რკინა საშუალო ქიმიური აქტივობის ლითონია. ეს არის მრავალი მინერალის შემადგენელი: მაგნეტიტი, ჰემატიტი, ლიმონიტი, სიდერიტი, პირიტი.

ლიმონიტის ნიმუში

რკინის ქიმიური და ფიზიკური თვისებები

ნორმალურ პირობებში და მისი სუფთა სახით, რკინა არის ვერცხლისფერი ნაცრისფერი მყარი, ნათელი მეტალის ბრწყინვალებით. რკინა კარგი ელექტრო და თბოგამტარია. ეს იგრძნობა ცივ ოთახში რკინის საგნის შეხებით. ვინაიდან ლითონი სითბოს სწრაფად ატარებს, ის სითბოს უმეტეს ნაწილს იღებს ადამიანის კანიდან მოკლე დროში, ამიტომ სიცივე იგრძნობა შეხებისას.

სუფთა რკინა

რკინის დნობის წერტილი არის 1538 °C, დუღილის წერტილი 2862 °C. რკინის დამახასიათებელი თვისებებია კარგი მოქნილობა და დნობა.

რეაგირებს მარტივ ნივთიერებებთან: ჟანგბადთან, ჰალოგენებთან (ბრომი, იოდი, ფტორი,), ფოსფორი, გოგირდი. რკინის წვისას წარმოიქმნება ლითონის ოქსიდები. რეაქციის პირობებიდან და ორ მონაწილეს შორის პროპორციებიდან გამომდინარე, რკინის ოქსიდები შეიძლება განსხვავდებოდეს. რეაქციის განტოლებები:

2Fe + O2 = 2FeO;

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3;

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

ეს რეაქციები ხდება მაღალ ტემპერატურაზე. თქვენ გაიგებთ, თუ რა ექსპერიმენტები შეიძლება ჩატარდეს სახლში რკინის თვისებების შესასწავლად.

რკინის რეაქცია ჟანგბადთან

რკინის ჟანგბადთან რეაქციისთვის აუცილებელია წინასწარ გათბობა. რკინა იწვის კაშკაშა ალით, გაფანტავს - რკინის ქერცლის წითელ ნაწილაკებს Fe₃O4. რკინისა და ჟანგბადის იგივე რეაქცია ხდება ჰაერში, როდესაც ის ძლიერ თბება ხახუნის შედეგად მექანიკური დამუშავების დროს.

როდესაც რკინა იწვება ჟანგბადში (ან ჰაერში), წარმოიქმნება რკინის სასწორი. რეაქციის განტოლება:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

3Fe + 2O2 = FeO Fe2O3.

რკინის ოქსიდი არის ნაერთი, რომელშიც რკინას აქვს სხვადასხვა ვალენტური მნიშვნელობა.

რკინის ოქსიდების წარმოება

რკინის ოქსიდები არის რკინის ურთიერთქმედების პროდუქტები ჟანგბადთან. მათგან ყველაზე ცნობილია FeO, Fe2O3 და Fe3O4.

რკინის ოქსიდი (III) Fe2O3 არის ნარინჯისფერ-წითელი ფხვნილი, რომელიც წარმოიქმნება ჰაერში რკინის დაჟანგვის დროს.

ნივთიერება წარმოიქმნება მაღალი ტემპერატურის ჰაერში რკინის მარილის დაშლის შედეგად. ფაიფურის ჭურჭელში ასხამენ ცოტაოდენ რკინას (III) სულფატს, შემდეგ კი ადუღებენ გაზის სანთურის ცეცხლზე. თერმული დაშლისას, რკინის სულფატი იშლება გოგირდის ოქსიდად და რკინის ოქსიდად.

რკინის ოქსიდი (II, III) Fe3O4 წარმოიქმნება ფხვნილი რკინის ჟანგბადში ან ჰაერში წვის შედეგად. ოქსიდის მისაღებად ნატრიუმის ან კალიუმის ნიტრატთან შერეული რკინის მცირეოდენი ფხვნილი ასხამენ ფაიფურის ჭურჭელში. ნარევი აალდება გაზის სანთურით. გაცხელებისას კალიუმის და ნატრიუმის ნიტრატები იშლება ჟანგბადის გამოყოფით. ჟანგბადში შემავალი რკინა იწვის და წარმოქმნის ოქსიდს Fe₃O4. წვის დასრულების შემდეგ მიღებული ოქსიდი რჩება ფაიფურის ჭიქის ძირში რკინის სასწორის სახით.

ყურადღება! ნუ ეცდებით ამ ექსპერიმენტების საკუთარ თავს გამეორებას!

რკინის (II) ოქსიდი FeO არის შავი ფხვნილი, რომელიც წარმოიქმნება რკინის ოქსალატის დაშლის შედეგად ინერტულ ატმოსფეროში.

ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს დაახლოებით 5 გ რკინას, მისი უმეტესი ნაწილი (70%) არის სისხლში ჰემოგლობინის ნაწილი.

ფიზიკური თვისებები

თავისუფალ მდგომარეობაში რკინა არის მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი მონაცრისფრო ელფერით. სუფთა რკინა არის დრეკადი და აქვს ფერომაგნიტური თვისებები. პრაქტიკაში ჩვეულებრივ გამოიყენება რკინის შენადნობები - თუჯები და ფოლადები.

Fe არის VIII ჯგუფის მეორადი ქვეჯგუფის ცხრა d-მეტალის ყველაზე მნიშვნელოვანი და ყველაზე გავრცელებული ელემენტი. კობალტთან და ნიკელთან ერთად ქმნის „რკინის ოჯახს“.

სხვა ელემენტებთან ნაერთების ფორმირებისას ის ხშირად იყენებს 2 ან 3 ელექტრონს (B \u003d II, III).

რკინა, ისევე როგორც VIII ჯგუფის თითქმის ყველა d-ელემენტი, არ აჩვენებს უფრო მაღალ ვალენტობას ჯგუფის რიცხვის ტოლფასი. მისი მაქსიმალური ვალენტობა აღწევს VI-ს და ძალზე იშვიათია.

ყველაზე ტიპიური ნაერთებია ის ნაერთები, რომლებშიც Fe ატომები არიან +2 და +3 დაჟანგვის მდგომარეობებში.

რკინის მიღების მეთოდები

1. კომერციული რკინა (შენადნობაში ნახშირბადთან და სხვა მინარევებით) მიიღება მისი ბუნებრივი ნაერთების კარბოთერმული შემცირებით სქემის მიხედვით:

აღდგენა ხდება თანდათან, 3 ეტაპად:

1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe 3 O 4 + CO = 3 FeO + CO 2

3) FeO + CO \u003d Fe + CO 2

ამ პროცესის შედეგად მიღებული თუჯი შეიცავს 2%-ზე მეტ ნახშირბადს. მომავალში ფოლადები მიიღება თუჯ-რკინის შენადნობებისგან, რომლებიც შეიცავს 1,5%-ზე ნაკლებ ნახშირბადს.

2. ძალიან სუფთა რკინა მიიღება ერთ-ერთი შემდეგი გზით:

ა) პენტაკარბონილის Fe-ს დაშლა

Fe(CO) 5 = Fe + 5CO

ბ) სუფთა FeO-ს წყალბადის შემცირება

FeO + H 2 \u003d Fe + H 2 O

გ) Fe +2 მარილების წყალხსნარების ელექტროლიზი

FeC 2 O 4 \u003d Fe + 2СO 2

რკინის (II) ოქსალატი

ქიმიური თვისებები

Fe - საშუალო აქტივობის ლითონი, ავლენს ლითონებისთვის დამახასიათებელ ზოგად თვისებებს.

უნიკალური თვისებაა ტენიან ჰაერში "ჟანგის" უნარი:

მშრალი ჰაერით ტენიანობის არარსებობის შემთხვევაში, რკინა შესამჩნევად იწყებს რეაქციას მხოლოდ T > 150°C-ზე; კალცინაციისას წარმოიქმნება "რკინის სასწორი" Fe 3 O 4:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

რკინა წყალში არ იხსნება ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში. ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, Fe რეაგირებს წყლის ორთქლთან, ანაცვლებს წყალბადს წყლის მოლეკულებიდან:

3 Fe + 4H 2 O (g) \u003d 4H 2

მის მექანიზმში ჟანგის პროცესი ელექტროქიმიური კოროზიაა. ჟანგის პროდუქტი წარმოდგენილია გამარტივებული ფორმით. ფაქტობრივად, წარმოიქმნება ცვლადი შემადგენლობის ოქსიდებისა და ჰიდროქსიდების ნარევის ფხვიერი ფენა. Al 2 O 3 ფილმისგან განსხვავებით, ეს ფენა არ იცავს რკინას შემდგომი განადგურებისგან.

კოროზიის სახეები

რკინის კოროზიისგან დაცვა

1. ურთიერთქმედება ჰალოგენებთან და გოგირდთან მაღალ ტემპერატურაზე.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

Fe + I 2 \u003d FeI 2

იქმნება ნაერთები, რომლებშიც ჭარბობს ბმის იონური ტიპი.

2. ურთიერთქმედება ფოსფორთან, ნახშირბადთან, სილიციუმთან (რკინა პირდაპირ არ ერწყმის N 2 და H 2, არამედ ხსნის მათ).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = FexSiy

წარმოიქმნება ცვლადი შემადგენლობის ნივთიერებები, ვინაიდან ბერთოლიდები (ნაერთებში ჭარბობს ბმის კოვალენტური ბუნება)

3. ურთიერთქმედება "არაჟანგვის" მჟავებთან (HCl, H 2 SO 4 დილ.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2

ვინაიდან Fe მდებარეობს აქტივობის სერიაში წყალბადის მარცხნივ (E ° Fe / Fe 2+ \u003d -0.44V), მას შეუძლია გადაიტანოს H 2 ჩვეულებრივი მჟავებისგან.

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

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

4. ურთიერთქმედება "დამჟანგვის" მჟავებთან (HNO 3, H 2 SO 4 კონს.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

კონცენტრირებული HNO 3 და H 2 SO 4 რკინას „პასივირებენ“, ამიტომ ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ლითონი მათში არ იხსნება. ძლიერი გაცხელებით, ნელი დაშლა ხდება (H 2-ის გათავისუფლების გარეშე).

რაზბში. HNO 3 რკინა იხსნება, გადადის ხსნარში Fe 3+ კათიონების სახით და მჟავა ანიონი მცირდება NO *-მდე:

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

ის ძალიან კარგად იხსნება HCl და HNO 3 ნარევში

5. დამოკიდებულება ტუტეებთან

Fe არ იხსნება ტუტეების წყალხსნარებში. იგი რეაგირებს გამდნარ ტუტეებთან მხოლოდ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე.

6. ურთიერთქმედება ნაკლებად აქტიური ლითონების მარილებთან

Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu

Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0

7. ურთიერთქმედება აირისებრ ნახშირბადის მონოქსიდთან (t = 200°C, P)

Fe (ფხვნილი) + 5CO (გ) \u003d Fe 0 (CO) 5 რკინის პენტაკარბონილი

Fe(III) ნაერთები

Fe 2 O 3 - რკინის ოქსიდი (III).

წითელ-ყავისფერი ფხვნილი, ნ. რ. H 2 O. ბუნებაში - "წითელი რკინის საბადო".

მიღების გზები:

1) რკინის ჰიდროქსიდის დაშლა (III)

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

2) პირიტის გამოწვა

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) ნიტრატის დაშლა

ქიმიური თვისებები

Fe 2 O 3 არის ძირითადი ოქსიდი ამფოტერიზმის ნიშნებით.

I. ძირითადი თვისებები გამოიხატება მჟავებთან ურთიერთობის უნარში:

Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZN 2 O

Fe 2 O 3 + 6HCI \u003d 2FeCI 3 + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 6HNO 3 \u003d 2Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O

II. სუსტი მჟავა თვისებები. Fe 2 O 3 არ იხსნება ტუტეების წყალხსნარებში, მაგრამ მყარ ოქსიდებთან, ტუტეებთან და კარბონატებთან შერწყმისას წარმოიქმნება ფერიტები:

Fe 2 O 3 + CaO \u003d Ca (FeO 2) 2

Fe 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + MgCO 3 \u003d Mg (FeO 2) 2 + CO 2

III. Fe 2 O 3 - მეტალურგიაში რკინის წარმოების საკვები:

Fe 2 O 3 + ZS \u003d 2Fe + ZSO ან Fe 2 O 3 + ZSO \u003d 2Fe + ZSO 2

Fe (OH) 3 - რკინის (III) ჰიდროქსიდი

მიღების გზები:

მიღებულია ტუტეების მოქმედებით ხსნად მარილებზე Fe 3+:

FeCl 3 + 3NaOH \u003d Fe (OH) 3 + 3NaCl

Fe(OH) 3-ის მიღების დროს – წითელ-ყავისფერი ლორწოვანი გარსების ნალექი.

Fe (III) ჰიდროქსიდი ასევე წარმოიქმნება Fe და Fe (OH) 2-ის დაჟანგვის დროს ნოტიო ჰაერში:

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

4Fe(OH) 2 + 2Н 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3

Fe(III) ჰიდროქსიდი არის Fe 3+ მარილების ჰიდროლიზის საბოლოო პროდუქტი.

ქიმიური თვისებები

Fe(OH) 3 არის ძალიან სუსტი ფუძე (ბევრად სუსტი ვიდრე Fe(OH) 2). ავლენს შესამჩნევ მჟავე თვისებებს. ამრიგად, Fe (OH) 3-ს აქვს ამფოტერული ხასიათი:

1) მჟავებთან რეაქციები მარტივად მიმდინარეობს:

2) Fe(OH) 3-ის ახალი ნალექი იხსნება ცხელ კონც. KOH ან NaOH ხსნარები ჰიდროქსო კომპლექსების წარმოქმნით:

Fe (OH) 3 + 3KOH \u003d K 3

ტუტე ხსნარში, Fe (OH) 3 შეიძლება დაჟანგდეს ფერატებად (რკინის მჟავას H 2 FeO 4 მარილები, რომლებიც არ არის იზოლირებული თავისუფალ მდგომარეობაში):

2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O

Fe 3+ მარილები

ყველაზე პრაქტიკულად მნიშვნელოვანია: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3 4 - ყვითელი სისხლის მარილი \u003d Fe 4 3 პრუსიის ლურჯი (მუქი ლურჯი ნალექი)

ბ) Fe 3+ + 3SCN - \u003d Fe (SCN) 3 Fe (III) თიოციანატი (სისხლის წითელი ხსნარი)

რკინა ცნობილი იყო პრეისტორიულ დროში, მაგრამ იგი ფართოდ გამოიყენეს მოგვიანებით, რადგან ის ბუნებაში ძალზე იშვიათია თავისუფალ მდგომარეობაში, ხოლო მადნებიდან მისი წარმოება შესაძლებელი გახდა მხოლოდ ტექნოლოგიური განვითარების გარკვეულ დონეზე. ალბათ, პირველად, ადამიანი გაეცნო მეტეორიტს რკინას, რასაც მოწმობს მისი სახელები ძველი ხალხების ენებზე: ძველი ეგვიპტური "ბენი-პეტი" ნიშნავს "ზეციურ რკინას"; ძველი ბერძნული sideros ასოცირდება ლათინურ sidus-თან (გვარის შემთხვევაში sideris) - ვარსკვლავი, ციური სხეული. XIV საუკუნის ხეთურ ტექსტებში ძვ.წ. ე. ციდან ჩამოვარდნილ მეტალად რკინა მოიხსენიება. რომაულ ენებში შემორჩენილია რომაელთა მიერ მიცემული სახელის ფუძე (მაგალითად, ფრანგული fer, იტალიური ferro).

მადნებიდან რკინის მიღების მეთოდი გამოიგონეს დასავლეთ აზიაში ჩვენს წელთაღრიცხვამდე II ათასწლეულში. ე. ამის შემდეგ რკინის გამოყენება გავრცელდა ბაბილონში, ეგვიპტეში, საბერძნეთში; ბრინჯაოს ხანა შეიცვალა რკინის ხანით. ჰომეროსი (ილიადის 23-ე სიმღერაში) მოგვითხრობს, რომ აქილევსმა დისკის სროლაში გამარჯვებული დააჯილდოვა რკინის ტირილით. ევროპასა და ძველ რუსეთში მრავალი საუკუნის განმავლობაში რკინას ყველის დამზადების პროცესით იღებდნენ. ორმოში ჩაშენებულ ღუმელში ნახშირით მცირდებოდა რკინის მადანი; კერაში ჰაერი ბეწვით შეჰქონდათ, რედუქციური პროდუქტი - კრიცუ ჩაქუჩის დარტყმით გამოაცალკევდა წიდას და მისგან აყალბებდა სხვადასხვა პროდუქტს. აფეთქების მეთოდების დახვეწასთან და კერის სიმაღლესთან ერთად, პროცესის ტემპერატურამ მოიმატა და რკინის ნაწილი გახდა კარბურირებული, ანუ მიიღეს თუჯი; ეს შედარებით მყიფე პროდუქტი ნარჩენ პროდუქტად ითვლებოდა. აქედან მომდინარეობს თუჯის სახელწოდება "ჩუშკა", "ღორის რკინა" - ინგლისური. ღორის რკინა. მოგვიანებით შეამჩნიეს, რომ კერაში არა რკინის მადნის, არამედ თუჯის ჩატვირთვისას მიიღება დაბალნახშირბადიანი რკინის აყვავებაც და ასეთი ორეტაპიანი პროცესი უფრო მომგებიანი აღმოჩნდა, ვიდრე ნედლი ცომი. მე-12-13 საუკუნეებში ყვირილის მეთოდი უკვე ფართოდ იყო გავრცელებული.

მე-14 საუკუნეში თუჯის დნობა დაიწყო არა მხოლოდ როგორც ნახევარფაბრიკატის შემდგომი გადამუშავებისთვის, არამედ როგორც მასალა სხვადასხვა პროდუქციის ჩამოსხმისთვის. კერის რეკონსტრუქცია ლილვის ღუმელში („დომნიცა“), შემდეგ კი აფეთქებად, ასევე თარიღდება ამავე დროს. მე-18 საუკუნის შუა ხანებში ევროპაში დაიწყო ფოლადის მოპოვების ჭურჭლის პროცესის გამოყენება, რომელიც ცნობილი იყო სირიაში შუა საუკუნეების ადრეულ პერიოდში, მაგრამ მოგვიანებით დავიწყებას მიეცა. ამ მეთოდით ფოლადი მიიღეს მეტალის მუხტის დნობით მცირე ჭურჭელში (ჭურჭელში) ძლიერ ცეცხლგამძლე მასისგან. მე-18 საუკუნის ბოლო მეოთხედში თუჯის რკინად გადაქცევის გუბეების პროცესი დაიწყო განვითარებული ცეცხლოვანი რევერბერატორული ღუმელის კერაზე. მე-18 და მე-19 საუკუნის დასაწყისის ინდუსტრიულმა რევოლუციამ, ორთქლის ძრავის გამოგონებამ, რკინიგზის, დიდი ხიდების და ორთქლის ფლოტის მშენებლობამ შექმნა უზარმაზარი მოთხოვნა რკინასა და მის შენადნობებზე. თუმცა, რკინის წარმოების ყველა არსებული მეთოდი ვერ აკმაყოფილებდა ბაზრის საჭიროებებს. ფოლადის მასობრივი წარმოება დაიწყო მხოლოდ მე-19 საუკუნის შუა ხანებში, როდესაც განვითარდა ბესემერის, თომას და ღია კერის პროცესები. მე-20 საუკუნეში წარმოიქმნა და ფართოდ გავრცელდა ელექტრო ფოლადის დამზადების პროცესი, რამაც მაღალი ხარისხის ფოლადი მისცა.

რკინის განაწილება ბუნებაში.ლითოსფეროში შემცველობის მიხედვით (წონის 4,65%) რკინა მეორე ადგილზეა ლითონებს შორის (პირველ ადგილზეა ალუმინი). იგი ენერგიულად მიგრირებს დედამიწის ქერქში, წარმოქმნის დაახლოებით 300 მინერალს (ოქსიდები, სულფიდები, სილიკატები, კარბონატები, ტიტანატები, ფოსფატები და სხვ.). რკინა აქტიურ მონაწილეობას იღებს მაგმატურ, ჰიდროთერმულ და ჰიპერგენურ პროცესებში, რომლებიც დაკავშირებულია სხვადასხვა ტიპის რკინის საბადოების წარმოქმნასთან. რკინა დედამიწის სიღრმის ლითონია, ის გროვდება მაგმის კრისტალიზაციის ადრეულ ეტაპებზე, ულტრაბაზისურ (9,85%) და ძირითად (8,56%) ქანებში (გრანიტებში მხოლოდ 2,7%). ბიოსფეროში რკინა გროვდება ბევრ საზღვაო და კონტინენტურ ნალექში, წარმოქმნის დანალექ მადნებს.

რკინის გეოქიმიაში მნიშვნელოვან როლს ასრულებს რედოქსული რეაქციები - 2-ვალენტიანი რკინის გადასვლა 3-ვალენტიანზე და პირიქით. ბიოსფეროში, ორგანული ნივთიერებების თანდასწრებით, Fe 3+ მცირდება Fe 2+-მდე და ადვილად მიგრირებს, ხოლო როდესაც ატმოსფერულ ჟანგბადს შეხვდება, Fe 2+ იჟანგება და წარმოიქმნება სამვალენტიანი რკინის ჰიდროქსიდების დაგროვება. 3-ვალენტიანი რკინის ფართოდ გავრცელებული ნაერთებია წითელი, ყვითელი, ყავისფერი. ეს განსაზღვრავს მრავალი დანალექი ქანების ფერს და მათ სახელს - „წითელფერი წარმონაქმნი“ (წითელი და ყავისფერი თიხნარი და თიხა, ყვითელი ქვიშა და სხვ.).

რკინის ფიზიკური თვისებები.რკინის მნიშვნელობა თანამედროვე ტექნოლოგიებში განისაზღვრება არა მხოლოდ მისი ფართო გავრცელებით ბუნებაში, არამედ ძალიან ღირებული თვისებების კომბინაციით. არის პლასტმასის, ადვილად ყალბი როგორც ცივ, ასევე გაცხელებულ მდგომარეობაში, შეიძლება დაიბრუნოს, დაშტამპოს და დახატოს. ნახშირბადის და სხვა ელემენტების დაშლის უნარი არის სხვადასხვა რკინის შენადნობების მიღების საფუძველი.

რკინა შეიძლება არსებობდეს ორი კრისტალური მედის სახით: α- და γ-სხეულზე ორიენტირებული კუბური (bcc) და სახეზე ორიენტირებული კუბური (fcc). 910°C-ზე ქვემოთ, α-Fe bcc გისოსით სტაბილურია (a = 2,86645Å 20°C-ზე). 910°C-დან 1400°C-მდე, γ-მოდიფიკაცია fcc გისოსით სტაბილურია (a = 3,64Å). 1400°C-ზე ზემოთ კვლავ წარმოიქმნება δ-Fe bcc გისოსი (a = 2,94Å), რომელიც სტაბილურია დნობის წერტილამდე (1539°C). α-Fe არის ფერომაგნიტური 769 °C-მდე (კურიის წერტილი). მოდიფიკაციები γ-Fe და δ-Fe პარამაგნიტურია.

რკინისა და ფოლადის პოლიმორფული გარდაქმნები გათბობისა და გაგრილების დროს აღმოაჩინა 1868 წელს D.K. Chernov-მა. ნახშირბადი აყალიბებს ინტერსტიციულ მყარ ხსნარებს რკინით, რომლებშიც C ატომები, რომლებსაც აქვთ მცირე ატომური რადიუსი (0,77 Å) განლაგებულია ლითონის კრისტალური მედის შუალედებში, რომელიც შედგება უფრო დიდი ატომებისგან (Fe ატომის რადიუსი 1,26 Å). ნახშირბადის მყარ ხსნარს γ-Fe-ში ეწოდება აუსტენიტი, ხოლო α-Fe-ში მას ფერიტი. ნახშირბადის გაჯერებული მყარი ხსნარი γ-Fe-ში შეიცავს 2.0% C მასის მიხედვით 1130 °C ტემპერატურაზე; α-Fe იხსნება მხოლოდ 0.02-0.04% C 723 °C ტემპერატურაზე და 0.01% -ზე ნაკლებს ოთახის ტემპერატურაზე. ამიტომ, როდესაც აუსტენიტი ჩაქრება, წარმოიქმნება მარტენზიტი - ნახშირბადის ზეგაჯერებული მყარი ხსნარი α-Fe-ში, რომელიც ძალიან მყარი და მყიფეა. ჩაქრობის კომბინაცია წრთობასთან (გათბობა შედარებით დაბალ ტემპერატურამდე შიდა სტრესების შესამცირებლად) შესაძლებელს ხდის ფოლადს მივცეთ სიხისტისა და ელასტიურობის საჭირო კომბინაცია.

რკინის ფიზიკური თვისებები დამოკიდებულია მის სისუფთავეზე. სამრეწველო რკინის მასალებში რკინას ჩვეულებრივ თან ახლავს ნახშირბადის, აზოტის, ჟანგბადის, წყალბადის, გოგირდის და ფოსფორის მინარევები. ძალიან დაბალ კონცენტრაციებშიც კი, ეს მინარევები მნიშვნელოვნად ცვლის ლითონის თვისებებს. ასე რომ, გოგირდი იწვევს ეგრეთ წოდებულ წითელ მტვრევადობას, ფოსფორი (თუნდაც 10 -2% P) - ცივი მტვრევადობას; ნახშირბადი და აზოტი ამცირებს პლასტიურობას, წყალბადი კი ზრდის რკინის მტვრევადობას (ე.წ. წყალბადის მტვრევადობა). მინარევების შემცველობის 10 -7 - 10 -9%-მდე შემცირება იწვევს ლითონის თვისებებში მნიშვნელოვან ცვლილებებს, კერძოდ, დრეკადობის ზრდას.

ქვემოთ მოცემულია რკინის ფიზიკური თვისებები, ძირითადად ეხება ლითონს, რომლის საერთო მინარევების შემცველობა მასის მიხედვით 0,01%-ზე ნაკლებია:

ატომის რადიუსი 1,26Å

იონური რადიუსი Fe 2+ 0,80Å, Fe 3+ 0,67Å

სიმკვრივე (20°C) 7,874 გ/სმ3

ბილი დაახლოებით 3200°С

წრფივი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი (20°C) 11.7 10 -6

თბოგამტარობა (25°C) 74,04 ვტ/(მ K)

რკინის სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია მის სტრუქტურაზე და კომპლექსურად იცვლება ტემპერატურასთან ერთად; საშუალო სპეციფიკური თბოტევადობა (0-1000°C) 640.57 ჯ/(კგ K) .

ელექტრული წინაღობა (20°C) 9.7 10 -8 ohm m

ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტი (0-100°C) 6.51 10 -3

იანგის მოდული 190-210 10 3 MN / მ 2 (19-21 10 3 კგფ / მმ 2)

იანგის მოდულის ტემპერატურული კოეფიციენტი 4 10 -6

ათვლის მოდული 84.0 10 3 მნ/მ 2

ხანმოკლე დაჭიმვის სიმტკიცე 170-210 მნ/მ2

შედარებითი დრეკადობა 45-55%

ბრინელის სიმტკიცე 350-450 მნ/მ2

გამტარუნარიანობა 100 მნ/მ2

დარტყმის ძალა 300 მნ/მ2

რკინის ქიმიური თვისებები.ატომის გარე ელექტრონული გარსის კონფიგურაცია არის 3d 6 4s 2. რკინას აქვს ცვლადი ვალენტობა (ყველაზე სტაბილური ნაერთებია 2- და 3-ვალენტიანი რკინა). ჟანგბადთან ერთად რკინა აყალიბებს ოქსიდს (II) FeO, ოქსიდს (III) Fe 2 O 3 და ოქსიდს (II, III) Fe 3 O 4 (FeO-ს ნაერთი Fe 2 O 3-ით, რომელსაც აქვს სპინელი სტრუქტურა). ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ტენიან ჰაერში რკინა იფარება ფხვიერი ჟანგით (Fe 2 O 3 nH 2 O). ფორიანობის გამო, ჟანგი ხელს არ უშლის ჟანგბადისა და ტენის წვდომას ლითონზე და ამიტომ არ იცავს მას შემდგომი დაჟანგვისგან. სხვადასხვა სახის კოროზიის შედეგად ყოველწლიურად მილიონობით ტონა რკინა იკარგება. როდესაც რკინა თბება მშრალ ჰაერში 200 °C-ზე ზემოთ, იგი დაფარულია ძალიან თხელი ოქსიდის ფენით, რომელიც იცავს ლითონს კოროზიისგან ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე; ეს არის რკინის დაცვის ტექნიკური მეთოდის საფუძველი. წყლის ორთქლში გაცხელებისას რკინა იჟანგება და წარმოიქმნება Fe 3 O 4 (570 °C ქვემოთ) ან FeO (570 °C ზემოთ) და გამოიყოფა წყალბადი.

ჰიდროქსიდი Fe (OH) 2 წარმოიქმნება თეთრი ნალექის სახით კაუსტიკური ტუტეების ან ამიაკის მოქმედებით Fe 2+ მარილების წყალხსნარებზე წყალბადის ან აზოტის ატმოსფეროში. ჰაერთან შეხებისას Fe(OH) 2 ჯერ მწვანე ხდება, შემდეგ შავდება და ბოლოს სწრაფად გადაიქცევა წითელ-ყავისფერ Fe(OH) 3 ჰიდროქსიდში. FeO ოქსიდი ავლენს ძირითად თვისებებს. ოქსიდი Fe 2 O 3 არის ამფოტერული და აქვს რბილად მჟავე ფუნქცია; რეაგირებს უფრო ძირითად ოქსიდებთან (მაგალითად, MgO-სთან), წარმოქმნის ფერიტებს - Fe 2 O 3 nMeO ტიპის ნაერთებს, რომლებსაც აქვთ ფერომაგნიტური თვისებები და ფართოდ გამოიყენება რადიოელექტრონიკაში. მჟავე თვისებები ასევე გამოხატულია 6-ვალენტიან რკინაში. რომელიც არსებობს ფერატების სახით, მაგალითად K 2 FeO 4, რკინის მჟავას მარილები, რომლებიც არ არის იზოლირებული თავისუფალ მდგომარეობაში.

რკინა ადვილად რეაგირებს ჰალოგენებთან და წყალბადის ჰალოგენებთან და იძლევა მარილებს, როგორიცაა ქლორიდები FeCl 2 და FeCl 3 . როდესაც რკინა თბება გოგირდით, წარმოიქმნება FeS და FeS 2 სულფიდები. რკინის კარბიდები - Fe 3 C (ცემენტიტი) და Fe 2 C (e-კარბიდი) - ნალექი იშლება რკინაში ნახშირბადის მყარი ხსნარებიდან გაციებისას. Fe 3 C ასევე გამოიყოფა ნახშირბადის ხსნარებიდან თხევად რკინაში C მაღალი კონცენტრაციით. აზოტი, ნახშირბადის მსგავსად, იძლევა რკინით ინტერსტიციულ მყარ ხსნარებს; მათგან იზოლირებულია ნიტრიდები Fe 4 N და Fe 2 N. წყალბადით რკინა იძლევა მხოლოდ ოდნავ სტაბილურ ჰიდრიდებს, რომელთა შემადგენლობა ზუსტად არ არის განსაზღვრული. როდესაც თბება, რკინა ენერგიულად რეაგირებს სილიციუმთან და ფოსფორთან, რათა წარმოქმნას სილიციდები (მაგ. Fe 3 Si და ფოსფიდები (მაგ. Fe 3 P).

მრავალი ელემენტის მქონე რკინის ნაერთებს (O, S და სხვა), რომლებიც ქმნიან კრისტალურ სტრუქტურას, აქვთ ცვალებადი შემადგენლობა (მაგალითად, გოგირდის შემცველობა მონოსულფიდში შეიძლება განსხვავდებოდეს 50-დან 53.3-მდე.%). ეს გამოწვეულია კრისტალური სტრუქტურის დეფექტებით. მაგალითად, რკინის ოქსიდში (II), Fe 2+ იონების ნაწილი გისოსებზე ჩანაცვლებულია Fe 3+ იონებით; ელექტრული ნეიტრალიტეტის შესანარჩუნებლად, ზოგიერთი გისოსები, რომლებიც მიეკუთვნება Fe 2+ იონებს, ცარიელი რჩება.

რკინის ნორმალური ელექტროდური პოტენციალი მისი მარილების წყალხსნარებში Fe = Fe 2+ + 2e რეაქციისთვის არის -0,44 ვ, ხოლო რეაქციისთვის Fe = Fe 3+ + 3e არის -0,036 ვ. ამრიგად, აქტივობების სერიაში რკინა წყალბადის მარცხნივ მდებარეობს. ის ადვილად იხსნება განზავებულ მჟავებში H 2-ის გამოთავისუფლებით და Fe 2+ იონების წარმოქმნით. თავისებურია რკინის ურთიერთქმედება აზოტმჟავასთან. კონცენტრირებული HNO 3 (სიმკვრივე 1,45 გ/სმ 3) ახდენს რკინას პასივირებას მის ზედაპირზე დამცავი ოქსიდის ფირის წარმოქმნის გამო; უფრო განზავებული HNO 3 ხსნის რკინას Fe 2+ ან Fe 3+ იონების წარმოქმნით, მცირდება NH 3 ან N 2 და N 2 O. 2-ვალენტიანი რკინის მარილების ხსნარები ჰაერში არასტაბილურია - Fe 2+ თანდათან იჟანგება. Fe 3+-მდე. რკინის მარილების წყალხსნარი მჟავეა ჰიდროლიზის გამო. Fe 3+ მარილების ხსნარებში თიოციანატის SCN-ის დამატება იძლევა ნათელ სისხლის წითელ ფერს Fe(SCN) 3-ის გამოჩენის გამო, რაც შესაძლებელს ხდის გამოვლინდეს Fe 3+-ის 1 ნაწილის არსებობა დაახლოებით 10-ში. 6 ნაწილი წყალი. რკინას ახასიათებს რთული ნაერთების წარმოქმნა.

რკინის მიღება.სუფთა რკინა შედარებით მცირე რაოდენობით მიიღება მისი მარილების წყალხსნარების ელექტროლიზით ან მისი ოქსიდების წყალბადით შემცირებით. საკმარისად სუფთა რკინის გამომუშავება თანდათან იზრდება მადნის კონცენტრატებიდან წყალბადით, ბუნებრივი აირით ან ნახშირით მისი პირდაპირი შემცირებით შედარებით დაბალ ტემპერატურაზე.

რკინის გამოყენება.რკინა თანამედროვე ტექნოლოგიების ყველაზე მნიშვნელოვანი ლითონია. სუფთა სახით, დაბალი სიმტკიცის გამო, რკინა პრაქტიკულად არ გამოიყენება, თუმცა ფოლადის ან თუჯის ნაწარმს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ხშირად „რკინას“ უწოდებენ. რკინის უმეტესი ნაწილი გამოიყენება შენადნობების სახით ძალიან განსხვავებული შემადგენლობით და თვისებებით. რკინის შენადნობები შეადგენს ყველა ლითონის პროდუქტების დაახლოებით 95%-ს. ნახშირბადით მდიდარი შენადნობები (წონის 2%-ზე მეტი) - თუჯი, დნება აფეთქების ღუმელებში რკინით მდიდარი მადნებიდან. სხვადასხვა კლასის ფოლადი (ნახშირბადის შემცველობა მასის 2%-ზე ნაკლები) თუჯისგან დნება ღია კერაში და ელექტრო ღუმელებში და გადამყვანებში ჭარბი ნახშირბადის დაჟანგვით (დაწვით), მავნე მინარევების (ძირითადად S, P, O) მოცილებით და დამატებით. შენადნობი ელემენტები. მაღალი შენადნობის ფოლადები (ნიკელის, ქრომის, ვოლფრამის და სხვა ელემენტების მაღალი შემცველობით) დნება ელექტრო რკალში და ინდუქციურ ღუმელებში. ახალი პროცესები, როგორიცაა ვაკუუმი და ელექტროწიდა ხელახალი დნობა, პლაზმური და ელექტრონული სხივების დნობა და სხვა, გამოიყენება ფოლადებისა და რკინის შენადნობების წარმოებისთვის განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი მიზნებისთვის. უწყვეტად მოქმედ ბლოკებში ფოლადის დნობის მეთოდები მუშავდება, რაც უზრუნველყოფს ლითონის მაღალ ხარისხს და პროცესის ავტომატიზაციას.

იქმნება რკინაზე დაფუძნებული მასალები, რომლებსაც შეუძლიათ გაუძლონ მაღალი და დაბალი ტემპერატურის, ვაკუუმის და მაღალი წნევის, აგრესიული მედიის, მაღალი ალტერნატიული ძაბვის, ბირთვული გამოსხივების და ა.შ. რკინისა და მისი შენადნობების წარმოება მუდმივად იზრდება.

რკინას, როგორც ხელოვნების მასალას, უძველესი დროიდან იყენებდნენ ეგვიპტეში, მესოპოტამიასა და ინდოეთში. შუა საუკუნეებიდან მოყოლებული ევროპის ქვეყნებში (ინგლისი, საფრანგეთი, იტალია, რუსეთი და სხვა) შემორჩენილია მრავალი მაღალმხატვრული რკინის ნაწარმი - ყალბი ღობეები, კარის საკინძები, კედლის სამაგრები, ამინდის ფრთები, გულმკერდის ფიტინგები, განათება. ღეროების ნაკეთობებიდან გაყალბებული და პერფორირებული ფურცლის რკინის ნაწარმი (ხშირად მიკას საფარით) გამოირჩევა პლანშეტური ფორმებით, მკაფიო ხაზოვანი გრაფიკული სილუეტით და ეფექტურად ჩანს მსუბუქი ჰაერის ფონზე. მე-20 საუკუნეში რკინას იყენებენ გისოსების, ღობეების, შიდა ტიხრების, სასანთლეებისა და ძეგლების დასამზადებლად.

რკინა ორგანიზმში.რკინა არის ყველა ცხოველისა და მცენარეების ორგანიზმებში (საშუალოდ 0,02%); აუცილებელია ძირითადად ჟანგბადის გაცვლისა და ჟანგვითი პროცესებისთვის. არსებობს ორგანიზმები (ე.წ. კონცენტრატორები), რომლებსაც შეუძლიათ მისი დიდი რაოდენობით დაგროვება (მაგალითად, რკინის ბაქტერიები - რკინის 17-20%-მდე). ცხოველურ და მცენარეულ ორგანიზმებში თითქმის მთელი რკინა დაკავშირებულია ცილებთან. რკინის დეფიციტი იწვევს ზრდის შეფერხებას და მცენარეთა ქლოროზს, რომელიც დაკავშირებულია ქლოროფილის წარმოების შემცირებასთან. რკინის ჭარბი რაოდენობა ასევე მავნე გავლენას ახდენს მცენარეების განვითარებაზე, რაც იწვევს, მაგალითად, ბრინჯის ყვავილების სტერილობას და ქლოროზს. ტუტე ნიადაგებში წარმოიქმნება რკინის ნაერთები, რომლებიც მიუწვდომელია მცენარის ფესვებისთვის და მცენარეები არ იღებენ მას საკმარისი რაოდენობით; მჟავე ნიადაგებში რკინა ჭარბად გადადის ხსნად ნაერთებში. ნიადაგში შეთვისებადი რკინის ნაერთების დეფიციტის ან ჭარბი რაოდენობით, მცენარეთა დაავადებები შეიძლება შეინიშნოს დიდ ფართობებზე.

რკინა ცხოველებისა და ადამიანების ორგანიზმში საკვებით ხვდება (ღვიძლი, ხორცი, კვერცხი, პარკოსნები, პური, მარცვლეული, ისპანახი და ჭარხალი ყველაზე მდიდარია რკინით). ჩვეულებრივ, ადამიანი დიეტასთან ერთად იღებს 60-110 მგ რკინას, რაც მნიშვნელოვნად აღემატება მის დღიურ მოთხოვნილებას. საკვებთან ერთად მიღებული რკინის აბსორბცია ხდება წვრილი ნაწლავის ზედა ნაწილში, საიდანაც ის სისხლში შედის ცილებთან შეკრული სახით და სისხლით გადადის სხვადასხვა ორგანოებსა და ქსოვილებში, სადაც დეპონირდება. რკინა-ცილოვანი კომპლექსი - ფერიტინი. ორგანიზმში რკინის ძირითადი საცავი არის ღვიძლი და ელენთა. ფერიტინის გამო სინთეზირდება ორგანიზმის ყველა რკინის შემცველი ნაერთი: რესპირატორული პიგმენტი ჰემოგლობინი სინთეზირდება ძვლის ტვინში, მიოგლობინი სინთეზირდება კუნთებში, ციტოქრომები და სხვა რკინის შემცველი ფერმენტები სინთეზირდება სხვადასხვა ქსოვილებში. რკინა ორგანიზმიდან გამოიყოფა ძირითადად მსხვილი ნაწლავის კედლის მეშვეობით (ადამიანებში, დაახლოებით 6-10 მგ დღეში) და მცირე რაოდენობით თირკმელებით. სხეულის მოთხოვნილება რკინაზე განსხვავდება ასაკისა და ფიზიკური მდგომარეობის მიხედვით. 1 კგ წონისთვის ბავშვებს სჭირდებათ - 0,6, მოზრდილებში - 0,1 და ორსულებს - 0,3 მგ რკინა დღეში. ცხოველებში რკინის საჭიროება არის დაახლოებით (1 კგ მშრალ საკვებზე): რძის ძროხებისთვის - მინიმუმ 50 მგ, ახალგაზრდა ცხოველებისთვის - 30-50 მგ; გოჭებისთვის - 200 მგ-მდე, ორსული ღორებისთვის - 60 მგ.

ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ელემენტი დედამიწის ქერქში.

რკინის ფიზიკური თვისებები.

რკინა- მოქნილი ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი მაღალი ქიმიური წინააღმდეგობით. ის კარგად მოითმენს მაღალ ტემპერატურას და ტენიანობას. ჰაერში და წყალში სწრაფად აფერხებს (ჟანგდება). ძალიან პლასტიკური, კარგად ექვემდებარება გაყალბებას და გორვას. მას აქვს კარგი თერმული და ელექტრული გამტარობა, შესანიშნავი ფერომაგნიტი.

რკინის ქიმიური თვისებები.

რკინაგარდამავალი ლითონი. მას შეიძლება ჰქონდეს ჟანგვის მდგომარეობა +2 და +3. რეაგირებს წყლის ორთქლზე:

3 ფე + 4 ჰ 2 ო = ფე 3 ო 4 + 4 ჰ 2 .

მაგრამ ტენიანობის არსებობისას რკინა ჟანგდება:

4 ფე + 3 ო 2 + 6 ჰ 2 ო = 4 ფე(ოჰ) 3 .

2 ფე + 3 კლ 2 = 2 FeCl 3 .

ფე + ჰ 2 ᲘᲡᲔ 4 = FeSO 4 + ჰ 2 .

კონცენტრირებული მჟავები აპასივირებენ რკინას სიცივეში, მაგრამ იხსნება გაცხელებისას:

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

რკინის ჰიდროქსიდი (II) მიღებული ტუტეს მოქმედებით რკინის მარილებზე (II) ჟანგბადის წვდომის გარეშე:

F 2 SO 4 + 2NaOH \u003d Fe (OH) 2 + Na 2 SO 4.

წარმოიქმნება თეთრი ნალექი, რომელიც სწრაფად იჟანგება ჰაერში:

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3.

ეს ჰიდროქსიდი ამფოტერიულია; გაცხელებისას ის იხსნება ტუტეებში ჰექსაჰიდროფერატის წარმოქმნით:

Fe (OH) 3 + 3KOH \u003d K 3.

რკინის ფორმები ორი რთული რკინის მარილი:

• ყვითელი სისხლის მარილი კ 4 [ ფე(CN) 6 ];
• სისხლის წითელი მარილი კ 3 [ ფე(CN) 6 ].

ეს ნაერთები თვისებრივია რკინის იონების განსაზღვრისათვის. ნაერთი პრუსიული ლურჯი:

K 4 + Fe 2+ \u003d KFe III + 2K +.

რკინის გამოყენება.

რკინა სუნთქვის პროცესის აუცილებელი კომპონენტია. ის არის სისხლის ჰემოგლობინის ნაწილი, მონაწილეობს ფილტვებიდან ქსოვილებში ჟანგბადის გადატანაში. ბუნებაში რკინა გვხვდება მადნებისა და მინერალების შემადგენლობაში.

რკინა პერიოდულ სისტემაში მეოთხე პერიოდის მერვე ელემენტია. მისი რიცხვი ცხრილში (ასევე უწოდებენ ატომურს) არის 26, რაც შეესაბამება პროტონების რაოდენობას ბირთვში და ელექტრონების რაოდენობას ელექტრონულ გარსში. იგი აღინიშნება მისი ლათინური ეკვივალენტის პირველი ორი ასოთი - Fe (ლათ. Ferrum - იკითხება როგორც "ferrum"). რკინა არის მეორე ყველაზე გავრცელებული ელემენტი დედამიწის ქერქში, პროცენტული მაჩვენებელია 4,65% (ყველაზე გავრცელებულია ალუმინი, Al). მისი მშობლიური ფორმით, ეს ლითონი საკმაოდ იშვიათია, უფრო ხშირად იგი მოპოვებულია ნიკელთან შერეული საბადოდან.

კონტაქტში

რა არის ამ ნაერთის ბუნება? რკინა, როგორც ატომი, შედგება ლითონის კრისტალური გისოსისაგან, რომელიც უზრუნველყოფს ამ ელემენტის შემცველი ნაერთების სიმტკიცეს და მოლეკულურ მდგრადობას. ამასთან დაკავშირებით, ეს ლითონი ტიპიური მყარი სხეულია, მაგალითად, ვერცხლისწყლისგან განსხვავებით.

რკინა, როგორც მარტივი ნივთიერება- ვერცხლისფერი ლითონი ელემენტების ამ ჯგუფისთვის დამახასიათებელი თვისებებით: მოქნილობა, მეტალის ბზინვარება და დრეკადობა. გარდა ამისა, რკინას აქვს მაღალი რეაქტიულობა. ამ უკანასკნელ თვისებაზე მეტყველებს ის ფაქტი, რომ რკინა ძალიან სწრაფად კოროზირდება მაღალი ტემპერატურისა და შესაბამისი ტენიანობის არსებობისას. სუფთა ჟანგბადში ეს ლითონი კარგად იწვის და თუ ძალიან წვრილ ნაწილაკებად დაიმსხვრევა, ისინი არა მხოლოდ დაიწვებიან, არამედ სპონტანურად აანთებენ.

ხშირად ჩვენ რკინას ვუწოდებთ არა სუფთა ლითონს, არამედ მის შენადნობებს, რომლებიც შეიცავს ნახშირბადს ©, მაგალითად, ფოლადი (<2,14% C) и чугун (>2.14% C). ასევე დიდი სამრეწველო მნიშვნელობისაა შენადნობები, რომლებსაც ემატება შენადნობი ლითონები (ნიკელი, მანგანუმი, ქრომი და სხვა), რის გამოც ფოლადი უჟანგავი ხდება, ანუ შენადნობს. ამრიგად, ამის საფუძველზე ირკვევა, თუ რა ფართო ინდუსტრიული გამოყენება აქვს ამ ლითონს.

დამახასიათებელი Fe

რკინის ქიმიური თვისებები

მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ ამ ელემენტის მახასიათებლები.

მარტივი ნივთიერების თვისებები

• ჰაერში დაჟანგვა მაღალი ტენიანობის დროს (კოროზიული პროცესი):

4Fe + 3O2 + 6H2O \u003d 4Fe (OH) 3 - რკინის (III) ჰიდროქსიდი (ჰიდროქსიდი)

• რკინის მავთულის წვა ჟანგბადში შერეული ოქსიდის წარმოქმნით (ის შეიცავს ელემენტს როგორც +2 დაჟანგვის მდგომარეობით, ასევე +3 ჟანგვის მდგომარეობით):

3Fe+2O2 = Fe3O4 (რკინის სასწორი). რეაქცია შესაძლებელია 160 ⁰C-მდე გაცხელებისას.

• წყალთან ურთიერთქმედება მაღალ ტემპერატურაზე (600-700 ⁰C):

3Fe+4H2O = Fe3O4+4H2

• რეაქციები არალითონებთან:

ა) რეაქცია ჰალოგენებთან (მნიშვნელოვანია! ამ ურთიერთქმედებით იგი იძენს ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობას +3)

2Fe + 3Cl2 \u003d 2FeCl3 - რკინის ქლორიდი

ბ) რეაქცია გოგირდთან (მნიშვნელოვანია! ამ ურთიერთქმედებისას ელემენტს აქვს +2 ჟანგვის მდგომარეობა)

რკინის (III) სულფიდი - Fe2S3 შეიძლება მიღებულ იქნას სხვა რეაქციის დროს:

Fe2O3+ 3H2S=Fe2S3+3H2O

გ) პირიტის წარმოქმნა

Fe + 2S \u003d FeS2 - პირიტი. ყურადღება მიაქციეთ ამ ნაერთების შემადგენელი ელემენტების დაჟანგვის ხარისხს: Fe (+2), S (-1).

• ურთიერთქმედება ლითონის მარილებთან ლითონის აქტივობის ელექტროქიმიურ სერიაში Fe-დან მარჯვნივ:

Fe + CuCl2 \u003d FeCl2 + Cu - რკინის (II) ქლორიდი

• ურთიერთქმედება განზავებულ მჟავებთან (მაგალითად, მარილწყალთან და გოგირდთან):

Fe+HBr = FeBr2+H2

Fe+HCl = FeCl2+ H2

გაითვალისწინეთ, რომ ეს რეაქციები წარმოქმნის რკინას +2 ჟანგვის მდგომარეობით.

• გაუზავებელ მჟავებში, რომლებიც წარმოადგენენ უძლიერეს ჟანგვის აგენტებს, რეაქცია შესაძლებელია მხოლოდ გაცხელებისას; ცივ მჟავებში ლითონი პასიურდება:

Fe + H2SO4 (კონცენტრირებული) = Fe2 (SO4) 3 + 3SO2 + 6H2O

Fe+6HNO3 = Fe(NO3)3+3NO2+3H2O

• რკინის ამფოტერული თვისებები ვლინდება მხოლოდ კონცენტრირებულ ტუტეებთან ურთიერთობისას:

Fe + 2KOH + 2H2O \u003d K2 + H2 - კალიუმის ტეტრაჰიდროქსიფერატის (II) ნალექები.

რკინის დამზადების პროცესი აფეთქების ღუმელში

• სულფიდური და კარბონატული მადნების გამოწვა და შემდგომი დაშლა (ლითონის ოქსიდების იზოლაცია):

FeS2 -> Fe2O3 (O2, 850 ⁰C, -SO2). ეს რეაქცია ასევე პირველი ნაბიჯია გოგირდმჟავას სამრეწველო სინთეზში.

FeCO3 -> Fe2O3 (O2, 550−600 ⁰C, -CO2).

• კოქსის წვა (ზედმეტად):

С (კოქსი) + O2 (ჰაერი) —> CO2 (600−700 ⁰C)

CO2+С (კოქსი) —> 2CO (750−1000 ⁰C)

• ოქსიდის შემცველი მადნის აღდგენა ნახშირბადის მონოქსიდით:

Fe2O3 —> Fe3O4 (CO, -CO2)

Fe3O4 —> FeO (CO, -CO2)

FeO —> Fe (CO, -CO2)

• რკინის კარბურიზაცია (6,7%-მდე) და თუჯის დნობა (t⁰დნობა - 1145 ⁰C)

Fe (მყარი) + C (კოქსი) -> თუჯის. რეაქციის ტემპერატურაა 900−1200 ⁰C.

თუჯში ცემენტიტი (Fe2C) და გრაფიტი ყოველთვის გვხვდება მარცვლების სახით.

Fe-ს შემცველი ნაერთების დახასიათება

თითოეული კავშირის თავისებურებებს ცალ-ცალკე შევისწავლით.

Fe3O4

შერეული ან ორმაგი რკინის ოქსიდი, რომელიც შეიცავს ელემენტს დაჟანგვის მდგომარეობით +2 და +3. ასევე Fe3O4 ე.წ რკინის ოქსიდი. ეს ნაერთი მდგრადია მაღალი ტემპერატურის მიმართ. არ რეაგირებს წყალთან, წყლის ორთქლთან. იშლება მინერალური მჟავებით. შეიძლება შემცირდეს წყალბადით ან რკინით მაღალ ტემპერატურაზე. როგორც ზემოაღნიშნული ინფორმაციიდან მიხვდით, ეს არის შუალედური პროდუქტი რკინის სამრეწველო წარმოების რეაქციის ჯაჭვში.

პირდაპირ, რკინის ოქსიდი გამოიყენება მინერალური საღებავების, ფერადი ცემენტის და კერამიკული პროდუქტების წარმოებაში. Fe3O4 არის ის, რაც მიიღება ფოლადის გაშავებით და გალურჯებით. შერეული ოქსიდი მიიღება ჰაერში რკინის წვის შედეგად (რეაქცია მოცემულია ზემოთ). ოქსიდების შემცველი მადანი არის მაგნეტიტი.

Fe2O3

რკინის (III) ოქსიდი, ტრივიალური სახელი - ჰემატიტი, წითელ-ყავისფერი ნაერთი. მდგრადია მაღალი ტემპერატურის მიმართ. მისი სუფთა სახით ის არ წარმოიქმნება ატმოსფერული ჟანგბადით რკინის დაჟანგვის დროს. არ რეაგირებს წყალთან, აყალიბებს ჰიდრატებს, რომლებიც ნალექს იწვევს. ცუდად რეაგირებს განზავებულ ტუტეებთან და მჟავებთან. მისი შენადნობა შესაძლებელია სხვა ლითონების ოქსიდებთან, წარმოქმნის სპინელებს - ორმაგ ოქსიდებს.

წითელი რკინის საბადო გამოიყენება ნედლეულად ღორის რკინის სამრეწველო წარმოებაში აფეთქებული მეთოდით. ის ასევე აჩქარებს რეაქციას, ანუ არის კატალიზატორი ამიაკის ინდუსტრიაში. იგი გამოიყენება იმავე ადგილებში, როგორც რკინის ოქსიდი. გარდა ამისა, იგი გამოიყენებოდა როგორც ხმის და სურათების გადამტანი მაგნიტურ ფირზე.

FeOH2

რკინის (II) ჰიდროქსიდინაერთი, რომელსაც აქვს როგორც მჟავე, ასევე ძირითადი თვისებები, ჭარბობს ეს უკანასკნელი, ანუ ამფოტერულია. თეთრი ნივთიერება, რომელიც სწრაფად იჟანგება ჰაერში, „ყავისფერდება“ რკინის (III) ჰიდროქსიდად. ტემპერატურის ზემოქმედებისას იშლება. ის რეაგირებს როგორც მჟავების, ისე ტუტეების სუსტ ხსნარებთან. წყალში არ გავხსნით. მოქმედებს როგორც შემცირების აგენტი რეაქციაში. ეს არის შუალედური პროდუქტი კოროზიის რეაქციაში.

Fe2+ ​​და Fe3+ იონების გამოვლენა („ხარისხობრივი“ რეაქციები)

წყალხსნარებში Fe2+ და Fe3+ იონების ამოცნობა ხდება რთული რთული ნაერთების - K3, სისხლის წითელი მარილი და K4, სისხლის ყვითელი მარილი, შესაბამისად. ორივე რეაქციაში წარმოიქმნება გაჯერებული ლურჯი ნალექი იგივე რაოდენობრივი შემადგენლობით, მაგრამ რკინის განსხვავებული პოზიციით +2 და +3 ვალენტობით. ამ ნალექს ასევე ხშირად მოიხსენიებენ, როგორც პრუსიულ ლურჯ ან ტურნბულის ლურჯს.

იონური ფორმით დაწერილი რეაქცია

Fe2++K++3-  K+1Fe+2

Fe3++K++4-  K+1Fe+3

Fe3+-ის გამოსავლენად კარგი რეაგენტია თიოციანატის იონი (NCS-)

Fe3++ NCS-  3- - ამ ნაერთებს აქვთ ნათელი წითელი ("სისხლიანი") ფერი.

ეს რეაგენტი, მაგალითად, კალიუმის თიოციანატი (ფორმულა - KNCS), საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ხსნარებში რკინის თუნდაც უმნიშვნელო კონცენტრაცია. ამრიგად, ონკანის წყლის შემოწმებისას მას შეუძლია დაადგინოს, არის თუ არა მილები დაჟანგული.