घनत्व और मोह पैमाने पर 5-6 की कठोरता के साथ।
• लॉलिंगाइट - FeAs 2 - में 27.2% आयरन होता है और यह सिल्वर-व्हाइट बाइपिरामाइडल रंबिक क्रिस्टल के रूप में होता है। घनत्व 7-7.4 ग्राम / सेमी³ है, मोह पैमाने पर कठोरता 5-5.5 है।
• मिसपिकेल - FeAsS - में 34.3% आयरन होता है। यह सफेद मोनोक्लिनिक प्रिज्म के रूप में 5.6-6.2 ग्राम / सेमी³ के घनत्व और मोह पैमाने पर 5.5-6 की कठोरता के साथ होता है।
• मेलानटेराइट - FeSO 4 7H 2 O - प्रकृति में कम आम है और एक हरे (या अशुद्धियों के कारण धूसर) मोनोक्लिनिक क्रिस्टल है जिसमें कांच की चमक, नाजुक होती है। घनत्व 1.8-1.9 ग्राम / सेमी³ है।
• विवियनाइट - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - नीले-ग्रे या हरे-ग्रे मोनोक्लिनिक क्रिस्टल के रूप में 2.95 ग्राम / सेमी³ के घनत्व और मोह पैमाने पर 1.5-2 की कठोरता के रूप में होता है।

उपरोक्त लौह खनिजों के अलावा, उदाहरण के लिए:

मुख्य जमा

यूएस जियोलॉजिकल सर्वे (2011 अनुमान) के अनुसार, दुनिया में लौह अयस्क का प्रमाणित भंडार लगभग 178 बिलियन टन है। मुख्य लौह भंडार ब्राजील (प्रथम स्थान), ऑस्ट्रेलिया, अमेरिका, कनाडा, स्वीडन, वेनेजुएला, लाइबेरिया, यूक्रेन, फ्रांस, भारत में हैं। रूस में, कुर्स्क चुंबकीय विसंगति (केएमए), कोला प्रायद्वीप, करेलिया और साइबेरिया में लोहे का खनन किया जाता है। हाल ही में नीचे के महासागरीय निक्षेपों द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका प्राप्त की गई है, जिसमें लोहा, मैंगनीज और अन्य मूल्यवान धातुओं के साथ मिलकर पिंडों में पाया जाता है।

रसीद

उद्योग में, लौह अयस्क से लोहा मुख्य रूप से हेमेटाइट (Fe 2 O 3) और मैग्नेटाइट (FeO Fe 2 O 3) से प्राप्त किया जाता है।

अयस्कों से लोहा निकालने के विभिन्न तरीके हैं। डोमेन प्रक्रिया सबसे आम है।

उत्पादन का पहला चरण 2000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ब्लास्ट फर्नेस में कार्बन के साथ लोहे की कमी है। एक ब्लास्ट फर्नेस में, कोक के रूप में कार्बन, सिंटर या छर्रों के रूप में लौह अयस्क, और फ्लक्स (जैसे चूना पत्थर) को ऊपर से खिलाया जाता है और नीचे से इंजेक्ट की गई गर्म हवा की एक धारा से मिलता है।

भट्ठी में, कोक के रूप में कार्बन कार्बन मोनोऑक्साइड में ऑक्सीकृत होता है। यह ऑक्साइड ऑक्सीजन की कमी में दहन के दौरान बनता है:

बदले में, कार्बन मोनोऑक्साइड अयस्क से लोहा प्राप्त करता है। इस प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए, गर्म कार्बन मोनोऑक्साइड को आयरन (III) ऑक्साइड से गुजारा जाता है:

कैल्शियम ऑक्साइड सिलिकॉन डाइऑक्साइड के साथ मिलकर एक स्लैग बनाता है - कैल्शियम मेटासिलिकेट:

सिलिकॉन डाइऑक्साइड के विपरीत, स्लैग को भट्टी में पिघलाया जाता है। लोहे की तुलना में हल्का, धातुमल सतह पर तैरता है - यह गुण आपको धातु से धातुमल को अलग करने की अनुमति देता है। तब स्लैग का उपयोग निर्माण और कृषि में किया जा सकता है। ब्लास्ट फर्नेस में प्राप्त आयरन मेल्ट में काफी मात्रा में कार्बन (कच्चा लोहा) होता है। ऐसे मामलों को छोड़कर, जब कच्चा लोहा सीधे इस्तेमाल किया जाता है, तो उसे आगे की प्रक्रिया की आवश्यकता होती है।

अतिरिक्त कार्बन और अन्य अशुद्धियाँ (सल्फर, फॉस्फोरस) ढलवाँ लोहे से खुली चूल्हा भट्टियों या कन्वर्टर्स में ऑक्सीकरण द्वारा हटा दी जाती हैं। मिश्र धातु इस्पात को गलाने के लिए विद्युत भट्टियों का भी उपयोग किया जाता है।

ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया के अलावा, लोहे के प्रत्यक्ष उत्पादन की प्रक्रिया आम है। इस मामले में, पहले से कुचले गए अयस्क को विशेष मिट्टी के साथ मिलाकर छर्रों का निर्माण किया जाता है। छर्रों को भुना जाता है और एक शाफ्ट भट्टी में गर्म मीथेन रूपांतरण उत्पादों के साथ इलाज किया जाता है जिसमें हाइड्रोजन होता है। हाइड्रोजन आसानी से आयरन को कम करता है:

,

जबकि सल्फर और फास्फोरस जैसी अशुद्धियों के साथ लोहे का कोई संदूषण नहीं होता है, जो कोयले में सामान्य अशुद्धियाँ हैं। लोहे को ठोस रूप में प्राप्त किया जाता है, और फिर विद्युत भट्टियों में पिघलाया जाता है।

रासायनिक रूप से शुद्ध लोहा इसके लवणों के विलयन के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है।

भौतिक गुण

इस्पात धातु विज्ञान के लिए बहुरूपता की घटना अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह क्रिस्टल जाली के α-γ संक्रमणों के लिए धन्यवाद है कि स्टील का ताप उपचार होता है। इस घटना के बिना, स्टील के आधार के रूप में लोहे को इतना व्यापक उपयोग नहीं मिला होता।

लोहा एक मध्यम दुर्दम्य धातु है। मानक इलेक्ट्रोड क्षमता की एक श्रृंखला में, लोहा हाइड्रोजन के सामने खड़ा होता है और पतला एसिड के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करता है। इस प्रकार, लोहा मध्यम गतिविधि वाली धातुओं से संबंधित है।

लोहे का गलनांक 1539 °C होता है, क्वथनांक 2862 °C होता है।

रासायनिक गुण

अभिलक्षणिक ऑक्सीकरण अवस्था

• अम्ल अपने मुक्त रूप में मौजूद नहीं है - केवल इसके लवण प्राप्त हुए हैं।

लोहे के लिए, लोहे की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ विशेषता हैं - +2 और +3।

ऑक्सीकरण अवस्था +2 ब्लैक ऑक्साइड FeO और ग्रीन हाइड्रॉक्साइड Fe(OH) 2 से मेल खाती है। वे बुनियादी हैं। लवणों में Fe(+2) धनायन के रूप में उपस्थित होता है। Fe(+2) एक दुर्बल अपचायक है।

+3 ऑक्सीकरण अवस्थाएँ लाल-भूरे रंग के Fe 2 O 3 ऑक्साइड और भूरे रंग के Fe (OH) 3 हाइड्रॉक्साइड के अनुरूप होती हैं। वे प्रकृति में उभयचर हैं, हालांकि उनके अम्लीय और मूल गुणों को कमजोर रूप से व्यक्त किया जाता है। इस प्रकार, अम्लीय वातावरण में भी Fe 3+ आयन पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड हो जाते हैं। Fe (OH) 3 केवल सांद्र क्षार में घुलता है (और फिर भी पूरी तरह से नहीं)। Fe 2 O 3 केवल फ्यूज़ होने पर क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है, फेराइट देता है (एक एसिड का औपचारिक लवण जो एसिड HFeO 2 के मुक्त रूप में मौजूद नहीं होता है):

आयरन (+3) अक्सर कमजोर ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करता है।

जब रेडॉक्स की स्थिति बदलती है तो +2 और +3 ऑक्सीकरण आसानी से आपस में संक्रमण कर लेते हैं।

इसके अलावा, Fe 3 O 4 ऑक्साइड है, लोहे की औपचारिक ऑक्सीकरण अवस्था जिसमें +8/3 है। हालाँकि, इस ऑक्साइड को आयरन (II) फेराइट Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 भी माना जा सकता है।

+6 की ऑक्सीकरण अवस्था भी होती है। संबंधित ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड मुक्त रूप में मौजूद नहीं हैं, लेकिन लवण - फेरेट्स (उदाहरण के लिए, K 2 FeO 4) प्राप्त किए गए हैं। इनमें आयरन (+6) आयन के रूप में होता है। फेरेट मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं।

एक साधारण पदार्थ के गुण

जब हवा में 200 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर संग्रहीत किया जाता है, तो लोहे को धीरे-धीरे ऑक्साइड की एक घनी फिल्म के साथ कवर किया जाता है, जो धातु के आगे ऑक्सीकरण को रोकता है। नम हवा में, लोहे को जंग की एक ढीली परत से ढक दिया जाता है, जो धातु तक ऑक्सीजन और नमी की पहुंच और इसके विनाश को नहीं रोकता है। जंग में एक स्थिर रासायनिक संरचना नहीं होती है, लगभग इसका रासायनिक सूत्र Fe 2 O 3 xH 2 O लिखा जा सकता है।

आयरन (द्वितीय) यौगिक

आयरन ऑक्साइड (II) FeO में मूल गुण होते हैं, यह आधार Fe (OH) 2 से मेल खाता है। लोहे के लवण (II) का रंग हल्का हरा होता है। जब संग्रहीत किया जाता है, विशेष रूप से नम हवा में, वे लोहे (III) के ऑक्सीकरण के कारण भूरे रंग के हो जाते हैं। लोहे (II) लवण के जलीय घोल के भंडारण के दौरान भी यही प्रक्रिया होती है:

जलीय घोल में लौह (II) लवण में से, मोहर का नमक स्थिर होता है - डबल अमोनियम और आयरन (II) सल्फेट (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O।

पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (III) K 3 (लाल रक्त नमक) घोल में Fe 2+ आयनों के लिए एक अभिकर्मक के रूप में काम कर सकता है। जब Fe 2+ और 3− आयन परस्पर क्रिया करते हैं, तो टर्नबुल ब्लू अवक्षेपित होता है:

घोल में आयरन (II) के मात्रात्मक निर्धारण के लिए, फेनेंथ्रोलाइन फेन का उपयोग किया जाता है, जो एक विस्तृत पीएच रेंज (4-9) में आयरन (II) (प्रकाश अवशोषण अधिकतम - 520 एनएम) के साथ एक लाल FePhen 3 कॉम्प्लेक्स बनाता है।

आयरन (III) यौगिक

समाधान में आयरन (III) यौगिकों को धात्विक लोहे द्वारा कम किया जाता है:

आयरन (III) एकल आवेशित फिटकरी-प्रकार के उद्धरणों के साथ डबल सल्फेट बनाने में सक्षम है, उदाहरण के लिए, KFe (SO 4) 2 - पोटेशियम आयरन फिटकिरी, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - आयरन अमोनियम फिटकरी, आदि।

समाधान में लौह (III) यौगिकों के गुणात्मक पता लगाने के लिए, थियोसाइनेट आयनों एससीएन - के साथ Fe 3+ आयनों की गुणात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है। जब Fe 3+ आयन SCN - आयनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो चमकीले लाल लोहे के थायोसाइनेट कॉम्प्लेक्स 2+ , + , Fe(SCN) 3, - का मिश्रण बनता है। मिश्रण की संरचना (और इसलिए इसके रंग की तीव्रता) विभिन्न कारकों पर निर्भर करती है, इसलिए यह विधि लोहे के सटीक गुणात्मक निर्धारण के लिए लागू नहीं होती है।

Fe 3+ आयनों के लिए एक और उच्च गुणवत्ता वाला अभिकर्मक पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (II) K 4 (पीला रक्त नमक) है। जब Fe 3+ और 4− आयन परस्पर क्रिया करते हैं, तो प्रशिया नीले रंग का एक चमकीला नीला अवक्षेप बनता है:

आयरन (VI) यौगिक

फेरेट्स के ऑक्सीकरण गुणों का उपयोग पानी कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है।

लौह यौगिक VII और VIII

लोहे (VIII) यौगिकों की विद्युत रासायनिक तैयारी पर रिपोर्टें हैं। , हालांकि, इन परिणामों की पुष्टि करने वाले कोई स्वतंत्र कार्य नहीं हैं।

आवेदन पत्र

कच्चा लोहा

लोहा सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली धातुओं में से एक है, जिसका दुनिया के धातुकर्म उत्पादन का 95% तक हिस्सा है।

• लोहा स्टील्स और कच्चा लोहा का मुख्य घटक है - सबसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक सामग्री।
• लोहा अन्य धातुओं के आधार पर मिश्र धातुओं का हिस्सा हो सकता है - उदाहरण के लिए, निकल।
• मैग्नेटिक आयरन ऑक्साइड (मैग्नेटाइट) लंबी अवधि के कंप्यूटर मेमोरी उपकरणों के निर्माण में एक महत्वपूर्ण सामग्री है: हार्ड ड्राइव, फ्लॉपी डिस्क, आदि।
• अल्ट्राफाइन मैग्नेटाइट पाउडर का उपयोग कई काले और सफेद लेजर प्रिंटर में किया जाता है, जो टोनर के रूप में बहुलक कणिकाओं के साथ मिश्रित होते हैं। यह मैग्नेटाइट के काले रंग और मैग्नेटाइज्ड ट्रांसफर रोलर का पालन करने की क्षमता दोनों का उपयोग करता है।
• कई लौह-आधारित मिश्र धातुओं के अद्वितीय फेरोमैग्नेटिक गुण ट्रांसफार्मर और इलेक्ट्रिक मोटर्स के चुंबकीय कोर के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उनके व्यापक उपयोग में योगदान करते हैं।
• आयरन (III) क्लोराइड (फेरिक क्लोराइड) का उपयोग शौकिया रेडियो अभ्यास में मुद्रित सर्किट बोर्डों की नक़्क़ाशी के लिए किया जाता है।
• बागवानी और निर्माण में हानिकारक कवक को नियंत्रित करने के लिए कॉपर सल्फेट के साथ मिश्रित फेरस सल्फेट (आयरन सल्फेट) का उपयोग किया जाता है।
• आयरन-निकल बैटरी, आयरन-एयर बैटरी में एनोड के रूप में आयरन का उपयोग किया जाता है।
• औद्योगिक उद्यमों के जल उपचार में प्राकृतिक और अपशिष्ट जल के शुद्धिकरण में कोगुलेंट के रूप में द्विसंयोजक और फेरिक आयरन के साथ-साथ इसके सल्फेट्स के जलीय घोल का उपयोग किया जाता है।

लोहे का जैविक महत्व

जीवित जीवों में, लोहा एक महत्वपूर्ण ट्रेस तत्व है जो ऑक्सीजन विनिमय (श्वसन) की प्रक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। एक वयस्क के शरीर में लगभग 3.5 ग्राम आयरन (लगभग 0.02%) होता है, जिसमें से 78% रक्त हीमोग्लोबिन का मुख्य सक्रिय तत्व होता है, बाकी अन्य कोशिकाओं के एंजाइम का हिस्सा होता है, जो कोशिकाओं में श्वसन की प्रक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। लोहे की कमी शरीर के रोग (पौधों में क्लोरोसिस और पशुओं में रक्ताल्पता) के रूप में प्रकट होती है।

आम तौर पर, लोहा हीम नामक एक जटिल एंजाइम के रूप में प्रवेश करता है। विशेष रूप से, यह परिसर हीमोग्लोबिन में मौजूद है, जो सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन है जो मनुष्यों और जानवरों के सभी अंगों में रक्त के साथ ऑक्सीजन का परिवहन सुनिश्चित करता है। और यह वह है जो एक विशिष्ट लाल रंग में रक्त को दागता है।

हीम के अलावा अन्य आयरन कॉम्प्लेक्स पाए जाते हैं, उदाहरण के लिए, एंजाइम मीथेन मोनोऑक्सीजिनेज में, जो मीथेन को मेथनॉल में ऑक्सीकृत करता है, महत्वपूर्ण एंजाइम राइबोन्यूक्लियोटाइड रिडक्टेस में, जो डीएनए संश्लेषण में शामिल होता है।

अकार्बनिक लौह यौगिक कुछ जीवाणुओं में पाए जाते हैं और कभी-कभी उनके द्वारा वायुमंडलीय नाइट्रोजन को बांधने के लिए उपयोग किया जाता है।

आयरन भोजन के साथ जानवरों और मनुष्यों के शरीर में प्रवेश करता है (जिगर, मांस, अंडे, फलियां, रोटी, अनाज, बीट्स इसमें सबसे अमीर हैं)। दिलचस्प बात यह है कि एक बार पालक को गलती से इस सूची में शामिल कर लिया गया था (विश्लेषण परिणामों में एक टाइपो के कारण - दशमलव बिंदु खो जाने के बाद "अतिरिक्त" शून्य)।

लोहे की एक अतिरिक्त खुराक (200 मिलीग्राम या अधिक) विषाक्त हो सकती है। आयरन की अधिक मात्रा शरीर के एंटीऑक्सीडेंट सिस्टम को कमजोर कर देती है, इसलिए स्वस्थ लोगों के लिए आयरन की तैयारी का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है।

टिप्पणियाँ

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यह सभी देखें

• श्रेणी: लौह यौगिक

लिंक

• मानव शरीर में आयरन की कमी और अधिकता से होने वाले रोग

डी। आई। मेंडेलीफ के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली
																						फ़े

अपने शुद्ध रूप में लोहा एक ग्रे तन्य धातु है जिसे आसानी से मशीनीकृत किया जाता है। और फिर भी, मनुष्यों के लिए, कार्बन और अन्य अशुद्धियों के संयोजन में Fe तत्व अधिक व्यावहारिक है जो धातु मिश्र धातुओं - स्टील्स और कास्ट आयरन के गठन की अनुमति देता है। 95% - यानी ग्रह पर उत्पादित सभी धातु उत्पादों में मुख्य तत्व के रूप में लोहा होता है।

लोहा: इतिहास

मनुष्य द्वारा बनाए गए पहले लोहे के उत्पाद वैज्ञानिकों द्वारा चौथी सहस्राब्दी ईसा पूर्व के हैं। ई।, और अध्ययनों से पता चला है कि उल्कापिंड लोहे का उपयोग उनके उत्पादन के लिए किया गया था, जो कि 5-30% निकल सामग्री की विशेषता है। दिलचस्प बात यह है कि जब तक मानव जाति ने Fe को गलाकर निकालने में महारत हासिल नहीं की, तब तक सोने की तुलना में लोहे का मूल्य अधिक था। यह इस तथ्य से समझाया गया था कि तांबे और कांस्य की तुलना में मजबूत और अधिक विश्वसनीय स्टील उपकरण और हथियारों के निर्माण के लिए अधिक उपयुक्त था।

प्राचीन रोमनों ने सीखा कि पहला कच्चा लोहा कैसे बनाया जाता है: उनकी भट्टियां अयस्क का तापमान 1400 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा सकती हैं, जबकि 1100-1200 डिग्री सेल्सियस कच्चा लोहा के लिए पर्याप्त था। इसके बाद, उन्हें शुद्ध स्टील भी प्राप्त हुआ, जिसका गलनांक बिंदु था जो, जैसा कि आप जानते हैं, 1535 डिग्री सेल्सियस है। सेल्सियस।

Fe . के रासायनिक गुण

लोहा किसके साथ परस्पर क्रिया करता है? आयरन ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया करता है, जो ऑक्साइड के निर्माण के साथ होता है; ऑक्सीजन की उपस्थिति में पानी के साथ; सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ:

• 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4
• 4Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3
• Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
• Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

इसके अलावा, लोहा क्षार के प्रति तभी प्रतिक्रिया करता है जब वे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के पिघल रहे हों। आयरन सामान्य तापमान पर ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन जब इसे उठाया जाता है तो हमेशा प्रतिक्रिया करना शुरू कर देता है।

निर्माण में लोहे का उपयोग

आज निर्माण उद्योग द्वारा लोहे के उपयोग को कम करके आंका नहीं जा सकता है, क्योंकि धातु संरचनाएं किसी भी आधुनिक संरचना का आधार हैं। इस क्षेत्र में, पारंपरिक स्टील्स, कच्चा लोहा और गढ़ा लोहा की संरचना में Fe का उपयोग किया जाता है। यह तत्व हर जगह है, महत्वपूर्ण संरचनाओं से लेकर एंकर बोल्ट और नाखून तक।

स्टील से बने भवन संरचनाओं का निर्माण काफी सस्ता है, इसके अलावा, यहां हम निर्माण की उच्च दरों के बारे में बात कर सकते हैं। यह निर्माण में लोहे के उपयोग को स्पष्ट रूप से बढ़ाता है, जबकि उद्योग स्वयं Fe पर आधारित नए, अधिक कुशल और विश्वसनीय मिश्र धातुओं के उपयोग में महारत हासिल करता है।

उद्योग में लोहे का उपयोग

लोहे और उसके मिश्र धातुओं का उपयोग - कच्चा लोहा और इस्पात - आधुनिक मशीन, मशीन उपकरण, विमान, उपकरण बनाने और अन्य उपकरणों के निर्माण का आधार है। साइनाइड और Fe ऑक्साइड के लिए धन्यवाद, पेंट और वार्निश उद्योग के कार्य, जल उपचार में लोहे के सल्फेट्स का उपयोग किया जाता है। Fe + C पर आधारित मिश्र धातुओं के उपयोग के बिना भारी उद्योग पूरी तरह से अकल्पनीय है। एक शब्द में, लोहा एक अपूरणीय, लेकिन एक ही समय में सुलभ और अपेक्षाकृत सस्ती धातु है, जिसमें मिश्र धातुओं की संरचना में लगभग असीमित गुंजाइश होती है।

चिकित्सा में लोहे का उपयोग

यह ज्ञात है कि प्रत्येक वयस्क में 4 ग्राम तक लोहा होता है। यह तत्व शरीर के कामकाज के लिए, विशेष रूप से संचार प्रणाली (लाल रक्त कोशिकाओं में हीमोग्लोबिन) के स्वास्थ्य के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। कई आयरन-आधारित दवाएं हैं जो आपको आयरन की कमी वाले एनीमिया के विकास से बचने के लिए Fe की सामग्री को बढ़ाने की अनुमति देती हैं।

लोहा- धातु, जिसका उपयोग उद्योग और रोजमर्रा की जिंदगी में व्यावहारिक रूप से कोई सीमा नहीं है। धातुओं के विश्व उत्पादन में लोहे का हिस्सा लगभग 95% है। इसका उपयोग, किसी भी अन्य सामग्री की तरह, कुछ गुणों के कारण होता है।

मानव सभ्यता के विकास में लोहे ने बहुत बड़ी भूमिका निभाई है। आदिम मनुष्य ने कई सहस्राब्दी ईसा पूर्व लोहे के औजारों का उपयोग करना शुरू कर दिया था। तब, इस धातु का एकमात्र स्रोत उल्कापिंड थे जो पृथ्वी पर गिरे थे, जिसमें काफी शुद्ध लोहा था। इसने कई लोगों के बीच लोहे की स्वर्गीय उत्पत्ति के बारे में किंवदंतियों को जन्म दिया।

द्वितीय सहस्राब्दी ईसा पूर्व के मध्य में। मिस्र में लौह अयस्क से लोहे के निष्कर्षण में महारत हासिल थी। ऐसा माना जाता है कि इसने मानव जाति के इतिहास में लौह युग की शुरुआत की, जिसने पाषाण और कांस्य युग की जगह ले ली। हालांकि, पहले से ही 3-4 हजार साल पहले, उत्तरी काला सागर क्षेत्र के निवासी - सिमरियन - दलदली अयस्क से लोहा पिघलाते थे।

लोहे ने आज तक अपना महत्व नहीं खोया है। यह आधुनिक तकनीक की सबसे महत्वपूर्ण धातु है। इसकी कम ताकत के कारण, लोहे का व्यावहारिक रूप से शुद्ध रूप में उपयोग नहीं किया जाता है। हालांकि, रोजमर्रा की जिंदगी में, स्टील या कच्चा लोहा उत्पादों को अक्सर "लोहा" कहा जाता है। आखिरकार, महत्वपूर्ण संरचनात्मक सामग्री - स्टील्स और कच्चा लोहा - कार्बन के साथ लोहे के मिश्र धातु हैं। वे कई तरह की चीजें बनाते हैं।

प्रिंस व्लादिमीर के स्मारक का अष्टकोणीय कुरसी ईंट से बना है और कच्चा लोहा के साथ पंक्तिबद्ध है।

ब्रुसेल्स में एटमियम की विशाल संरचना का प्रोटोटाइप लोहे की क्रिस्टल जाली का मॉडल था। पुनर्निर्माण के बाद, एटमियम फिर से जनता के लिए खुला है। 240 मीटर 2 के क्षेत्रफल वाली प्रत्येक गेंद का मूल आवरण 720 त्रिकोणीय एल्यूमीनियम प्लेटों से बना था। अब इनकी जगह 48 स्टेनलेस स्टील प्लेट ने ले ली है।

इसके अलावा, लोहा अन्य धातुओं, जैसे निकल के आधार पर मिश्र धातुओं का एक घटक हो सकता है। चुंबकीय मिश्र धातुओं में भी लोहा होता है।

लोहे पर आधारित सामग्री बनाई जाती है जो उच्च और निम्न तापमान, निर्वात और उच्च दबाव का सामना कर सकती है। वे आक्रामक वातावरण, वैकल्पिक वोल्टेज, रेडियोधर्मी विकिरण आदि का सफलतापूर्वक विरोध करते हैं।

लोहे और उसके मिश्र धातुओं का उत्पादन लगातार बढ़ रहा है। ये सामग्रियां सार्वभौमिक, तकनीकी रूप से उन्नत, उपलब्ध और थोक में सस्ती हैं। लोहे का कच्चा माल का आधार काफी बड़ा होता है। लौह अयस्क के पहले से ही खोजे गए भंडार कम से कम दो शताब्दियों तक रहेंगे। इसलिए, लोहा लंबे समय तक सभ्यता का "नींव" बना रहेगा।

मिस्र, मेसोपोटामिया और भारत में लोहे का उपयोग लंबे समय से एक कलात्मक सामग्री के रूप में किया जाता रहा है। मध्य युग के बाद से, लौह मिश्र धातुओं से बनी कई उच्च कलात्मक वस्तुओं को संरक्षित किया गया है। आधुनिक कलाकार भी व्यापक रूप से लौह मिश्र धातुओं का उपयोग करते हैं। साइट से सामग्री

कई कलात्मक उत्पादों में से, "मर्सालोव्स पाम" को दृष्टि से बाहर नहीं छोड़ा जा सकता है - यूक्रेनी स्वामी द्वारा कला का एक काम। इसे 1886 में युज़ोवस्की मेटलर्जिकल प्लांट में अलेक्सी मेर्टसालोव द्वारा जाली बनाया गया था। उन्हें निज़नी नोवगोरोड में अखिल रूसी औद्योगिक और कला प्रदर्शनी के ग्रैंड प्रिक्स के योग्य माना गया। 1900 में, युज़ोव्स्की प्लांट की प्रदर्शनी के हिस्से के रूप में मेर्टसालोव्स पाम को पेरिस में विश्व प्रदर्शनी में सर्वोच्च पुरस्कार मिला।

और XXI सदी में। ऐसा उद्योग खोजना मुश्किल है जहां लोहे का उपयोग नहीं किया जाता है। रासायनिक उद्योग द्वारा निर्मित सिंथेटिक सामग्री के लिए कई धातु कार्यों के संक्रमण के साथ इसका महत्व कम नहीं हुआ है।

पाठ मकसद:

• लोहे के भौतिक और रासायनिक गुणों का एक विचार तैयार करें, जो ऑक्सीकरण की डिग्री और ऑक्सीकरण एजेंट की प्रकृति के आधार पर प्रदर्शित होता है;
• छात्रों की सैद्धांतिक सोच और इसकी संरचना के ज्ञान के आधार पर पदार्थ के गुणों की भविष्यवाणी करने की उनकी क्षमता विकसित करना;
• विश्लेषण, तुलना, सामान्यीकरण, व्यवस्थितकरण जैसे कार्यों की वैचारिक सोच विकसित करना;
• निष्पक्षता, संक्षिप्तता और स्पष्टता, आत्म-नियंत्रण और गतिविधि जैसे सोच के गुणों को विकसित करना।

पाठ मकसद:

• विषय पर छात्रों के ज्ञान को अद्यतन करें: "परमाणु की संरचना";
• सीखने के कार्य को अंतिम परिणाम तक निर्धारित करने से छात्रों के सामूहिक कार्य को व्यवस्थित करें (पाठ के लिए एक संदर्भ आरेख तैयार करें);
• विषय पर सामग्री को संक्षेप में प्रस्तुत करें: "धातु" और लोहे के गुणों और इसके अनुप्रयोग पर विचार करें;
• लोहे के रासायनिक गुणों का अध्ययन करने के लिए जोड़े में स्वतंत्र शोध कार्य आयोजित करना;
• कक्षा में छात्रों के आपसी नियंत्रण को व्यवस्थित करें।

पाठ प्रकार:नई सामग्री सीखना।

अभिकर्मक और उपकरण:

• लोहा (पाउडर, प्लेट, पेपर क्लिप),
• गंधक,
• हाइड्रोक्लोरिक एसिड,
• कॉपर (द्वितीय) सल्फेट,
• लौह क्रिस्टल जाली,
• खेल पोस्टर,
• चुंबक,
• विषय पर चित्रों का चयन,
• परीक्षण नलियाँ,
• आत्मा दीपक,
• मैच,
• ज्वलनशील पदार्थों को जलाने के लिए चम्मच,
• भौगोलिक मानचित्र।

पाठ संरचना

1. परिचयात्मक भाग।
2. नई सामग्री सीखना।
3. होमवर्क संदेश।
4. अध्ययन सामग्री का समेकन।

कक्षाओं के दौरान

1। परिचय

आयोजन का समय।

छात्रों के लिए जाँच कर रहा है।

पाठ का विषय। विषय को बोर्ड पर और विद्यार्थियों की नोटबुक में लिखें।

2. नई सामग्री सीखना

आपको क्या लगता है आज हमारे पाठ का विषय क्या होगा?

1. लोहे की उपस्थितिमानव सभ्यता में लौह युग की शुरुआत हुई।

प्राचीन लोगों को उस समय लोहा कहाँ से मिलता था जब वे अभी भी यह नहीं जानते थे कि इसे अयस्क से कैसे निकाला जाता है? सुमेरियन भाषा से अनुवादित लोहा, "आकाश से गिराया गया, स्वर्गीय" धातु है। मानव जाति का सामना करने वाला पहला लोहा उल्कापिंडों से निकला लोहा था। उन्होंने पहली बार साबित किया कि "लोहे के पत्थर आसमान से गिरते हैं", 1775 में रूसी वैज्ञानिक पी.एस. पैलेस, जो सेंट पीटर्सबर्ग में 600 किलो वजन के देशी लोहे के उल्कापिंड का एक ब्लॉक लाया। सबसे बड़ा लोहे का उल्कापिंड गोबा उल्कापिंड है, जो 1920 में दक्षिण पश्चिम अफ्रीका में पाया गया था, जिसका वजन लगभग 60 टन था। आइए हम तूतनखामुन की कब्र को याद करें: सोना, सोना। शानदार काम प्रसन्न करता है, प्रतिभा आंखों को अंधा कर देती है। लेकिन यहाँ के. केरम तूतनखामुन के छोटे लोहे के ताबीज के बारे में "गॉड्स, टॉम्ब्स, स्कॉलर्स" पुस्तक में लिखते हैं: संस्कृति के इतिहास के दृष्टिकोण से सबसे बड़ा मूल्य"। फिरौन की कब्र में केवल कुछ लोहे की वस्तुएं पाई गईं, उनमें से भगवान होरस का एक लोहे का ताबीज, लोहे के ब्लेड वाला एक छोटा खंजर और एक सुनहरा हैंडल, एक छोटी लोहे की बेंच "उर्स"।

वैज्ञानिकों का सुझाव है कि यह एशिया माइनर के देश थे, जहाँ हित्ती जनजातियाँ रहती थीं, यही वह स्थान था जहाँ लौह धातु विज्ञान दिखाई देता था। यूरोप में लोहा पहली सहस्राब्दी ईसा पूर्व में एशिया माइनर से आया था; इस प्रकार यूरोप में लौह युग की शुरुआत हुई।

प्रसिद्ध जामदानी स्टील (या जामदानी स्टील) पूर्व में अरस्तू (चौथी शताब्दी ईसा पूर्व) के समय में बनाया गया था। लेकिन इसके निर्माण की तकनीक को कई सदियों तक गुप्त रखा गया था।

मैंने एक अलग उदासी का सपना देखा
ग्रे दमिश्क स्टील के बारे में।
मैंने स्टील का तापमान देखा
युवा दासों में से एक के रूप में
चुना, उसे खिलाया,
ताकि उसके बल का मांस भर्ती हो जाए।
नियत तारीख का इंतजार
और फिर एक गर्म ब्लेड
मांसल मांस में डूबा हुआ
उन्होंने तैयार ब्लेड निकाल लिया।
स्टील से मजबूत, पूर्व को नहीं देखा,
स्टील से मजबूत और दुख से कड़वा।

चूंकि डैमस्क स्टील बहुत अधिक कठोरता और लोच वाला स्टील है, इसलिए इससे बने उत्पादों में तेज धार देने पर कुंद नहीं होने की क्षमता होती है। रूसी धातुकर्मी पी.पी. ने जामदानी स्टील के रहस्य का खुलासा किया। एनोसोव। उन्होंने एक निश्चित तापमान पर गर्म किए गए तकनीकी तेल के एक विशेष घोल में गर्म स्टील को बहुत धीरे-धीरे ठंडा किया; शीतलन प्रक्रिया के दौरान, स्टील जाली थी।

(चित्रों का प्रदर्शन।)

आयरन - सिल्वर ग्रे मेटल	आयरन - सिल्वर ग्रे मेटल
ये नाखून लोहे के बने होते हैं	मोटर वाहन उद्योग में स्टील का उपयोग किया जाता है
स्टील का उपयोग चिकित्सा उपकरण बनाने के लिए किया जाता है	लोकोमोटिव बनाने के लिए स्टील का उपयोग किया जाता है
	सभी धातुएं जंग के लिए अतिसंवेदनशील होती हैं
सभी धातुएं जंग के लिए अतिसंवेदनशील होती हैं

2. PSCHEM में लोहे की स्थिति।

हम PSCM में लोहे की स्थिति, नाभिक के आवेश और परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के वितरण का पता लगाते हैं।

3. लोहे के भौतिक गुण।

लोहे के कौन से भौतिक गुण आप जानते हैं?

लोहा एक चांदी-सफेद धातु है जिसका गलनांक 1539 o C होता है। यह बहुत नमनीय है, इसलिए इसे आसानी से संसाधित, जाली, लुढ़का, मुहर लगाया जाता है। लोहे में चुम्बकित और विचुंबकीय होने की क्षमता होती है, इसलिए इसका उपयोग विभिन्न विद्युत मशीनों और उपकरणों में विद्युत चुम्बकों के कोर के रूप में किया जाता है। इसे थर्मल और मैकेनिकल क्रिया के तरीकों से अधिक ताकत और कठोरता दी जा सकती है, उदाहरण के लिए, शमन और रोलिंग द्वारा।

रासायनिक रूप से शुद्ध और तकनीकी रूप से शुद्ध लोहा होता है। तकनीकी रूप से शुद्ध लोहा, वास्तव में, कम कार्बन वाला स्टील है, इसमें 0.02 -0.04% कार्बन होता है, और इससे भी कम ऑक्सीजन, सल्फर, नाइट्रोजन और फास्फोरस होता है। रासायनिक रूप से शुद्ध लोहे में 0.01% से कम अशुद्धियाँ होती हैं। रासायनिक रूप से शुद्ध लोहासिल्वर-ग्रे, चमकदार, दिखने में प्लैटिनम धातु के समान। रासायनिक रूप से शुद्ध लोहा जंग के लिए प्रतिरोधी है (याद रखें कि जंग क्या है? एक संक्षारक नाखून का प्रदर्शन) और एसिड की क्रिया का अच्छी तरह से विरोध करता है। हालांकि, अशुद्धियों के महत्वहीन अंश इसे इन कीमती गुणों से वंचित करते हैं।

4. लोहे के रासायनिक गुण।

धातुओं के रासायनिक गुणों के ज्ञान के आधार पर, आपके विचार से लोहे के रासायनिक गुण क्या होंगे?

अनुभवों का प्रदर्शन।

• सल्फर के साथ लोहे की परस्पर क्रिया।

व्यावहारिक कार्य।

• हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ लोहे की बातचीत।
• कॉपर (II) सल्फेट के साथ लोहे की परस्पर क्रिया।

5. लोहे का उपयोग।

पर बातचीत:

- आप कैसे सोचते हैं, प्रकृति में लोहे का वितरण क्या है?

लोहा प्रकृति में सबसे आम तत्वों में से एक है। पृथ्वी की पपड़ी में इसका द्रव्यमान अंश 5.1% है, इस सूचक के अनुसार, यह ऑक्सीजन, सिलिकॉन और एल्यूमीनियम के बाद दूसरे स्थान पर है। आकाशीय पिंडों में भी बहुत सारा लोहा पाया जाता है, जो वर्णक्रमीय विश्लेषण के आंकड़ों से स्थापित होता है। चंद्र मिट्टी के नमूनों में, जो स्वचालित स्टेशन "लूना" द्वारा वितरित किए गए थे, लोहा एक अनॉक्सिडाइज्ड अवस्था में पाया गया था।

लौह अयस्क पृथ्वी पर काफी व्यापक हैं। उरल्स में पहाड़ों के नाम अपने लिए बोलते हैं: उच्च, चुंबकीय, लोहा। कृषि रसायनज्ञ मिट्टी में लौह यौगिक पाते हैं।

लोहा प्रकृति में किस रूप में होता है?

लोहा अधिकांश चट्टानों में पाया जाता है। लोहा प्राप्त करने के लिए 30-70% या उससे अधिक की लौह सामग्री वाले लौह अयस्क का उपयोग किया जाता है। मुख्य लौह अयस्क हैं: मैग्नेटाइट - Fe 3 O 4 में 72% लोहा होता है, दक्षिण Urals में जमा पाए जाते हैं, कुर्स्क चुंबकीय विसंगति; हेमटिट - Fe 2 O 3 में 65% तक लोहा होता है, ऐसे जमा क्रिवॉय रोग क्षेत्र में पाए जाते हैं; लिमोनाइट - Fe 2 O 3 * nH 2 O में 60% तक लोहा होता है, क्रीमिया में जमा पाए जाते हैं; पाइराइट - FeS 2 में लगभग 47% लोहा होता है, उरल्स में जमा पाए जाते हैं। (समोच्च मानचित्रों के साथ कार्य करना)।

मानव और पौधों के जीवन में लोहे की क्या भूमिका है?

जैव रसायनविदों ने पौधों, जानवरों और मनुष्यों के जीवन में लोहे की महत्वपूर्ण भूमिका की खोज की है। हीमोग्लोबिन नामक एक अत्यंत जटिल कार्बनिक यौगिक का हिस्सा होने के कारण, लोहा इस पदार्थ का लाल रंग निर्धारित करता है, जो बदले में मनुष्यों और जानवरों के रक्त का रंग निर्धारित करता है। एक वयस्क के शरीर में 3 ग्राम शुद्ध लोहा होता है, जिसमें से 75% हीमोग्लोबिन का हिस्सा होता है। हीमोग्लोबिन की मुख्य भूमिका फेफड़ों से ऊतकों तक ऑक्सीजन का स्थानांतरण है, और विपरीत दिशा में - सीओ 2।

पौधों को भी आयरन की जरूरत होती है। यह साइटोप्लाज्म का हिस्सा है, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में भाग लेता है। लोहे से मुक्त सब्सट्रेट पर उगाए गए पौधों में सफेद पत्ते होते हैं। सब्सट्रेट में लोहे का एक छोटा सा जोड़ - और वे हरे हो जाते हैं। इसके अलावा, यह लोहे के नमक के घोल के साथ एक सफेद चादर को सूंघने के लायक है, और जल्द ही धब्बा वाला स्थान हरा हो जाता है।

तो उसी कारण से - रस और ऊतकों में लोहे की उपस्थिति - पौधों की पत्तियां खुशी से हरी हो जाती हैं और व्यक्ति के गाल चमकीले लाल हो जाते हैं।

मानव जाति द्वारा उपयोग की जाने वाली लगभग 90% धातुएँ लौह-आधारित मिश्र धातु हैं। दुनिया में बहुत सारा लोहा है, जो एल्यूमीनियम से लगभग 50 गुना अधिक है, अन्य धातुओं का उल्लेख नहीं है। लौह-आधारित मिश्र सार्वभौमिक, तकनीकी रूप से उन्नत, किफायती और सस्ते हैं। लोहा लंबे समय से सभ्यता की नींव रहा है।

3. घरेलू सामान पोस्ट करें

14, उदा। नंबर 6, 8, 9 (ओ.एस. गैब्रिएलियन "रसायन विज्ञान 9", 2003 द्वारा पाठ्यपुस्तक के लिए कार्यपुस्तिका के अनुसार)।

4. अध्ययन सामग्री का समेकन

1. बोर्ड पर लिखे संदर्भ आरेख का प्रयोग करते हुए निष्कर्ष निकालें: लोहा क्या है और इसके गुण क्या हैं?
2. ग्राफिक श्रुतलेख (एक सीधी रेखा के साथ अग्रिम पत्रक तैयार करें, 8 खंडों में विभाजित और श्रुतलेख के प्रश्नों के अनुसार क्रमांकित। खंड पर एक झोपड़ी "^" के साथ चिह्नित करें जो स्थिति को सही माना जाता है)।

विकल्प 1।

1. लोहा एक सक्रिय क्षार धातु है।
2. लोहा आसानी से जाली है।
3. लोहा कांस्य मिश्र धातु का हिस्सा है।
4. लोहे के परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर में 2 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
5. आयरन तनु अम्लों के साथ परस्पर क्रिया करता है।
6. हैलोजन के साथ यह +2 ऑक्सीकरण अवस्था के साथ हैलाइड बनाता है।
7. आयरन ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है।
8. इसके नमक के पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा लोहा प्राप्त किया जा सकता है।

1	2	3	4	5	6	7	8

विकल्प 2।

1. लोहा एक चांदी-सफेद धातु है।
2. लोहे में चुम्बकित करने की क्षमता नहीं होती है।
3. लौह परमाणु ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करते हैं।
4. लोहे के परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर में 1 इलेक्ट्रॉन होता है।
5. लोहा तांबे को उसके लवणों के विलयन से विस्थापित करता है।
6. हैलोजन के साथ, यह +3 के ऑक्सीकरण राज्य के साथ यौगिक बनाता है।
7. सल्फ्यूरिक एसिड के घोल से आयरन सल्फेट (III) बनता है।
8. आयरन खराब नहीं होता है।

1	2	3	4	5	6	7	8

असाइनमेंट पूरा करने के बाद, छात्र अपना काम बदलते हैं और इसकी जांच करते हैं (कार्य के उत्तर बोर्ड पर पोस्ट किए जाते हैं, या प्रोजेक्टर के माध्यम से दिखाए जाते हैं)।

मानदंड चिह्नित करें:

• "5" - 0 त्रुटियां,
• "4" - 1-2 त्रुटियां,
• "3" - 3-4 त्रुटियां,
• "2" - 5 या अधिक त्रुटियाँ।

प्रयुक्त पुस्तकें

1. गेब्रियलियन ओ.एस. केमिस्ट्री ग्रेड 9. - एम .: बस्टर्ड, 2001।
2. गेब्रियलियन ओ.एस. शिक्षक के लिए पुस्तक। - एम .: बस्टर्ड, 2002।
3. गेब्रियलियन ओ.एस. केमिस्ट्री ग्रेड 9. कार्यपुस्तिका। - एम .: बस्टर्ड, 2003।
4. शिक्षा उद्योग। लेखों का पाचन। अंक 3. - एम।: एमजीआईयू, 2002।
5. मालिश्किना वी। मनोरंजक रसायन शास्त्र। - सेंट पीटर्सबर्ग, "ट्रिगॉन", 2001।
6. कार्यक्रम-विधि सामग्री। रसायन विज्ञान 8-11 ग्रेड। - एम .: बस्टर्ड, 2001।
7. Stepin B.D., Alikberova L.Yu. घर में पढ़ने के लिए रसायन शास्त्र की किताब। - एम .: रसायन विज्ञान, 1995।
8. मैं केमिस्ट्री की क्लास में जा रहा हूँ। शिक्षक के लिए पुस्तक। - एम .: "सितंबर का पहला", 2000।

अनुप्रयोग

क्या तुम जानते हो?

लोहा जीवन के सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक है। रक्त में लोहा होता है, और यह लोहा है जो रक्त के रंग को निर्धारित करता है, साथ ही इसकी मुख्य संपत्ति - ऑक्सीजन को बांधने और छोड़ने की क्षमता। यह क्षमता एक जटिल यौगिक - हीम - हीमोग्लोबिन अणु का एक अभिन्न अंग है। हीमोग्लोबिन के अलावा, हमारे शरीर में आयरन मायोग्लोबिन में भी होता है, एक प्रोटीन जो मांसपेशियों में ऑक्सीजन का भंडारण करता है। आयरन युक्त एंजाइम भी होते हैं।

भारत में दिल्ली शहर के पास एक लोहे का स्तम्भ है जिसमें जरा भी जंग नहीं लगा है, हालांकि इसकी उम्र लगभग 2800 वर्ष है। यह प्रसिद्ध कुतुब स्तंभ है, जो लगभग सात मीटर ऊंचा और वजन 6.5 टन है।स्तंभ पर शिलालेख कहता है कि इसे 9वीं शताब्दी में बनाया गया था। ईसा पूर्व इ। लोहे में जंग लगना - लोहे के मेटाहाइड्रॉक्साइड का बनना - नमी और वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ इसकी बातचीत से जुड़ा है।

हालांकि, लोहे और मुख्य रूप से कार्बन, सिलिकॉन और सल्फर में विभिन्न अशुद्धियों की अनुपस्थिति में यह प्रतिक्रिया आगे नहीं बढ़ती है। स्तंभ बहुत शुद्ध धातु से बना था: स्तंभ में लोहा 99.72% निकला। यह इसकी स्थायित्व और संक्षारण प्रतिरोध की व्याख्या करता है।

1934 में, "माइनिंग जर्नल" में एक लेख छपा था "जमीन में जंग लगने से लोहे और स्टील में सुधार।" पृथ्वी में जंग लगने से लोहे को स्टील में बदलने की विधि प्राचीन काल से लोगों को ज्ञात है। उदाहरण के लिए, काकेशस में सर्कसियों ने जमीन में लोहे की पट्टी दबा दी, और 10-15 साल बाद इसे खोदने के बाद, उन्होंने अपनी कृपाण बनाई, जो एक बंदूक बैरल, ढाल और दुश्मन की हड्डियों को भी काट सकती थी।

हेमेटाइट

हेमेटाइट, या लाल लौह अयस्क - हमारे समय की मुख्य धातु का मुख्य अयस्क - लोहा। इसमें आयरन की मात्रा 70% तक पहुंच जाती है। हेमटिट लंबे समय से जाना जाता है। बाबुल और प्राचीन मिस्र में, इसका उपयोग गहनों में किया जाता था, मुहरों के निर्माण के लिए, साथ ही नक्काशीदार पत्थर के रूप में एक पसंदीदा सामग्री के रूप में काम किया जाता था। सिकंदर महान के पास हेमेटाइट से जड़ा हुआ एक छल्ला था, जिसके बारे में उनका मानना ​​था कि वह युद्ध में अजेय था। प्राचीन काल में और मध्य युग में, हेमटिट को रक्त रोकने वाली दवा के रूप में जाना जाता था। इस खनिज के पाउडर का उपयोग प्राचीन काल से सोने और चांदी के उत्पादों के लिए किया जाता रहा है।

खनिज का नाम ग्रीक से आया है विवरण- रक्त, जो इस खनिज के पाउडर के चेरी या मोम-लाल रंग से जुड़ा होता है।

खनिज की एक महत्वपूर्ण विशेषता रंग बनाए रखने और इसे अन्य खनिजों में स्थानांतरित करने की क्षमता है, जिसमें हेमेटाइट का एक छोटा सा मिश्रण भी मिलता है। सेंट आइजैक कैथेड्रल के ग्रेनाइट स्तंभों का गुलाबी रंग फेल्डस्पार का रंग है, जो बदले में, बारीक पाउडर हेमेटाइट के साथ चित्रित किया जाता है। राजधानी के मेट्रो स्टेशनों की सजावट में उपयोग किए जाने वाले जैस्पर के सुरम्य पैटर्न, क्रीमिया के नारंगी और गुलाबी कॉर्नेलियन, नमक के स्तर में सिल्विन और कार्नेलाइट के मूंगा-लाल इंटरलेयर्स - सभी का रंग हेमटिट के लिए है।

लाल रंग लंबे समय से हेमेटाइट से बनाया गया है। 15-20 हजार साल पहले बनाए गए सभी प्रसिद्ध भित्तिचित्र - अल्तामिरा गुफा के अद्भुत बाइसन और प्रसिद्ध केप गुफा के विशाल - भूरे रंग के ऑक्साइड और लोहे के हाइड्रॉक्साइड दोनों से बने हैं।

मैग्नेटाइट

मैग्नेटाइट, या चुंबकीय लौह अयस्क - एक खनिज जिसमें 72% लोहा होता है। यह सबसे समृद्ध लौह अयस्क है। इस खनिज के बारे में उल्लेखनीय बात इसका प्राकृतिक चुंबकत्व है - वह संपत्ति जिसके कारण इसे खोजा गया था।

रोमन वैज्ञानिक प्लिनी के अनुसार मैग्नेटाइट का नाम ग्रीक शेफर्ड मैग्नेस के नाम पर रखा गया है। मैग्नेस ने नदी के ऊपर पहाड़ी के पास झुंड को चराया। थिस्सली में हिंदू। अचानक, एक लोहे की नोक वाला एक कर्मचारी और कीलों से सजी सैंडल एक ठोस धूसर पत्थर से बने पहाड़ द्वारा अपनी ओर खींची गई। बदले में, खनिज मैग्नेटाइट ने चुंबक, चुंबकीय क्षेत्र और चुंबकत्व की पूरी रहस्यमय घटना को नाम दिया, जिसका अरस्तू के समय से लेकर आज तक बारीकी से अध्ययन किया गया है।

इस खनिज के चुंबकीय गुण आज भी मुख्य रूप से जमा की खोज के लिए उपयोग किए जाते हैं। इस प्रकार कुर्स्क चुंबकीय विसंगति (केएमए) के क्षेत्र में अद्वितीय लोहे के भंडार की खोज की गई। खनिज भारी है: मैग्नेटाइट के सेब के आकार के नमूने का वजन 1.5 किलोग्राम है।

प्राचीन काल में, मैग्नेटाइट सभी प्रकार के उपचार गुणों और चमत्कार करने की क्षमता से संपन्न था। इसका उपयोग घावों से धातु निकालने के लिए किया जाता था, और इवान द टेरिबल ने अपने खजाने में अन्य पत्थरों के साथ, अपने अचूक क्रिस्टल रखे।

पाइराइट आग के समान एक खनिज है।

पाइराइट - उन खनिजों में से एक, जिसे देखकर आप चिल्लाना चाहते हैं: "क्या वाकई ऐसा है?" यह विश्वास करना कठिन है कि पाइराइट क्रिस्टल में मानव निर्मित उत्पादों में काटने और चमकाने का उच्चतम वर्ग प्रकृति का एक उदार उपहार है।

पाइराइट को इसका नाम ग्रीक शब्द "पाइरोस" - आग से मिला है, जो स्टील की वस्तुओं से टकराने पर चिंगारी के अपने गुण से जुड़ा है। यह खूबसूरत खनिज सुनहरे रंग से टकराता है, लगभग हमेशा स्पष्ट किनारों पर एक चमकदार चमक। अपने गुणों के कारण, पाइराइट को प्राचीन काल से जाना जाता है, और सोने की भीड़ की महामारी के दौरान, एक क्वार्ट्ज नस में पाइराइट की चमक एक से अधिक गर्म सिर में बदल जाती है। अब भी, नौसिखिए पत्थर प्रेमी अक्सर पाइराइट को सोने के लिए भूल जाते हैं।

पाइराइट एक सर्वव्यापी खनिज है: यह मैग्मा से, वाष्पों और विलयनों से, और यहाँ तक कि तलछट से भी, हर बार विशिष्ट रूपों और संयोजनों में बनता है। एक मामला ज्ञात है, जब कई दशकों में, एक खान में गिरे एक खनिक का शरीर पाइराइट में बदल गया। पाइराइट में बहुत सारा लोहा होता है - 46.5%, लेकिन इसे निकालना महंगा और लाभहीन है।