VIII Б топша элементтері. Темір, оның қосылыстары, химиялық қасиеттері, қолданылуы.

Темір

Темір (лат. Ferrum) Fe. Темір екі жағдайда кездеседі. Оның бірі — жердің өзінен пайда болған жерлік (теллурлық) темір, екіншісі — аспаннаң метеорит түрінде жерге түскен космостық темір. Химиялық құрамы. Теллурлық темірдің қоспалары кебінесе Ni, Co, Cu; аздаған Mn, С, S, Р, Pt, As т. б. болады. Табиғатта химиялық құрамы өте күрделі болып кездесетін элементтердің бірі — темір. Бірақ кейін жүргізілген химиялық анализге қарағанда теллурлық темір көбінесе таза болып шыққан. Оның қоспасында орта есеппен 0,6%-ке дейін Ni, 0,4%-ке дейін Cu, 0,3%-ке дейін Co болған.

Пайда болуы. Қосылыстары: Теллурлық таза темірдің сирек табылғандары негізді және ультранегізді магмалық жыныстармен байланысты болады. Өте ірі таза темір кендері Гренландияның батыс жағасындағы Диско аралының Уифаке базальттарында және Германиядағы Кассель қаласының қасында ұшырасқан. Сонымен бірге осы екі кен орындарында пирротин (FeS) және когенит (Ғе3С — темір карбиді) кездеседі. Тегінде темірдің жаратылысы осы минералдармен байланысты болу керек. Өзгерілген (серпентинделген) ультранегізді жыныстарда темір өте ұсақ түйіршіктер түрінде бірнеше рет кездескен. Сонымен қатар оның парагенезисті пирротиннен, кейде магнетиттен шыққаны да анықталды, яғни солардың оттегінен тотықсыздану реакциясынан шығады. Сондай-ақ кварцты тақта тастардан экзогендік жолмен шашыранды түрде шыққан темір де бар (Борнео аралы). Тас көмірдің өртенуінің арқасында және шымтезек заттары арасында да темір пайда болады деген пікір бар. Бұл айтылған теллурлық темірден басқа аспан кеңістігінен келген таза метеорит темір кесектері кездеседі. Оны космостық темір деп атайды. Метеорит темірінің бір өзгешелігі — оның ішкі құрылысы ромбылы решетка болып келеді. Ондай құрылыс метеорит темірінін бетін тегістеп өңдегенде байқалады. Оны алғашқы байқаушының аты бойынша видмагнитет фигурасы деп атайды. Темір барлық ірі өнеркәсіп пен машина жасау өндірісінің негізгі металы болып табылады. Темір кендері туралы кейін айтылады. Өйткені жеке элемент түрінде кездесетін темірдің өндірістік маңызы жоқ, тек минералогиялық қана маңызы бар. Темір кені көбіне тотық түрінде кездеседі

Химиялық қасиеттері:

Для железа характерны степени окисления железа — +2 и +3.

Степени окисления +2 соответствует чёрный оксид FeO и зелёный гидроксид Fe(OH)2. Они имеют основный характер. В солях Fe(+2) присутствует в виде катиона. Fe(+2) — слабый восстановитель.

Степени окисления +3 соответствуют красно-коричневый оксид Fe₂O₃ и коричневый гидроксид Fe(OH)3. Они носят амфотерный характер, хотя и кислотные, и основные свойства у них выражены слабо. Так, ионы Fe³+ нацело гидролизуются даже в кислой среде. Fe(OH)3 растворяется (и то не полностью), только в концентрированных щелочах. Fe2O3 реагирует со щелочами только при сплавлении, давая ферриты (формальные соли кислоты несуществующей в свободном виде кислоты HFeO2):

Железо (+3) чаще всего проявляет слабые окислительные свойства.

Степени окисления +2 и +3 легко переходят между собой при изменении окислительно-восстановительных условий.

Кроме того, существует оксид Fe3O4, формальная степень окисления железа в котором +8/3. Однако этот оксид можно также рассматривать как феррит железа (II) Fe+2(Fe+3O₂)₂.

Также существует степень окисления +6. Соответствующего оксида и гидроксида в свободном виде не существует, но получены соли — ферраты (например, K₂FeO₄). Железо (+6) находится в них в виде аниона. Ферраты являются сильными окислителями.

Қолданылуы:

· Железо является основным компонентом сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов.

· Железо может входить в состав сплавов на основе других металлов — например, никелевых.

· Магнитная окись железа (магнетит) — важный материал в производстве устройств долговременной компьютерной памяти: жёстких дисков, дискет и т. п.

· Ультрадисперсный порошок магнетита используется во многих черно-белых лазерных принтерах в смеси с полимерными гранулами в качестве тонера. Здесь одновременно используется чёрный цвет магнетита и его способность прилипать к намагниченному валику переноса.

· Уникальные ферромагнитные свойства ряда сплавов на основе железа способствуют их широкому применению в электротехнике для магнитопроводов трансформаторов и электродвигателей.

· Хлорид железа(III) (хлорное железо) используется в радиолюбительской практике для травления печатных плат.

· Семиводный сульфат железа (железный купорос) в смеси с медным купоросом используется для борьбы с вредными грибками в садоводстве и строительстве.

· Железо применяется в качестве анода в железо-никелевых аккумуляторах, железо-воздушных аккумуляторах.

· Водные растворы хлоридов двухвалентного и трёхвалентного железа, а также его сульфатов используются в качестве коагулянтов в процессах очистки природных и сточных вод на водоподготовке промышленных предприятий.