Железо как химический элемент

Содержание:

1. Физические свойства железа
2. Распространенность железа в природе
3. Химические свойства железа
4. Реакции железа с веществами
5. Коррозия железа
6. Промышленное производство железа

Физические свойства железа

Железо - серебристо-серый металл, который обладает большой прочностью, пластичностью и ковкостью. Кроме того, оно является ферромагнитным, то есть обладает сильными магнитными свойствами. Плотность железа составляет 7,87 г/см^3, а его температура плавления равна 1539°C.

Распространенность железа в природе

Железо является вторым по распространенности металлом после алюминия. В природе оно может встречаться в свободном виде только в метеоритах. Наиболее важные природные соединения железа включают красный железняк Fe2O3, бурый железняк Fe2O3∙3H2O, магнитный железняк Fe3O4 (FeO∙Fe2O3) и железный колчедан FeS2. Кроме того, соединения железа можно обнаружить и в живых организмах.

Химические свойства железа

В атоме железа валентные электроны находятся на последнем (4s(2)) и предпоследнем (3d(6)) электронных слоях. При возбуждении атома один из электронов переходит на свободную 4p-орбиталь. В химических реакциях железо проявляет степени окисления +2, +3 и +6, отдавая свои электроны.

Реакции железа с веществами

Железо играет роль восстановителя в реакциях с другими веществами. При обычной температуре оно не взаимодействует с самыми сильными окислителями, однако при нагревании активно реагирует с кислородом, галогенами и серой. При этом образуются оксид железа (II, III) Fe2O3, галогениды железа (III) FeCl3 и сульфид железа (II) FeS. При еще большем нагревании железо вступает в реакцию с углеродом, кремнием и фосфором, образуя карбид железа Fe3C, силицид железа Fe3Si и фосфид железа (II) Fe3P2. Железо также реагирует со сложными веществами, такими как вода и кислоты.

Коррозия железа

На воздухе в присутствии влаги железо подвержено коррозии, образуя ржавчину (Fe(OH)3). Кроме того, оно может вытеснять водород из разбавленных соляной и серной кислот, а также взаимодействовать с водой при высокой температуре. Железо также может быть пассивировано концентрированной серной и азотной кислотами, при этом образуются соответственно сульфат железа (III) и нитрат железа (III). Железо также способно вытеснять из растворов солей металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений правее его.

Промышленное производство железа

Железо восстанавливают из железных руд в промышленности с использованием кокса и оксида углерода (II). Процесс происходит в доменных печах.