Темір, оның физикалық және химиялық қасиеттері

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

Темір, оның физикалық және химиялық қасиеттері, алынуы және қолданылуы. Домна өндірісі. Темірдің құймалары. Темір реттік нөмірі - 26, электрондық формуласы 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁶ 4s ² . Темір атомында валенттілік электрондары соңғы электрондық қабатта (4s ² ) және соңғы қабат алдындағы қабатта (3d ⁶ ) орналасады. Химиялық реакция барысында темір бұл электрондарды беріп жіберіп +2, +3 және кейбір кезде +6 тотығу дәрежелерін көрсете алады.

Физикалық қасиеттері. Темір - жылтыр сұр түсті металл, жоғары магниттік, иілгіштік, созылмалылық қасиет көрсетеді. Темірдің тығыздығы - 7, 87 г/см ³ және балқу температурасы 1539 ⁰ С.

Химиялық қасиеттері. Химиялық реакцияларда темір тотықсыздандырғыш болып табылады. Алайда, қалыпты температурада ол ең күшті тотықтырғыштармен де әрекеттеспейді (галогендермен, оттекпен, күкіртпен) . Олармен тек қыздырғанда ғана реакциялық қабілет көрсетеді:

20160508_022901 (1)

Өте жоғары температурада темір көміртегі, кремний және фосформен әрекеттеседі:

20160508_022920 Темір ылғалды ауада тез тотығады:

Темір металдардың электрохимиялық кернеу қатарының ортасында орналасқан, сол себепті орташа активті металл болып табылады. Темірдің тотықсыздандырғыштық қасиеті сілтілік, сілтілікжер металдары мен алюминийге қарағанда аз. Темір тек жоғары температурада ғана сумен әрекеттеседі:

3Fe + 4H ₂ O = Fe ₃ O ₄ + 4H ₂ ↑

Темір сұйылтылған күкірт және тұз қышқылымен сутегін бөле әрекеттеді:

Fe + 2HCl = FeCl ₂ + H ₂ ↑

Fe + H ₂ SO ₄ = FeSO ₄ + H ₂ ↑

Бөлме температурасында темір концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттеспейді, себебі қышқыл оны пассивтендіреді. Қыздырғанда концентрлі күкірт қышқылы темірді темір сульфатына дейін тотықтырады:

2Fe + 6H ₂ SO ₄ = Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ + 3SO ₂ ↑ + 6H ₂ O

Сұйылтылған азот қышқылы темірді темір нитратына дейін тотықтырады:

Fe + 4HNO ₃ = Fe(NO ₃ ) ₃ + NO↑ + 2H ₂ O

Концентрлі азот қышқылы темірді пассивтендіреді.

Темір электрохимиялық кернеу қатарында өзінің оң жағында орналасқан металдарды олардың ерітінділерінен ығыстырып шығарады:

Fe + CuSO ₄ = FeSO ₄ + Cu

Алынуы. Өндірісте темірді домна пешінде темір рудаларын көміртегімен (кокспен) және көміртек монооксидімен тотықсыздандыру арқылы алады:

20160508_022853 (1)

Қолданылуы. Темірдің маңызды балқымалары - шойын мен болат - қазіргі заманғы өндірістің барлық салаларының негізгі конструкциялық материалдары болып табылады.

Темір адам және жануар организмінің негізгі микроэлементтерінің бірі. Ол гемоглобин, миоглобин, әртүрлі ферменттер мен бүйрек пен көкбауырда болатын күрделі темір - белоктық комплекстердің құрамына кіреді. Темір қанайналым органдарының қызметін жақсартады.

Домна өндірісі - металлургия зауыттарында темір рудаларын тотықсыздандыра балқыту арқылы шойын өндіру. Домна пештерінде қорыту процесі кокстің көмегімен жүргізіледі. Пешке үрленген ауа кокстің жануын, қорыту процесіне қажетті жылу мен жоғары температураны қамтамасыз етеді. Қазіргі заманғы домна пеші - металлургия өндірісіндегі ең ірі әрі ең жоғары дәрежеде механикаландырылған агрегат. Ол шихтаны тиеу, ауаны қыздыру, оны пешке үрлеу, қорыту процесінің өнімдерін жинау және тасымалдау үшін қажетті өте күрделі механизмдермен, автоматты құралдармен жабдықталған. Домна пешінде жүзеге асырылатын процестер үздіксіз жүреді. Ең үлкен домна пешінің пайдалы көлемі 2700 м³. Теміртауда осындай бір пеш іске қосылған. 9-бесжылдықта көлемі 5000 м³ болатын домна пеші салынды. Домна пеші темір-бетонды фундаментке орнатылған көлденең қимасы дөңгелек биік шахта түрінде жасалады. Пештің негізгі бөліктері: колошник, шахта, пеш күймесі, пеш иіні және көрік. Шахта, пеш күймесі және пеш иіні жоғары сапалы шамот кірпішінен, ал көрік пен пештің табаны құрамында глиноземнің мөлшері көп кірпіштен немесе көміртекті болатты блоктардан қаланады. Пештің табанынан 600-1000 мм биіктікте шойын мен төменгі шлакты құйып алатын науа, одан 1400-1600 мм биіктікте шлак құйып алатын екі науа, ал көріктің жоғарғы бөлігінде ыстық ауа үрлейтін фурма, пештің күмбезінде домна газын алып кету үшін газ шығарғыштар және екі конустан тұратын шихта тиегіш аппарат орналасқан.

Темір құймалары. Болат - темірдің көміртек (2%-ке дейін) және басқа элементтермен қорытпасы, темірдің көміртегі және басқа элементтермен қосылып жасалған деформацияланатын қорытпасы.

Болат - өндіру технологиясына байланысты, қорытпа құрамында көміртектен басқа марганец, кремний, күкірт, фосфор т. б. қосалқы элементтер болады. Мұндай болатты көміртекті болат деп атайды. Болат сапасын арттыру үшін, қорытпа құрамына хром, никель, молибден, ванадий вольфрам, марганец, кремний т. б. элементтер қосылады. Мұндай қорытпа легирленген болат деп аталады. Болат - қара металлургия өндірісінің негізі - машина жасау өнеркәсібі мен құрылыста пайдаланылатын негізгі материал. Пайдалану саласына қарай, болатты басты-басты төрт топқа бөлуге болады :

Құрылыстық болат. Әдетте, прокат күйінде құрылыс конструкцияларының әртүрлі элементтері мен вагон, кеме жасауда қолданылады.
Машина жасау болатынан негізінен әр түрлі машина бөлшектері жасалады. Ол үшін термиялық өңдеу мен химиялық-термиялық өңдеуден өтеді.
Аспаптық болат әр түрлі кесу, өлшеу, штамп аспаптарын жасауға пайдаланылады.
Айырықша-физикалық қасиеттері бар болат кәбінесе электр техникасы, химия, әскери техникаларын жасауда пайдаланылады.

Шойын туралы алғашқы деректер б. д 6-ғасырына келеді. Қытайда жоғары фосфорлы темір рудаларының құрамында 7% фосфор бар шойын алып, әр түрлі бұйымдар құйған. Батыс Еуропада 14-ғасырда шойын өндіру домна пештері пайда болған кезде басталды. Алынған шойынды болат өндірісіне немесе қару-жарақ жасауға жұмсаған(пушка т. б. ) . Ресейде шойын өндірісі 16-ғасырда басталды, бұдан ол дамып І Петр кезінде барлық елдерді басып озды, бірақ жүздеген жылдардан соң, Батыс Еуропа елдерінен қалып қояды. Тек 18-ғасырдың екінші жартысында вагранкалардың пайда болуы, құю цехтарының домна цехтарына бүлінуіне әкелді, яғни, шойын құю өндірісінің дамуынан бастады. 19-ғасырдығ басында соғылатын шойындарды өндіру қажеті туады. 20-ғасырдың екңінші жартысында шойындарды легерлеу тәсілдерін қолдана бастайды, ал бұл болса, шойынның қасиетін жоғарылатып, арнаулы қасиеттері бар шойындарды қолдануға мүмкіндік бере бастады(тозуға төзімді, коррозияға төзімді) .

Ақ шойын - барлық көміртегі (массалық үлесі 6. 67) цементит түрінде болады. Бұл шойынның беріктік, үйкеліске беріктік, қаттылық, морттық қасиеттері жоғары болып келеді. Шойыннығ морттық қасиеті құрамындағы көміртектің мөлшерінің артуына байланысты болатқа өңдеуге арналған. Ақ шойын соқаның пышағын, диірменнің шарларын соғылатын шойын алу үшін қолданады. Ақ шойындар тез сынғыш, өте қатты және морттылығы жоғары, кескіш аспаппен жақсы өңделмейді, сондықтан ақ шойын деталь жасауға қоллданылмай қайта өғделетін шойын ретінде, яғни, болат жасауға қолданылады

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.