17. NS -원소 철, 일반 특성, 특성. 산화물 및 수산화물, KO 및 OM, 특성, 바이오롤, 복합체 형성 능력.

1. 일반적인 특성.

철 - 원자 번호 26을 가진 PSCE의 네 번째 기간에 있는 여덟 번째 그룹의 두 번째 하위 그룹의 d-요소.

에서 가장 흔한 것 중 하나 지각금속(알루미늄 다음으로 두 번째).

단순 물질 철은 화학 반응성이 높은 가단성 은백색 금속입니다. 빨리 철 부식~에 고온아 또는 공기의 높은 습도.

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH) 3

순수한 산소에서 철은 연소하고 미세하게 분산된 상태에서 공기 중에서 자발적으로 발화합니다.

3Fe + 2O2 = FeO + Fe2O3

3Fe + 4H2O = FeO * Fe2O3

FeO * Fe2O3 = Fe3O4(철 스케일)

실제로 철은 일반적으로 순수한 금속의 부드러움과 연성을 유지하는 불순물 함량이 낮은 합금 (최대 0.8 %)이라고합니다. 그러나 실제로는 탄소와 철의 합금이 더 자주 사용됩니다: 강철(최대 2.14wt.% 탄소) 및 주철(2.14wt.% 탄소 이상), 합금이 추가된 스테인리스(합금) 강 금속(크롬, 망간, 니켈 등). 철과 그 합금의 특정 특성으로 인해 인간에게 중요한 "금속 1위"가 되었습니다.

자연에서 철은 순수한 형태로 거의 발견되지 않으며 대부분 철-니켈 운석의 구성에서 발견됩니다. 지각 내 철의 유병률은 4.65%(O, Si, Al에 이어 4위)입니다. 또한 철은 지구의 핵의 대부분을 구성한다고 믿어집니다.

2.속성

1.물리.철은 전형적인 금속이며 자유 상태에서는 회백색을 띤 은백색입니다. 순수한 금속은 연성이며 다양한 불순물(특히 탄소)은 경도와 취성을 증가시킵니다. 뚜렷한 자기 특성을 가지고 있습니다. 소위 "철 트라이어드"는 유사한 물리적 특성, 원자 반경 및 전기 음성도 값을 갖는 세 가지 금속(철 Fe, 코발트 Co, 니켈 Ni)의 그룹으로 종종 구별됩니다.

2.Chem.sv-va.

철은 철의 산화 상태 - +2 및 +3이 특징입니다.

산화 상태 +2는 흑색 산화물 FeO 및 녹색 수산화물 Fe(OH) 2에 해당합니다. 그들은 기본입니다. 염에서 Fe(+2)는 양이온으로 존재합니다. Fe(+2)는 약한 환원제입니다.

산화 상태 +3은 적갈색 산화물 Fe 2 O 3 및 갈색 수산화물 Fe(OH) 3에 해당합니다. 그들은 산성이지만 본질적으로 양쪽성이며 기본 특성이 제대로 표현되지 않습니다. 따라서 Fe 3+ 이온은 완전히 가수분해산성 환경에서도. Fe(OH) 3 는 농축된 알칼리에서만 용해됩니다(심지어 완전히는 아니지만). Fe 2 O 3는 융합시에만 알칼리와 반응하여 페라이트(존재하지 않는 유리산 HFeO2의 형식산염):

철(+3)은 대부분 약한 산화 특성을 나타냅니다.

산화 상태 +2와 +3은 산화 환원 조건이 변할 때 쉽게 통과합니다.

또한, 산화물 Fe 3 O 4 가 있는데, 철의 공식 산화 상태는 +8/3입니다. 그러나 이 산화물은 철(II) 페라이트 Fe +2(Fe +3 O 2) 2로도 간주될 수 있습니다.

+6의 산화 상태도 있습니다. 자유 형태의 해당 산화물 및 수산화물은 존재하지 않지만 염 - 철산염 (예 : K 2 FeO 4)이 얻어졌습니다. 철(+6)은 음이온 형태로 존재합니다. 페레이트는 강력한 산화제입니다.

순수한 금속 철은 물과 희석 용액에서 안정적입니다. 알칼리... 철은 강한 산화막으로 금속 표면을 보호하기 때문에 차가운 농축 황산 및 질산에 용해되지 않습니다. 더 강한 산화제인 뜨거운 농축 황산은 철과 상호 작용합니다.

와 함께 식염희석(약 20%) 황의 산철은 반응하여 철(II) 염을 형성합니다.

철이 가열될 때 약 70% 황산과 반응할 때 반응은 다음과 같이 진행된다. 철(III) 황산염:

3.산화물 및 수산화물, KO 및 OM 하르카 ...

철(II) 화합물

산화철(II) FeO는 기본 특성을 가지며 염기 Fe(OH) 2가 이에 해당합니다. 철(II) 염은 색이 옅은 녹색입니다. 특히 습한 공기에 보관하면 철(III)로 산화되어 갈색으로 변합니다. 철(II) 염 수용액을 보관하는 동안에도 동일한 과정이 발생합니다.

수용액에 있는 철(II) 염의 안정 모르의 소금- 암모늄 및 철(II)의 이중 황산염(NH 4 ) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O.

용액에서 Fe 2+ 이온에 대한 시약은 다음과 같습니다. 헥사시아노철산칼륨(III) K3(적혈염). Fe 2+ 및 3- 이온이 상호 작용하면 침전물이 형성됩니다. 턴부울 블루:

용액 내 철(II)의 정량적 측정을 위해 다음을 사용합니다. 페난트롤린넓은 pH 범위(4-9)에서 철(II)과 적색 FePhen 3 착물 형성

철(III) 화합물

산화철(III) Fe 2 O 3 약 암포테린, 그것은 산과 반응하는 Fe (OH) 2, Fe (OH) 3보다 훨씬 약한 염기에 의해 대답됩니다.

Fe 3+ 염은 결정질 수화물이 형성되기 쉽습니다. 그들에서 Fe 3+ 이온은 일반적으로 6개의 물 분자로 둘러싸여 있습니다. 이 염은 분홍색 또는 자주색이며, Fe 3+ 이온은 산성 환경에서도 완전히 가수분해됩니다. pH> 4에서 이 이온은 거의 완전히 침전됩니다. Fe(OH) 3:

Fe 3+ 이온의 부분 가수 분해로 다핵 옥소 및 수산화 양이온이 형성되어 용액이 갈색으로 변합니다.철 (III) 수산화물 Fe (OH) 3의 주요 특성은 매우 약합니다. 농축된 알칼리 용액과만 반응할 수 있습니다.

생성된 철(III) 하이드록소 착물은 강알칼리성 용액에서만 안정합니다. 용액을 물로 희석하면 파괴되고 Fe (OH) 3가 침전됩니다.

다른 금속의 알칼리 및 산화물과 합금하면 Fe 2 O 3는 다양한 페라이트:

용액의 철(III) 화합물은 금속성 철에 의해 환원됩니다.

철(III)은 단일 전하로 이중 황산염을 형성할 수 있습니다. 양이온유형 명반예를 들어, KFe(SO 4 ) 2 - 칼륨 철 명반, (NH 4) Fe(SO 4) 2 - 암모늄 철 명반 등

용액에서 철(III) 화합물의 정성적 검출을 위해 Fe 3+ 이온과 티오시아네이트 이온의 정성적 반응이 사용됩니다. SCN − ... Fe 3+ 이온이 SCN - 음이온과 상호 작용하면 철 2+, +, Fe(SCN) 3, -의 밝은 빨간색 티오시아네이트 착물의 혼합물이 형성됩니다. 혼합물의 조성(따라서 색상의 강도)은 다양한 요인에 따라 달라지므로 이 방법은 철의 정확한 정성적 측정에 적용할 수 없습니다.

Fe 3+ 이온에 대한 또 다른 고품질 시약은 헥사시아노철산칼륨(II) K 4(황혈염). Fe 3+ 및 4- 이온의 상호 작용은 밝은 파란색 침전물을 생성합니다. 프 러시안 블루:

철(VI) 화합물

페라타- 존재하지 않는 유리 철산 H 2 FeO 4의 염. 이들은 산화 특성이 과망간산염과 용해도가 황산염과 유사한 보라색 화합물입니다. 페레이트는 기체의 작용에 의해 얻어진다. 염소또는 오존알칼리에 Fe (OH) 3 현탁액 예를 들어, 칼륨 철산염(VI) K 2 FeO 4. ferrates는 보라색입니다.

페라타도 얻을 수 있습니다 전기분해철 양극의 30% 알칼리 용액:

페레이트는 강력한 산화제입니다. 산성 환경에서는 산소 방출과 함께 분해됩니다.

ferrates의 산화 특성은 다음 용도로 사용됩니다. 물의 소독.

4 바이오롤

1) 살아있는 유기체에서 철은 산소 교환(호흡) 과정을 촉매하는 중요한 미량 원소입니다.

2) 일반적으로 철은 효소에 복합체 형태로 포함되어 있는데, 특히 이 복합체는 인간과 동물의 모든 장기에 혈액과 함께 산소를 운반하는 가장 중요한 단백질인 헤모글로빈에 존재한다. 그리고 특징적인 붉은 색으로 피를 얼룩지게하는 사람입니다.

4) 과량의 철(200mg 이상)은 독성 영향을 미칠 수 있습니다. 철분 과다 복용은 신체의 항산화 시스템을 억제하므로 건강한 사람들에게는 철분 보충제를 사용하지 않는 것이 좋습니다.

철은 주기율표에서 네 번째 주기의 여덟 번째 원소입니다. 표의 숫자(원자라고도 함)는 26이며, 이는 핵의 양성자와 전자 껍질의 전자 수에 해당합니다. 이는 라틴어에 해당하는 Fe(라틴어 Ferrum - "ferrum"으로 읽음)의 처음 두 글자로 지정됩니다. 철은 지각에서 두 번째로 흔한 원소로 4.65%(가장 흔한 것은 알루미늄, Al)입니다. 원래 형태의 이 금속은 매우 드물며 니켈과 혼합 광석에서 더 자주 채굴됩니다.

연락

이 연결의 특성은 무엇입니까? 원자로서의 철은 금속 결정 격자로 구성되어 있어 이 원소를 포함하는 화합물의 경도와 분자 안정성이 보장됩니다. 이와 관련하여 이 금속은 전형적인 단단한예를 들어 수은과는 다릅니다.

단순한 물질로서의 철- 가단성, 금속 광택 및 연성: 이 요소 그룹에 대한 일반적인 특성을 가진 은색 금속. 또한 철은 반응성이 높습니다. 후자의 특성은 철이 고온 및 적절한 습도가 존재할 때 매우 빠르게 부식된다는 사실에 의해 입증됩니다. 순수한 산소에서 이 금속은 잘 타는데 아주 작은 입자로 부수면 탈 뿐만 아니라 저절로 발화됩니다.

종종 우리는 철을 순수한 금속이 아니라 탄소 ©를 포함하는 합금이라고 부릅니다. 예를 들어 강철(<2,14% C) и чугун (>2.14% 다). 또한 산업적으로 매우 중요한 것은 합금 금속(니켈, 망간, 크롬 등)이 첨가되어 강철이 스테인리스, 즉 합금화되는 합금입니다. 따라서 이를 기반으로 이 금속이 얼마나 광범위한 산업적 응용을 하는지 명확해집니다.

철 특성

철 화학적 성질

이 요소의 기능을 자세히 살펴보겠습니다.

단순 물질의 성질

• 높은 습도에서 공기 중 산화(부식성 과정):

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH) 3 - 철(III) 수산화물(수산화물)

• 혼합 산화물의 형성과 함께 산소에서 철선의 연소(산화 상태가 +2이고 산화 상태가 +3인 원소를 포함함):

3Fe + 2O2 = Fe3O4(철 스케일). 160 ⁰C까지 가열하면 반응이 가능합니다.

• 고온(600-700 ⁰C)에서 물과의 상호 작용:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

• 비금속과의 반응:

a) 할로겐과의 반응 (중요! 이 상호작용에서 원소의 산화 상태를 얻음 +3)

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 - 염화 제2철

b) 황과의 반응 (중요! 이 상호작용에서 원소는 +2의 산화 상태를 가짐)

철 (III) 황화물 - Fe2S3는 다른 반응 과정에서 얻을 수 있습니다.

Fe2O3 + 3H2S = Fe2S3 + 3H2O

c) 황철석의 형성

Fe + 2S = FeS2 - 황철석. 이 화합물을 구성하는 원소인 Fe(+2), S(-1)의 산화 상태에 주의하십시오.

• Fe의 오른쪽에 있는 금속 활동의 전기화학적 계열에 서 있는 금속 염과의 상호 작용:

Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu - 염화철(II)

• 묽은 산(예: 염산 및 황산)과의 상호 작용:

Fe + HBr = FeBr2 + H2

Fe + HCl = FeCl2 + H2

이러한 반응은 +2 산화 상태의 철을 생성합니다.

• 가장 강력한 산화제인 희석되지 않은 산에서는 가열될 때만 반응이 가능하고 차가운 산에서는 금속이 부동태화됩니다.

Fe + H2SO4(농축) = Fe2(SO4) 3 + 3SO2 + 6H2O

Fe + 6HNO3 = Fe(NO3) 3 + 3NO2 + 3H2O

• 철의 양쪽성 성질은 농축된 알칼리와 상호 작용할 때만 나타납니다.

Fe + 2KOH + 2H2O = K2 + H2 - 테트라히드록시철산칼륨(II) 침전물.

고로 선철 생산 공정

• 황화물 및 탄산염 광석의 로스팅 및 후속 분해(금속 산화물 방출):

FeS2 -> Fe2O3 (O2, 850 ⁰C, -SO2). 이 반응은 또한 황산의 산업적 합성의 첫 번째 단계입니다.

FeCO3 -> Fe2O3 (O2, 550-600 ⁰C, -CO2).

• 콜라를 태우는 것(과잉):

С(코크스) + O2(공기) -> CO2(600-700 ⁰C)

CO2 + C (코크스) -> 2CO (750-1000 ⁰C)

• 산화물 함유 광석의 일산화탄소 환원:

Fe2O3 -> Fe3O4(CO, -CO2)

Fe3O4 -> FeO(CO, -CO2)

FeO -> Fe(CO, -CO2)

• 철 침탄(최대 6.7%) 및 주철 용융(용융 온도 - 1145 ⁰C)

Fe(고체) + C(코크스) -> 주철. 반응 온도는 900-1200 ⁰C입니다.

주철에서 시멘타이트(Fe2C)와 흑연은 항상 입자 형태로 존재합니다.

Fe 함유 화합물의 특성화

각각의 화합물의 특징을 따로 연구해 봅시다.

Fe3O4

산화 상태가 +2와 +3인 원소를 포함하는 혼합 또는 이중 산화철. Fe3O4라고도 함 산화철... 이 화합물은 고온에 강합니다. 물, 수증기와 반응하지 않음. 무기산에 의해 분해됨. 고온에서 수소 또는 철로 환원될 수 있습니다. 위의 정보에서 알 수 있듯이 산업용 선철 생산의 반응 사슬에서 중간 생성물입니다.

광물 기반의 페인트, 유색 시멘트 및 도자기 생산에 직접 동일한 철 스케일이 사용됩니다. Fe3O4는 강철을 흑화 및 청색화하여 얻은 것입니다. 혼합 산화물은 공기 중 철의 연소에 의해 얻어진다(반응은 위에 주어진다). 산화물 함유 광석은 자철광입니다.

Fe2O3

철(III) 산화물, 애칭 - 적철광, 화합물은 적갈색이다. 고온에 강합니다. 순수한 형태로 대기 중 산소에 의한 철의 산화 중에는 형성되지 않습니다. 물과 반응하지 않고 침전되는 수화물을 형성합니다. 묽은 알칼리 및 산과 잘 반응하지 않음. 그것은 다른 금속의 산화물과 융합되어 스피넬 - 이중 산화물을 형성 할 수 있습니다.

적철광석은 고로법에 의한 선철 공업 생산의 원료로 사용됩니다. 또한 암모니아 산업에서 반응 속도, 즉 촉매입니다. 철 드로스와 같은 부위에 사용됩니다. 또한 자기 테이프에 소리와 그림을 전달하는 매체로 사용되었습니다.

FeOH2

철(II) 수산화물, 산성 및 염기성 특성을 모두 가진 화합물, 후자가 우세합니다. 즉, 양쪽성입니다. 공기 중에서 빠르게 산화되는 백색 물질은 "갈색으로 변"하여 수산화철(III)로 변합니다. 온도에 노출되면 분해되기 쉽습니다. 약산성 용액 및 알칼리와 반응합니다. 물에 녹지 않음. 반응에서 환원제로 작용합니다. 부식 반응의 중간 생성물입니다.

Fe2 + 및 Fe3 + 이온 검출("정성" 반응)

수용액에서 Fe2 + 및 Fe3 + 이온의 인식은 복합 복합 화합물(각각 K3, 적혈구 염 및 K4, 황색 혈액 염)을 사용하여 수행됩니다. 두 반응 모두에서 양적 조성은 같지만 원자가가 +2와 +3인 철의 위치가 다른 포화 청색 침전물이 형성됩니다. 이 퇴적물은 종종 프러시안 블루(Prussian Blue) 또는 턴불 블루(Turnbull Blue)라고도 합니다.

이온 반응

Fe2 ++ K ++ 3-  K + 1Fe + 2

Fe3 ++ K ++ 4-  K + 1Fe + 3

Fe3 + - 티오시아네이트 이온(NCS-) 검출에 적합한 시약

Fe3 ++ NCS-  3- - 이 화합물은 밝은 빨간색("피가 섞인") 색상을 가집니다.

이 시약, 예를 들어 티오시안산 칼륨(공식 - KNCS)을 사용하면 용액에서 무시할 수 있는 철 농도도 결정할 수 있습니다. 그래서 그는 수돗물을 조사할 때 파이프가 녹슬었는지 여부를 결정할 수 있습니다.

IRON, Fe (а. Iron, N. Eisen, F. fer, and. Hierro), - 화학 원소원소 주기율표의 VIII족, 원자 번호 26, 원자 질량 55.847. 천연은 4개의 안정한 동위원소로 구성됩니다: 54 Fe(5.84%), 56 Fe(91.68%), 57 Fe(2.17%) 및 58 Fe(0.31%). 방사성 동위 원소 52 Fe, 53 Fe, 55 Fe, 59 Fe, 60 Fe를 받았습니다. 철은 선사 시대부터 알려져 왔습니다. 처음으로 사람은 운석 철에 대해 알게되었습니다. 왜냐하면 철에 대한 고대 이집트 이름 "베니펫"은 하늘의 철을 의미합니다. 히타이트 문서에는 철이 하늘에서 떨어진 금속이라는 언급이 있습니다.

자연의 철

철은 원자가가 가변적인 유일한 암석 요소입니다. 철철에 대한 산화철의 비율은 용융물의 규산 함량이 증가함에 따라 꾸준히 증가합니다. 더 큰 성장은 제2철(Na, Fe) Si 2 O 6을 함유하는 광물이 암석을 형성하는 알칼리성 시스템에서 발생합니다. 변성 과정에서 철은 분명히 움직이지 않습니다. 현대 해양 퇴적물의 철 함량은 고대 점토질 암석 및 점토질에 가깝습니다. 예금 및 농축 계획의 주요 유전 유형은 기사에서 찾을 수 있습니다.

철 얻기

순수한 철은 산화물로부터 환원(발화성 철), 염 수용액의 전기분해(전해철), 250℃로 가열될 때 철 펜타카보닐 Fe(CO) 5의 분해에 의해 얻어진다. 고순도 철(99.99%)은 구역 용융으로 얻습니다. 기술적으로 순수한 철(탄소, 황 등의 불순물 약 0.16%)은 노상 제강 및 산소 변환기에서 주철 성분을 산화시켜 제련합니다. 연철 또는 벽돌 철은 저탄소강의 불순물을 철로 산화하거나 광석을 고체 탄소로 환원시켜 얻습니다. 대부분의 철은 강철(탄소 2% 이하) 또는 주철(탄소 2% 이상)의 형태로 제련됩니다.

철 사용

철-탄소 합금은 모든 산업 분야에서 사용되는 재료 구성의 기초입니다. 기술 철 - 전자석 코어 및 전기 기계 앵커, 배터리 플레이트용 재료. 철 분말은 용접에서 대량으로 사용됩니다. 산화철 - 미네랄 페인트; 강자성 Fe 3 O 4, g-Fe는 자성 재료의 생산에 사용됩니다. 황산 FeSO 4 .7H 2 O는 섬유 산업, 프러시안 블루 잉크 생산에 사용됩니다. FeSO4는 응고제입니다. 철은 또한 인쇄, 의약(항빈혈제로 사용)에 사용됩니다. 철의 인공 방사성 동위 원소 - 화학 기술 및 생물학적 과정 연구의 지표.

철은 선사 시대에도 알려져 있었지만 자유 상태에서는 자연에서 극히 드물고 광석에서 생산하는 것이 특정 수준의 기술 발전에서만 가능했기 때문에 훨씬 나중에 널리 사용되었습니다. 아마도 고대 사람들의 언어로 이름이 입증 된 것처럼 인간은 처음으로 운석 철에 대해 알게되었습니다. 고대 이집트의 "베니 펫"은 "천상의 철"을 의미합니다. 고대 그리스 sideros는 라틴어 sidus (sideris 속) - 별, 천체... 기원전 14세기의 히타이트 문서에서. NS. 철은 하늘에서 떨어진 금속으로 언급됩니다. Romance 언어에서는 로마인이 지정한 이름의 어근이 보존되었습니다(예: French fer, Italian ferro).

광석에서 철을 얻는 방법은 기원전 2000년경 아시아 서부에서 발명되었습니다. NS.; 그 후 철의 사용은 바빌론, 이집트, 그리스로 퍼졌습니다. 청동기 시대는 철기 시대로 대체되었습니다. Homer(일리아드의 23번 노래에서)는 아킬레우스가 철 수정으로 만든 원반으로 원반던지기 대회에서 승자를 수여했다고 말한다. 유럽과 고대 루스수세기 동안 철은 가공되지 않은 공정으로 얻어졌습니다. 철광석은 구덩이의 대장간에서 숯으로 회수되었습니다. 공기는 벨로우즈로 단조로 펌핑되어 환원의 산물 - kritsa는 해머 타격에 의해 슬래그에서 분리되고 다양한 제품이 단조되었습니다. 발파 방법이 개선되고 노의 높이가 증가함에 따라 공정의 온도가 상승하고 철의 일부가 침탄되어 주철이 얻어졌습니다. 이 비교적 깨지기 쉬운 제품은 폐기물로 간주되었습니다. 따라서 주철 "돼지", "선철"의 이름 - 영어. 선철. 나중에 철광석이 아닌 주철을 단조에 적재하면 저탄소 철 크러스트도 얻어지며 이러한 2 단계 공정은 원시 취입 공정보다 수익성이 높은 것으로 나타났습니다. 12-13세기에는 비명을 지르는 방법이 이미 널리 퍼졌습니다.

14세기에 주철은 추가 가공을 위한 중간 제품뿐만 아니라 다양한 제품을 주조하는 재료로 제련되기 시작했습니다. 난로를 용광로("용광로")로 재건한 다음 고로로 재건하는 것도 같은 시기에 거슬러 올라갑니다. 18세기 중반에 이르러 유럽에서 철강을 얻는 도가니 과정이 사용되기 시작했는데, 이는 중세 초기에 시리아에서 알려졌으나 후에 잊혀진 것으로 밝혀졌다. 이 방법에서 강철은 고내화성 덩어리에서 작은 용기(도가니)의 금속 충전물을 녹여서 얻었습니다. 18세기의 마지막 4분의 1에 주철을 철로 바꾸는 푸들링 공정이 불타는 반사로의 난로에서 개발되기 시작했습니다. 18세기~19세기초의 산업혁명, 증기기관의 발명, 건설 철도, 큰 교량과 증기선으로 인해 철과 그 합금에 대한 엄청난 수요가 발생했습니다. 그러나 기존의 철을 생산하는 모든 방법은 시장의 요구를 충족시킬 수 없었습니다. 강철의 대량 생산은 Bessemer, Thomas 및 개방형 노로 공정이 개발된 19세기 중반에만 시작되었습니다. 20세기에는 전기 아크 제련 공정이 등장하여 널리 보급되어 고품질 철강을 생산했습니다.

자연에서 철의 분포.암석권 내 함량(질량 기준 4.65%) 측면에서 철은 금속 중에서 2위를 차지합니다(알루미늄이 1위). 그것은 지각에서 활발하게 이동하여 약 300가지 광물(산화물, 황화물, 규산염, 탄산염, 티탄산염, 인산염 등)을 형성합니다. 철은 다양한 유형의 퇴적물 형성과 관련된 마그마, 열수 및 하이퍼 유전자 과정에 적극적으로 참여합니다. 철은 지구 깊이의 금속으로, 초염기성(9.85%) 및 염기성(8.56%) 암석(화강암에서는 2.7%에 불과)에 마그마 결정화의 초기 단계에 축적됩니다. 생물권에서 철은 많은 해양 및 대륙 퇴적물에 축적되어 퇴적암을 형성합니다.

철의 지구화학에서 중요한 역할은 산화환원 반응(2가 철에서 3가로 또는 그 반대로의 전환)에 의해 수행됩니다. 생물권에서 만약 유기물 Fe 3+는 Fe 2+로 환원되어 쉽게 이동하며, 대기 중 산소와 만나면 Fe 2+가 산화되어 3가 철 수산화물이 축적됩니다. 3가 철의 광범위한 화합물은 빨간색, 노란색 및 갈색입니다. 이것은 많은 퇴적암의 색과 "적색 형성"(적색 및 갈색 양토 및 점토, 황사 등)과 같은 이름을 결정합니다.

철의 물리적 특성.현대 기술에서 철의 가치는 자연에 광범위하게 분포되어 있을 뿐만 아니라 매우 가치 있는 속성의 조합에 의해 결정됩니다. 플라스틱이며 냉간 상태와 가열 상태 모두에서 쉽게 단조되며 롤링, 스탬핑 및 드로잉에 적합합니다. 탄소 및 기타 원소를 용해하는 능력은 다양한 철 합금을 얻는 기초가 됩니다.

철은 α 및 γ-체심 입방체(bcc)와 면심 입방체(fcc)의 두 가지 결정 격자 형태로 존재할 수 있습니다. 910 ° C 미만에서 bcc 격자가있는 α-Fe는 안정적입니다 (20 ° C에서 a = 2.86645 Å). 910 ° C와 1400 ° C 사이에서 fcc 격자 (a = 3.64 Å)를 사용한 γ-modification은 안정적입니다. 1400 ° C 이상에서는 δ-Fe (a = 2.94 Å)의 bcc 격자가 다시 형성되어 융점 (1539 ° C)까지 안정적입니다. α-Fe는 최대 769°C(퀴리점)까지 강자성입니다. γ-Fe 및 δ-Fe 변형은 상자성입니다.

가열 및 냉각 중 철과 강철의 다형 변형은 1868년 D.K.Chernov에 의해 발견되었습니다. 탄소는 철과 함께 격자간 고용체를 형성하는데, 작은 원자반경(0.77Å)을 갖는 C 원자가 더 큰 원자(Fe 원자반경 1.26Å)로 구성된 금속의 결정격자의 틈에 위치한다. γ-Fe에 탄소의 고용체를 오스테나이트라고 하고, α-Fe에 있는 탄소를 페라이트라고 합니다. γ-Fe의 포화 탄소 고용체는 1130 ° C에서 2.0 중량 %의 C를 포함합니다. α-Fe는 723°C에서 0.02-0.04% C만 녹이고 실온에서는 0.01% 미만입니다. 따라서 오스테나이트를 담금질할 때 마르텐사이트가 형성됩니다. 이는 α-Fe의 탄소 과포화 고용체로 매우 단단하고 부서지기 쉽습니다. 담금질과 템퍼링(내부 응력을 줄이기 위해 상대적으로 낮은 온도로 가열)의 조합은 강철에 필요한 경도와 연성의 조합을 제공합니다.

철의 물리적 성질은 순도에 달려 있습니다. 산업용 철 재료에서 철은 일반적으로 탄소, 질소, 산소, 수소, 황, 인의 불순물을 동반합니다. 매우 낮은 농도에서도 이러한 불순물은 금속의 특성을 크게 변화시킵니다. 따라서 유황은 소위 적색 취성, 인 (심지어 10 -2 % P)-차가운 취성을 유발합니다. 탄소와 질소는 연성을 감소시키는 반면, 수소는 철의 취성을 증가시킵니다(소위 수소 취성). 불순물 함량이 10 -7 - 10 -9 %로 감소하면 금속의 특성, 특히 가소성이 크게 증가합니다.

다음은 물리적 특성철, 주로 금속과 관련된 총 불순물 함량이 중량 기준으로 0.01% 미만:

원자 반경 1.26Å

이온 반경 Fe 2+ 0.80Å, Fe 3+ 0.67Å

밀도(20℃) 7,874g/cm3

t 베일 약 3200 ° C

선팽창 온도 계수(20°C) 11.7 10 -6

열전도율 (25 ° С) 74.04 W / (m·K)

철의 열용량은 구조와 온도에 따라 복잡한 방식으로 변화합니다. 평균 비열 (0-1000 ° C) 640.57 J / (kg K).

비 전기 저항(20 ° С) 9.7 · 10 -8 ohm · m

전기 저항의 온도 계수 (0-100 ° С) 6.51 · 10 -3

영률 190-210 · 10 3 MN / m 2 (19-21 · 10 3 kgf / mm 2)

영률의 온도 계수 4 · 10 -6

전단 계수 84.0 · 10 3 MN / m 2

단기 인장 강도 170-210 MN / m 2

연신율 45-55%

브리넬 경도 350-450 Mn / m 2

항복 강도 100 Mn / m 2

충격 강도 300 Mn/m2

철의 화학적 성질.원자의 외부 전자 껍질의 구성은 3d 6 4s 2입니다. 철은 다양한 원자가를 나타냅니다(가장 안정적인 화합물은 2가 및 3가 철입니다). 철은 산소와 함께 산화물(II) FeO, 산화물(III) Fe 2 O 3 및 산화물(II, III) Fe 3 O 4 (FeO와 스피넬 구조를 갖는 Fe 2 O 3의 화합물)를 형성합니다. 상온의 습한 공기에서 철은 느슨한 녹(Fe 2 O 3 nH 2 O)으로 덮입니다. 다공성으로 인해 녹은 금속에 대한 산소와 수분의 접근을 방해하지 않으므로 추가 산화로부터 금속을 보호하지 않습니다. 다양한 유형의 부식으로 인해 매년 수백만 톤의 철이 손실됩니다. 철이 200 ° C 이상의 건조한 공기에서 가열되면 가장 얇은 산화 피막으로 덮여 상온에서 금속을 부식으로부터 보호합니다. 이것은 철 보호의 기술적 방법인 블루잉의 기초가 됩니다. 증기에서 가열되면 철은 Fe 3 O 4 (570 ° C 미만) 또는 FeO (570 ° C 이상)의 형성 및 수소 발생과 함께 산화됩니다.

Fe(OH) 2 수산화물은 수소 또는 질소 분위기에서 Fe 2+ 염의 수용액에 가성 알칼리 또는 암모니아의 작용으로 백색 침전물로 형성됩니다. 공기와 접촉하면 Fe(OH) 2 는 먼저 녹색으로 변한 다음 검게 변하고 마침내 적갈색 Fe(OH) 3 수산화물로 빠르게 변합니다. FeO 산화물은 기본 특성을 나타냅니다. Fe 2 O 3 산화물은 양쪽성이며 약하게 표현된 산성 기능을 가지고 있습니다. 더 기본적인 산화물과 반응 (예를 들어, MgO와 함께 페라이트를 형성합니다. Fe 2 O 3 nMeO 유형의 화합물로 강자성 특성을 가지며 무선 전자 장치에 널리 사용됩니다. 산성 특성은 6가 철로도 표현됩니다. 철산염의 형태로 존재합니다(예: K 2 FeO 4 ). 철산 염은 자유 상태에서 분리되지 않습니다.

철은 할로겐 및 할로겐화수소와 쉽게 반응하여 염화물 FeCl 2 및 FeCl 3와 같은 염을 생성합니다. 철을 황으로 가열하면 황화물 FeS 및 FeS 2 가 형성됩니다. 철 탄화물 - Fe 3 C(시멘타이트) 및 Fe 2 C(e-탄화물) - 냉각 시 철의 탄소 고용체에서 침전됩니다. Fe 3 C는 또한 C 농도가 높은 액체 철의 탄소 용액에서 방출됩니다. 탄소와 마찬가지로 질소는 철과 함께 고체 간질 용액을 제공합니다. 질화물 Fe 4 N 및 Fe 2 N이 방출되고 수소의 경우 철은 불안정한 수소화물만을 제공하며 그 조성은 정확하게 결정되지 않습니다. 가열되면 철은 규소 및 인과 격렬하게 반응하여 규화물(예: Fe 3 Si 및 인화물(예: Fe 3 P))을 형성합니다.

결정 구조를 형성하는 많은 원소(O, S 및 기타)를 포함하는 철 화합물은 다양한 조성을 가지고 있습니다(예: 일황화물의 황 함량은 50 ~ 53.3 at.% 범위일 수 있음). 이것은 결정 구조의 결함 때문입니다. 예를 들어, 산화철(II)에서 격자 사이트의 Fe 2+ 이온 중 일부는 Fe 3+ 이온으로 대체됩니다. 전기 중립성을 유지하기 위해 Fe 2+ 이온에 속하는 일부 격자 사이트는 비어 있습니다.

Fe = Fe 2+ + 2e 반응에 대한 염 수용액에서 철의 정상 전극 전위는 -0.44V이고 Fe = Fe 3+ + 3e 반응에 대한 전극 전위는 -0.036V입니다. 따라서 일련의 활동에서 철은 수소의 왼쪽에 있습니다. 그것은 H 2의 방출과 Fe 2+ 이온의 형성으로 묽은 산에 쉽게 용해됩니다. 철과 질산의 상호 작용은 독특합니다. 농축 HNO 3 (밀도 1.45g / cm 3)는 표면에 보호 산화 피막이 나타나기 때문에 철을 부동태화합니다. 더 희석 된 HNO 3는 Fe 2+ 또는 Fe 3+ 이온의 형성과 함께 철을 용해시켜 NH 3 또는 N 2 및 N 2 O로 환원합니다. 공기 중 2가 철 염의 용액은 불안정합니다. Fe 2+는 점차적으로 산화됩니다. Fe 3+에. 가수 분해로 인한 철 염 수용액은 산성 반응을 보입니다. Fe 3+ 염 용액에 SCN- 티오시아네이트 이온을 첨가하면 Fe(SCN) 3 의 출현으로 인해 밝은 선홍색을 띠며, 이는 약 10 6 부분의 물에 Fe 3+ 1 부분의 존재를 허용합니다. 발견되다. 철은 복잡한 화합물의 형성이 특징입니다.

철을 얻습니다.순수한 철은 염 수용액을 전기분해하거나 산화물을 수소로 환원시켜 비교적 소량을 얻는다. 비교적 낮은 온도에서 수소, 천연 가스 또는 석탄을 사용하여 광석 정광에서 직접 환원함으로써 상당히 순수한 철의 생산이 점차 증가하고 있습니다.

철의 사용.철은 현대 기술에서 가장 중요한 금속입니다. 강도가 낮기 때문에 철은 실제로 순수한 형태로 사용되지 않지만 일상 생활에서 강철 또는 주철 제품은 종종 "철"이라고 불립니다. 철의 대부분은 조성과 특성이 매우 다른 합금 형태로 사용됩니다. 철 합금은 모든 금속 제품의 약 95%를 차지합니다. 탄소가 풍부한 합금(중량 기준 2% 이상) - 주철은 철이 풍부한 광석에서 용광로에서 제련됩니다. 다양한 등급의 강(탄소 함량 2질량% 미만)은 잉여 탄소를 산화(연소)하고 유해한 불순물(주로 S, P, O)을 제거하고 합금 원소. 고합금강(니켈, 크롬, 텅스텐 및 기타 원소 함량이 높음)은 전기로 및 유도로에서 제련됩니다. 새로운 공정(진공, 일렉트로슬래그 재용해, 플라즈마 및 전자빔 용해 등)은 특히 중요한 목적의 철강 및 철 합금 생산에 사용됩니다. 고품질 금속 및 공정 자동화를 보장하는 연속 작동 장치에서 철강을 제련하는 방법이 개발되고 있습니다.

철을 기반으로 고온 및 저온, 진공 및 고압, 공격적인 매체, 높은 교류 전압, 핵 방사선 등의 영향을 견딜 수 있는 재료가 생성됩니다. 철 및 그 합금의 생산은 지속적으로 증가하고 있습니다.

철은 고대부터 이집트, 메소포타미아, 인도에서 예술 재료로 사용되었습니다. 중세 이후로 단조 울타리, 문 경첩, 벽 브래킷, 풍향계, 가슴 부속품, 세벳과 같은 철로 만든 수많은 고도로 예술적인 제품이 유럽(영국, 프랑스, ​​이탈리아, 러시아 등)에서 보존되었습니다. 막대로 만든 제품과 천공된 판금으로 만든 제품(종종 운모 안감이 있음)은 평면 모양, 선명한 선형 그래픽 실루엣으로 구별되며 밝은 공기 배경에서 효과적으로 볼 수 있습니다. 20세기에 철은 격자, 울타리, 투각 내부 칸막이, 촛대 및 기념물을 만드는 데 사용되었습니다.

몸에 철.철은 모든 동식물의 유기체에 존재합니다(평균 약 0.02%). 그것은 주로 산소 대사 및 산화 과정에 필요합니다. 다량으로 축적할 수 있는 유기체(소위 농축기)가 있습니다(예: 철 박테리아 - 철의 최대 17-20%). 동물과 식물의 유기체에 있는 거의 모든 철은 단백질과 관련이 있습니다. 철 결핍은 엽록소 형성 감소와 관련된 성장 지연 및 식물 엽록소 현상을 유발합니다. 과도한 철분은 또한 예를 들어 벼의 불임과 백화 현상을 일으키는 식물의 발달에 해로운 영향을 미칩니다. 알칼리성 토양에서는 식물 뿌리가 접근 할 수없는 철 화합물이 형성되고 식물은 충분한 양을받지 못합니다. 산성 토양에서 철은 과량으로 가용성 화합물로 전환됩니다. 토양에 동화 가능한 철 화합물이 부족하거나 과도하면 식물 질병이 넓은 지역에서 관찰 될 수 있습니다.

철분은 음식과 함께 동물과 인간의 몸에 들어갑니다(가장 풍부한 것은 간, 고기, 계란, 콩류, 빵, 곡물, 시금치, 사탕무입니다). 일반적으로 사람은식이 요법과 함께 60-110mg의 철분을 섭취하며 이는 일일 요구량을 크게 초과합니다. 음식물과 함께 공급된 철분의 흡수는 소장 상부에서 일어나 단백질과 결합된 형태로 혈액으로 들어가 혈액과 함께 여러 기관과 조직으로 운반되어 철분 형태로 침착됩니다. -단백질 복합체 - 페리틴. 신체의 주요 철 저장소는 간과 비장입니다. 페리틴으로 인해 신체의 모든 철 함유 화합물이 합성됩니다. 호흡 색소 헤모글로빈은 골수에서 합성되고 미오글로빈은 근육에서 합성되며 시토크롬 및 기타 철 함유 효소는 다양한 조직에서 합성됩니다. 철분은 주로 대장 벽을 통해(인간의 경우 하루에 약 6-10mg) 신체에서 배설되며 소량은 신장을 통해 배설됩니다. 신체의 철분 필요량은 나이와 신체 상태에 따라 달라집니다. 체중 1kg의 경우 어린이는 하루에 0.6, 성인은 0.1, 임산부는 0.3mg의 철분이 필요합니다. 동물의 경우 철분의 필요성은 대략 (식이의 건조 물질 1kg 당)입니다. 젖소의 경우 - 최소 50mg, 어린 동물의 경우 - 30-50mg; 새끼 돼지의 경우 - 최대 200mg, 임신한 돼지의 경우 - 60mg.

철이 "우주 공격"으로부터 지구를 보호한다는 사실을 알고 계십니까? 이 요소의 거대한 축적 덕분에 지구의 자기장이 형성됩니다. 스크린처럼 필드는 그녀를 소행성으로부터 보호합니다 ...

철은 이러한 지구적인 것뿐만 아니라 우리의 일상 생활에서도 중요한 역할을 합니다. 철과 대부분의 합금은 이 원소를 기반으로 만들어집니다. 따라서 칼붙이에서 자동차, 마이크로 전자 제품에 이르기까지 모든 것이 철 없이는 작동할 수 없습니다.

마지막으로, 그것 없이는 우리의 삶도 불가능할 것입니다. 왜냐하면 이 미네랄은 조직이 산소를 사용할 수 있는 덕분에 적혈구의 내용물인 헤모글로빈의 일부이기 때문입니다. 더 많은 유용한 속성이 멋진 요소를 숨깁니다. 이 기사에서 철분이 우리 건강에 어떤 역할을 하는지 자세히 읽어보세요.

제품의 철분 함량(100g당):

간 10-20 mg
효모 18mg
해초 16 mg
렌즈콩 12mg
메밀 8.2mg
노른자 7.2mg
토끼 4.4 mg
블랙 캐비아 2.5 mg

철이란 무엇입니까?

그것은 금속입니다. 장기와 조직의 구성에서 철은 대략 3-5g입니다. 이것은 많은 양은 아니지만 신체가 성공적으로 존재를 계속하기에는 그러한 작은 복용량으로 충분합니다. 철의 5분의 4는 헤모글로빈이고 나머지는 몸 전체에 흩어져 간, 근육, 뼈 등에 분포한다. 내부 철의 일부는 효소의 일부입니다.

시간이 지남에 따라 사람이 일정량의 철분을 지속적으로 섭취해야 하는 것과 관련하여 미네랄이 자연적으로 손실됩니다. 그것은 소변과 땀으로 소실되며 여성의 경우 철분 섭취는 월경 중 월간 소실과 관련이 있습니다.

철분이 풍부한 음식

이 원소는 자연에 너무나 풍부하여 대부분의 식품에 철이 존재합니다. 가장 좋은 소스는 고기와 간 동물입니다. 그들에서 철은 가장 동화 가능한 형태입니다. 식물성 식품에서는 일반적으로 동물보다 적지만 이 또한 중요한 출처미네랄 섭취. 감귤류, 석류, 사탕무, 메밀, 콩류, 견과류, 호박, 사과, 해초, 감에 존재합니다.

일일 철분 요구량

일반적으로 남성은 여성보다 더 많은 비타민과 미네랄이 필요하지만 그렇지 않습니다. 여성은 더 많은 양의 철분이 필요합니다. 남성은 약 10mg이 필요한 반면 남성에게는 18mg의 미네랄이 필요합니다. 어린이의 경우 다양한 출처에 따라 규범이 정확하게 정의되지 않았으며 4 ~ 15mg이 될 수 있습니다.

철분의 필요성 증가

철분에 대한 필요성 증가는 다음 그룹의 사람들에게 내재되어 있습니다.

월경 후 기간의 여성용. 혈액 손실은 작지만 혈액 내 헤모글로빈 함량에 대한 보상이 필요합니다.
... 임산부와 수유중인 여성. 임신 중에는 태아의 몸을 만들기 위해 상당한 양의 철분 섭취가 이루어지며 수유부는 철분을 아이의 영양에 소비합니다 (모유에 침투). 말 그대로 모든 두 번째 임산부는 철분 결핍의 징후를 보이며 이는 임산부에게 철분 결핍의 필요성이 크게 증가함을 나타냅니다.
... 부상, 출혈, 심각한 수술 후.

철은 매우 귀중한 요소입니다. 이와 관련하여 신체는 그것을 재사용하는 법을 배웠습니다. 오래된 적혈구가 자연적으로 파괴되면 특수 운반 단백질이 방출된 철분을 포획하여 조혈 기관으로 전달하여 다시 사용합니다.

그러나 미네랄의 손실은 여전히 ​​매우 커서 일상 생활에서 많은 사람들이 철분의 추가 사용을 필요로합니다. 이 요소에 대한 필요성이 증가하면 이 요소가 포함된 식품 보조제 복용을 시작해야 합니다.

음식에서 철분 흡수

이상적인 조건에서도 공급되는 철분의 10% 이상이 음식에서 흡수되지 않습니다. 이 수치를 더 줄이는 여러 요인이 있습니다. 동시에 미네랄의 흡수를 증가시키는 특정 요인이 있습니다. 철분의 흡수 정도를 결정하는 것은 무엇입니까?

1. 출처. 동물성 제품에서 철분은 소화하기 쉬운 2가 형태로 발견됩니다. 식물에서는 3가입니다. 동화되고 "사용"하기 위해 신체는 미네랄을 2가 형태로 복원하기 위해 에너지를 소비해야 합니다. 그렇기 때문에 대부분의메밀이나 석류 주스와 함께 섭취하는 철분은 몸에 도움이 되지 않습니다.
2. 소화 시스템의 건강. 위액, 위염 및 장염의 산도가 낮으면 철분 흡수가 현저히 감소합니다. 건강한 소화관이 있으면 최적입니다.
3. 식품의 구성.

4. 철분은 비타민 C, 야채와 과일의 유기산, 아미노산 라이신과 히스티딘, 그리고 과당과 소르비톨과 같은 일부 탄수화물이 있을 때 더 잘 흡수됩니다. 따라서 고기와 간은 항상 신선한 야채 샐러드와 짝을 이루어야 합니다.

5. 철은 탄닌,식이 섬유 (철 분자를 "수집"하여 신체에서 제거), 피틴, 옥살산이있을 때 덜 동화됩니다. 즉, 더 많은 철분을 섭취하려는 경우 콩과 식물, 밤색, 시금치, 밀기울과 같은 음식을 너무 자주 먹지 않는 것이 좋습니다. 칼슘은 철의 강력한 길항제이며 그 제품(주로 유제품)은 철의 흡수를 억제합니다.

철분의 생물학적 역할

철의 기능은 다음과 같습니다.

헤모글로빈의 호흡 색소 형성 및 적혈구 형성의 원료 인 조혈의 대체 할 수없는 요소입니다.
... 갑상선 호르몬 합성에 필수
... 면역 체계를 강화하고 신체의 방어력을 높이는 데 도움이 됩니다.
... 비타민 B6, B12, B9와 같은 특정 비타민의 작용을 향상시킵니다.
... 코발트, 망간, 구리와 같은 많은 미량 원소의 효과를 향상시킵니다.
... 체내 유해물질을 중화시키는 효소의 일부
... 조직을 호흡할 수 있는 능력을 제공하며, 이는 치유뿐만 아니라 미용 효과도 제공합니다. 인체에서 철분을 정상적으로 섭취하면 피부, 모발, 손톱의 상태가 양호하게 유지됩니다.
... 과로, 만성 피로로부터 보호
... 그것은 가지고있다 큰 중요성신경계의 일에서.

철 결핍 징후

미네랄 결핍과 정기적인 철분 보충의 필요성은 매우 일반적입니다. 신체의 요소 결핍의 가장 첫 번째이자 주요 징후는 빈혈입니다.

혈액 내 적혈구 및 헤모글로빈 수치의 감소는 다음과 같은 증상을 유발합니다: 쇠약, 빠른 피로 시작, 운동 불안정, 변비 또는 설사, 식욕 및 미각 장애, 사지의 무감각 및 오한, 창백 및 피부건조,손톱 악화,탈모,면역력 저하 등 종종 신체의 철분 결핍을 추측 할 수있는 것은 이러한 징후입니다. 사람이 의사에게 가서 검사하고 빈혈을 나타냅니다.

과잉 철분의 징후

철분이 많이 함유된 음식을 먹어도 과하지 않습니다. 이것은 신체가 과도한 미네랄 화합물을 독립적으로 "여과"하고 필요한 만큼의 철을 정확히 섭취한다는 사실 때문입니다.

약물과 함께 공급되는 고용량의 철분에 저항하는 것은 그가 훨씬 더 어렵습니다. 철분 제품과 식품 보조제를 너무 많이 사용하면 중독될 수 있습니다. 구토, 두통, 대변 장애 및 기타 증상으로 느껴집니다.

과도한 철분은 혈색소 침착증이라는 희귀 질환에서도 볼 수 있습니다. 이 질병에서 신체는 간 및 기타 기관의 심각한 침해로 나타나는 병리학 적 철분 축적을 수행합니다.

식품의 철분 함량에 영향을 미치는 요인

제품의 요리 가공을 오랫동안 수행하면 흡수가 불가능한 형태로 들어가기 때문에 동화 가능한 철의 함량이 감소합니다. 따라서 고기나 간을 구입하는 경우 너무 질기지 않고 요리하거나 튀기는 데 너무 오래 걸리지 않는 최고 품질의 음식을 선택하십시오.