Kimia dan sifat fisik dari besi

Besi - unsur kimia terkenal. Hal ini mengacu pada rata-rata logam reaktif. Sifat dan aplikasi dari besi akan dibahas dalam artikel ini.

Prevalensi di alam

Ada cukup sejumlah besar mineral, termasuk Ferrum. Pertama-tama, itu adalah magnetit. Dia tujuh puluh dua persen terdiri dari besi. rumus kimianya - Fe ₃ O _4. Mineral ini juga dikenal sebagai magnetit. Ini memiliki warna abu-abu terang, kadang-kadang dengan abu-abu gelap sampai hitam dengan kilap logam. Deposit-Nya yang terbesar terletak di Ural di CIS.

mineral berikutnya dengan kandungan zat besi yang tinggi - hematit - itu terdiri tujuh puluh persen dari elemen ini. rumus kimianya - Fe ₂ O _3. Hal ini juga disebut hematit. Ini memiliki warna dari merah-coklat sampai merah-abu-abu. Tambang terbesar di CIS di Kryvyi Rih.

Kandungan mineral ketiga FERRUM - limonit. Berikut besi shestdesyat persen dari total berat badan. kristal ini, yaitu dalam kisi kristal molekul air tenun nya, rumus kimianya - Fe ₂ O ₃ • H ₂ O. Seperti namanya, mineral ini memiliki warna kuning-kecoklatan, kadang-kadang coklat. Dia adalah salah satu komponen utama oker alam dan digunakan sebagai pigmen. Hal ini juga disebut limonit. Tempat terbesar terjadinya - Crimea, Ural.

The siderit, yang disebut siderit, empat puluh delapan persen Ferrum. rumus kimianya - FeCO _3. Strukturnya tidak homogen dan terdiri dari warna yang berbeda yang terhubung bersama-sama kristal: abu-abu, hijau pucat, abu-abu kuning, kuning-coklat, dan lain-lain.

Yang terakhir ini sering mineral alami dengan kandungan tinggi FERRUM - pirit. Ia memiliki rumus kimia FeS _2. Besi di dalamnya adalah empat puluh enam persen dari total berat badan. Karena atom belerang mineral memiliki warna kuning keemasan.

Banyak mineral yang diperiksa digunakan untuk menghasilkan besi murni. Selain itu, hematit digunakan dalam pembuatan perhiasan dari batu alam. inklusi pirit mungkin ada dalam perhiasan dari lapis lazuli. Selain itu, sifat besi ditemukan dalam komposisi organisme hidup - itu adalah salah satu komponen yang paling penting dari sel. elemen jejak ini harus masuk ke tubuh manusia dalam jumlah yang cukup. sifat obat dari besi sebagian besar karena fakta bahwa unsur kimia ini adalah dasar dari hemoglobin. Oleh karena itu, penggunaan Ferrum baik untuk kondisi darah, dan akibatnya seluruh organisme.

Hardware: fisik dan kimia sifat

Pertimbangkan urutan dua bagian besar ini. sifat fisik dari besi - penampilan, kepadatan, mencair titik, dll Artinya, semua fitur yang membedakan dari zat-zat yang berhubungan dengan fisika ... Sifat kimia dari besi - adalah kemampuannya untuk bereaksi dengan senyawa lain. Mari kita mulai dengan yang pertama.

Sifat fisik besi

Dalam bentuk murni pada kondisi normal adalah padat. Ini memiliki warna perak abu-abu dan kemilau logam diucapkan. sifat mekanik meliputi tingkat zat besi kekerasan pada skala Mohs. Hal ini sama dengan empat (rata-rata). Besi memiliki konduktivitas listrik yang baik dan konduktivitas termal. Fitur terakhir ini dapat dirasakan dengan menyentuh objek besi di ruang dingin. Karena bahan ini melakukan panas dengan cepat, dia dalam waktu singkat mengambil bagian besar dari kulit Anda, sehingga Anda merasa dingin. Menyentuh, misalnya, untuk pohon, perlu dicatat bahwa konduktivitas termal jauh lebih rendah. sifat fisik besi - yang leleh dan titik didih suhu. Yang pertama adalah 1539 derajat Celsius, dan yang kedua - 2860 derajat Celcius. Dapat disimpulkan bahwa sifat karakteristik besi - plastisitas yang baik dan fluiditas. Tapi itu tidak semua.

Juga dalam sifat fisik besi dan bagian dari itu adalah feromagnetik. Apa itu? Besi, sifat magnetik yang bisa kita lihat dalam contoh-contoh praktis setiap hari - satu-satunya logam yang memiliki ciri pembeda yang unik. Hal ini karena bahan aktif yang mampu magnet oleh medan magnet. Dan penghentian besi lalu, sifat magnetik yang baru saja dibentuk, untuk waktu yang lama tetap menjadi magnet itu sendiri. Fenomena ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa struktur logam hadir sejumlah elektron bebas, yang mampu bergerak.

Dalam hal kimia

Elemen ini berlaku untuk logam aktivitas rata-rata. Namun, besi kimia sifat khas untuk semua logam lainnya (selain yang yang di sebelah kanan hidrogen dalam seri elektrokimia). Hal ini dapat menanggapi banyak kelas zat.

Mari kita mulai dengan sederhana

Ferrum bereaksi dengan kilorodom, nitrogen, halogen (yodium, brom, klor, fluor), fosfor, karbon. Hal pertama yang perlu dipertimbangkan - reaksi dengan oksigenik. Ketika pembakaran Ferrum oksida terbentuk. Tergantung pada kondisi reaksi dan proporsi antara kedua pihak, mereka dapat bervariasi. Sebagai contoh interaksi tersebut dapat mengakibatkan persamaan reaksi berikut: 2Fe + O ₂ = 2FeO; 4Fe + 3O ₂ = 2Fe ₂ O _3; 3Fe + 2O ₂ = Fe ₃ O _4. Dan sifat-sifat oksida besi (baik fisik dan kimia) dapat bervariasi, tergantung pada varietas-nya. reaksi tersebut terjadi pada suhu tinggi.

Berikutnya - interaksi dengan nitrogen. Hal ini juga dapat terjadi hanya dalam kondisi pemanasan. Jika kita mengambil enam mol besi per mol nitrogen memperoleh dua mol nitrida besi. Persamaan reaksi adalah sebagai berikut: 6Fe + N ₂ = 2Fe ₃ N.

Dengan reaksi dengan fosfor terbentuk phosphide. Untuk reaksi, komponen tersebut diperlukan: tiga Ferrum mol - per mol fosfor, terbentuk sebagai hasil dari satu phosphide mol. persamaan dapat ditulis sebagai berikut: 3Fe + P = Fe ₃ P.

Selanjutnya, interaksi juga dapat diisolasi dari antara reaksi zat sulfur SD. Jadi adalah mungkin untuk mendapatkan sulfida. prinsip yang proses pembentukan substansi, mirip dengan yang dijelaskan di atas. Yakni, ada reaksi Selain itu. Untuk semua interaksi kimia semacam ini membutuhkan kondisi khusus, terutama di suhu tinggi, setidaknya - katalis.

Hal serupa juga terjadi dalam reaksi industri kimia antara besi dan halogen. Ini klorinasi, brominasi, iodinasi, fluorination. Seperti nama itu sendiri reaksi, proses bergabung dengan Ferrum atom atom klorin / bromin / yodium / fluoride untuk membentuk klorida / bromida / iodida / fluoride masing-masing. Bahan-bahan ini banyak digunakan dalam berbagai industri. Selanjutnya, zat besi mampu menghubungkan dengan silikon pada suhu tinggi. Karena kenyataan bahwa sifat-sifat kimia dari besi yang bervariasi, sering digunakan dalam industri kimia.

Ferrum dan zat kompleks

Dari zat sederhana lolos ke molekul yang terdiri dari dua atau lebih unsur kimia yang berbeda. Hal pertama yang menyebutkan - reaksi Ferrum dengan air. Ada ditunjukkan sifat dasar besi. Ketika air dipanaskan bersama-sama dengan besi membentuk oksida dasar (disebut begitu karena bentuk hidroksida, dengan kata lain saat berinteraksi dengan air yang sama - basis). Jadi, jika kita mengambil satu mol dari kedua komponen terbentuk zat-zat seperti zat besi dioksida dan gas hidrogen dengan bau menyengat - seperti dalam proporsi molar satu sampai satu. Persamaan reaksi tersebut dapat ditulis sebagai berikut: Fe + H ₂ O = FeO + H _2. Tergantung pada proporsi di mana untuk mencampur dua komponen, satu dapat memperoleh trioksida di- atau besi. Kedua agen ini sangat umum dalam industri kimia, dan juga digunakan di banyak industri lainnya.

Dengan asam dan garam

Sejak zat besi yang tersisa dari hidrogen dalam seri elektrokimia kegiatan logam, itu spososoben menggantikan elemen aktif senyawa. Contoh dari ini adalah reaksi substitusi yang dapat diamati saat menambahkan besi untuk asam. Misalnya, jika dicampur dalam proporsi molar yang sama dari besi dan asam sulfat (alias sulfat) rata konsentrasi, sebagai hasilnya kita memperoleh besi sulfat (II) dan hidrogen dalam proporsi molar yang sama. Persamaan reaksi seperti itu akan terlihat seperti ini: Fe + H ₂ SO ₄ = _FeSO4 + H _2.

Selama interaksi dengan garam besi diwujudkan mengurangi sifat. Artinya, menggunakannya dapat dibedakan dari garam logam kurang aktif. Sebagai contoh, jika kita mengambil satu mol sulfat tembaga dan Ferrum yang sama, kita bisa memperoleh besi sulfat (II) dan tembaga murni dalam proporsi molar yang sama.

Nilai untuk organisme

Salah satu yang paling umum dalam kerak unsur kimia - besi. Sifat materi yang telah kita dianggap, dan sekarang kita datang ke sana dari sudut pandang biologis. Ferrum memiliki fungsi yang sangat penting pada tingkat sel dan pada tingkat seluruh organisme. Terutama besi adalah dasar dari protein seperti itu hemoglobin. Hal ini diperlukan untuk transportasi oksigen oleh darah dari paru-paru ke seluruh jaringan, organ, untuk setiap sel tubuh, terutama ke neuron otak. Oleh karena itu, sifat menguntungkan dari besi tidak bisa terlalu ditekankan.

Selain itu mempengaruhi kroveobrazovanie, Ferrum juga penting untuk fungsi normal dari kelenjar tiroid (memerlukan tidak hanya yodium, karena beberapa percaya). Juga, besi yang terlibat dalam metabolisme intraseluler, mengatur sistem kekebalan tubuh. Lebih khusus zat besi dalam jumlah besar ditemukan dalam sel-sel hati, karena membantu untuk menetralkan zat-zat berbahaya. Ia juga merupakan salah satu komponen utama dari banyak jenis enzim dalam tubuh kita. Diet manusia sehari-hari harus mengandung sepuluh sampai dua puluh miligram elemen jejak.

Makanan yang kaya zat besi

Seperti banyak. Mereka makan baik tanaman dan hewan asal. Pertama - ini adalah sereal, kacang-kacangan, sereal (terutama gandum), apel, jamur (putih), buah-buahan kering, rosehip, pir, persik, alpukat, labu, almond, buah ara, tomat, brokoli, kubis, blueberry, blackberry, seledri, dll . Kedua - hati, daging. Penggunaan produk kandungan besi yang tinggi sangat penting selama kehamilan, sebagai tubuh janin terbentuk membutuhkan sejumlah besar mikronutrien untuk pertumbuhan dan perkembangan.

Tanda-tanda kekurangan zat besi dalam tubuh

Gejala jumlah terlalu sedikit dari Ferrum memasuki tubuh yang kelelahan, tangan beku konstan dan kaki, depresi, rambut rapuh dan kuku, pengurangan aktivitas intelektual, gangguan pencernaan, kinerja rendah, kerusakan kelenjar tiroid. Jika Anda melihat beberapa gejala ini, perlu untuk meningkatkan jumlah produk yang mengandung zat besi dalam diet Anda atau untuk membeli vitamin atau suplemen yang mengandung Ferrum. Juga, pastikan untuk berkonsultasi dengan dokter Anda jika gejala-gejala tersebut Anda merasa terlalu buruk.

Menggunakan Industri Ferrum

Aplikasi dan sifat dari besi erat terkait. Karena yang feromagnetik, digunakan untuk pembuatan magnet - baik lemah untuk keperluan rumah tangga (magnet souvenir di kulkas, dll ...) Dan lebih kuat - untuk keperluan industri. Karena kenyataan bahwa logam dianggap memiliki kekuatan tinggi dan kekerasan, dengan keantikannya digunakan untuk senjata, armor, dan instrumen militer dan domestik lainnya. By the way, di Mesir kuno telah dikenal besi meteorit dengan sifat unggul daripada logam konvensional. Juga besi khusus digunakan di Roma kuno. Dari itu menghasilkan senjata elit. Perisai atau pedang yang terbuat dari logam meroket, hanya bisa memiliki orang yang sangat kaya dan terhormat.

Umumnya, logam, yang kita bahas dalam artikel ini, adalah yang paling serbaguna dari semua bahan yang digunakan oleh kelompok. Pertama-tama, ia membuat baja dan besi, yang digunakan untuk produksi berbagai produk yang dibutuhkan dalam industri dan dalam kehidupan sehari-hari cor.

Besi cor disebut besi dan paduan karbon, dimana sekarang kedua 1,7-4,5 persen. Jika kedua adalah kurang dari 1,7 persen, maka jenis paduan dikenal sebagai baja. Jika karbon hadir dalam komposisi sekitar 0,02 persen, maka itu adalah besi komersial biasa. Kehadiran karbon dalam paduan dibutuhkan untuk memberikan kekuatan yang lebih besar, stabilitas termal, ketahanan terhadap karat.

Selanjutnya, dalam baja mungkin mengandung banyak unsur-unsur lain seperti kotoran. mangan ini, dan fosfor, dan silikon. Juga dalam jenis paduan untuk memberikan kualitas tertentu dapat ditambahkan kromium, nikel, molibdenum, tungsten, dan banyak unsur kimia lainnya. Jenis baja, di mana sejumlah besar silika hadir (sekitar empat persen), digunakan sebagai transformator. Mereka dalam komposisi yang banyak mangan (hingga dua belas atau empat belas persen) menemukan aplikasi dalam pembuatan bagian-bagian kereta api, pabrik, penggiling dan alat-alat lainnya, bagian dari yang tunduk pada abrasi yang cepat.

Molibdenum dimasukkan ke dalam komposisi paduan, untuk membuatnya lebih stabil secara termal - seperti baja yang digunakan dalam alat ini. Selain itu, untuk mendapatkan semua yang dikenal dan biasa digunakan dalam rumah tangga dalam bentuk pisau dan alat-alat rumah tangga lainnya baja tahan karat harus ditambahkan dalam paduan kromium, nikel dan titanium. Dan untuk mendapatkan dampak-tahan, kekuatan tinggi, keuletan, itu sudah cukup untuk menambah vanadium. Ketika masuk ke niobium dapat mencapai resistensi yang tinggi terhadap korosi dan zat kimia yang agresif.

magnetit mineral, yang disebutkan sebelumnya dalam artikel ini, Anda perlu untuk memproduksi hard drive, kartu memori dan perangkat lain dari jenis ini. Karena sifat magnetik dari besi dapat ditemukan dalam peralatan transformator, motor, dan produk elektronik lainnya. Selain itu, zat besi dapat menambahkan paduan logam lainnya untuk memberikan kekuatan yang lebih besar dan stabilitas mekanik. Sulfat elemen ini digunakan dalam hortikultura untuk mengendalikan hama (bersama dengan tembaga sulfat). Besi klorida sangat diperlukan dalam pemurnian air. Selanjutnya, bubuk magnetit digunakan dalam printer hitam-putih. Metode utama dari aplikasi pirit - berasal darinya asam sulfat. Proses ini berlangsung di laboratorium dalam tiga tahap. Pada langkah pirit pertama Ferrum dibakar untuk memberikan oksida besi dan sulfur dioksida. Langkah kedua adalah transformasi Sulfur dioksida di trioksida, dengan partisipasi oksigen. Dan tahap akhir bahan yang dihasilkan dilewatkan melalui uap air di hadapan katalis, dan dengan demikian untuk memberikan asam sulfat.

besi mendapatkan

Pada dasarnya logam aktif diekstrak dari dua mineral utama: magnetit dan hematit. Lakukan ini dengan penurunan besi dari senyawa karbon dalam bentuk kokas. Hal ini dilakukan dalam blast furnace, di mana suhu mencapai dua ribu derajat celcius. Selain itu, ada cara untuk mengembalikan Ferrum hidrogen. Untuk tujuan ini kehadiran opsional dari blast furnace. Untuk menerapkan metode ini membutuhkan tanah liat khusus, dicampur dengan bijih hancur dan diperlakukan dengan hidrogen di tungku poros.

kesimpulan

Sifat-sifat dan aplikasi dari besi bervariasi. Ini mungkin yang paling penting dalam logam kehidupan kita. Menjadi dikenal manusia, ia mengambil tempat perunggu, yang pada saat itu merupakan bahan utama untuk pembuatan alat-alat, dan senjata. Baja dan besi dalam banyak hal lebih unggul paduan tembaga dan timah dalam hal sifat fisik, ketahanan terhadap stres mekanik.

Selain itu, besi di planet kita adalah lebih umum daripada banyak logam lainnya. fraksi massa di kerak bumi hampir lima persen. Ini adalah unsur kimia yang paling berlimpah keempat di alam. Juga, unsur kimia ini sangat penting untuk fungsi normal tubuh hewan dan tumbuhan, terutama karena didasarkan pada hemoglobin dibangun. Besi adalah elemen jejak penting, penggunaan yang penting untuk kesehatan dan organ berfungsi normal. Selain di atas, itu adalah satu-satunya logam yang memiliki sifat magnetik yang unik. Tanpa Ferrum adalah mustahil untuk membayangkan hidup kita.