Темір – белгілі химиялық элемент. Орташа реактивтілігі бар металдарға жатады. Біз осы мақалада темірдің қасиеттері мен қолданылуын қарастырамыз.
Табиғатта таралу
Темірді қамтитын минералдардың өте көп саны бар. Ең алдымен, бұл магнетит. Ол жетпіс екі пайыз темір. Оның химиялық формуласы: Fe3O4. Бұл минерал магнитті темір рудасы деп те аталады. Оның ашық сұр түсі бар, кейде қою сұр, қараға дейін, металл жылтырлығы бар. Оның ТМД елдері арасындағы ең ірі кен орны Оралда орналасқан.
Темір мөлшері жоғары келесі минерал – гематит – ол жетпіс пайыз осы элементтен тұрады. Оның химиялық формуласы: Fe2O3. Оны қызыл темір кені деп те атайды. Оның қызыл-қоңырдан қызыл-сұрға дейін түсі бар. ТМД елдері аумағындағы ең ірі кен орны Кривой Рогта орналасқан.
Темір құрамы бойынша үшінші минерал лимонит. Мұнда темір жалпы массаның алпыс пайызын құрайды. Бұл кристалды гидрат, яғни су молекулалары оның кристалдық торына тоқылған,оның химиялық формуласы Fe2O3•H2O. Аты айтып тұрғандай, бұл минерал сары-қоңыр түсті, кейде қоңыр түсті болады. Бұл табиғи очердің негізгі компоненттерінің бірі және пигмент ретінде қолданылады. Оны қоңыр темір тас деп те атайды. Ең үлкен оқиғалар - Қырым, Орал.
Сидеритте, темірдің қырық сегіз пайызы шпат деп аталатын темір кені. Оның химиялық формуласы: FeCO3. Оның құрылымы гетерогенді және бір-бірімен байланысқан түрлі түсті кристалдардан тұрады: сұр, бозғылт жасыл, сұр-сары, қоңыр-сары және т.б.
Темір құрамындағы ең соңғы табиғи минерал – пирит. Оның келесі химиялық формуласы бар: FeS2. Ондағы темір жалпы массаның қырық алты пайызын құрайды. Күкірт атомдарының арқасында бұл минерал алтын сары түске ие.
Қарастырылған минералдардың көпшілігі таза темір алу үшін қолданылады. Сонымен қатар, гематит табиғи тастардан зергерлік бұйымдар жасауда қолданылады. Пирит қосындыларын лапис лазули зергерлік бұйымдарынан табуға болады. Сонымен қатар, темір табиғатта тірі ағзалардың құрамында кездеседі - ол жасушаның маңызды құрамдастарының бірі болып табылады. Бұл микроэлемент адам ағзасына жеткілікті мөлшерде жеткізілуі керек. Темірдің емдік қасиеттері көбінесе бұл химиялық элемент гемоглобиннің негізі болып табылатындығына байланысты. Сондықтан феррумды қолдану қанның күйіне, демек, тұтастай алғанда бүкіл ағзаға жақсы әсер етеді.
Темір: физикалық және химиялық қасиеттері
Осы екі үлкен бөлімді ретімен қарастырайық. Темірдің физикалық қасиеттері оның сыртқы түрі, тығыздығы, балқу температурасы және т.б.. Яғни заттың физикамен байланысты барлық ерекшелік белгілері. Темірдің химиялық қасиеттері оның басқа қосылыстармен әрекеттесу қабілеті болып табылады. Біріншіден бастайық.
Темірдің физикалық қасиеттері
Қалыпты жағдайда таза күйінде қатты зат. Оның күміс-сұр түсі және айқын металл жылтырлығы бар. Темірдің механикалық қасиеттеріне Mohs шкаласы бойынша қаттылық деңгейі жатады. Ол төртке тең (орташа). Темір жақсы электр және жылу өткізгіштікке ие. Соңғы мүмкіндікті суық бөлмедегі темір затты ұстау арқылы сезінуге болады. Бұл материал жылуды жылдам өткізетіндіктен, ол қысқа уақыт ішінде теріңіздегі жылудың көп бөлігін сіңіріп, салқындық сезімін тудырады.
Мысалы, ағашты ұстағанда оның жылу өткізгіштігі әлдеқайда төмен екенін атап өтуге болады. Темірдің физикалық қасиеттері оның балқу және қайнау температуралары болып табылады. Біріншісі - 1539 градус, екіншісі - 2860 градус Цельсий. Темірдің сипатты қасиеттері жақсы икемділік пен балқитындығы деп қорытынды жасауға болады. Бірақ бұл бәрі емес.
Сонымен қатар темірдің физикалық қасиеттеріне оның ферромагнетизмі жатады. Бұл не? Магниттік қасиеттерін біз күн сайын тәжірибелік мысалдарда байқайтын темір - осындай жалғыз металл.бірегей ерекшелік. Бұл бұл материалдың магнит өрісінің әсерінен магниттелуі мүмкін екендігіне байланысты. Ал соңғысының әрекеті тоқтағаннан кейін магниттік қасиеті енді ғана қалыптасқан темір ұзақ уақыт бойы магнит болып қалады. Бұл құбылысты осы металдың құрылымында қозғалуға қабілетті көптеген бос электрондардың болуымен түсіндіруге болады.
Химия тұрғысынан
Бұл элемент активтілігі орташа металдарға жатады. Бірақ темірдің химиялық қасиеттері барлық басқа металдарға тән (электрохимиялық қатардағы сутегінің оң жағында орналасқандардан басқа). Ол заттардың көптеген кластарымен әрекеттесуге қабілетті.
Қарапайым бастаңыз
Феррум оттегімен, азотпен, галогендермен (йод, бром, хлор, фтор), фосфор, көміртекпен әрекеттеседі. Ең алдымен оттегімен реакцияларды қарастыру керек. Темірді өртеген кезде оның оксидтері түзіледі. Реакция жағдайларына және екі қатысушы арасындағы пропорцияларға байланысты олар әртүрлі болуы мүмкін. Мұндай әрекеттесулердің мысалы ретінде келесі реакция теңдеулерін келтіруге болады: 2Fe + O2=2FeO; 4Fe + 3O2=2Fe2O3; 3Fe + 2O2=Fe3O4. Ал темір оксидінің қасиеттері (физикалық және химиялық) оның алуан түріне қарай әртүрлі болуы мүмкін. Мұндай реакциялар жоғары температурада болады.
Келесі - азотпен әрекеттесу. Бұл тек қана болуы мүмкінқыздыруға ұшырайды. Егер алты моль темір мен бір моль азот алсақ, екі моль темір нитриді шығады. Реакция теңдеуі келесідей болады: 6Fe + N2=2Fe3N.
Фосформен әрекеттескенде фосфид түзіледі. Реакцияны жүргізу үшін келесі компоненттер қажет: үш моль темір үшін - бір моль фосфор, нәтижесінде бір моль фосфид түзіледі. Теңдеуді келесідей жазуға болады: 3Fe + P=Fe3P.
Сонымен қатар жай заттармен реакциялардың ішінде күкіртпен әрекеттесуін де ажыратуға болады. Бұл жағдайда сульфидті алуға болады. Бұл заттың қалыптасу процесі жүретін принцип жоғарыда сипатталғанға ұқсас. Дәлірек айтқанда, қосу реакциясы пайда болады. Осы түрдегі барлық химиялық әрекеттесулер ерекше жағдайларды, негізінен жоғары температураны, сирек катализаторларды қажет етеді.
Темір мен галогендер арасындағы реакциялар химия өнеркәсібінде де жиі кездеседі. Бұл хлорлау, бромдау, йодтау, фторлау. Реакциялардың атауларынан көрініп тұрғандай, бұл тиісінше хлор/бромид/иодид/фторид түзу үшін темір атомдарына хлор/бром/йод/фтор атомдарын қосу процесі. Бұл заттар әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, феррум жоғары температурада кремниймен біріктіруге қабілетті. Химиялық қасиеттері әртүрлі болғандықтан, темір химия өнеркәсібінде жиі қолданылады.
Феррум және күрделі заттар
Қарапайым заттардан молекулалары екі немесе одан да көп заттардан тұратындарға көшейік.әртүрлі химиялық элементтер. Айта кету керек бірінші нәрсе - темірдің сумен реакциясы. Міне, темірдің негізгі қасиеттері. Суды темірмен бірге қыздырғанда негіздік оксид түзіледі (бір сумен әрекеттескенде гидроксид, басқаша айтқанда негіз түзетіндіктен осылай аталады). Сонымен, егер сіз екі компоненттің бір мольін алсаңыз, темір диоксиді мен сутегі сияқты заттар өткір иісі бар газ түрінде - сонымен бірге бір молярлық пропорцияда түзіледі. Мұндай реакцияның теңдеуін келесідей жазуға болады: Fe + H2O=FeO + H2. Осы екі компоненттің араласқан пропорцияларына байланысты темірдің ди- немесе триоксидін алуға болады. Бұл заттардың екеуі де химия өнеркәсібінде өте кең таралған және басқа да көптеген салаларда қолданылады.
Қышқылдармен және тұздармен
Темір металдардың электрохимиялық белсенділік қатарында сутегінің сол жағында орналасқандықтан, ол бұл элементті қосылыстардан ығыстыруға қабілетті. Бұған мысал ретінде темірді қышқылға қосқанда байқалатын орын басу реакциясын келтіруге болады. Мысалы, орташа концентрациядағы темір мен сульфат қышқылын (aka күкірт қышқылы) бірдей молярлық пропорцияда араластырсаңыз, нәтижесінде темір сульфаты (II) және сутегі бірдей молярлық пропорцияда болады. Мұндай реакция теңдеуі келесідей болады: Fe + H2SO4=FeSO4 + H 2.
Тұздармен әрекеттескенде темірдің қалпына келтіретін қасиеті пайда болады. Яғни, оның көмегімен тұздан белсенділігі төмен металды бөліп алуға болады. Мысалы, егербір моль мыс сульфаты мен бірдей мөлшерде темір алсаңыз, сол молярлық пропорцияда темір сульфатын (II) және таза мысты алуға болады.
Дене үшін құндылық
Жер қыртысындағы ең көп таралған химиялық элементтердің бірі – темір. Біз материяның қасиеттерін қарастырдық, енді оған биологиялық тұрғыдан қараймыз. Феррум жасушалық деңгейде де, бүкіл ағза деңгейінде де өте маңызды функцияларды орындайды. Ең алдымен, темір гемоглобин сияқты ақуыздың негізі болып табылады. Ол оттегін қан арқылы өкпеден барлық ұлпаларға, мүшелерге, дененің әрбір жасушасына, ең алдымен мидың нейрондарына тасымалдау үшін қажет. Сондықтан темірдің пайдалы қасиеттерін асыра бағалау мүмкін емес.
Қан түзілуіне әсер етуінен басқа, феррум қалқанша безінің толық жұмыс істеуі үшін де маңызды (бұл кейбіреулер ойлағандай йодты ғана қажет етпейді). Темір сонымен қатар жасушаішілік зат алмасуға қатысады, иммунитетті реттейді. Феррум әсіресе бауыр жасушаларында көп мөлшерде кездеседі, өйткені ол зиянды заттарды бейтараптандыруға көмектеседі. Ол сондай-ақ біздің ағзамыздағы көптеген ферменттердің негізгі компоненттерінің бірі болып табылады. Адамның күнделікті рационында осы микроэлемент оннан жиырма миллиграмға дейін болуы керек.
Темірге бай тағамдар
Олардың көпшілігі бар. Олар өсімдік және жануар текті. Біріншісі – жарма, бұршақ, жарма (әсіресе қарақұмық), алма, саңырауқұлақ (порчини), кептірілген жемістер, итмұрын, алмұрт, шабдалы,авокадо, асқабақ, бадам, құрма, қызанақ, брокколи, қырыққабат, көкжидек, қаражидек, балдыркөк және т.б. Екінші - бауыр, ет. Жүктілік кезінде құрамында темірі жоғары тағамдарды пайдалану әсіресе маңызды, өйткені дамып келе жатқан ұрықтың денесі дұрыс өсу мен даму үшін осы микроэлементтің көп мөлшерін қажет етеді.
Темір тапшылығының белгілері
Темір затының ағзаға тым аз түсуінің белгілері - шаршау, қолдар мен аяқтардың үнемі мұздауы, депрессия, шаш пен тырнақтың сынғыштығы, интеллектуалдық белсенділіктің төмендеуі, ас қорыту жүйесінің бұзылуы, төмен өнімділік және қалқанша безінің бұзылуы. Егер сіз осы белгілердің бірнешеуін байқасаңыз, диетаңызда темірге бай тағамдардың мөлшерін арттырғыңыз немесе құрамында темір бар витаминдер немесе қоспалар сатып алғыңыз келуі мүмкін. Сондай-ақ, егер сізде осы белгілердің кез келгені тым қатты байқалса, міндетті түрде дәрігерге қаралыңыз.
Өнеркәсіпте темірді пайдалану
Темірдің қолданылуы мен қасиеттері бір-бірімен тығыз байланысты. Өзінің ферромагнетизміне байланысты ол магниттер жасау үшін қолданылады - тұрмыстық мақсаттарда (сувенирлік тоңазытқыш магниттері және т.б.), күштірек - өнеркәсіптік мақсаттарда. Қарастырылып отырған металдың беріктігі мен қаттылығы жоғары болғандықтан, ол ежелден қару-жарақ, сауыт-сайман және басқа да әскери және тұрмыстық құралдар жасау үшін қолданылған. Айтпақшы, тіпті Ежелгі Египетте метеорит темір белгілі, қасиеттеріолар қарапайым металдардан жоғары. Сондай-ақ, мұндай ерекше темір ежелгі Римде қолданылған. Олар одан элиталық қару жасады. Метеорит металынан жасалған қалқан немесе қылыш өте бай және асыл адамның ғана болуы мүмкін.
Жалпы, біз осы мақалада қарастыратын металл осы топтың барлық заттарының ішінде ең көп қолданылатыны болып табылады. Одан ең алдымен болат пен шойын жасалады, олар өнеркәсіпте де, күнделікті өмірде де қажетті өнімнің барлық түрін өндіруге пайдаланылады.
Шойын – бұл темір мен көміртектің қорытпасы, оның құрамында екіншісі 1,7-ден 4,5 пайызға дейін болады. Егер екіншісі 1,7 пайыздан аз болса, онда мұндай қорытпа болат деп аталады. Егер композицияда шамамен 0,02 пайыз көміртегі болса, онда бұл қарапайым техникалық темір. Қорытпада көміртектің болуы оның беріктігін, ыстыққа төзімділігін және тот басуға төзімділігін арттыру үшін қажет.
Сонымен қатар, болат қоспалар ретінде көптеген басқа химиялық элементтерді қамтуы мүмкін. Бұл марганец, фосфор және кремний. Сондай-ақ, мұндай қорытпаға белгілі бір қасиеттер беру үшін хром, никель, молибден, вольфрам және басқа да көптеген химиялық элементтерді қосуға болады. Трансформаторлық болаттар ретінде құрамында кремнийдің көп мөлшері (шамамен төрт пайыз) болатын болат түрлері қолданылады. Құрамында марганец көп (он екі немесе он төрт пайызға дейін) бөлшектерді өндіруде қолданылады.темір жолдар, диірмендер, ұсақтағыштар және бөлшектері тез тозатын басқа құралдар.
Қорытпаның құрамына термиялық тұрақты болуы үшін молибден енгізіледі - мұндай болаттар аспаптық болаттар ретінде қолданылады. Сонымен қатар, пышақ және басқа да тұрмыстық құралдар түріндегі белгілі және жиі қолданылатын тот баспайтын болаттарды алу үшін қорытпаға хром, никель және титан қосу керек. Ал соққыға төзімді, берік, иілгіш болат алу үшін оған ванадий қосса жеткілікті. Ниобийдің құрамына енгізілген кезде коррозияға және химиялық агрессивті заттардың әсеріне жоғары төзімділікке қол жеткізуге болады.
Мақаланың басында айтылған магнетит минералы қатты дискілерді, жад карталарын және осы типтегі басқа құрылғыларды өндіру үшін қажет. Магниттік қасиеттеріне байланысты темірді трансформаторлардың, қозғалтқыштардың, электрондық бұйымдардың және т.б. құрылыстарында табуға болады. Сонымен қатар, темірді басқа металл қорытпаларына үлкен беріктік пен механикалық тұрақтылық беру үшін қосуға болады. Бұл элементтің сульфаты бақша шаруашылығында зиянкестермен күресу үшін қолданылады (мыс сульфатымен бірге).
Темір хлоридтері суды тазарту үшін қажет. Сонымен қатар, магнетит ұнтағы қара және ақ принтерлерде қолданылады. Пириттің негізгі қолданылуы одан күкірт қышқылын алу болып табылады. Бұл процесс зертханада үш кезеңде жүреді. Бірінші кезеңде темір оксиді мен күкірт диоксиді алу үшін темір пириті жағылады. Екінші қадам - диоксидті түрлендіруоттегінің қатысуымен күкіртті оның триоксидіне дейін. Ал соңғы кезеңде алынған затты катализаторлардың қатысуымен су буынан өткізіп, сол арқылы күкірт қышқылын алады.
Үтік алу
Бұл металл негізінен екі негізгі минералдан өндіріледі: магнетит пен гематит. Бұл темірді оның қосылыстарынан кокс түріндегі көміртегімен тотықсыздандыру арқылы жасалады. Бұл температура Цельсий бойынша екі мың градусқа жететін домна пештерінде жасалады. Сонымен қатар, темірді сутегімен азайтудың жолы бар. Бұл домна пешін қажет етпейді. Бұл әдісті жүзеге асыру үшін арнайы балшық алынады, ұсақталған кен араласады және шахталы пеште сутегімен өңделеді.
Қорытынды
Темірдің қасиеттері мен қолданылуы әртүрлі. Бұл біздің өміріміздегі ең маңызды металл болуы мүмкін. Адамзатқа белгілі бола отырып, ол сол кезде барлық құралдарды, сондай-ақ қару-жарақ жасау үшін негізгі материал болған қоланың орнын алды. Болат пен шойын өзінің физикалық қасиеттері, механикалық әсерге төзімділігі жағынан мыс-қалайы қорытпасынан көп жағынан жоғары.
Сонымен қатар, темір басқа металдарға қарағанда біздің планетамызда жиі кездеседі. Оның жер қыртысындағы массалық үлесі шамамен бес пайызды құрайды. Бұл табиғатта ең көп таралған төртінші химиялық элемент. Сондай-ақ, бұл химиялық элемент жануарлар мен өсімдіктер ағзасының қалыпты жұмыс істеуі үшін өте маңызды, ең алдымен гемоглобин оның негізінде құрылған. Темір маңызды микроэлемент болып табыладыбұл денсаулықты сақтау және органдардың қалыпты жұмыс істеуі үшін маңызды. Жоғарыда айтылғандардан басқа, бұл бірегей магниттік қасиеттерге ие жалғыз металл. Біздің өмірімізді темірсіз елестету мүмкін емес.
