O ferro é um dos elementos químicos mais comuns na Terra. Desde os tempos antigos, as pessoas aprenderam a usá-lo para facilitar seu trabalho. Com o desenvolvimento da tecnologia, seu escopo se expandiu significativamente. Se há milhares de anos o ferro era usado apenas para a fabricação de ferramentas simples usadas para cultivar a terra, agora esse elemento químico é usado em quase todas as áreas das indústrias de alta tecnologia.

Como escreveu Plínio, o Velho. “Os mineradores de ferro fornecem ao homem a ferramenta mais excelente e prejudicial. Pois com esta ferramenta cortamos a terra, cultivamos hortas férteis e, cortando vinhas bravas com uvas, as obrigamos a sucumbir todos os anos. Com esta ferramenta construímos casas, quebramos pedras e usamos ferro para todas essas necessidades. Mas com o mesmo ferro realizamos batalhas, batalhas e roubos, e o usamos não apenas perto, mas levamos alados para longe de brechas, ou de mãos poderosas, ou na forma de flechas emplumadas. O mais vicioso, na minha opinião, é um truque da mente humana. Para que a morte sobreviesse mais cedo ao homem, fizeram-no alado e deram-lhe penas de ferro. Por isso, que a culpa seja atribuída ao homem, e não à natureza. Muitas vezes é usado para a fabricação de várias ligas, cuja composição inclui ferro em diferentes proporções. As mais conhecidas dessas ligas são o aço e o ferro fundido.

A eletricidade derrete o ferro

As propriedades dos aços são variadas. Existem aços projetados para uma longa permanência na água do mar, aços que podem suportar altas temperaturas e a ação agressiva de gases quentes, aços dos quais são feitos os fios de amarração macios e aços para fazer molas elásticas e duras ...

Tal variedade de propriedades resulta da variedade de composições de aço. Assim, a partir de aço contendo 1% de carbono e 1,5% de cromo, são feitos rolamentos de esferas de alta resistência; o aço contendo 18% de cromo e 89% de níquel é o conhecido "aço inoxidável", e as ferramentas de torneamento são feitas de aço contendo 18% de tungstênio, 4% de cromo e 1% de vanádio.

Esta variedade de composições de aço os torna muito difíceis de fundir. De fato, em um forno aberto e um conversor, a atmosfera está se oxidando e elementos como o cromo são facilmente oxidados e se transformam em escória, ou seja, são perdidos. Isso significa que, para obter um aço com teor de cromo de 18%, deve-se alimentar muito mais cromo no forno do que 180 kg por tonelada de aço. O cromo é um metal caro. Como encontrar uma saída para esta situação?

Uma saída foi encontrada no início do século 20. Para a fundição de metais, foi proposto o uso do calor de um arco elétrico. Sucata foi carregada em um forno circular, ferro fundido foi derramado e eletrodos de carbono ou grafite foram abaixados. Entre eles e o metal na fornalha ("banho") um arco elétrico com temperatura de cerca de 4000°C. O metal derreteu fácil e rapidamente. E em um forno elétrico tão fechado, você pode criar qualquer atmosfera - oxidante, redutora ou completamente neutra. Em outras palavras, itens valiosos podem ser impedidos de queimar. Assim nasceu a metalurgia dos aços de alta qualidade.

Mais tarde, outro método de fusão elétrica foi proposto - indução. Sabe-se da física que, se um condutor de metal é colocado em uma bobina através da qual passa uma corrente de alta frequência, uma corrente é induzida nele e o condutor aquece. Este calor é suficiente para derreter o metal em um determinado tempo. O forno de indução consiste em um cadinho com uma espiral embutida no revestimento. Uma corrente de alta frequência é passada através da espiral e o metal no cadinho é derretido. Em tal forno, você também pode criar qualquer atmosfera.

Nos fornos elétricos a arco, o processo de fusão geralmente ocorre em várias etapas. Primeiro, impurezas desnecessárias são queimadas do metal, oxidando-as (período de oxidação). Em seguida, a escória contendo óxidos desses elementos é removida (baixada) do forno e são carregadas ligas de ferro - ligas de ferro com elementos que precisam ser introduzidos no metal. O forno é fechado e a fusão continua sem acesso ao ar (período de recuperação). Como resultado, o aço está saturado com os elementos necessários em uma determinada quantidade. O metal acabado é liberado em uma concha e derramado.

Os aços, especialmente os de alta qualidade, mostraram-se muito sensíveis ao teor de impurezas. Mesmo pequenas quantidades de oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, enxofre, fósforo prejudicam muito suas propriedades - força, tenacidade, resistência à corrosão. Essas impurezas formam compostos não metálicos com o ferro e outros elementos contidos no aço, que encravados entre os grãos do metal, prejudicam sua uniformidade e reduzem a qualidade. Assim, com um aumento do teor de oxigênio e nitrogênio nos aços, sua resistência diminui, o hidrogênio causa o aparecimento de flocos - microfissuras no metal, que levam à destruição inesperada de peças de aço sob carga, o fósforo aumenta a fragilidade do aço no frio, o enxofre causa fragilidade vermelha - a destruição do aço sob carga em altas temperaturas.

Os metalúrgicos vêm procurando maneiras de remover essas impurezas há muito tempo. Após a fundição em fornos abertos, conversores e fornos elétricos, o metal é desoxidado - são adicionados alumínio, ferrosilício (uma liga de ferro com silício) ou ferromanganês. Esses elementos se combinam ativamente com o oxigênio, flutuam na escória e reduzem o teor de oxigênio no aço. Mas o oxigênio ainda permanece no aço e, para aços de alta qualidade, suas quantidades restantes são muito grandes. Era necessário encontrar outras formas mais eficazes.

Na década de 1950, os metalúrgicos começaram a evacuar o aço em escala industrial. Uma concha com metal líquido é colocada em uma câmara da qual o ar é bombeado. O metal começa a ferver violentamente e gases são liberados dele. No entanto, imagine uma concha com 300 toneladas de aço e estime quanto tempo levará até ferver completamente e quanto o metal esfriará durante esse tempo.

Ficará imediatamente claro para você que esse método é adequado apenas para pequenas quantidades de aço. Portanto, outros métodos de aspiração mais rápidos e eficientes foram desenvolvidos. Agora eles são usados ​​em todos os países desenvolvidos, e isso melhorou a qualidade do aço. Mas os requisitos para tudo isso cresceram e cresceram.

No início dos anos 60 em Kiev, no All-Union Institute of Electric Welding. E. O. Paton, foi desenvolvido um método de refusão por eletroescória do aço, que logo começou a ser usado em muitos países. Este método é muito simples. Em um recipiente de metal resfriado a água - um molde - é colocado um lingote de metal, que deve ser purificado e coberto com escória de composição especial. Em seguida, o lingote é conectado a uma fonte de corrente. Um arco elétrico ocorre no final do lingote e o metal começa a derreter. O aço líquido reage com a escória e é purificado não apenas de óxidos, mas também de nitretos, fosfetos e sulfetos. Um novo lingote, purificado de impurezas nocivas, solidifica no molde. Em 1963, para o desenvolvimento e implementação do método de refusão por eletroescória, um grupo de trabalhadores do All-Union Institute of Electric Welding, liderado por B. I. Medovar e Yu. V. Latash, recebeu o Prêmio Lenin.

Cientistas metalúrgicos do Instituto Central de Pesquisa de Metalurgia Ferrosa em homenagem a A.I. I.P. Bardina. Em colaboração com metalúrgicos, eles desenvolveram um método ainda mais simples. As escórias de uma composição especial para limpeza de metal são derretidas e despejadas em uma concha, e então o metal é liberado do forno para essa escória líquida. A escória se mistura com o metal e absorve as impurezas. Este método é rápido, eficiente e não requer grandes quantidades de eletricidade. Seus autores S. G. Voinov, A. I. Osipov, A. G. Shalimov e outros também receberam o Prêmio Lenin em 1966.

No entanto, o leitor provavelmente já tem uma pergunta: por que todas essas dificuldades? Afinal, já dissemos que em um forno elétrico convencional você pode criar qualquer ambiente. Isso significa que você pode simplesmente bombear ar para fora do forno e derreter no vácuo. Mas não corra para o escritório de patentes! Esse método tem sido usado há muito tempo em pequenos fornos de indução e, no final dos anos 60 e início dos anos 70, começou a ser usado em fornos elétricos e de indução razoavelmente grandes. Agora, os métodos de arco a vácuo e refusão por indução a vácuo tornaram-se bastante difundidos nos países industrializados.

Aqui descrevemos apenas os principais métodos de limpeza do aço de impurezas nocivas. Existem dezenas de suas variedades. Eles ajudam os metalúrgicos a remover a notória mosca na pomada de um barril de mel e obter metal de alta qualidade.

Como obter ferro sem altos-fornos

Já foi dito acima que a metalurgia ferrosa do ponto de vista de um químico é, para dizer o mínimo, uma ocupação ilógica. Primeiro, o ferro é saturado com carbono e outros elementos e, em seguida, muito trabalho e energia são gastos para queimar esses elementos. Não é mais fácil recuperar imediatamente o ferro do minério. Afinal, era exatamente isso que os antigos metalúrgicos faziam, que recebiam ferro esponjoso quente amolecido em forjas brutas. Nos últimos anos, esse ponto de vista já ultrapassou o estágio das perguntas retóricas e se baseia em projetos completamente reais e até implementados. A obtenção de ferro diretamente do minério, contornando o processo de alto-forno, ocorreu no século passado. Então esse processo foi chamado de redução direta. No entanto, até recentemente, não encontrou ampla distribuição. Em primeiro lugar, todos os métodos propostos de redução direta eram ineficientes e, em segundo lugar, o produto resultante - ferro-esponja - era de má qualidade e contaminado com impurezas. E, no entanto, os entusiastas continuaram a trabalhar nessa direção.

A situação mudou radicalmente desde o uso generalizado do gás natural na indústria. Ele provou ser um meio ideal de recuperação de minério de ferro. O principal componente do gás natural - metano CH 4 - é decomposto por oxidação na presença de um catalisador em aparelhos especiais - reformadores de acordo com a reação 2CH 4 + O 2 → 2CO + 2H 2.

Acontece uma mistura de gases redutores - monóxido de carbono e hidrogênio. Essa mistura entra no reator, que é alimentado com minério de ferro. Vamos fazer uma reserva imediatamente - as formas e designs dos reatores são muito diversos. Às vezes, o reator é um forno tubular rotativo do tipo cimento, às vezes um forno de eixo, às vezes uma retorta fechada. Isso explica a variedade de nomes para métodos de redução direta: Midrex, Purofer, Ohalata-i-Lamina, SL-RN, etc. O número de métodos já ultrapassou duas dúzias. Mas sua essência é geralmente a mesma. O minério de ferro rico é reduzido por uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio.

Mas o que fazer com os produtos recebidos? De ferro-esponja, não apenas um bom machado - um bom prego não pode ser forjado. Não importa quão rico seja o minério original, o ferro puro ainda não sairá dele. Pelas leis da termodinâmica química, nem mesmo será possível repor todo o ferro contido no minério; parte ainda permanecerá no produto na forma de óxidos. E aqui um amigo experiente vem em socorro - um forno elétrico. O ferro-esponja acaba sendo uma matéria-prima quase ideal para a eletrometalurgia. Contém poucas impurezas nocivas e derrete bem.

Então, novamente, um processo de duas etapas! Mas esta é outra maneira. O benefício do esquema de redução direta - o forno elétrico é seu baixo custo. As plantas de redução direta são muito mais baratas e consomem menos energia do que os altos-fornos. Essa tecnologia de aciaria de alto-forno foi incluída no projeto da Usina Eletrometalúrgica Oskol.

Em nosso país, perto de Stary Oskol, está sendo construída uma grande usina metalúrgica, que funcionará exatamente de acordo com esse esquema. Sua primeira fase já está em operação. Observe que a refusão direta não é a única maneira de usar ferro-esponja na metalurgia ferrosa. Também pode ser utilizado como substituto da sucata metálica em fornos abertos, conversores e fornos elétricos a arco.

O método de refusão do ferro esponja em fornos elétricos também está se difundindo rapidamente no exterior, principalmente em países com grandes reservas de petróleo e gás natural, ou seja, na América Latina e no Oriente Médio. No entanto, já com base nessas considerações (disponibilidade de gás natural), ainda não há motivos para acreditar que o novo método substituirá completamente o método tradicional de dois estágios - um alto-forno - uma unidade siderúrgica.

O futuro do ferro

A Idade do Ferro continua. Aproximadamente 90% de todos os metais e ligas usados ​​pela humanidade são ligas à base de ferro. O ferro é fundido no mundo cerca de 50 vezes mais que o alumínio, sem falar em outros metais. Plásticos? Mas em nosso tempo, eles geralmente desempenham um papel independente em vários projetos e, se, de acordo com a tradição, estão tentando introduzi-los na categoria de "substitutos insubstituíveis", mais frequentemente eles substituem metais não ferrosos, não ferrosos. Apenas alguns por cento dos plásticos que consumimos estão substituindo o aço.

As ligas à base de ferro são universais, tecnologicamente avançadas, disponíveis e baratas a granel. A matéria-prima base desse metal também não causa preocupação: as reservas já exploradas de minério de ferro seriam suficientes para pelo menos dois séculos. Há muito que o ferro é a base da civilização.

O ferro é um elemento de um subgrupo secundário do oitavo grupo do quarto período do sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev com número atômico 26. É designado pelo símbolo Fe (lat. Ferrum). Um dos metais mais comuns na crosta terrestre (segundo lugar depois do alumínio). Metal de média atividade, agente redutor.

Principais estados de oxidação - +2, +3

A substância simples ferro é um metal branco prateado maleável com alta reatividade química: o ferro corrói rapidamente em altas temperaturas ou alta umidade do ar. Em oxigênio puro, o ferro queima e, em um estado finamente disperso, inflama-se espontaneamente no ar.

Propriedades químicas de uma substância simples - ferro:

Enferrujando e queimando em oxigênio

1) No ar, o ferro é facilmente oxidado na presença de umidade (ferrugem):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

Um fio de ferro aquecido queima em oxigênio, formando incrustações - óxido de ferro (II, III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

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

2) Em altas temperaturas (700–900°C), o ferro reage com o vapor de água:

3Fe + 4H 2 O - t° → Fe 3 O 4 + 4H 2

3) O ferro reage com não metais quando aquecido:

2Fe+3Cl2 →2FeCl3 (200°C)

Fe + S – t° → FeS (600 °С)

Fe + 2S → Fe +2 (S 2 -1) (700 ° С)

4) Em uma série de voltagens, está à esquerda do hidrogênio, reage com os ácidos diluídos Hcl e H 2 SO 4, enquanto sais de ferro (II) são formados e o hidrogênio é liberado:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (as reações são realizadas sem acesso ao ar, caso contrário Fe +2 é gradualmente convertido pelo oxigênio em Fe +3)

Fe + H 2 SO 4 (diferença) → FeSO 4 + H 2

Em ácidos oxidantes concentrados, o ferro se dissolve apenas quando aquecido, passa imediatamente para o cátion Fe 3+:

2Fe + 6H 2 SO 4 (conc.) – t° → Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Fe + 6HNO 3 (conc.) – t° → Fe(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

(no frio, ácidos nítrico e sulfúrico concentrados passivar

Um prego de ferro imerso em uma solução azulada de sulfato de cobre torna-se gradualmente coberto por uma camada de cobre metálico vermelho.

5) O ferro desloca metais à sua direita em soluções de seus sais.

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

A anfotericidade do ferro se manifesta apenas em álcalis concentrados durante a fervura:

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

e forma-se um precipitado de tetra-hidroxoferrato(II) de sódio.

Ferro técnico- ligas de ferro com carbono: ferro fundido contém 2,06-6,67% C, aço 0,02-2,06% C, outras impurezas naturais (S, P, Si) e aditivos especiais introduzidos artificialmente (Mn, Ni, Cr) estão frequentemente presentes, o que confere às ligas de ferro propriedades tecnicamente úteis - dureza, resistência térmica e à corrosão, maleabilidade, etc. . .

Processo de produção de ferro em alto-forno

O processo de alto-forno de produção de ferro consiste nas seguintes etapas:

a) preparação (torrefação) de minérios de sulfeto e carbonato - conversão em minério de óxido:

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

b) queima de coque com jato quente:

C (coque) + O 2 (ar) → CO 2 (600-700 ° C) CO 2 + C (coque) ⇌ 2CO (700-1000 ° C)

c) redução de minério de óxido com monóxido de carbono CO em sucessão:

Fe2O3 →(CO)(Fe II Fe 2 III) O 4 →(CO) FeO →(CO) Fe

d) cementação do ferro (até 6,67% C) e fusão do ferro fundido:

Fe (t ) →(C(Coca)900-1200°С) Fe (g) (ferro fundido, t pl 1145°C)

No ferro fundido, a cementita Fe 2 C e a grafite estão sempre presentes na forma de grãos.

Produção de aço

A redistribuição de ferro fundido em aço é realizada em fornos especiais (conversor, lareira, elétrico), que diferem no método de aquecimento; temperatura do processo 1700-2000 °C. O sopro de ar enriquecido com oxigênio queima o excesso de carbono do ferro fundido, assim como enxofre, fósforo e silício na forma de óxidos. Nesse caso, os óxidos são capturados na forma de gases de exaustão (CO 2, SO 2), ou são ligados em uma escória facilmente separada - uma mistura de Ca 3 (PO 4) 2 e CaSiO 3. Para obter aços especiais, aditivos de liga de outros metais são introduzidos no forno.

Recibo ferro puro na indústria - eletrólise de uma solução de sais de ferro, por exemplo:

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

(existem outros métodos especiais, incluindo a redução de óxidos de ferro com hidrogênio).

O ferro puro é usado na produção de ligas especiais, na fabricação de núcleos de eletroímãs e transformadores, o ferro fundido é usado na produção de peças fundidas e aço, o aço é usado como materiais estruturais e de ferramentas, incluindo desgaste, calor e corrosão -materiais resistentes.

Óxido de ferro (II) F OE . Óxido anfotérico com grande predominância de propriedades básicas. Preto, tem uma estrutura iônica de Fe 2+ O 2-. Quando aquecido, ele primeiro se decompõe e depois se forma novamente. Não é formado durante a combustão do ferro no ar. Não reage com água. Decomposto por ácidos, fundido com álcalis. Oxida lentamente no ar úmido. Recuperado por hidrogênio, coque. Participa do processo de alto-forno de fundição de ferro. É usado como componente de cerâmicas e tintas minerais. Equações das reações mais importantes:

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

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

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

FeO + 4NaOH \u003d 2H 2 O + Num 4FeO3 (vermelho.) trioxoferrato (II)(400-500 °С)

FeO + H 2 \u003d H 2 O + Fe (alta pureza) (350 ° C)

FeO + C (coque) \u003d Fe + CO (acima de 1000 ° C)

FeO + CO \u003d Fe + CO 2 (900 ° C)

4FeO + 2H 2 O (umidade) + O 2 (ar) → 4FeO (OH) (t)

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

Recibo dentro laboratórios: decomposição térmica de compostos de ferro (II) sem acesso ao ar:

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

FeSOz \u003d FeO + CO 2 (490-550 ° С)

Óxido de diferro (III) - ferro ( II ) ( Fe II Fe 2 III) O 4 . Óxido duplo. Preto, tem a estrutura iônica de Fe 2+ (Fe 3+) 2 (O 2-) 4. Termicamente estável até altas temperaturas. Não reage com água. Decomposto por ácidos. É reduzido pelo hidrogênio, ferro em brasa. Participa do processo de alto-forno de produção de ferro. É usado como componente de tintas minerais ( ferro mínimo), cerâmica, cimento colorido. O produto da oxidação especial da superfície dos produtos de aço ( escurecimento, azulamento). A composição corresponde a ferrugem marrom e escamas escuras no ferro. O uso da fórmula Fe 3 O 4 não é recomendado. Equações das reações mais importantes:

2 (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 6FeO + O 2 (acima de 1538 ° C)

(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 (conc.) \u003d 3 Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

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

(Fe II Fe 2 III) O 4 + 4H 2 \u003d 4H 2 O + 3Fe (alta pureza, 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 ° C, 560-700 ° C)

Recibo: combustão do ferro (ver) no ar.

magnetita.

Óxido de ferro(III) F e 2 O 3 . Óxido anfotérico com predominância de propriedades básicas. Castanho-avermelhado, possui estrutura iônica (Fe 3+) 2 (O 2-) 3. Estável termicamente a altas temperaturas. Não é formado durante a combustão do ferro no ar. Não reage com a água, precipita da solução um hidrato amorfo castanho Fe 2 O 3 nH 2 O. Reage lentamente com ácidos e álcalis. É reduzido pelo monóxido de carbono, ferro fundido. Liga-se com óxidos de outros metais e forma óxidos duplos - espinélios(produtos técnicos são chamados de ferrites). É utilizado como matéria-prima na fundição de ferro no processo de alto-forno, como catalisador na produção de amônia, como componente de cerâmicas, cimentos coloridos e tintas minerais, na soldagem térmica de estruturas metálicas, como portador de som e imagem em fitas magnéticas, como agente de polimento para aço e vidro.

Equações das reações mais importantes:

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

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

Fe 2 O 3 + 2NaOH (conc.) → H 2 O+ 2 NumaFeO 2 (vermelho)dixoferrato(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 (altamente puro, 1050-1100 ° С)

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 ° С)

Recibo no laboratório - decomposição térmica de sais de ferro (III) no ar:

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

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

Na natureza - minérios de óxido de ferro hematita Fe 2 O 3 e limonita Fe 2 O 3 nH 2 O

Hidróxido de Ferro(II) F e(OH)2. Hidróxido anfotérico com predominância de propriedades básicas. Brancas (às vezes com um tom esverdeado), as ligações Fe-OH são predominantemente covalentes. Termicamente instável. Oxida-se facilmente ao ar, especialmente quando molhado (escurece). Insolúvel em água. Reage com ácidos diluídos, álcalis concentrados. Restaurador típico. Produto intermediário na oxidação do ferro. É usado na fabricação da massa ativa de baterias de ferro-níquel.

Equações das reações mais importantes:

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

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

Fe (OH) 2 + 2NaOH (> 50%) \u003d Na 2 ↓ (azul-verde) (ebulição)

4Fe(OH) 2 (suspensão) + O 2 (ar) → 4FeO(OH)↓ + 2H 2 O (t)

2Fe (OH) 2 (suspensão) + H 2 O 2 (razb.) \u003d 2FeO (OH) ↓ + 2H 2 O

Fe (OH) 2 + KNO 3 (conc.) \u003d FeO (OH) ↓ + NO + KOH (60 ° С)

Recibo: precipitação de solução com álcalis ou hidrato de amônia em atmosfera inerte:

Fe 2+ + 2OH (razb.) = Fe(OH) 2 ↓

Fe 2+ + 2 (NH 3 H 2 O) = Fe(OH) 2 ↓+ 2NH4

Metahidróxido de ferro F eO(OH). Hidróxido anfotérico com predominância de propriedades básicas. As ligações castanho-claras, Fe-O e Fe-OH são predominantemente covalentes. Quando aquecido, se decompõe sem derreter. Insolúvel em água. Ele precipita da solução na forma de um polihidrato amorfo marrom Fe 2 O 3 nH 2 O, que, quando mantido sob uma solução alcalina diluída ou quando seco, se transforma em FeO (OH). Reage com ácidos, álcalis sólidos. Agente oxidante e redutor fraco. Sinterizado com Fe(OH)2. Produto intermediário na oxidação do ferro. É usado como base para tintas e esmaltes minerais amarelos, como absorvedor de gases de escape, como catalisador em síntese orgânica.

A composição da conexão Fe(OH) 3 não é conhecida (não obtida).

Equações das reações mais importantes:

Fe2O3. nH2O→( 200-250 °С, —H 2 O) FeO(OH)→( 560-700°C no ar, -H2O)→Fe2O3

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

FeO(OH)→ Fe 2 O 3 . nH 2 O-colóide(NaOH (conc.))

FeO(OH)→ Num 3 [Fe(OH)6]branco, Na5 e K4, respectivamente; em ambos os casos, um produto azul de mesma composição e estrutura, KFe III, precipita. No laboratório, esse precipitado é chamado de Azul da Prússia, ou turnbull azul:

Fe 2+ + K + + 3- = KFe III ↓

Fe 3+ + K + + 4- = KFe III ↓

Nomes químicos dos reagentes iniciais e do produto da reação:

K 3 Fe III - hexacianoferrato de potássio (III)

K 4 Fe III - hexacianoferrato de potássio (II)

KFe III - hexacianoferrato (II) ferro (III) potássio

Além disso, o íon tiocianato NCS - é um bom reagente para íons Fe 3+, ferro (III) combina com ele, e uma cor vermelha brilhante ("sanguenta") aparece:

Fe 3+ + 6NCS - = 3-

Com este reagente (por exemplo, na forma de sal KNCS), até vestígios de ferro (III) podem ser detectados na água da torneira se ela passar por tubos de ferro cobertos de ferrugem por dentro.

História

O ferro como material instrumental é conhecido desde os tempos antigos. Os produtos de ferro mais antigos encontrados durante as escavações arqueológicas datam do 4º milênio aC. e. e pertencem às antigas civilizações sumérias e egípcias. Estes são feitos de ferro de meteorito, ou seja, uma liga de ferro e níquel (o teor deste último varia de 5 a 30%), jóias de tumbas egípcias (cerca de 3800 aC) e um punhal da cidade suméria de Ur (cerca de 3100 aC). e.). Aparentemente, um dos nomes do ferro em grego e latim vem da origem celeste do ferro meteórico: “sider” (que significa “estrelado”).

Os produtos do ferro obtidos por fundição são conhecidos desde a época do assentamento das tribos arianas da Europa à Ásia, das ilhas do Mar Mediterrâneo e além (final do 4º e 3º milênio aC). As ferramentas de ferro mais antigas conhecidas são lâminas de aço encontradas na alvenaria da pirâmide de Quéops no Egito (construída por volta de 2530 aC). Como as escavações no deserto da Núbia mostraram, já naqueles dias os egípcios, tentando separar o ouro extraído da areia de magnetita pesada, minério calcinado com farelo e substâncias semelhantes contendo carbono. Como resultado, uma camada de ferro pastoso flutuou na superfície do ouro fundido, que foi processado separadamente. Ferramentas foram forjadas a partir deste ferro, incluindo as encontradas na pirâmide de Quéops. No entanto, após o neto de Quéops Menkaur (2471-2465 aC), a turbulência ocorreu no Egito: a nobreza, liderada pelos sacerdotes do deus Rá, derrubou a dinastia governante, e começou um salto de usurpadores, terminando com a ascensão do faraó da próxima dinastia, Userkar, a quem os sacerdotes declararam ser o filho e encarnação do próprio deus Ra (desde então, este se tornou o status oficial dos faraós). Durante esse tumulto, o conhecimento cultural e técnico dos egípcios entrou em decadência e, assim como a arte de construir as pirâmides se degradou, a tecnologia de produção de ferro foi perdida, a ponto de, mais tarde, dominar a Península do Sinai em busca de cobre minério, os egípcios não prestaram atenção aos depósitos de minério de ferro lá, mas receberam ferro dos vizinhos hititas e mitanianos.

O primeiro dominou a produção de ferro Hatt, isso é indicado pela mais antiga (2º milênio aC) menção de ferro nos textos dos hititas, que fundaram seu império no território do Hatt (moderna Anatólia na Turquia). Assim, no texto do rei hitita Anitta (cerca de 1800 aC) diz:

Quando fui em campanha para a cidade de Puruskhanda, um homem da cidade de Puruskhanda veio se curvar para mim (...?) e me presenteou com 1 trono de ferro e 1 cetro de ferro (?) como sinal de humildade (?)...

(fonte: Giorgadze G.G.// Boletim de história antiga. 1965. Nº 4.)

Nos tempos antigos, os khalibs eram considerados mestres dos produtos de ferro. A lenda dos argonautas (sua campanha para a Cólquida ocorreu cerca de 50 anos antes da Guerra de Tróia) conta que o rei da Cólquida, Eet, deu a Jasão um arado de ferro para arar o campo de Ares e descreve seus súditos, os alabotes:

Não lavram a terra, não plantam árvores frutíferas, não pastam gado em prados ricos; eles extraem minério e ferro da terra inculta e trocam comida por eles. O dia não começa para eles sem muito trabalho, eles passam na escuridão da noite e fumaça espessa, trabalhando o dia todo ...

Aristóteles descreveu seu método de obtenção de aço: “os Khalibs lavaram a areia do rio de seu país várias vezes - separando assim o concentrado preto (uma fração pesada consistindo principalmente de magnetita e hematita) e o derreteram em fornos; o metal assim obtido tinha uma cor prateada e era inoxidável."

As areias de magnetite, frequentemente encontradas ao longo de toda a costa do Mar Negro, foram utilizadas como matéria-prima para a fundição do aço: estas areias de magnetite consistem numa mistura de grãos finos de magnetite, titânio-magnetite ou ilmenite, e fragmentos de outras rochas, para que o aço fundido pelos Khalibs fosse ligado e tivesse excelentes propriedades. Uma forma tão peculiar de obtenção de ferro sugere que os Khalibs apenas difundiram o ferro como material tecnológico, mas seu método não poderia ser um método para a produção industrial generalizada de produtos de ferro. No entanto, sua produção serviu de impulso para o desenvolvimento da metalurgia do ferro.

Na antiguidade mais profunda, o ferro era mais valorizado do que o ouro e, de acordo com a descrição de Estrabão, as tribos africanas davam 10 libras de ouro por 1 libra de ferro e, de acordo com os estudos do historiador G. Areshyan, o custo do cobre, prata, ouro e ferro entre os antigos hititas estava na proporção 1: 160 : 1280: 6400. Naqueles dias, o ferro era usado como metal de joalheria, tronos e outras insígnias do poder real eram feitos dele: por exemplo, no livro bíblico Deuteronômio 3.11, é descrita a “cama de ferro” do rei refaim Ogue.

Na tumba de Tutancâmon (por volta de 1350 aC), foi encontrada uma adaga de ferro em uma moldura de ouro - possivelmente um presente dos hititas para fins diplomáticos. Mas os hititas não lutaram pela ampla disseminação do ferro e suas tecnologias, o que também é evidente pela correspondência do faraó egípcio Tutancâmon e seu sogro Hattusil, o rei dos hititas, que chegou até nós. O faraó pede para enviar mais ferro, e o rei dos hititas responde evasivamente que as reservas de ferro se esgotaram, e os ferreiros estão ocupados com o trabalho agrícola, então ele não pode atender ao pedido do genro real, e envia apenas um punhal de “bom ferro” (ou seja, aço). Como você pode ver, os hititas tentaram usar seu conhecimento para obter vantagens militares e não deram a outros a oportunidade de alcançá-los. Aparentemente, portanto, os produtos de ferro se tornaram difundidos apenas após a Guerra de Tróia e a queda dos hititas, quando, graças à atividade comercial dos gregos, a tecnologia do ferro se tornou conhecida por muitos e novos depósitos e minas de ferro foram descobertos. Assim, a Idade do Bronze foi substituída pela Idade do Ferro.

De acordo com as descrições de Homero, embora durante a Guerra de Tróia (cerca de 1250 aC) as armas fossem feitas principalmente de cobre e bronze, o ferro já era bem conhecido e muito procurado, embora mais como um metal precioso. Por exemplo, na 23ª canção da Ilíada, Homero diz que Aquiles premiou o vencedor de uma competição de lançamento de disco com um disco de grito de ferro. Os aqueus extraíram esse ferro dos troianos e povos vizinhos (Ilíada 7.473), inclusive dos calibes, que lutaram ao lado dos troianos:

“Outros homens dos aqueus compraram vinho comigo,
Aqueles para tocar cobre, para ferro cinzento trocado,
Aqueles para peles de boi ou bois de chifres altos,
Aqueles para seus cativos. E uma festa alegre está preparada ... "

Talvez o ferro tenha sido um dos motivos que levaram os gregos aqueus a se mudarem para a Ásia Menor, onde aprenderam os segredos de sua produção. E as escavações em Atenas mostraram isso já por volta de 1100 aC. e. e mais tarde espadas de ferro, lanças, machados e até pregos de ferro já eram comuns. O livro bíblico de Josué 17:16 (cf. Juízes 14:4) descreve que os filisteus (os "PILISTIM" bíblicos, e estes eram tribos proto-gregas relacionadas com os helenos posteriores, principalmente os pelasgos) tinham muitos carros de ferro, isto é, , neste ferro já se tornou amplamente utilizado em grandes quantidades.

Homero na Ilíada e na Odisseia chama o ferro de "um metal duro" e descreve o endurecimento das ferramentas:

“Um falsificador rápido, tendo feito um machado ou um machado,
Metal na água, aquecendo-a para dobrar
Ele tinha uma fortaleza, imersa ... "

Homero chama o ferro de difícil, porque nos tempos antigos o principal método de obtenção era o processo de sopro bruto: camadas alternadas de minério de ferro e carvão eram calcinadas em fornos especiais (forjas - do antigo "Chifre" - um chifre, um tubo, originalmente era apenas um cano cavado no solo, geralmente na horizontal na encosta de uma ravina). Na lareira, os óxidos de ferro são reduzidos a metal pelo carvão quente, que retira o oxigênio, oxidando em monóxido de carbono, e como resultado dessa calcinação do minério com carvão, foi obtido o ferro pastoso (esponjoso). Kritsu foi limpo de escória por forjamento, espremendo as impurezas com fortes golpes de martelo. As primeiras lareiras tinham uma temperatura relativamente baixa - visivelmente mais baixa do que o ponto de fusão do ferro fundido, então o ferro acabou sendo relativamente baixo em carbono. Para obter aço forte, era necessário calcinar e forjar a barra de ferro com carvão muitas vezes, enquanto a camada superficial do metal era adicionalmente saturada com carbono e endurecida. Foi assim que se obteve o “bom ferro” - e embora exigisse muito trabalho, os produtos obtidos dessa maneira eram significativamente mais fortes e mais duros que os de bronze.

Mais tarde, eles aprenderam a fazer fornos mais eficientes (em russo - alto-forno, domnitsa) para a produção de aço e usaram peles para fornecer ar ao forno. Já os romanos sabiam como trazer a temperatura do forno para o derretimento do aço (cerca de 1400 graus, e o ferro puro derrete a 1535 graus). Neste caso, o ferro fundido é formado com um ponto de fusão de 1100-1200 graus, que é muito frágil no estado sólido (nem mesmo passível de forjamento) e não tem a elasticidade do aço. Foi originalmente considerado um subproduto nocivo. ferro gusa, em russo, ferro-gusa, lingotes, de onde, de fato, vem a palavra ferro fundido), mas depois descobriu-se que, quando refundido em um forno com mais ar soprando nele, o ferro fundido se transforma em aço de boa qualidade, pois o excesso carbono queima. Esse processo de duas etapas para a produção de aço a partir de ferro fundido acabou sendo mais simples e lucrativo do que o bloomery, e esse princípio foi usado sem muitas mudanças por muitos séculos, permanecendo até hoje o principal método para a produção de ferro materiais.

Bibliografia: Karl Bucks. Riqueza do interior da Terra. M.: Progresso, 1986, p. 244, capítulo "Ferro"

origem do nome

Existem várias versões da origem da palavra eslava "ferro" (zhalez bielorrusso, zalizo ucraniano, eslavo antigo. ferro, bojo. ferro, Serbohorv. zhezo, polonês. Zelazo, tcheco železo, esloveno zelezo).

Uma das etimologias conecta Praslav. *Zel Ezo com a palavra grega χαλκός , que significava ferro e cobre, segundo outra versão *Zel Ezo semelhante a palavras *zely"tartaruga" e *olho"pedra", com o seme geral "pedra". A terceira versão sugere um antigo empréstimo de uma língua desconhecida.

As línguas germânicas tomaram emprestado o nome de ferro (gótico. eisarn, Inglês ferro, Alemão Eisen, nether. ijzer, dat. jern, sueco jarro) do Celta.

palavra pra-celta *isarno-(> OE iarn, OE Bret hoiarn), provavelmente remonta ao Proto-IE. *h 1 esh 2 r-não- "sangrento" com o desenvolvimento semântico "sangrento" > "vermelho" > "ferro". De acordo com outra hipótese, esta palavra remonta a pra-i.e. *(H)ish 2ro- "forte, santo, possuidor de poder sobrenatural".

palavra grega antiga σίδηρος , pode ter sido emprestado da mesma fonte que as palavras eslavas, germânicas e bálticas para prata.

O nome de carbonato de ferro natural (siderita) vem de lat. sidereus- estelar; de fato, o primeiro ferro que caiu nas mãos das pessoas foi de origem meteórica. Talvez essa coincidência não seja acidental. Em particular, a palavra grega antiga sideros (σίδηρος) para ferro e latim sidus, que significa "estrela", provavelmente têm uma origem comum.

isótopos

O ferro natural consiste em quatro isótopos estáveis: 54 Fe (abundância isotópica 5,845%), 56 Fe (91,754%), 57 Fe (2,119%) e 58 Fe (0,282%). Também são conhecidos mais de 20 isótopos instáveis ​​de ferro com números de massa de 45 a 72, dos quais os mais estáveis ​​são 60 Fe (meia-vida de acordo com dados atualizados em 2009 é de 2,6 milhões de anos), 55 Fe (2,737 anos), 59 Fe (44,495 dias) e 52 Fe (8,275 horas); os isótopos restantes têm meias-vidas de menos de 10 minutos.

O isótopo de ferro 56 Fe está entre os núcleos mais estáveis: todos os elementos a seguir podem reduzir a energia de ligação por nucleon por decaimento, e todos os elementos anteriores, em princípio, podem reduzir a energia de ligação por nucleon devido à fusão. Acredita-se que uma série de síntese de elementos nos núcleos de estrelas normais termina com ferro (ver Estrela de ferro), e todos os elementos subsequentes podem ser formados apenas como resultado de explosões de supernovas.

Geoquímica do Ferro

Fonte hidrotermal com água ferruginosa. Óxidos de ferro tornam a água marrom

O ferro é um dos elementos mais comuns no sistema solar, especialmente nos planetas terrestres, em particular na Terra. Uma parte significativa do ferro dos planetas terrestres está localizada nos núcleos dos planetas, onde seu conteúdo é estimado em cerca de 90%. O teor de ferro na crosta terrestre é de 5% e no manto cerca de 12%. Dos metais, o ferro perde apenas para o alumínio em termos de abundância na crosta. Ao mesmo tempo, cerca de 86% de todo o ferro está no núcleo e 14% no manto. O teor de ferro aumenta significativamente nas rochas ígneas de composição básica, onde está associado a piroxênio, anfibólio, olivina e biotita. Em concentrações industriais, o ferro acumula-se durante quase todos os processos exógenos e endógenos que ocorrem na crosta terrestre. Na água do mar, o ferro está contido em quantidades muito pequenas de 0,002-0,02 mg / l. Na água do rio, é um pouco maior - 2 mg / l.

Propriedades geoquímicas do ferro

A característica geoquímica mais importante do ferro é a presença de vários estados de oxidação. O ferro em forma neutra - metálico - compõe o núcleo da Terra, possivelmente presente no manto e muito raramente encontrado na crosta terrestre. Ferro ferroso FeO é a principal forma de ferro no manto e na crosta terrestre. O óxido de ferro Fe 2 O 3 é característico das partes superiores e mais oxidadas da crosta terrestre, em particular das rochas sedimentares.

Em termos de propriedades químicas dos cristais, o íon Fe 2+ está próximo dos íons Mg 2+ e Ca 2+, outros elementos principais que compõem uma parte significativa de todas as rochas terrestres. Devido à sua semelhança química cristalina, o ferro substitui o magnésio e, em parte, o cálcio em muitos silicatos. O teor de ferro em minerais de composição variável geralmente aumenta com a diminuição da temperatura.

minerais de ferro

Um grande número de minérios e minerais contendo ferro é conhecido. De maior importância prática são minério de ferro vermelho (hematita, Fe 2 O 3; contém até 70% Fe), minério de ferro magnético (magnetita, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; contém 72,4% Fe), minério de ferro marrom ou limonita (goethita e hidrogoetita, FeOOH e FeOOH nH 2 O, respectivamente). Goethita e hidrogoethita são mais frequentemente encontradas em crostas de intemperismo, formando os chamados "chapéus de ferro", cuja espessura atinge várias centenas de metros. Eles também podem ser de origem sedimentar, caindo de soluções coloidais em lagos ou áreas costeiras dos mares. Neste caso, são formados minérios de ferro oolíticos, ou leguminosas. Vivianita Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O é frequentemente encontrada neles, formando cristais pretos alongados e agregados radiais radiantes.

Os sulfetos de ferro também são comuns na natureza - pirita FeS 2 (enxofre ou pirita de ferro) e pirrotita. Eles não são minério de ferro - a pirita é usada para produzir ácido sulfúrico, e a pirrotita geralmente contém níquel e cobalto.

Em termos de reservas de minério de ferro, a Rússia ocupa o primeiro lugar no mundo. O teor de ferro na água do mar é de 1,10 −5 -1,10 −8%.

Outros minerais de ferro comuns são:

• Siderita - FeCO 3 - contém aproximadamente 35% de ferro. Tem uma cor branco-amarelada (com uma tonalidade cinza ou marrom em caso de contaminação). A densidade é de 3 g/cm³ e a dureza é de 3,5-4,5 na escala Mohs.
• Marcasita - FeS 2 - contém 46,6% de ferro. Ocorre na forma de cristais rômbicos amarelos, como latão, bipiramidais com densidade de 4,6-4,9 g / cm³ e dureza de 5-6 na escala Mohs.
• Lollingite - FeAs 2 - contém 27,2% de ferro e ocorre na forma de cristais rômbicos bipiramidais branco-prateados. A densidade é de 7-7,4 g / cm³, a dureza é de 5-5,5 na escala de Mohs.
• Mispikel - FeAsS - contém 34,3% de ferro. Ocorre na forma de prismas monoclínicos brancos com densidade de 5,6-6,2 g / cm³ e dureza de 5,5-6 na escala de Mohs.
• Melanterita - FeSO 4 7H 2 O - é menos comum na natureza e é um cristal monoclínico verde (ou cinza devido às impurezas) com brilho vítreo, frágil. A densidade é de 1,8-1,9 g/cm³.
• Vivianita - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - ocorre na forma de cristais monoclínicos cinza-azulados ou cinza-esverdeados com densidade de 2,95 g/cm³ e dureza de 1,5-2 na escala Mohs.

Além dos minerais de ferro acima, existem, por exemplo:

Principais depósitos

De acordo com o US Geological Survey (estimativa de 2011), as reservas mundiais comprovadas de minério de ferro são de cerca de 178 bilhões de toneladas. As principais jazidas de ferro estão no Brasil (1º lugar), Austrália, EUA, Canadá, Suécia, Venezuela, Libéria, Ucrânia, França, Índia. Na Rússia, o ferro é extraído na Anomalia Magnética de Kursk (KMA), na Península de Kola, na Carélia e na Sibéria. Um papel significativo foi recentemente adquirido pelos depósitos oceânicos de fundo, nos quais o ferro, juntamente com o manganês e outros metais valiosos, é encontrado em nódulos.

Recibo

Na indústria, o ferro é obtido a partir do minério de ferro, principalmente da hematita (Fe 2 O 3) e da magnetita (FeO Fe 2 O 3).

Existem várias maneiras de extrair ferro dos minérios. O mais comum é o processo de domínio.

A primeira etapa de produção é a redução do ferro com carbono em um alto-forno a uma temperatura de 2000°C. Em um alto-forno, carbono na forma de coque, minério de ferro na forma de sinter ou pellets e fluxo (como calcário) são alimentados por cima e são atendidos por uma corrente de ar quente injetado por baixo.

No forno, o carbono na forma de coque é oxidado a monóxido de carbono. Este óxido é formado durante a combustão na falta de oxigênio:

Por sua vez, o monóxido de carbono recupera o ferro do minério. Para tornar essa reação mais rápida, o monóxido de carbono aquecido é passado através do óxido de ferro (III):

O óxido de cálcio combina-se com o dióxido de silício, formando uma escória - metassilicato de cálcio:

A escória, ao contrário do dióxido de silício, é derretida em um forno. Mais leve que o ferro, a escória flutua na superfície - essa propriedade permite separar a escória do metal. A escória pode então ser usada na construção e na agricultura. O ferro fundido obtido em um alto-forno contém bastante carbono (ferro fundido). Exceto nesses casos, quando o ferro fundido é usado diretamente, ele requer processamento adicional.

O excesso de carbono e outras impurezas (enxofre, fósforo) são removidos do ferro fundido por oxidação em fornos a céu aberto ou em conversores. Fornos elétricos também são usados ​​para fundir aços ligados.

Além do processo de alto-forno, é comum o processo de produção direta de ferro. Nesse caso, o minério pré-triturado é misturado com argila especial para formar pellets. Os pellets são torrados e tratados em um forno de cuba com produtos de conversão de metano a quente que contêm hidrogênio. O hidrogênio reduz facilmente o ferro:

,

enquanto não há contaminação do ferro com impurezas como enxofre e fósforo, que são impurezas comuns no carvão. O ferro é obtido na forma sólida e depois derretido em fornos elétricos.

O ferro quimicamente puro é obtido por eletrólise de soluções de seus sais.

Propriedades físicas

O fenômeno do polimorfismo é extremamente importante para a siderurgia. É graças às transições α-γ da rede cristalina que ocorre o tratamento térmico do aço. Sem esse fenômeno, o ferro como base do aço não teria recebido um uso tão difundido.

O ferro é um metal moderadamente refratário. Em uma série de potenciais de eletrodos padrão, o ferro fica antes do hidrogênio e reage facilmente com ácidos diluídos. Assim, o ferro pertence aos metais de atividade média.

O ponto de fusão do ferro é 1539°C, o ponto de ebulição é 2862°C.

Propriedades quimicas

Estados de oxidação característicos

• O ácido não existe em sua forma livre - apenas seus sais foram obtidos.

Para o ferro, os estados de oxidação do ferro são característicos - +2 e +3.

O estado de oxidação +2 corresponde ao óxido preto FeO e ao hidróxido verde Fe(OH) 2 . Eles são básicos. Nos sais, o Fe(+2) está presente como cátion. Fe(+2) é um agente redutor fraco.

+3 estados de oxidação correspondem ao óxido de Fe 2 O 3 castanho avermelhado e ao hidróxido de Fe(OH) 3 castanho. Eles são anfotéricos por natureza, embora suas propriedades ácidas e básicas sejam fracamente expressas. Assim, os íons Fe 3+ são completamente hidrolisados ​​mesmo em um ambiente ácido. Fe (OH) 3 se dissolve (e mesmo assim não completamente), apenas em álcalis concentrados. Fe 2 O 3 reage com álcalis apenas quando fundido, dando ferritas (sais formais de um ácido que não existe na forma livre de ácido HFeO 2):

O ferro (+3) geralmente exibe propriedades oxidantes fracas.

Os estados de oxidação +2 e +3 transitam facilmente entre si quando as condições redox mudam.

Além disso, existe o óxido de Fe 3 O 4, o estado de oxidação formal do ferro no qual é +8/3. No entanto, este óxido também pode ser considerado como ferro (II) ferrita Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 .

Há também um estado de oxidação de +6. O óxido e hidróxido correspondentes não existem na forma livre, mas sais - ferratos (por exemplo, K 2 FeO 4) foram obtidos. O ferro (+6) está neles na forma de um ânion. Os ferratos são fortes agentes oxidantes.

Propriedades de uma substância simples

Quando armazenado no ar a temperaturas de até 200 ° C, o ferro é gradualmente coberto com uma densa película de óxido, o que impede a oxidação adicional do metal. No ar úmido, o ferro é coberto com uma camada solta de ferrugem, o que não impede o acesso de oxigênio e umidade ao metal e sua destruição. A ferrugem não tem uma composição química constante; aproximadamente sua fórmula química pode ser escrita como Fe 2 O 3 xH 2 O.

Compostos de ferro (II)

O óxido de ferro (II) FeO tem propriedades básicas, corresponde à base Fe (OH) 2. Os sais de ferro (II) têm uma cor verde clara. Quando armazenados, especialmente em ar úmido, tornam-se marrons devido à oxidação ao ferro (III). O mesmo processo ocorre durante o armazenamento de soluções aquosas de sais de ferro(II):

Dos sais de ferro (II) em soluções aquosas, o sal de Mohr é estável - amônio duplo e sulfato de ferro (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

O hexacianoferrato de potássio (III) K 3 (sal vermelho do sangue) pode servir como reagente para íons Fe 2+ em solução. Quando os íons Fe 2+ e 3− interagem, o azul turnbull precipita:

Para a determinação quantitativa de ferro (II) em solução, utiliza-se a fenantrolina Phen, que forma um complexo vermelho FePhen 3 com ferro (II) (absorção de luz máxima - 520 nm) em uma ampla faixa de pH (4-9).

Compostos de Ferro(III)

Compostos de ferro(III) em soluções são reduzidos pelo ferro metálico:

O ferro (III) é capaz de formar sulfatos duplos com cátions do tipo alúmen de carga única, por exemplo, KFe (SO 4) 2 - alúmen de ferro e potássio, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - alúmen de ferro amônio, etc.

Para a detecção qualitativa de compostos de ferro(III) em solução, é utilizada a reação qualitativa de íons Fe 3+ com íons tiocianato SCN −. Quando íons Fe 3+ interagem com ânions SCN −, uma mistura de complexos de tiocianato de ferro vermelho brilhante 2+ , + , Fe(SCN) 3 , - é formada. A composição da mistura (e, portanto, a intensidade de sua cor) depende de vários fatores, portanto, esse método não é aplicável para uma determinação qualitativa precisa do ferro.

Outro reagente de alta qualidade para íons Fe 3+ é o hexacianoferrato de potássio (II) K 4 (sal do sangue amarelo). Quando os íons Fe 3+ e 4− interagem, um precipitado azul brilhante de azul da Prússia precipita:

Compostos de ferro (VI)

As propriedades oxidantes dos ferratos são usadas para desinfetar a água.

Compostos de ferro VII e VIII

Existem relatos sobre a preparação eletroquímica de compostos de ferro(VIII). , , , no entanto, não há trabalhos independentes que comprovem esses resultados.

Inscrição

Minério de ferro

O ferro é um dos metais mais utilizados, respondendo por até 95% da produção metalúrgica mundial.

• O ferro é o principal componente dos aços e ferros fundidos - os materiais estruturais mais importantes.
• O ferro pode fazer parte de ligas baseadas em outros metais - por exemplo, níquel.
• O óxido de ferro magnético (magnetita) é um material importante na fabricação de dispositivos de memória de computador de longo prazo: discos rígidos, disquetes, etc.
• O pó de magnetita ultrafino é usado em muitas impressoras a laser preto e branco misturado com grânulos de polímero como toner. Ele usa tanto a cor preta da magnetita quanto sua capacidade de aderir a um rolo de transferência magnetizado.
• As propriedades ferromagnéticas únicas de várias ligas à base de ferro contribuem para seu amplo uso em engenharia elétrica para os núcleos magnéticos de transformadores e motores elétricos.
• Cloreto de ferro (III) (cloreto férrico) é usado na prática de rádio amador para gravar placas de circuito impresso.
• Sulfato ferroso (sulfato de ferro) misturado com sulfato de cobre é usado para controlar fungos nocivos em jardinagem e construção.
• O ferro é usado como ânodo em baterias de ferro-níquel, baterias de ferro-ar.
• Soluções aquosas de cloretos de ferro divalente e férrico, bem como seus sulfatos, são usados ​​como coagulantes na purificação de águas naturais e residuais no tratamento de água de empresas industriais.

O significado biológico do ferro

Nos organismos vivos, o ferro é um importante oligoelemento que catalisa os processos de troca de oxigênio (respiração). O corpo de um adulto contém cerca de 3,5 gramas de ferro (cerca de 0,02%), dos quais 78% são o principal elemento ativo da hemoglobina do sangue, o restante faz parte das enzimas de outras células, catalisando os processos de respiração nas células. A deficiência de ferro manifesta-se como uma doença do organismo (clorose nas plantas e anemia nos animais).

Normalmente, o ferro entra nas enzimas como um complexo chamado heme. Em particular, esse complexo está presente na hemoglobina, a proteína mais importante que garante o transporte de oxigênio com o sangue para todos os órgãos de humanos e animais. E é ele quem mancha o sangue em uma cor vermelha característica.

Outros complexos de ferro além do heme são encontrados, por exemplo, na enzima metano monooxigenase, que oxida o metano a metanol, na importante enzima ribonucleotídeo redutase, que está envolvida na síntese de DNA.

Compostos inorgânicos de ferro são encontrados em algumas bactérias e às vezes são usados ​​por elas para ligar o nitrogênio atmosférico.

O ferro entra no corpo de animais e humanos com alimentos (fígado, carne, ovos, legumes, pão, cereais, beterraba são os mais ricos). Curiosamente, uma vez que o espinafre foi erroneamente incluído nesta lista (devido a um erro de digitação nos resultados da análise - o zero “extra” após o ponto decimal foi perdido).

Uma dose excessiva de ferro (200 mg ou mais) pode ser tóxica. Uma overdose de ferro deprime o sistema antioxidante do corpo, por isso não é recomendado o uso de preparações de ferro para pessoas saudáveis.

Notas

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14. Ouro e metais preciosos
15. Ciência do metal e tratamento térmico do aço. Ref. ed. Em 3 volumes / Ed. M. L. Bershtein, A. G. Rakhshtadt. - 4ª ed., revisada. e adicional T. 2. Fundamentos do tratamento térmico. Em 2 livros. Livro. 1. M.: Metallurgiya, 1995. 336 p.
16. T. Takahashi & W.A. Bassett, "Polimorfo de Alta Pressão do Ferro", Ciência, Vol. 145 #3631, 31 de julho de 1964, p. 483-486.
17. Schilt A. Aplicação Analítica de 1,10-fenantrolina e Compostos Relacionados. Oxford, Pergamon Press, 1969.
18. Lurie Yu. Yu. Manual de química analítica. M., Química, 1989. S. 297.
19. Lurie Yu. Yu. Manual de química analítica. M., Química, 1989, S. 315.
20. Brower G. (ed.) Guia para síntese inorgânica. v. 5. M., Mir, 1985. S. 1757-1757.
21. Remy G. Curso de química inorgânica. vol. 2. M., Mir, 1966. S. 309.
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23. Perfil'ev Yu.D., Kopelev N.S., Kiselev Yu. Academia de Ciências da URSS. 1987. T.296. C.1406-1409
24. Kopelev N.S., Kiselev Yu.M., Perfiliev Yu.D. Espectroscopia de Mossbauer dos oxocomplexos de ferro em estados de oxidação mais elevados // J. Radioanal. Nucl. Química 1992. V.157. R.401-411.
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Fontes (para a seção Histórico)

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• Khakhutayshvili D. A. Sobre a história da antiga metalurgia do ferro da Cólquida. Questões de história antiga (coleção Cáucaso-Oriente Médio, edição 4). Tbilisi, 1973.
• Heródoto."História", 1:28.
• Homero. Ilíada, Odisseia.
• Virgílio."Eneida", 3:105.
• Aristóteles."Sobre Rumores Incríveis", II, 48. VDI, 1947, No. 2, p. 327.
• Lomonossov M.V. Os primeiros fundamentos da metalurgia.

Veja também

• Categoria: Compostos de ferro

Links

• Doenças causadas por deficiência e excesso de ferro no corpo humano

Sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev
																						Fe

O ferro em sua forma pura é um metal dúctil cinza que é facilmente usinado. E ainda, para os humanos, o elemento Fe é mais prático em combinação com carbono e outras impurezas que permitem a formação de ligas metálicas - aços e ferros fundidos. 95% - é quanto de todos os produtos metálicos produzidos no planeta contêm ferro como elemento principal.

Ferro: história

Os primeiros produtos de ferro feitos pelo homem são datados pelos cientistas no 4º milênio aC. e., e estudos mostraram que o ferro meteórico foi usado para sua produção, que é caracterizada por um teor de níquel de 5-30%. Curiosamente, até que a humanidade dominasse a extração de Fe fundindo-o, o ferro era mais valorizado do que o ouro. Isso foi explicado pelo fato de que o aço mais forte e confiável era muito mais adequado para a fabricação de ferramentas e armas do que o cobre e o bronze.

Os antigos romanos aprenderam a fazer o primeiro ferro fundido: seus fornos podiam elevar a temperatura do minério a 1400°C, enquanto 1100-1200°C bastavam para o ferro fundido. que, como você sabe, é 1535 graus Celsius.

Propriedades químicas do Fe

Com o que o ferro interage? O ferro interage com o oxigênio, que é acompanhado pela formação de óxidos; com água na presença de oxigênio; com ácidos sulfúrico e clorídrico:

• 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

Além disso, o ferro reage aos álcalis apenas se forem fundidos de agentes oxidantes fortes. O ferro não reage com agentes oxidantes à temperatura normal, mas sempre começa a reagir quando é elevado.

O uso do ferro na construção

O uso de ferro pela indústria da construção hoje não pode ser superestimado, porque as estruturas metálicas são a base de absolutamente qualquer estrutura moderna. Nesta área, o Fe é utilizado na composição de aços convencionais, ferro fundido e ferro forjado. Este elemento está em toda parte, desde estruturas críticas até parafusos de ancoragem e pregos.

A construção de estruturas prediais feitas de aço é muito mais barata, além disso, aqui podemos falar de taxas mais altas de construção. Isso aumenta acentuadamente o uso de ferro na construção, enquanto a própria indústria domina o uso de novas ligas à base de Fe, mais eficientes e confiáveis.

O uso do ferro na indústria

O uso do ferro e suas ligas – ferro fundido e aço – é a base da moderna máquina, máquina-ferramenta, aeronave, fabricação de instrumentos e fabricação de outros equipamentos. Graças aos cianetos e óxidos de Fe, as funções da indústria de tintas e vernizes, sulfatos de ferro são usados ​​no tratamento de água. A indústria pesada é completamente impensável sem o uso de ligas à base de Fe + C. Em uma palavra, o ferro é um metal indispensável, mas ao mesmo tempo acessível e relativamente barato, que na composição das ligas tem um alcance quase ilimitado.

O uso do ferro na medicina

Sabe-se que cada adulto contém até 4 gramas de ferro. Este elemento é extremamente importante para o funcionamento do corpo, em particular, para a saúde do sistema circulatório (hemoglobina nos glóbulos vermelhos). Existem muitos medicamentos à base de ferro que permitem aumentar o teor de Fe para evitar o desenvolvimento de anemia por deficiência de ferro.

Ferro- metal, cujo uso na indústria e na vida cotidiana praticamente não tem fronteiras. A participação do ferro na produção mundial de metais é de cerca de 95%. Seu uso, como qualquer outro material, deve-se a certas propriedades.

O ferro desempenhou um papel enorme no desenvolvimento da civilização humana. O homem primitivo começou a usar ferramentas de ferro vários milênios aC. Então, a única fonte desse metal foram os meteoritos que caíram na Terra, que continham ferro bastante puro. Isso deu origem a lendas entre muitos povos sobre a origem celestial do ferro.

Em meados do II milênio aC. No Egito, a extração de ferro dos minérios de ferro era dominada. Acredita-se que isso marcou o início da Idade do Ferro na história da humanidade, que substituiu as Idades da Pedra e do Bronze. No entanto, já há 3-4 mil anos, os habitantes da região do norte do Mar Negro - os cimérios - fundiram ferro do minério do pântano.

O ferro não perdeu seu significado até hoje. É o metal mais importante da tecnologia moderna. Devido à sua baixa resistência, o ferro praticamente não é usado em sua forma pura. No entanto, na vida cotidiana, os produtos de aço ou ferro fundido são frequentemente chamados de "ferro". Afinal, materiais estruturais importantes - aços e ferros fundidos - são ligas de ferro com carbono. Eles fazem uma grande variedade de itens.

O pedestal octogonal do monumento ao príncipe Vladimir é construído em tijolo e forrado com ferro fundido.

O protótipo da estrutura gigantesca do Atomium em Bruxelas foi o modelo da rede cristalina do ferro. Após a reconstrução, o Atomium está novamente aberto ao público. A cobertura original de cada bola com área de 240 m 2 era feita de 720 placas triangulares de alumínio. Agora eles foram substituídos por 48 placas de aço inoxidável.

Além disso, o ferro pode ser um componente de ligas à base de outros metais, como o níquel. As ligas magnéticas também contêm ferro.

São criados materiais à base de ferro que podem suportar altas e baixas temperaturas, vácuo e altas pressões. Resistem com sucesso a ambientes agressivos, tensão alternada, radiação radioativa, etc.

A produção de ferro e suas ligas está em constante crescimento. Esses materiais são universais, tecnologicamente avançados, disponíveis e a granel - baratos. A base de matéria-prima de ferro é bastante grande. As reservas de minério de ferro já exploradas durarão pelo menos dois séculos. Portanto, o ferro continuará sendo a "base" da civilização.

O ferro tem sido usado como material artístico no Egito, Mesopotâmia e Índia. Desde a Idade Média, vários itens altamente artísticos feitos de ligas de ferro foram preservados. Artistas modernos também usam amplamente ligas de ferro. materiais do site

Entre os muitos produtos artísticos, não se pode deixar de ver a "Palma de Mertsalov" - uma obra de arte de mestres ucranianos. Foi forjado por Aleksey Mertsalov na Usina Metalúrgica Yuzovsky em 1886. Ela foi reconhecida como digna do Grande Prêmio da Exposição Industrial e de Arte de Toda a Rússia em Nizhny Novgorod. Em 1900, a Palma de Mertsalov, como parte da exposição da Fábrica de Yuzovsky, recebeu o maior prêmio na Exposição Mundial de Paris.

E no século XXI. é difícil encontrar uma indústria onde o ferro não seja usado. Sua importância não diminuiu com a transição de muitas funções metálicas para materiais sintéticos criados pela indústria química.

Lições objetivas:

• formar uma ideia das propriedades físicas e químicas do ferro, dependendo do grau de oxidação que apresenta e da natureza do agente oxidante;
• desenvolver o pensamento teórico dos alunos e a sua capacidade de prever as propriedades da matéria, com base no conhecimento da sua estrutura;
• desenvolver o pensamento conceitual de operações como análise, comparação, generalização, sistematização;
• desenvolver qualidades de pensamento como objetividade, concisão e clareza, autocontrole e atividade.

Lições objetivas:

• atualizar os conhecimentos dos alunos sobre o tema: "A estrutura do átomo";
• organizar o trabalho coletivo dos alunos desde a definição de uma tarefa de aprendizagem até o resultado final (elaborar um diagrama de referência para a aula);
• resumir o material sobre o tema: “Metais” e considerar as propriedades do ferro e sua aplicação;
• organizar trabalho de pesquisa independente em pares para estudar as propriedades químicas do ferro;
• organizar o controle mútuo dos alunos na sala de aula.

Tipo de aula: aprendendo novos materiais.

Reagentes e equipamentos:

• ferro (pó, prato, clipe de papel),
• enxofre,
• ácido clorídrico,
• sulfato de cobre(II),
• estrutura de cristal de ferro,
• cartazes de jogos,
• magnético,
• uma seleção de ilustrações sobre o tema,
• Tubos de ensaio,
• lâmpada espiritual,
• fósforos,
• colher para queimar substâncias combustíveis,
• Mapas geográficos.

Estrutura da lição

1. Parte introdutória.
2. Aprendendo novos materiais.
3. Mensagem de dever de casa.
4. Consolidação do material estudado.

Durante as aulas

1. Introdução

Organizando o tempo.

Verificação de alunos.

O tema da lição. Escreva o tema no quadro e nos cadernos dos alunos.

2. Aprendendo novo material

Qual você acha que será o tema da nossa lição de hoje?

1. A aparência do ferro na civilização humana marcou o início da Idade do Ferro.

Onde os antigos conseguiam ferro numa época em que ainda não sabiam como extraí-lo do minério? Ferro, traduzido da língua suméria, é um metal “caiu do céu, celestial”. O primeiro ferro que a humanidade encontrou foi o ferro dos meteoritos. Ele provou pela primeira vez que “pedras de ferro caem do céu”, em 1775 o cientista russo P.S. Palace, que trouxe para São Petersburgo um bloco de meteorito de ferro nativo pesando 600 kg. O maior meteorito de ferro é o meteorito Goba, encontrado em 1920 no Sudoeste da África, pesando cerca de 60 toneladas.Recordemos o túmulo de Tutancâmon: ouro, ouro. O trabalho magnífico encanta, o brilho cega os olhos. Mas aqui está o que K. Kerram escreve no livro “Deuses, Tumbas, Eruditos” sobre o pequeno amuleto de ferro de Tutancâmon: o maior valor do ponto de vista da história da cultura”. Apenas alguns itens de ferro foram encontrados no túmulo do faraó, entre eles um amuleto de ferro do deus Hórus, uma pequena adaga com lâmina de ferro e cabo de ouro, um pequeno banco de ferro “Urs”.

Os cientistas sugerem que foi nos países da Ásia Menor, onde viviam as tribos hititas, que surgiu a metalurgia ferrosa. O ferro chegou à Europa da Ásia Menor já no primeiro milênio aC; Assim começou a Idade do Ferro na Europa.

O famoso aço damasco (ou aço damasco) foi feito no Oriente na época de Aristóteles (século IV aC). Mas a tecnologia de sua fabricação foi mantida em segredo por muitos séculos.

Sonhei com uma tristeza diferente
Sobre aço Damasco cinza.
Eu vi o temperamento de aço
Como um dos jovens escravos
Escolheu, alimentou-o,
Para que a carne de sua força fosse recrutada.
Aguardando a data de vencimento
E então uma lâmina quente
Imerso em carne muscular
Eles tiraram a lâmina acabada.
Mais forte que o aço, não viu o Oriente,
Mais forte que o aço e mais amargo que a tristeza.

Como o aço damasco é um aço com dureza e elasticidade muito altas, os produtos feitos a partir dele têm a capacidade de não embotar quando afiados. O metalúrgico russo P.P. revelou o segredo do aço damasco. Anosov. Ele resfriou muito lentamente o aço quente em uma solução especial de óleo técnico aquecido a uma certa temperatura; durante o processo de resfriamento, o aço foi forjado.

(Demonstração de desenhos.)

Ferro - metal cinza prateado	Ferro - metal cinza prateado
Esses pregos são de ferro	O aço é usado na indústria automotiva
O aço é usado para fazer instrumentos médicos	O aço é usado para fazer locomotivas
	Todos os metais são suscetíveis à corrosão
Todos os metais são suscetíveis à corrosão

2. A posição do ferro no PSCHEM.

Descobrimos a posição do ferro no PSCM, a carga do núcleo e a distribuição dos elétrons no átomo.

3. Propriedades físicas do ferro.

Quais propriedades físicas do ferro você conhece?

O ferro é um metal branco-prateado com ponto de fusão de 1539 o C. É muito dúctil, portanto é facilmente processado, forjado, laminado, estampado. O ferro tem a capacidade de ser magnetizado e desmagnetizado, por isso é usado como núcleo de eletroímãs em várias máquinas e aparelhos elétricos. Pode ser dada maior resistência e dureza por métodos de ação térmica e mecânica, por exemplo, por têmpera e laminação.

Existem ferro quimicamente puro e tecnicamente puro. O ferro tecnicamente puro, na verdade, é um aço de baixo carbono, contém 0,02 -0,04% de carbono e ainda menos oxigênio, enxofre, nitrogênio e fósforo. O ferro quimicamente puro contém menos de 0,01% de impurezas. ferro quimicamente puro cinza-prateado, brilhante, de aparência muito semelhante ao metal platina. Ferro quimicamente puro é resistente à corrosão (lembra o que é corrosão? Demonstração de um prego corrosivo) e resiste bem a ácidos. No entanto, frações insignificantes de impurezas o privam dessas propriedades preciosas.

4. Propriedades químicas do ferro.

Com base no conhecimento sobre as propriedades químicas dos metais, quais você acha que serão as propriedades químicas do ferro?

Demonstração de experiências.

• A interação do ferro com o enxofre.

Trabalho prático.

• A interação do ferro com o ácido clorídrico.
• Interação do ferro com sulfato de cobre (II).

5. O uso de ferro.

Conversa sobre:

- Como você imagina, qual é a distribuição do ferro na natureza?

O ferro é um dos elementos mais comuns na natureza. Na crosta terrestre, sua fração de massa é de 5,1%, segundo este indicador, fica atrás apenas do oxigênio, silício e alumínio. Muito ferro também é encontrado em corpos celestes, o que é estabelecido a partir dos dados da análise espectral. Em amostras de solo lunar, que foram entregues pela estação automática "Luna", o ferro foi encontrado em estado não oxidado.

Os minérios de ferro são bastante difundidos na Terra. Os nomes das montanhas nos Urais falam por si: Alta, Magnética, Ferro. Os químicos agrícolas encontram compostos de ferro nos solos.

De que forma o ferro ocorre na natureza?

O ferro é encontrado na maioria das rochas. Para obter ferro, são utilizados minérios de ferro com teor de ferro de 30-70% ou mais. Os principais minérios de ferro são: magnetita - Fe 3 O 4 contém 72% de ferro, depósitos são encontrados nos Urais do Sul, a anomalia magnética de Kursk; hematita - Fe 2 O 3 contém até 65% de ferro, tais depósitos são encontrados na região de Krivoy Rog; limonite - Fe 2 O 3 * nH 2 O contém até 60% de ferro, depósitos são encontrados na Crimeia; pirita - FeS 2 contém aproximadamente 47% de ferro, depósitos são encontrados nos Urais. (Trabalhando com mapas de contorno).

Qual é o papel do ferro na vida humana e vegetal?

Os bioquímicos descobriram o importante papel do ferro na vida das plantas, animais e humanos. Fazendo parte de um composto orgânico extremamente complexo chamado hemoglobina, o ferro determina a cor vermelha dessa substância, que por sua vez determina a cor do sangue de humanos e animais. O corpo de um adulto contém 3 g de ferro puro, 75% do qual faz parte da hemoglobina. O principal papel da hemoglobina é a transferência de oxigênio dos pulmões para os tecidos e na direção oposta - CO 2.

As plantas também precisam de ferro. Faz parte do citoplasma, participa do processo de fotossíntese. As plantas cultivadas em substrato livre de ferro têm folhas brancas. Uma pequena adição de ferro ao substrato - e eles ficam verdes. Além disso, vale a pena manchar uma folha branca com uma solução de sal contendo ferro, e logo o local manchado fica verde.

Então, pela mesma razão - a presença de ferro em sucos e tecidos - as folhas das plantas ficam verdes alegremente e as bochechas de uma pessoa coram intensamente.

Aproximadamente 90% dos metais utilizados pela humanidade são ligas à base de ferro. Há muito ferro fundido no mundo, cerca de 50 vezes mais que o alumínio, sem falar em outros metais. As ligas à base de ferro são universais, tecnologicamente avançadas, acessíveis e baratas. Há muito que o ferro é a base da civilização.

3. Poste coisas para casa

14, ex. No. 6, 8, 9 (de acordo com o livro de exercícios para o livro de O.S Gabrielyan “Chemistry 9”, 2003).

4. Consolidação do material estudado

1. Usando o diagrama de referência escrito no quadro, conclua: o que é ferro e quais são suas propriedades?
2. Ditado gráfico (preparar previamente folhetos com linha reta traçada, divididos em 8 segmentos e numerados de acordo com as questões do ditado. Marcar com um “^” no segmento o número da posição considerada correta).

Opção 1.

1. O ferro é um metal alcalino ativo.
2. O ferro é facilmente forjado.
3. O ferro faz parte da liga de bronze.
4. O nível de energia externo de um átomo de ferro tem 2 elétrons.
5. O ferro interage com ácidos diluídos.
6. Com halogênios forma haletos com um estado de oxidação de +2.
7. O ferro não interage com o oxigênio.
8. O ferro pode ser obtido por eletrólise do seu sal fundido.

1	2	3	4	5	6	7	8

Opção 2.

1. O ferro é um metal branco prateado.
2. O ferro não tem a capacidade de ser magnetizado.
3. Os átomos de ferro exibem propriedades oxidantes.
4. O nível de energia externo de um átomo de ferro tem 1 elétron.
5. O ferro desloca o cobre das soluções de seus sais.
6. Com halogênios, forma compostos com um estado de oxidação de +3.
7. Com uma solução de ácido sulfúrico forma sulfato de ferro (III).
8. O ferro não corrói.

1	2	3	4	5	6	7	8

Depois de concluir a tarefa, os alunos alteram seu trabalho e o verificam (as respostas do trabalho são afixadas no quadro ou mostradas no projetor).

Critérios de marcação:

• "5" - 0 erros,
• “4” - 1-2 erros,
• "3" - 3-4 erros,
• "2" - 5 ou mais erros.

Livros usados

1. Gabrielyan O.S. Química 9º ano. – M.: Abetarda, 2001.
2. Gabrielyan O.S. O livro para o professor. – M.: Abetarda, 2002.
3. Gabrielyan O.S. Química 9º ano. Pasta de trabalho. – M.: Abetarda, 2003.
4. Setor de educação. Resumo de artigos. Edição 3. - M.: MGIU, 2002.
5. Malyshkina V. Química divertida. - São Petersburgo, "Trigon", 2001.
6. Materiais programáticos. Química 8-11 graus. – M.: Abetarda, 2001.
7. Stepin B.D., Alikberova L.Yu. Livro de química para leitura em casa. – M.: Química, 1995.
8. Estou indo para a aula de química. O livro para o professor. – M.: “Primeiro de Setembro”, 2000.

Formulários

Você conhece isso?

Ferro é um dos elementos mais importantes da vida. O sangue contém ferro, e é o ferro que determina a cor do sangue, bem como sua principal propriedade - a capacidade de ligar e liberar oxigênio. Essa habilidade é possuída por um composto complexo - heme - parte integrante da molécula de hemoglobina. Além da hemoglobina, o ferro em nosso corpo também está na mioglobina, uma proteína que armazena oxigênio nos músculos. Existem também enzimas que contêm ferro.

Perto da cidade de Delhi, na Índia, há uma coluna de ferro sem a menor mancha de ferrugem, embora sua idade seja de quase 2.800 anos. Trata-se da famosa coluna Kutub, com cerca de sete metros de altura e 6,5 toneladas, cuja inscrição na coluna diz que foi erguida no século IX. BC e. A ferrugem do ferro - a formação do metahidróxido de ferro - está associada à sua interação com a umidade e o oxigênio atmosférico.

No entanto, esta reação, na ausência de várias impurezas no ferro, e principalmente carbono, silício e enxofre, não ocorre. A coluna era feita de metal muito puro: o ferro na coluna era 99,72%. Isso explica sua durabilidade e resistência à corrosão.

Em 1934, um artigo apareceu no "Mining Journal" "Melhoria do ferro e do aço por... ferrugem no solo". O método de transformar ferro em aço através da ferrugem na terra é conhecido pelas pessoas desde os tempos antigos. Por exemplo, os circassianos no Cáucaso enterraram tiras de ferro no chão e, depois de cavar depois de 10 a 15 anos, forjaram seus sabres, que poderiam até cortar um cano de arma, escudo e ossos do inimigo.

Hematita

Hematita, ou minério de ferro vermelho - o principal minério do principal metal do nosso tempo - o ferro. O teor de ferro nele atinge 70%. A hematita é conhecida há muito tempo. Na Babilônia e no Egito Antigo, era usado em joalheria, para a fabricação de sinetes, junto com a calcedônia servia como material preferido como pedra esculpida. Alexandre, o Grande, tinha um anel incrustado com hematita, que ele acreditava torná-lo invulnerável em batalha. Na antiguidade e na Idade Média, a hematita era conhecida como um remédio para parar o sangue. O pó deste mineral tem sido usado para produtos de ouro e prata desde os tempos antigos.

O nome do mineral vem do grego detalhe- sangue, que está associado à cor cereja ou vermelho-cera do pó desse mineral.

Uma característica importante do mineral é a capacidade de reter a cor e transferi-la para outros minerais, que recebem até mesmo uma pequena mistura de hematita. A cor rosa das colunas de granito da Catedral de Santo Isaac é a cor dos feldspatos, que, por sua vez, são pintados com hematita finamente pulverizada. Os padrões pitorescos de jaspe usados ​​na decoração das estações de metrô da capital, os cornelians laranja e rosa da Crimeia, os intercalares vermelho-coral de silvin e carnalita nos estratos de sal - todos devem sua cor à hematita.

A tinta vermelha há muito é feita de hematita. Todos os afrescos famosos feitos há 15-20 mil anos - o maravilhoso bisão da caverna de Altamira e os mamutes da famosa caverna do Cabo - são feitos com óxidos marrons e hidróxidos de ferro.

Magnetita

Magnetita, ou minério de ferro magnético - um mineral contendo 72% de ferro. É o minério de ferro mais rico. A coisa notável sobre este mineral é o seu magnetismo natural - a propriedade devido à qual foi descoberto.

De acordo com o cientista romano Plínio, a magnetita recebeu o nome do pastor grego Magnes. Magnes pastava o rebanho perto da colina acima do rio. hindu na Tessália. De repente, um cajado com ponta de ferro e sandálias forradas de pregos foi atraído para si por uma montanha composta de sólida pedra cinzenta. O mineral magnetita, por sua vez, deu o nome ao ímã, ao campo magnético e a todo o misterioso fenômeno do magnetismo, que vem sendo estudado de perto desde os tempos de Aristóteles até os dias de hoje.

As propriedades magnéticas deste mineral ainda são usadas hoje, principalmente para procurar depósitos. Foi assim que foram descobertos depósitos de ferro únicos na área da Anomalia Magnética de Kursk (KMA). O mineral é pesado: uma amostra de magnetita do tamanho de uma maçã pesa 1,5 kg.

Nos tempos antigos, a magnetita era dotada de todos os tipos de propriedades curativas e a capacidade de fazer milagres. Foi usado para extrair metal de feridas, e Ivan, o Terrível, entre seus tesouros, junto com outras pedras, manteve seus cristais comuns.

A pirita é um mineral semelhante ao fogo.

Pirita - um desses minerais, vendo o que você quer exclamar: "É mesmo?" É difícil acreditar que a mais alta classe de corte e polimento que nos impressiona em produtos feitos pelo homem, em cristais de pirita, seja um presente generoso da natureza.

Pirita recebeu o nome da palavra grega "pyros" - fogo, que está associado à sua propriedade de acender quando atingido por objetos de aço. Este belo mineral impressiona com uma cor dourada, um brilho brilhante nas bordas quase sempre claras. Devido às suas propriedades, a pirita é conhecida desde os tempos antigos e, durante as epidemias da corrida do ouro, a pirita brilha em um veio de quartzo virou mais de uma cabeça quente. Mesmo agora, os amantes de pedra novatos muitas vezes confundem pirita com ouro.

A pirita é um mineral onipresente: é formada a partir de magma, de vapores e soluções, e até de sedimentos, cada vez em formas e combinações específicas. É conhecido um caso em que, ao longo de várias décadas, o corpo de um mineiro que caiu numa mina se transformou em pirita. Há muito ferro na pirita - 46,5%, mas é caro e não lucrativo extraí-lo.