인체에는 약 5g의 철이 포함되어 있으며 그 대부분(70%)은 혈액의 헤모글로빈의 일부입니다.

물리적 특성

자유 상태에서 철은 회백색 색조의 은백색 금속입니다. 순철은 플라스틱과 강자성입니다. 실제로 주철 및 강철과 같은 철 합금이 일반적으로 사용됩니다.

Fe는 VIII족 측 하위 그룹의 9개 d-금속 중 가장 중요하고 가장 풍부한 원소입니다. 코발트, 니켈과 함께 "철족"을 형성합니다.

다른 원소와 화합물을 형성할 때 종종 2 또는 3개의 전자를 사용합니다(B = II, III).

VIII 족의 거의 모든 d-원소와 마찬가지로 철은 족 번호와 동일한 가장 높은 원자가를 나타내지 않습니다. 그것의 최대 원자가는 VI에 도달하며 극히 드뭅니다.

가장 일반적인 화합물은 Fe 원자가 +2 및 +3 산화 상태에 있는 화합물입니다.

철을 얻는 방법

1. 기술 철(탄소 및 기타 불순물이 포함된 합금)은 다음 계획에 따라 천연 화합물의 탄소열 환원에 의해 얻습니다.

회복은 3단계로 점진적으로 발생합니다.

1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2

3) FeO + CO = Fe + CO 2

생성된 주철에는 2% 이상의 탄소가 포함되어 있습니다. 그 후, 강철은 1.5% 미만의 탄소를 함유하는 주철-철 합금에서 얻습니다.

2. 매우 순수한 철은 다음 중 한 가지 방법으로 얻을 수 있습니다.

a) 펜타카보닐 Fe의 분해

Fe (CO) 5 = Fe + 5СО

b) 순수한 FeO의 수소 환원

FeO + H 2 = Fe + H 2 O

c) Fe +2 염 수용액의 전기분해

FeC 2 O 4 = Fe + 2CO 2

철(II) 옥살산염

화학적 특성

Fe는 금속의 일반적인 특성을 나타내는 중간 활성의 금속입니다.

독특한 특징은 습한 공기에서 "녹슬게 하는" 능력입니다.

건조한 공기로 습기가 없으면 철은 T> 150 ° C에서만 눈에 띄게 반응하기 시작합니다. 하소되면 "철 비늘"Fe 3 O 4가 형성됩니다.

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

철은 산소가 없으면 물에 녹지 않습니다. 매우 높은 온도에서 Fe는 수증기와 반응하여 물 분자에서 수소를 대체합니다.

3 Fe + 4H 2 O(g) = 4H 2

부식 과정은 그 메커니즘에 따라 전기 화학적 부식입니다. 녹 제품은 단순화 된 형태로 제공됩니다. 사실, 다양한 조성의 산화물과 수산화물 혼합물의 느슨한 층이 형성됩니다. Al 2 O 3 필름과 달리 이 층은 추가 파괴로부터 철을 보호하지 않습니다.

부식의 종류

부식에 대한 철 보호

1. 고온에서 할로겐 및 황과의 상호 작용.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

2Fe + 3F 2 = 2FeF 3

Fe + I 2 = FeI 2

이온 유형의 결합이 우세한 화합물이 형성됩니다.

2. 인, 탄소, 규소와의 상호 작용(철은 N 2 및 H 2와 직접 결합하지 않지만 용해됨).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = Fe x Si y

베르톨리드(결합의 공유 성질이 화합물에서 우세함) 때문에 다양한 조성의 물질이 형성됩니다.

3. "비산화" 산(HCl, H 2 SO 4 dil.)과의 상호 작용

철 0 + 2H + → 철 2+ + H 2

Fe는 수소의 왼쪽에 있는 활성선(E ° Fe / Fe 2+ = -0.44V)에 위치하기 때문에 일반 산에서 H 2를 대체할 수 있습니다.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

4. "산화" 산(HNO 3, H 2 SO 4 농축)과의 상호작용

철 0 - 3e - → 철 3+

농축된 HNO 3 및 H 2 SO 4는 철을 "부동화"시키므로 상온에서 금속은 용해되지 않습니다. 강한 가열로 느린 용해가 발생합니다(H 2 방출 없이).

깨진. HNO 3 철이 용해되고 Fe 3+ 양이온의 형태로 용액이 되고 산성 음이온은 NO *로 환원됩니다.

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

HCl과 HNO3의 혼합물에 잘 녹습니다.

5. 알칼리와의 관계

Fe는 알칼리 수용액에 용해되지 않습니다. 매우 높은 온도에서만 용융 알칼리와 반응합니다.

6. 덜 활성인 금속염과의 상호작용

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

철 0 + 구리 2+ = 철 2+ + 구리 0

7. 기체 일산화탄소와의 상호작용(t = 200°C, P)

Fe(분말) + 5CO(g) = Fe 0(CO) 5 철 펜타카보닐

Fe(III) 화합물

Fe 2 O 3 - 산화철(III).

적갈색 분말, n. NS. H 2 O에서. 자연에서 - "적색 철광석".

획득 방법:

1) 수산화철(III)의 분해

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

2) 황철광 발사

4FeS 2 + 11O 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) 질산염의 분해

화학적 특성

Fe 2 O 3는 양쪽성 징후가 있는 염기성 산화물입니다.

I. 주요 특성은 산과 반응하는 능력으로 나타납니다.

Fe 2 О 3 + 6Н + = 2Fe 3+ + ЗН 2 О

Fe 2 О 3 + 6HCl = 2FeCl 3 + 3H 2 O

Fe 2 О 3 + 6HNO 3 = 2Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

Ⅱ. 약산성. 알칼리 수용액에서 Fe 2 O 3는 용해되지 않지만 고체 산화물, 알칼리 및 탄산염과 융합하면 페라이트가 형성됩니다.

Fe 2 O 3 + CaO = Ca(FeO 2) 2

Fe 2 О 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 О 3 + MgCO 3 = Mg(FeO 2) 2 + CO 2

III. Fe 2 O 3 - 야금에서 철 생산을 위한 공급원료:

Fe 2 О 3 + ЗС = 2Fe + ЗСО 또는 Fe 2 О 3 + ЗСО = 2Fe + ЗСО 2

Fe(OH) 3 - 철(III) 수산화물

획득 방법:

가용성 Fe 3+ 염에 대한 알칼리의 작용에 의해 얻어짐:

FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3NaCl

Fe (OH) 3 - 적갈색 점액 무정형 침전물을받는 순간.

Fe(III) 수산화물은 습한 공기에서 Fe와 Fe(OH) 2가 산화되는 동안에도 형성됩니다.

4Fe + 6H 2 O + 3O 2 = 4Fe(OH) 3

4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3

Fe(III) 수산화물은 Fe 3+ 염의 가수분해의 최종 생성물입니다.

화학적 특성

Fe(OH) 3는 매우 약한 염기입니다(Fe(OH) 2보다 훨씬 약함). 눈에 띄는 산성 특성을 나타냅니다. 따라서 Fe(OH) 3 는 양쪽성 특성을 갖습니다.

1) 산과의 반응이 쉽습니다.

2) 신선한 침전물 Fe(OH) 3 는 뜨거운 농축액에 용해됩니다. 하이드록소 착물을 형성하는 KOH 또는 NaOH 용액:

철(OH) 3 + 3KOH = K 3

알칼리성 용액에서 Fe(OH) 3 는 산화될 수 있습니다.

2Fe(OH) 3 + 10KON + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O

Fe 3+ 염

가장 실질적으로 중요한 것은: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3 4 - 노란색 혈액 염 = Fe 4 3 프러시안 블루(진한 파란색 침전물)

b) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 thiocyanate Fe(III) (적색 용액)

철은 주요 구조 재료입니다. 금속은 로켓과 잠수함에서 칼 붙이 및 연철 그릴 장식에 이르기까지 문자 그대로 모든 곳에서 사용됩니다. 대체로 이것은 자연의 요소에 의해 촉진됩니다. 그러나 진정한 이유는 그럼에도 불구하고 강도와 내구성입니다.

이 기사에서는 철을 금속으로 특성화하고 유용한 물리적 및 화학적 특성을 나타냅니다. 이와 별도로 철이 철금속이라고 불리는 이유와 다른 금속과 어떻게 다른지에 대해 이야기합니다.

이상하게 보일지 모르지만 여전히 때때로 철이 금속인지 비금속인지에 대한 질문이 제기됩니다. 철은 D.I.Mendeleev의 테이블의 4개 기간인 8족 원소입니다. 분자량은 55.8로 상당히 많습니다.

은회색 금속으로 다소 부드럽고 연성이며 자성입니다. 사실, 순수한 철은 금속이 화학적으로 활성이고 다양한 반응을 일으키기 때문에 극히 드물게 발견되고 사용됩니다.

이 비디오는 철이 무엇인지 알려줄 것입니다:

개념 및 기능

철은 일반적으로 금속의 거의 모든 특성을 유지하는 최대 0.8%의 불순물이 적은 합금이라고 합니다. 널리 사용되는 것은이 옵션조차도 아니지만 강철과 주철입니다. 그 이름 - 철 금속, 철, 또는 오히려 모두 동일한 주철과 강철은 광석의 색상으로 인해 검은 색으로 나타납니다.

오늘날 철 금속은 철 합금(강, 주철, 페라이트, 망간, 때로는 크롬)이라고 합니다.

철은 매우 흔한 원소입니다. 지각의 함량면에서 4 위를 차지하여 산소에 양보합니다. 지구의 핵은 86%의 철을 포함하고 14%만이 맨틀에 있습니다. 해수에서 물질은 최대 0.02 mg / l, 강물에서는 조금 더 - 최대 2 mg / l까지 매우 적게 포함되어 있습니다.

철은 전형적인 금속이며 또한 상당히 활동적입니다. 묽고 농축된 산과 상호 작용하지만 매우 강한 산화제의 작용으로 철산염을 형성할 수 있습니다. 공기 중에서 철은 산화막으로 빠르게 덮여 추가 반응을 방지합니다.

그러나 습기가 있으면 산화 피막 대신 녹이 나타나며 느슨한 구조로 인해 추가 산화를 방해하지 않습니다. 이 기능 - 습기가 있을 때의 부식은 철 합금의 주요 단점입니다. 불순물은 부식을 유발하는 반면 화학적으로 순수한 금속은 물에 강합니다.

중요한 매개변수

순수한 금속 철은 연성이 뛰어나 단조에 적합하고 주조가 불량합니다. 그러나 탄소의 작은 불순물은 경도와 취성을 크게 증가시킵니다. 이 품질은 청동 노동 도구를 철 도구로 대체하는 이유 중 하나가되었습니다.

• 철 합금과 고대 세계에 알려진 합금을 비교하면 내식성과 내구성이 모두 분명합니다. 그러나 주석 광산의 대규모 고갈. 그리고 그보다 훨씬 적기 때문에 대체 문제는 과거의 야금학자들에게 남아있었습니다. 그리고 철은 청동을 대체했습니다. 강철이 등장했을 때 후자는 완전히 대체되었습니다. 청동은 경도와 탄성의 조합을 제공하지 않습니다.
• 철은 코발트와 철 삼합체로 형성됩니다. 요소의 속성은 외부 레이어의 동일한 구조를 가진 해당 요소의 속성보다 매우 가깝습니다. 모든 금속은 우수한 기계적 특성을 가지고 있습니다. 가공, 압연, 신장, 단조 및 스탬핑이 용이합니다. 코발트는 철보다 반응성이 덜하고 부식에 더 강합니다. 그러나 이러한 요소의 보급률이 낮기 때문에 철만큼 널리 사용되지는 않습니다.
• 사용 측면에서 하드웨어의 주요 "경쟁자"는 다음과 같습니다. 그러나 실제로 두 재료는 완전히 다른 특성을 가지고 있습니다. 철만큼 강하지 않고, 더 나빠지고, 단조에 적합하지 않습니다. 반면에 금속은 무게가 훨씬 가벼워 구조가 훨씬 가볍습니다.

철의 전기 전도도는 매우 평균적인 반면 알루미늄은 이 지표에서 은과 금에 이어 두 번째입니다. 철은 강자성체, 즉 자기장이 없을 때 자화를 유지하고 자기장으로 끌어당깁니다.

이러한 다른 특성은 완전히 다른 적용 영역을 결정하므로, 예를 들어 알루미늄 프로파일의 가벼움이 강철 프로파일의 강도와 반대되는 가구 생산에서 건축 자재가 "싸움"하는 경우는 거의 없습니다.

철의 장점과 단점은 아래에서 논의됩니다.

장점과 단점

다른 구조 금속에 비해 철의 주요 장점은 제련의 보급과 상대적 용이성입니다. 그러나 철의 사용량을 고려하면 이는 매우 중요한 요소입니다.

장점

금속의 장점에는 다른 특성이 포함됩니다.

• 탄성을 유지하면서 강도와 경도 - 우리는 화학적으로 순수한 철이 아니라 합금에 대해 이야기하고 있습니다. 더욱이 이러한 품질은 강종, 열처리 방법, 생산 방법 등에 따라 상당히 넓은 범위 내에서 다양합니다.
• 다양한 강철과 페라이트를 사용하여 브리지 프레임에서 절삭 공구에 이르기까지 말 그대로 모든 작업에 사용할 재료를 만들고 선택할 수 있습니다. 매우 작은 불순물을 첨가하여 원하는 특성을 얻을 수 있는 능력은 비정상적으로 큰 이점입니다.
• 가공이 쉽기 때문에 막대, 파이프, 피팅, 빔, 판금 등 다양한 유형의 제품을 얻을 수 있습니다.
• 철의 자기 특성은 금속이 자기 드라이브 생산의 주요 재료가 되는 것과 같습니다.
• 합금의 비용은 물론 구성에 따라 다르지만 강도 특성이 더 높지만 대부분의 비철 합금보다 훨씬 저렴합니다.
• 철의 가단성은 재료에 매우 높은 장식 가능성을 제공합니다.

단점

철 합금의 단점은 중요합니다.

• 우선 내식성이 불충분하다. 특수 유형의 강철(스테인리스)은 이 유용한 품질을 갖지만 훨씬 더 비쌉니다. 훨씬 더 자주 금속은 금속 또는 폴리머 코팅으로 보호됩니다.
• 철은 전기를 저장할 수 있으므로 합금으로 만든 제품은 전기화학적 부식을 겪을 수 있습니다. 장치 및 기계의 하우징, 파이프라인은 음극 보호, 보호 장치 등 어떤 방식으로든 보호되어야 합니다.
• 금속은 무거우므로 철 구조물은 건물, 철도 차량, 선박과 같은 건설 대상을 훨씬 더 무겁게 만듭니다.

구성 및 구조

철은 격자 매개변수와 구조가 서로 다른 4가지 변형으로 존재합니다. 이 세계에서 야금 공정의 흐름을 제공하는 것은 상전이와 합금 원소에 대한 의존이기 때문에 상의 존재는 제련에 있어 결정적으로 중요합니다. 따라서 다음 단계에 대해 이야기하고 있습니다.

• α상은 +769C까지 안정하며 체심 입방 격자를 가지고 있습니다. α상은 강자성입니다. 즉, 자기장이 없을 때 자화를 유지합니다. 769C의 온도는 금속의 퀴리점입니다.
• β상은 +769C에서 +917C까지 존재합니다. 수정 구조는 동일하지만 격자 매개변수가 다소 다릅니다. 이 경우 자성을 제외한 거의 모든 물리적 특성이 유지됩니다. 철은 상자성이 됩니다.
• γ상은 +917~+1394C 범위에서 나타납니다. 이를 위해 문자는 면심입방 격자입니다.
• δ-상은 +1394 С 이상의 온도에 존재하며 체심 입방 격자를 가지고 있습니다.

ε- 수정도 구별되며 고압에서 나타날뿐만 아니라 일부 요소와의 합금 결과입니다. ε-상은 밀집된 육각형 격자를 가지고 있습니다.

이 비디오는 철의 물리적 및 화학적 특성에 대해 알려줍니다.

속성 및 특성

순도에 크게 의존합니다. 화학적으로 순수한 철과 일반 기술 및 훨씬 더 합금강의 특성 간의 차이는 매우 중요합니다. 일반적으로 불순물 비율이 0.8%인 공업용 철에 물리적 특성이 부여됩니다.

합금 첨가제와 유해한 불순물을 구별하는 것이 필요합니다. 예를 들어, 전자, 황 및 인은 경도 또는 기계적 저항을 증가시키지 않으면서 합금에 취성을 부여합니다. 강철의 탄소는 이러한 매개 변수를 증가시킵니다. 즉, 유용한 구성 요소입니다.

• 철의 밀도(g/cm3)는 다소 위상 의존적입니다. 따라서 α-Fe의 밀도는 7.87g/cc입니다. cm 상온 및 7.67g / cu. cm at +600 C. γ 상의 밀도는 더 낮습니다 - 7.59 g / cu. 7.409g / cc로 δ-상은 훨씬 적습니다.
• 물질의 융점은 +1539C입니다. 철은 적당히 내화성 금속에 속합니다.
• 끓는점은 +2862C입니다.
• 강도, 즉 압력, 인장, 굽힘 등 다양한 하중에 대한 저항은 강, 주철, 페라이트의 등급별로 규정되어 있어 이러한 지표를 일반적으로 말하기는 어렵다. 따라서 고속철은 2.5–2.8 GPa의 굽힘 강도를 갖습니다. 그리고 일반 기술 철의 동일한 매개 변수는 300 MPA입니다.
• 모스 척도의 경도는 4-5입니다. 특수강과 화학적으로 순수한 철은 훨씬 더 높은 비율을 달성합니다.
• 비 전기 저항은 9.7 10-8 ohm m입니다. 철은 구리나 알루미늄보다 훨씬 나쁜 전류를 전도합니다.
• 열전도율은 이러한 금속보다 낮으며 상 구성에 따라 다릅니다. 25C에서는 74.04W/(m·K)입니다., 1500C에서는 31.8[W/(m.K)]입니다.
• 철은 정상 및 고온 모두에서 완벽하게 단조됩니다. 주철과 강철은 주조에 적합합니다.
• 물질은 생물학적으로 불활성이라고 할 수 없습니다. 그러나 그 독성은 매우 낮습니다. 그러나 이것은 요소의 활동 때문이 아니라 인체가 요소를 잘 동화할 수 없기 때문입니다. 최대값은 받은 선량의 20%입니다.

철은 환경 물질로 분류될 수 없습니다. 그러나 환경에 대한 주요 피해는 철이 다소 빨리 녹슬고 생산 폐기물 - 슬래그, 배출 가스 때문에 폐기물로 인한 것이 아닙니다.

생산

철은 가장 흔한 원소 중 하나이므로 많은 비용이 필요하지 않습니다. 예금은 노천 채굴 방식과 채굴 방식 모두에 의해 개발됩니다. 실제로 모든 산광석에는 철이 포함되어 있지만, 그 비율이 충분히 큰 광석만 채굴됩니다. 이들은 철 함량이 최대 74%인 적색, 자성 및 갈색 철광석과 같은 풍부한 광석, 예를 들어 마카사이트와 같은 평균 함량의 광석, 철 함량이 26% 이상인 빈약한 광석(시데라이트)입니다.

풍부한 광석은 즉시 공장으로 보내집니다. 중간 및 낮은 등급의 품종이 풍부합니다.

철 합금을 생산하는 몇 가지 방법이 있습니다. 일반적으로 철강의 제련에는 선철 생산이 포함됩니다. 그것은 1600C의 온도에서 용광로에서 제련됩니다. 장입물 - 덩어리, 펠릿은 용제와 함께 용광로에 적재되고 뜨거운 공기로 불어납니다. 이 경우 금속이 녹고 코크스가 타서 원치 않는 불순물을 태우고 슬래그를 분리 할 수 ​​있습니다.

강철을 얻으려면 일반적으로 백색 주철이 사용됩니다. 그 안에 탄소는 철과 화합물에 결합되어 있습니다. 가장 일반적인 3가지 방법이 있습니다.

• 노로 - 탄소 함량을 줄이기 위해 광석과 스크랩을 첨가한 용융 선철을 2000C에서 녹입니다. 추가 성분이 있는 경우 용융이 끝날 때 추가됩니다. 따라서 최고 품질의 강철이 얻어진다.
• 산소 변환기는 보다 생산적인 방법입니다. 용광로에서 주철의 두께는 26kg / sq의 압력으로 공기로 불어납니다. 강철의 특성을 개선하기 위해 공기 또는 순수한 산소와 산소의 혼합물을 사용할 수 있음을 참조하십시오.
• 전기 용융 - 특수 합금강을 얻는 데 더 자주 사용됩니다. 주철은 2200C의 온도에서 전기로에서 소성됩니다.

강철은 직접 방법으로도 얻을 수 있습니다. 이를 위해 철 함량이 높은 펠릿을 용광로에 넣고 1000C의 온도에서 수소로 퍼지합니다. 후자는 중간 단계 없이 산화물로부터 철을 환원시킨다.

철 야금의 특성으로 인해 특정 철 함량을 가진 광석 또는 완제품(주철, 강철, 페라이트)이 판매됩니다. 그들의 가격은 매우 다릅니다. 2016 년 철광석의 평균 비용 - 60 % 이상의 원소 함량을 가진 풍부함은 톤당 $ 50입니다.

철강 가격은 여러 요인에 따라 달라지며 때로는 가격의 오르내림을 완전히 예측할 수 없게 만듭니다. 2016년 가을, 철근, 열연 및 냉간 압연 강재의 비용은 제련 공정에 없어서는 안될 원료탄 가격이 똑같이 급등하면서 급격히 상승했습니다. 11월에 유럽 기업들은 열연강판 코일을 톤당 500유로에 제공합니다.

적용분야

철 및 철 합금의 사용 범위는 엄청납니다. 금속이 사용되지 않는 곳을 표시하는 것이 더 쉽습니다.

• 건설 - 다리의지지 프레임에서 아파트의 장식용 벽난로 상자에 이르기까지 모든 유형의 프레임 건설은 다른 등급의 강철 없이는 할 수 없습니다. 피팅, 로드, I-빔, 채널, 앵글, 파이프: 절대적으로 모든 형태의 고품질 제품이 건설에 사용됩니다. 판금에도 동일하게 적용됩니다. 지붕은 판금으로 만들어집니다.
• 기계 공학 - 강철과의 강도 및 내마모성 측면에서 비교할 수 있는 것이 거의 없으므로 대다수 기계의 몸체 부분은 강철로 만들어집니다. 특히 장비가 고온 및 고압에서 작동해야 하는 경우.
• 도구 - 합금 원소와 경화의 도움으로 금속에 다이아몬드에 가까운 경도와 강도를 부여할 수 있습니다. 고속강은 모든 가공 도구의 중추입니다.
• 전기 공학에서 철의 사용은 더 제한적입니다. 정확히는 불순물이 전기적 특성을 크게 손상시키고 이미 작기 때문입니다. 그러나 금속은 전기 장비의 자기 부품 생산에 없어서는 안될 필수 요소입니다.
• 파이프라인 - 모든 종류와 유형의 통신은 강철 및 주철로 만들어집니다. 난방, 수도 파이프라인, 트렁크 파이프라인을 포함한 가스 파이프라인, 전원 케이블용 외장, 송유관 등. 강철만이 이러한 엄청난 하중과 내부 압력을 견딜 수 있습니다.
• 가정용 - 강철은 부속품 및 칼붙이에서 철제 문과 자물쇠에 이르기까지 모든 것에 사용됩니다. 금속의 강도와 내마모성으로 인해 대체할 수 없습니다.

철과 그 합금은 강도, 내구성 및 내마모성을 결합합니다. 또한 금속은 제조 비용이 상대적으로 저렴하여 현대 경제에 없어서는 안될 소재입니다.

이 비디오는 비철금속 및 중철금속을 포함하는 철 합금에 대해 알려줍니다.

수업 목표:

• 철에 의해 나타나는 산화 정도와 산화제의 성질에 따라 철의 물리적 및 화학적 특성에 대한 아이디어를 형성합니다.
• 학생들의 이론적 사고와 구조에 대한 지식을 기반으로 물질의 특성을 예측하는 능력을 개발합니다.
• 분석, 비교, 일반화, 체계화와 같은 작업에 대한 개념적 사고를 개발합니다.
• 객관성, 간결함 및 명확성, 자제력 및 활동과 같은 사고의 자질을 개발하십시오.

수업 목표:

• "원자의 구조"라는 주제에 대한 학생들의 지식을 업데이트합니다.
• 교육 문제의 공식화에서 최종 결과에 이르기까지 학생들의 공동 작업을 조직합니다 (수업에 대한 참조 계획 작성).
• "금속"주제에 대한 자료를 요약하고 철의 특성과 그 응용을 고려하십시오.
• 철의 화학적 성질을 연구하기 위해 쌍으로 독립적인 연구 작업을 조직합니다.
• 수업에서 학생들의 상호 통제를 조직하십시오.

수업 유형:새로운 자료를 학습합니다.

시약 및 장비:

• 철(가루, 접시, 클립),
• 황,
• 염산,
• 구리(II) 황산염,
• 철의 결정 격자,
• 게임 포스터,
• 자석,
• 주제에 대한 삽화 선택,
• 시험관,
• 정신 램프,
• 성냥,
• 가연성 물질을 태우는 숟가락,
• 지리적 지도.

수업 구조

1. 소개 부분.
2. 새로운 자료를 학습합니다.
3. 숙제 메시지.
4. 연구 자료의 통합.

수업 중

1. 서론 부분

조직 시간.

학생들의 존재를 확인합니다.

수업 주제 메시지. 칠판과 학생 공책에 주제를 적는다.

2. 새로운 자료 학습

- 오늘 수업의 주제가 어떻게 들릴 것 같습니까?

1. 철의 모습인류 문명에서 철기 시대의 시작을 알렸습니다.

철광석에서 철을 추출하는 방법을 아직 몰랐던 고대인들은 어디에서 철을 얻었습니까? 수메르어로 번역된 철은 "하늘에서 떨어진" 금속입니다. 인류가 처음 만난 철은 운석으로 만든 철이었다. 그는 1775년 러시아 과학자 P.S. 600kg 무게의 천연 철 운석 블록을 상트 페테르부르크로 가져온 궁전. 가장 큰 철 운석은 1920년 남서 아프리카에서 발견된 "고바" 운석으로 무게는 약 60톤입니다. 투탕카멘의 무덤인 금, 금을 상기해 봅시다. 장엄한 작품은 기쁨을, 반짝임은 눈을 현혹시킵니다. 그러나 K. Kerram은 투탕카멘의 작은 철제 부적에 대해 "신, 무덤, 과학자"라는 책에서 다음과 같이 썼습니다. 문화사”. 파라오의 무덤에서 발견된 철 제품은 몇 개뿐이었습니다. 그중에는 호루스 신의 철 부적, 철제 칼날과 금 손잡이가 달린 작은 단검, 작은 철제 벤치 "우르스"가 있었습니다.

과학자들은 히타이트 부족이 살았던 소아시아 국가가 철 야금의 발상지라고 제안합니다. 철은 기원전 1000년에 이미 소아시아에서 유럽으로 들어왔습니다. 이것이 유럽에서 철기 시대가 시작된 방법입니다.

유명한 다마스크강(또는 다마스크강)은 아리스토텔레스 시대(기원전 4세기)에도 동양에서 만들어졌습니다. 그러나 제조 기술은 수세기 동안 비밀로 유지되었습니다.

다른 슬픔을 꿈꿨어
회색 다마스쿠스 강철에 관하여.
강철이 굳어가는 걸 봤어
한 사람의 어린 노예처럼
그들은 그를 선택하고 먹였습니다.
그의 힘의 육체가 얻도록 하십시오.
마감일을 기다리며
그리고는 뜨겁게 달아오른 칼날
그들은 근육질의 육체에 뛰어 들었습니다.
그들은 완성된 칼날을 꺼냈다.
강철보다 강하고 나는 동쪽을 보지 못했다.
강철보다 강하고 슬픔보다 쓰라린.

다마스크강은 경도와 탄성이 매우 높은 강재이기 때문에 제품이 무뎌지지 않고 날카롭게 날카로워지는 특성이 있습니다. 러시아의 야금학자 P.P. 아노소프. 그는 특정 온도로 가열된 특수 기술 오일 용액에서 뜨겁게 달궈진 강철을 매우 천천히 냉각했습니다. 냉각 과정에서 강철이 단조되었습니다.

(그림 시연.)

철 - 은회색 금속	철 - 은회색 금속
이 못은 철로 만들어졌습니다.	철강은 자동차 산업에 사용됩니다.
강철은 의료 기기를 만드는 데 사용됩니다.	강철은 기관차를 만드는 데 사용됩니다.
	모든 금속은 부식성
모든 금속은 부식성

2. PSKHEM에서 철의 위치.

우리는 PSCEM에서 철의 위치, 핵의 전하 및 원자의 전자 분포를 찾습니다.

3. 철의 물리적 특성.

- 철의 어떤 물리적 성질을 알고 있습니까?

철은 1539 o C의 융점을 가진 은백색 금속입니다. 매우 플라스틱이므로 쉽게 가공, 단조, 압연, 스탬핑됩니다. 철은 자화 및 탈자하는 능력이 있으므로 다양한 전기 기계 및 장치에서 전자석의 코어로 사용됩니다. 예를 들어 담금질 및 압연과 같은 열적 및 기계적 방법으로 더 큰 강도와 경도를 부여할 수 있습니다.

화학적으로 순수한 철과 기술적으로 순수한 철을 구별하십시오. 기술적으로 순수한 철은 사실 저탄소 강철이며 0.02-0.04%의 탄소와 산소, 황, 질소 및 인을 포함합니다. 화학적으로 순수한 철은 0.01% 미만의 불순물을 함유합니다. 화학적으로 순수한 철 -백금과 외관이 매우 유사한 은회색의 반짝이는 금속. 화학적으로 순수한 철은 부식에 강하고(부식이란 무엇인가? 부식 못 시연) 산에 잘 견딥니다. 그러나 소량의 불순물로 인해 이러한 귀중한 특성이 박탈됩니다.

4. 철의 화학적 성질.

금속의 화학적 성질에 대한 지식을 바탕으로 철이 어떤 화학적 성질을 가질 것이라고 생각합니까?

실험 시연.

• 철과 황의 상호 작용.

실무.

• 철과 염산의 상호 작용.
• 철과 황산구리(II)의 상호작용.

5. 철의 사용.

질문에 대한 대화:

- 자연에서 철의 분포에 대해 어떻게 생각하는가?

철은 자연에서 가장 풍부한 원소 중 하나입니다. 지각에서 질량 분율은 5.1%로 이 지표에 따르면 산소, 규소 및 알루미늄에 이어 두 번째입니다. 많은 철은 스펙트럼 분석에 의해 확립된 천체에서도 발견됩니다. 자동 스테이션 '루나'가 배송한 달의 토양 샘플에서 철은 산화되지 않은 상태로 발견됐다.

철광석은 지구에 꽤 널리 퍼져 있습니다. Urals의 산 이름은 High, Magnetic, Iron과 같은 자체적으로 말합니다. 농화학자들은 토양에서 철 화합물을 찾습니다.

- 철은 어떤 화합물의 형태로 자연에서 발생합니까?

철은 대부분의 암석에서 발견됩니다. 철을 얻기 위해서는 철 함량이 30~70% 이상인 철광석이 사용됩니다. 주요 철광석은 다음과 같습니다. 자철광 - Fe 3 O 4에는 72%의 철이 포함되어 있으며 퇴적물은 South Urals, Kursk 자기 이상에서 발견됩니다. 적철광 - Fe 2 O 3는 최대 65%의 철을 함유하며, 이러한 퇴적물은 Krivoy Rog 지역에서 발견됩니다. 갈철석 - Fe 2 O 3 * nH 2 O는 최대 60%의 철을 함유하고 있으며, 침전물은 크림 반도에서 발견됩니다. 황철석 - FeS 2에는 약 47%의 철이 포함되어 있으며 우랄에서 침전물이 발견됩니다. (등고선 지도 작업).

- 인간과 식물의 삶에서 철의 역할은 무엇입니까?

생화학자들은 식물, 동물 및 인간의 삶에서 철의 중요한 역할을 발견했습니다. 헤모글로빈이라고 하는 매우 복잡한 유기 화합물의 일부인 철은 이 물질의 붉은색을 띠게 하고, 이는 차례로 인간과 동물의 혈액 색깔을 결정합니다. 성인의 몸에는 3g의 순수한 철이 포함되어 있으며 그 중 75%는 헤모글로빈의 일부입니다. 헤모글로빈의 주요 역할은 산소를 폐에서 조직으로, 반대 방향인 CO 2로 전달하는 것입니다.

식물에도 철분이 필요합니다. 그것은 세포질의 일부이며 광합성 과정에 참여합니다. 철이 없는 기질에서 자란 식물은 흰색 잎을 가지고 있습니다. 기질에 소량의 철을 첨가하면 녹색으로 변합니다. 또한 철분이 함유 된 소금 용액으로 흰색 시트를 칠할 가치가 있으며 곧 번지는 부분이 녹색으로 변합니다.

따라서 주스와 조직에 철분이 존재하는 같은 이유로 식물의 잎은 유쾌하게 녹색으로 변하고 사람의 뺨은 밝게 붉게 변합니다.

인류가 사용하는 금속의 약 90%는 철계 합금입니다. 세계에는 다른 금속은 말할 것도 없고 알루미늄보다 약 50배 많은 철이 제련되고 있습니다. 철 기반 합금은 다재다능하고 기술적으로 발전되어 있으며 이용 가능하고 저렴합니다. 철은 오랫동안 문명의 기초로 남을 것입니다.

3. 집에 물건 올리기

14, 운동. № 6, 8, 9(2003년 교과서 O.S. Gabrielyan "Chemistry 9"의 통합 문서에 따름).

4. 연구 자료의 통합

1. 보드에 작성된 기준 회로를 사용하여 다음과 같은 결론을 내립니다. 철은 무엇이며 그 특성은 무엇입니까?
2. 그래픽 받아쓰기(미리 선이 그려진 전단지를 8개의 세그먼트로 나누고 받아쓰기 질문에 따라 번호를 매깁니다. 세그먼트에 오두막 "^"으로 올바른 것으로 간주되는 위치의 번호를 표시하십시오).

옵션 1.

1. 철은 활성 알칼리 금속입니다.
2. 철은 쉽게 위조됩니다.
3. 철은 청동 합금의 일부입니다.
4. 철 원자의 외부 에너지 준위에는 2개의 전자가 있습니다.
5. 철은 묽은 산과 상호 작용합니다.
6. 산화 상태가 +2인 할로겐과 할로겐화물을 형성합니다.
7. 철은 산소와 상호 작용하지 않습니다.
8. 철은 소금물을 전기분해하여 얻을 수 있습니다.

옵션 2.

1. 철은 은백색 금속입니다.
2. 철은 자화하는 능력이 없습니다.
3. 철 원자는 산화 특성을 나타냅니다.
4. 철 원자의 외부 에너지 준위에는 1개의 전자가 있습니다.
5. 철은 염 용액에서 구리를 대체합니다.
6. 산화 상태가 +3인 할로겐과 화합물을 형성합니다.
7. 황산 용액과 함께 황산철(III)을 형성함.
8. 철은 부식되지 않습니다.

과제 완료 후, 학생들은 과제를 변경하고 확인합니다(작품에 대한 답변은 게시판에 게시하거나 프로젝터를 통해 보여줌).

등급 기준:

• "5" - 0 오류,
• "4" - 1-2 오류,
• "3" - 3-4개의 오류,
• "2" - 5개 이상의 오류.

중고 도서

1. 가브리엘리안 O.S. 화학 9급. - M .: Bustard, 2001.
2. 가브리엘리안 O.S. 선생님을 위한 책. - M .: Bustard, 2002.
3. 가브리엘리안 O.S. 화학 9급. 학습장. - M .: Bustard, 2003.
4. 교육 산업입니다. 기사의 다이제스트. 문제 3. - M .: MGIU, 2002.
5. Malyshkina V. 재미있는 화학. - 상트페테르부르크, "트리곤", 2001.
6. 프로그램 방법 자료. 화학 8-11학년. - M .: Bustard, 2001.
7. Stepin B.D., Alikberova L.Yu. 집에서 읽을 수 있는 화학 책. - M .: 화학, 1995.
8. 나는 화학 수업에 갈거야. 선생님을 위한 책. - M .: "9 월 첫째", 2000.

애플리케이션

그거 알아?

철 - 삶의 가장 중요한 요소 중 하나. 혈액에는 철분이 포함되어 있으며 이것이 혈액의 색과 주요 특성인 산소를 결합하고 방출하는 능력을 결정합니다. 이 능력은 복잡한 화합물 - heme - 헤모글로빈 분자의 필수 부분에 의해 소유됩니다. 헤모글로빈 외에도 우리 몸에는 근육에 산소를 저장하는 단백질인 미오글로빈에 철이 포함되어 있습니다. 철분 함유 효소도 있습니다.

인도 델리 근처에는 2800년 가까운 세월이 흘렀음에도 녹슬지 않은 철기둥이 있다. 높이 7미터, 무게 6.5톤의 유명한 쿠툽스카야 기둥으로 기둥에 새겨진 비문에는 9세기에 건립되었다고 나와 있습니다. 기원전 NS. 철의 부식 - 철 메타 수산화물의 형성 -은 공기 중의 수분 및 산소와의 상호 작용과 관련이 있습니다.

그러나 이러한 반응은 철에 다양한 불순물이 존재하지 않고, 무엇보다도 탄소, 규소, 황이 존재하지 않는 상태에서는 진행되지 않는다. 기둥은 매우 순수한 금속으로 만들어졌습니다. 기둥의 철은 99.72%였습니다. 이것은 내구성과 내식성을 설명합니다.

1934년에 "Mining Journal"에 "땅에 녹이 슬어서 철과 강철을 개량하다"라는 기사가 실렸습니다. 철을 땅 속에서 녹슬게 하여 철을 강철로 만드는 방법은 고대부터 사람들에게 알려져 있었습니다. 예를 들어, 코카서스의 체르케스인들은 스트립 아이언을 땅에 묻었다가 10-15년 후에 파낸 후 소총 총신, 방패 및 적의 뼈를 절단할 수 있는 세이버를 위조했습니다.

적철광

적철광 또는 적철광 - 우리 시대의 주요 금속의 주요 광석 - 철. 철분 함량은 70%에 이릅니다. 적철광은 오랫동안 알려져 왔습니다. 바빌론과 고대 이집트에서는 장신구로, 인장을 만드는 데 사용했으며, 옥수와 함께 조각한 돌로 애용하는 재료로 사용되었습니다. 알렉산더 대왕은 적철광이 삽입된 반지를 가지고 있었는데, 그 반지가 그를 전투에서 무적이라고 믿었습니다. 고대와 중세에 적철광은 피를 멈추게 하는 약으로 알려져 있었습니다. 이 광물의 가루는 고대부터 금과 은 제품에 사용되었습니다.

광물의 이름은 그리스어에서 유래 세부 사항-이 미네랄 분말의 체리 또는 왁스 붉은 색과 관련된 혈액.

광물의 중요한 특징은 색상을 지속적으로 저장하고 적철광의 혼합물을 최소한 포함하는 다른 광물로 옮기는 능력입니다. 성 이삭 대성당의 화강암 기둥의 분홍색은 장석의 색이며, 장석은 차례로 미세하게 분산된 적철광으로 칠해져 있습니다. 수도의 지하철역 장식에 사용되는 그림 같은 벽옥 패턴, 크림반도의 주황색과 분홍색 홍옥색, 소금 지층에 있는 실바인과 카르날라이트의 산호색 중간층 - 모두 적철광 덕분에 색상이 나타납니다.

고대부터 붉은 페인트는 적철광으로 만들어졌습니다. 15-20,000년 전에 만들어진 모든 유명한 프레스코화(알타미르 동굴의 멋진 들소와 유명한 케이프 동굴의 매머드)는 갈색 산화철과 수산화물로 만들어졌습니다.

자철광

자철광 또는 자성 철광석 - 72%의 철을 함유한 광물. 가장 풍부한 철광석입니다. 이 광물의 놀라운 점은 자연적인 자성입니다. 그 덕분에 발견되었습니다.

로마 과학자 Pliny가 보고한 바와 같이 자철광은 그리스 양치기 마그네스의 이름을 따서 명명되었습니다. Magnes는 강 위의 언덕 근처에서 무리를 짓습니다. 테살리아의 힌두교. 갑자기 철로 된 지팡이와 못이 박힌 샌들이 단단한 회색 돌로 된 산에 의해 자신을 향해 당겨졌습니다. 광물 자철광은 차례로 아리스토텔레스 시대부터 오늘날까지 면밀히 연구되어 온 자석, 자기장 및 자기의 신비한 현상 전체에 이름을 붙였습니다.

이 광물의 자기적 특성은 오늘날에도 주로 광상을 찾는 데 사용됩니다. 이것이 쿠르스크 자기 이상(KMA) 지역에서 독특한 철 퇴적물이 발견된 방법입니다. 광물은 무겁습니다. 사과 크기의 자철석 샘플의 무게는 1.5kg입니다.

고대에는 자철석에 모든 종류의 치유력과 기적을 일으키는 능력이 부여되었습니다. 그것은 상처가 났을 때 금속을 추출하는 데 사용되었으며 보물 중 Ivan Terrible은 다른 돌과 함께 그의 눈에 띄지 않는 수정을 보관했습니다.

황철석은 불과 같은 광물이다

황철석 - 당신이 외치고 싶은 광물 중 하나: "정말 그런가요?" 인조 제품, 황철석 수정에서 우리를 놀라게 하는 최고 수준의 절단 및 연마가 자연의 관대한 선물이라는 것이 믿기 어렵습니다.

황철석(Pyrite)의 이름은 그리스어 "pyros"에서 따온 것입니다. 불은 강철 물체에 부딪혔을 때 불꽃이 튀는 능력과 관련이 있습니다. 이 아름다운 광물은 황금색으로 거의 항상 깨끗한 가장자리에 밝은 빛을 발합니다. 그 특성으로 인해 황철석은 고대부터 알려졌으며 골드 러시가 유행하는 동안 석영 광맥에서 반짝이는 황철석이 하나 이상의 뜨거운 머리로 바뀌었습니다. 지금도 초보 석재 애호가들은 황철석을 금으로 착각하는 경우가 많습니다.

황철석은 유비쿼터스 광물입니다. 마그마, 증기 및 용액, 심지어 퇴적물에서도 매번 특정 형태와 조합으로 형성됩니다. 수십 년에 걸쳐 광산에 빠진 광부의 시신이 황철석으로 변한 사례가 알려져 있습니다. 황철석에는 철이 46.5%로 많이 함유되어 있지만 추출하는 데 비용이 많이 들고 수익성이 없습니다.

철, Fe, 화학 원소, 원자량 55.84, 일련 번호 26; 코발트와 니켈, 녹는점 - 1529 ° С, 비등점 - 2450 ° С와 같은 행의 주기율표 VIII 족에 위치; 고체 상태에서는 푸르스름한 은색을 띤다. 유리 철은 운석에서만 발견되지만 Ni, P, C 및 기타 원소의 불순물을 포함합니다. 자연에서 철 화합물은 도처에 널리 퍼져 있습니다(토양, 광물, 동물 헤모글로빈, 식물 엽록소), Ch. 아. 산화물, 산화물 수화물 및 황 화합물의 형태로 대부분의 철광석을 구성하는 탄산철뿐만 아니라.

화학적으로 순수한 철은 옥살산 철을 가열하여 얻어지며 440 ° C에서 처음에는 공기 중에서 발화 할 수있는 무광택 산화철 분말 (소위 자연 발화 철)이 얻어집니다. 이 아산화질소의 후속 환원으로 인해 생성된 분말은 회색을 띠고 발화 특성을 상실하여 금속성 철로 전달됩니다. 산화철이 700°C에서 환원되면 철은 작은 결정의 형태로 방출되어 진공에서 융합됩니다. 화학적으로 순수한 철을 얻는 또 다른 방법은 철염 용액, 예를 들어 FeSO 4 또는 FeCl 3를 MgSO 4, CaCl 2 또는 NH 4 Cl과 혼합하여 전기분해하는 것입니다(100°C 이상의 온도에서). 그러나 이 경우 철은 상당량의 전해수소를 흡장하여 단단하게 된다. 700℃로 소성하면 수소가 방출되어 철이 부드러워지며 납처럼 ​​칼로 잘린다(모스 경도-4.5). 순수한 산화철로부터 aluminothermic 방법으로 매우 순수한 철을 얻을 수 있습니다. (Aluminothermy 참조). 잘 형성된 철 결정은 드뭅니다. 팔면체 결정은 때때로 큰 주철 조각의 구멍에 형성됩니다. 철의 특성은 융점보다 현저히 낮은 온도에서 연화, 연성 및 가단성입니다. 강질산(저급 질소산화물을 포함하지 않음)이 철에 작용하면 철은 산화물로 코팅되어 질산에 불용성이 됩니다.

철 화합물

철은 산소와 쉽게 결합하여 여러 산화물을 형성합니다. FeO - 산화철, Fe 2 O 3 - 산화철, FeO 3 - 무수 제2철 및 FeO 4 - 초산 무수물. 또한, 철은 혼합형 Fe 3 O 4 - 산화철-산화물, 이른바 산화철을 형성하기도 합니다. 철 저울. 그러나 건조한 공기에서는 철이 산화되지 않습니다. 녹은 공기 수분과 CO 2의 참여로 형성된 수성 산화철입니다. 산화철 FeO는 수화물 Fe(OH) 2 및 산화 중에 철이 3가 원소로 나타나는 Fe 2 O 3 인 산화철 염으로 전환될 수 있는 다수의 철 염에 해당합니다. 공기 중에서 환원성이 강한 산화철 수화물은 쉽게 산화되어 산화철 수화물을 형성한다. 산화제1철 수화물은 물에 약간 용해되고 이 용액은 알칼리성 반응을 나타내므로 철의 기본 성질을 나타낸다. 산화철은 자연에서 발견되지만(적색 납 참조) 인위적으로 m. 철 분말을 소성하고 황철광을 소성하여 이산화황을 얻음으로써 적색 분말 형태로 얻어진다. 무수 산화철, Fe 2 O 3, m.B. 두 가지 수정으로 얻어지며 그 중 하나가 다른 것으로의 전환은 가열 중에 발생하며 상당한 열 방출 (자체 가열)이 수반됩니다. 강하게 하소되면 Fe 2 O 3 는 산소를 방출하고 자성 산화물 Fe 3 O 4 로 변합니다. 철 염 용액에 대한 알칼리 작용하에 Fe 4 O 9 H 6 수화물 (2Fe 2 O 3 · 3H 2 O) 침전물이 침전됩니다. 물로 끓이면 수화물 Fe 2 O 3 · H 2 O가 형성되어 산에 녹기 어렵다. 철은 C, P, S, 할로겐, Mn, Cr, W, Cu 등과 같은 금속과 다양한 준금속과 화합물을 형성합니다.

철염은 ferrous-ferrous iron(ferro-salts)과 Oxide-ferric iron(ferri-salts)으로 나뉩니다.

철염 . 염화 제2철, FeCl 2는 무색 잎의 형태로 철에 건조 염소의 작용에 의해 얻어진다. 철을 HCl에 녹이면 염화 제2철이 수화물 FeCl 2 · 4H 2 O의 형태로 얻어지며 의약에서 수용액 또는 알코올 용액의 형태로 사용됩니다. 요오드화철(FeJ 2)은 철과 요오드로부터 녹색 잎의 형태로 물 아래에서 얻어지며 의학(Sirupus ferri jodati)에 사용됩니다. 요오드의 추가 작용으로 FeJ 3(Liquor ferri sesquijodati)가 형성됩니다.

황산제1철, 황산제1철, FeSО 4 · 7H 2 О(녹색 결정)은 황철광과 황 황철광의 산화의 결과로 자연에서 형성됩니다. 이 염은 명반 생산 시 부산물로도 형성됩니다. 풍화 또는 300 ° C로 가열되면 백색 무수 염 - FeSO 4로 변합니다. 또한 5, 4, 3, 2 및 1개의 물 입자로 수화물을 형성합니다. 찬물에 쉽게 용해됩니다(뜨거운 물에서 최대 300%). 용액은 가수 분해로 인해 산성 반응을 나타냅니다. FeSO 4 가 공액 산화 반응에 관여하는 옥살산 염과 같은 다른 산화 물질의 존재하에 특히 쉽게 공기 중에서 산화되어 KMnO 4를 변색시킵니다. 프로세스는 다음 방정식에 따라 진행됩니다.

2KMnO 4 + 10FeSO 4 + 8H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5Fe 2 (SO 4) 2 + 8H 2 O.

그러나 이를 위해 Mohr의 이중염(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 6H 2 O가 사용되며 이는 공기 중에서 더 일정합니다.황산철은 FeSO 4 용액에 의해 흡수된 질소 산화물을 결정하기 위해 가스 분석에 사용됩니다. (FeNO) SO 4 착물의 짙은 갈색 형성 및 잉크 생산(탄닌산 포함), 염색 매염제, 악취 가스(H 2 S, NH 3 ) 변소 등에서

철 아질산 염은 사진 판에 캡처된 잠상에서 은 화합물을 감소시키는 능력 때문에 사진에 사용됩니다.

탄산철, FeCO 3 는 철석 또는 철광석 형태로 자연적으로 발생합니다. 철의 철염 수용액을 탄산염과 침전시켜 얻은 탄산철은 쉽게 CO 2 를 잃고 공기 중에서 Fe 2 O 3 로 산화됩니다.

중탄산철, H 2 Fe (CO 3) 2, 물에 용해되고 철 공급원에서 자연적으로 발생하며, 산화되어 철 산화물 수화물 형태로 지구 표면에 방출됩니다. Fe (OH) 3, 갈색 철광석으로 변합니다.

인산철, Fe 3 (PO 4) 2 · 8H 2 O, 백색 침전물; 자연에서 발생하며 철의 산화로 인해 약간 착색되며 파란색으로 vivianite 형태로 나타납니다.

산화철 염 ... 염화 제2철, FeCl 3 (Fe 2 Cl 6)는 육각형 적색 판의 형태로 철에 과잉 염소의 작용에 의해 얻어진다. 염화 제2철은 공기 중에 확산됩니다. FeCl 3 · 6H 2 O(노란색 결정)의 형태로 물에서 결정화됩니다. 용액은 산성입니다. 투석하는 동안 Fe(OH) 3 수화물의 콜로이드 용액이 형성되면서 거의 끝까지 가수분해됩니다. FeCl 3는 알코올과 알코올과 에테르의 혼합물에 용해되며 가열되면 FeCl 3 · 6H 2 O는 HCl과 Fe 2 O 3로 분해됩니다. 매염제와 지혈제로 사용됩니다(Liquor ferri sesquichlorati).

황산철, 무수 상태에서 Fe 2 (SO 4) 3은 황색을 띠며 용액에서 강하게 가수 분해됩니다. 용액이 가열되면 염기성 염이 침전됩니다. 철 명반, MFe (SO 4) 2 · 12H 2 O, M - 1가 알칼리 금속; 암모늄 명반, NH 4 Fe (SO 4) 2 12H 2 O가 가장 잘 결정화됩니다.

산화물 FeO 3는 철산의 무수물이며, 이 산화물의 수화물은 H 2 FeO 4 - 철산- m이 아닌 자유 상태 b. 극도의 취약성으로 인해 얻은; 그러나 알칼리성 용액에는 철 분말이 질산염 또는 KClO 3로 가열될 때 형성되는 철산 염, 철산염(예: K 2 FeO 4)이 있을 수 있습니다. 철산 BaFeO4의 난용성 바륨염으로도 알려져 있음; 따라서 철산은 어떤 면에서 황산 및 크롬산과 매우 유사합니다. 1926년 키예프의 화학자 Goralevich는 8가 철 산화물의 화합물을 설명했습니다. 유선상 무수물 Fe2O3와 질산염 또는 초철산 K2FeO5의 칼륨염 형태의 베르톨레염(berthollet salt)의 융합에 의해 얻어진 FeO4; FeO 4 는 물과 함께 초철산 H 2 FeO 5 를 형성하지 않는 기체 물질이지만 사용할 수 있습니다. K 2 FeO 5 염의 산 분해에 의해 자유 상태에서 분리됨. 바륨 염 BaFeO 5 · 7Н 2 О, 칼슘 및 스트론튬 염은 250-300 ° C에서만 물을 방출하고 동시에 녹색으로 변하는 비 분해성 백색 결정 형태로 Goralevich에 의해 얻어졌습니다.

철은 화합물을 제공합니다: 질소와 함께 - 질소 철(질화물) 철 분말이 NH 3 스트림에서 가열될 때 Fe 2 N, 전기로에서 철이 석탄으로 포화될 때 탄소 - 탄화물 Fe 3 C. 또한 일산화탄소와 함께 많은 철 화합물이 연구되었습니다. 철 카르보닐, 예를 들어, 펜타카보닐 Fe(CO) 5 - 약 102.9°C(749mm에서 비중 1.4937)의 약간 착색된 액체, 그 다음 오렌지색 고체 Fe 2(CO) 9, 에테르 및 클로로포름에 불용성, 비중 2.085.

매우 중요하다 시안화철... 단순한 시안화물 Fe(CN) 2 및 Fe(CN) 3 외에도 철은 시안화물 염과 여러 복합 화합물을 형성합니다. 예를 들어, 페로시안화물 산 H 4 Fe(CN) 6의 염 및 페로시안화물 산 H 3 Fe의 염 (CN) 6, 예를 들어, 적혈구 염은 제1철 및 산화물 철 염과 대사 분해 반응을 일으켜 청색 화합물(프러시안 블루 및 턴불 블루)을 형성합니다. 하나의 CN 그룹이 1가 그룹(NO, NO 2, NH 3, SO 3, CO)으로 대체될 때 ferrous-synergic acid H 4 Fe(CN) 6의 염에서 프러소 염이 형성됩니다(예: 니트로프루시드 나트륨) (nitro-ferrous synergistic sodium) Na 2 2H 2 O, K 4 Fe (CN) 6 에 HNO 3 발연 작용에 의해 얻어지며, 소다로 중화되어 질산염에서 결정화에 의해 분리된 루비-레드 결정 형태 동시에 형성됨; 상응하는 nitro-iron cyanide acid H 2 또한 짙은 적색 결정의 형태로 결정화됩니다. Sodium nitroprusside는 황화수소 및 황화물 금속에 대한 민감한 시약으로 사용되며, 이를 사용하면 핏빛 붉은색을 띠다가 파란색으로 변합니다. 황산구리가 나트륨 니트로프루시드에 작용하면 물과 알코올에 불용성인 옅은 녹색 침전물이 형성되어 에센셜 오일을 테스트하는 데 사용됩니다.

분석적으로, 철은 알칼리성 용액에서 염에 대한 황색 혈액 염의 작용에 의해 검출됩니다. 제2철 염은 청색 프러시안 블루 침전물을 형성합니다. 철 염은 적혈구 염에 노출되면 턴불 블루의 청색 침전물을 형성합니다. 암모늄 티오시아네이트 NH 4 CNS와 함께 제2철 염은 로단 철 Fe(CNS) 3를 형성하고 물에 용해되며 핏빛으로 착색됩니다. 산화철 염은 탄닌과 함께 잉크를 형성합니다. 컬러 사진에 사용되는(uvachromic 방법) 철산의 구리염도 강렬한 색상을 가지고 있습니다. 의약에 사용되는 철 화합물 중 위에서 언급한 할로겐화철 화합물 외에 금속성 철(F. hydrogenio reductum), 구연산 철(F. citricum - 20% Fe), 사과산 철 추출물(Extractum ferri)이 중요합니다. pomatum), 철 알부민산염(Liquor ferri albuminatum), 페라틴은 6% 철을 함유한 단백질 화합물입니다. 페라토오스 - 페라틴 용액, 카르니페린 - 핵과 철의 화합물(30% Fe); 효모 핵의 페라토겐(1% Fe), 헤마토겐 - 글리세린의 헤모글로빈 70% 용액, 헤몰 - 아연 먼지에 의해 환원된 헤모글로빈.

철의 물리적 성질

철의 다양한 물리적 특성을 특성화하는 문헌에서 이용 가능한 수치 데이터는 화학적으로 순수한 상태에서 철을 얻기가 어렵기 때문에 변동합니다. 따라서 가장 신뢰할 수있는 것은 불순물 (C, Si, Mn, S, P)의 총 함량이 0.01-0.03 %를 초과하지 않는 전해 철에 대해 얻은 데이터입니다. 아래 데이터는 대부분의 경우 그러한 땀샘을 나타냅니다. 이를 위해 융점은 1528 ° C ± 3 ° C (Ruer and Klesper, 1914)이고 끓는점은 ≈ 2450 ° C입니다. 고체 상태에서 철은 4가지 다른 변형(α, β, γ 및 δ)으로 존재하며, 이에 대해 다음 온도 제한이 매우 정확하게 설정됩니다.

한 수정에서 다른 수정으로 철의 전이는 다음 지정이 채택된 임계점에 의해 냉각 및 가열 곡선에서 감지됩니다.

이러한 임계점은 도 2에 도시되어 있다. 도식 가열 및 냉각 곡선이 있는 1. 변형 δ-, γ- 및 α-Fe의 존재는 현재 논쟁의 여지가 없는 것으로 간주되는 반면, β-Fe의 독립적 존재는 그 특성과 α-Fe의 특성 사이의 불충분한 급격한 차이로 인해 논쟁의 여지가 있습니다. 모든 철 변형은 중심 입방체의 공간 격자를 갖는 α, β 및 δ와 정육면체의 형태로 결정화되고 γ-Fe - 중심면이 있는 입방체. 철 개질의 가장 뚜렷한 결정학적 특성은 그림 1과 같이 X선 스펙트럼에서 얻어졌습니다. 2(웨스트그린, 1929). 위의 X-선 회절 패턴으로부터 α-, β- 및 δ-Fe에 대해 X-선 스펙트럼의 선이 동일하다는 것을 알 수 있습니다. 그들은 매개변수 2.87, 2.90 및 2.93 Å을 갖는 중심 입방체의 격자에 해당하고 γ-Fe의 경우 스펙트럼은 중심면 및 매개변수 3.63-3.68 A를 갖는 입방체의 격자에 해당합니다.

철의 비중은 7.855에서 7.864 사이입니다(Cross and Gill, 1927). 가열되면 철의 비중은 열팽창으로 인해 감소하며, 이에 대한 계수는 표의 데이터와 같이 온도에 따라 증가합니다. 1 (Drizen, 1914).

20-800 ° C, 20-900 ° C, 700-800 ° C 및 800-900 ° C 간격의 팽창 계수 감소는 임계 점 A C2 및 A C3을 통과 할 때 팽창의 이상으로 설명됩니다. 이 전이는 수축을 동반하며, 이는 도 1의 압축 및 팽창 곡선에 의해 도시된 바와 같이 점 A C3에서 특히 두드러진다. 3. 철이 녹으면서 4.4%의 팽창이 수반된다(Gonda and Enda, 1926). 철의 열용량은 다른 금속과 비교하여 상당히 중요하며 표 1의 데이터에서 볼 수 있듯이 0.11에서 0.20 Cal의 값으로 다양한 온도 범위에 대해 표시됩니다. 2(Obergoffer and Grosse, 1927) 및 이를 기반으로 플로팅된 곡선(그림 4).

주어진 데이터에서 변형 А 2, А 3, А 4 및 철의 용융이 너무 명확하여 열 효과가 쉽게 계산될 수 있습니다. А 3 ... + 6.765 Сal, А 4 ... + 2.531 Сal, 철 용융 ... - 64.38 Cal (S. Umino, 1926, - 69.20 Cal에 따름).

철은 은보다 약 6-7배, 알루미늄보다 2배 적은 열전도율을 특징으로 합니다. 즉, 철의 열전도율은 0 ° C - 0.2070, 100 ° C - 0.1567, 200 ° C - 0.1357 및 275 ° C - 0.11120 Cal / cm · s · ° C에서 동일합니다. 철의 가장 특징적인 특성은 철 자화의 전체 주기 동안 얻은 여러 자기 상수로 표현되는 자기입니다. 전해철에 대한 이러한 상수는 가우스로 다음 값으로 표시됩니다(Gumlich, 1909 및 1918).

점 A c2를 지나면 철의 강자성 성질은 거의 사라지고 m.B. 매우 정확한 자기 측정에서만 발견됩니다. 실제로, β-, γ- 및 δ-수정은 비자성으로 간주됩니다. 20 ° C에서 철의 전기 전도도는 R -1 mo m / mm 2 (여기서 R은 철의 전기 저항, 0.099 Ω mm 2 / m와 동일)와 같습니다. 전기 저항의 온도 계수 a0-100 ° x10 5 범위는 560에서 660이며, 여기서

냉간 가공(압연, 단조, 브로칭, 스탬핑)은 철의 물리적 특성에 매우 현저한 영향을 미칩니다. 따라서 냉간 압연 중 변화율(%)은 보자력 + 323%, 자기 히스테리시스 + 222%, 전기 저항 + 2%, 비중 - 1%, 투자율 - 65%와 같은 수치로 표시됩니다(Gerens, 1911). 후자의 상황은 여러 연구자에서 관찰되는 물리적 특성의 상당한 변동을 분명히 합니다. 불순물의 영향은 종종 냉간 기계 가공의 효과에 추가됩니다.

순철의 기계적 성질에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 보이드에 합금된 전해철은 극한 인장 강도 25kg/mm ​​2, 연신율 - 60%, 단면 압축률 - 85%, 브리넬 경도 - 60에서 70으로 나타났습니다.

철의 구조는 그 안에 있는 불순물의 함량(미미한 양이지만)과 재료의 전처리에 따라 달라집니다. 철의 미세 구조는 다른 순수 금속과 마찬가지로 여기에서 페라이트라고 하는 다소 거친 입자(결정체)로 구성됩니다.

윤곽선의 크기와 선명도는 Ch에 따라 다릅니다. 아. 철의 냉각 속도: 후자가 작을수록 입자가 더 발달하고 윤곽이 더 날카로워집니다. 표면에서 알갱이는 불균등한 결정학, 방향 및 결정의 다른 방향에서 시약의 불균등한 에칭 작용으로 인해 가장 자주 다르게 착색됩니다. 종종 곡물은 기계적 처리의 결과로 한 방향으로 늘어납니다. 처리가 저온에서 발생하면 절단면을 따라 결정의 개별 부분이 미끄러져 입자 표면에 전단선(Neumann 선)이 나타납니다. 이 선은 가공 경화의 징후 중 하나이며 위에서 언급한 특성의 변화입니다.

야금의 철

현대 야금에서 철이라는 용어는 단철에만 할당됩니다. 즉, 철을 녹일 만큼 충분하지 않지만 개별 입자가 잘 용접되어 균질한 부드러움을 제공하기에 충분히 높은 온도에서 반죽 상태로 얻은 저탄소 제품입니다. 단조 후 제품으로 경화되지 않습니다. 철(단어의 표시된 의미에서)은 다음과 같이 얻어진다. 2) 같은 방식으로, 그러나 더 낮은 온도에서는 철 입자를 용접하기에 불충분하다. 3) 중요한 공정에 의한 주철의 재분배; 4) 푸들링에 의한 주철의 재분배.

1) 현재 치즈 블로잉 공정. 시간은 교양이 없는 사람들과 현대적인 방법으로 얻은 미국이나 유럽의 철이 (편리한 통신 경로가 없기 때문에) 침투할 수 없는 지역에서만 사용됩니다. 공정은 개방형 치즈 블로잉 단조 및 오븐에서 수행됩니다. 그 원료는 철광석(보통 갈색 철광석)과 숯이다. 석탄은 폭발이 공급되는 반쪽의 대장간에 부어지고 광석은 반대쪽에서 더미에 부어집니다. 석탄을 태우는 두꺼운 층에서 형성되는 일산화탄소는 광석의 전체 두께를 통과하고 고온으로 철을 환원시킵니다. 광석은 개별 조각의 표면에서 코어까지 점진적으로 감소합니다. 더미의 맨 위에서 시작하여 광석이 따뜻한 지역으로 이동함에 따라 가속됩니다. 동시에 산화철은 먼저 자성 산화물로, 그 다음 아산화질소로 이동하고, 마지막으로 금속성 철이 광석 조각의 표면에 나타납니다. 동시에, 토질 광석 불순물(폐석)은 아직 환원되지 않은 산화제1철과 결합하여 저융점 철 슬래그를 형성하고, 이는 금속 쉘의 균열을 통해 용융되어 각각의 쉘을 형성합니다. 광석 조각. 백열로 가열하면 이 껍질이 서로 용접되어 난로 바닥에 스폰지 같은 철 덩어리(슬래그가 스며든 크리차)를 형성합니다. 후자와 분리하기 위해 단조에서 꺼낸 크리차를 여러 부분으로 절단하고 각 부분을 단조, 끓인 후 동일한 단조에서 스트립으로 냉각하거나 제품(가정용품, 무기)으로 직접 만듭니다. 인도에서는 치즈 블로잉 공정이 현재도 치즈 블로잉 용광로에서 수행되며, 용광로와 높이는 약 1.5m 정도만 다릅니다. 용광로의 벽은 점토 덩어리(벽돌이 아님)로 만들어집니다. 하나의 용융만 제공합니다. 폭발은 다리나 팔로 구동되는 벨로우즈에 의해 하나의 송풍구를 통해 가마로 공급됩니다. 일정량의 숯("백지")을 빈 용광로에 장전한 다음, 교대로 광석과 석탄을 별도의 층에 넣고 석탄에 대한 특정 경험에 도달할 때까지 전자의 양을 점차적으로 증가시킵니다. 채워진 전체 광석의 무게는 일반적으로 말해서 중요하지 않은 암석의 원하는 무게에 의해 결정됩니다. 회복 과정은 대장간에서와 동일합니다. 철 또한 완전히 환원되지 않고 바닥에 생성된 부스러기에는 철 슬래그가 많이 포함되어 있습니다. 닭고기는 오븐을 깨서 제거하고 2-3kg의 조각으로 자릅니다. 그들 각각은 단조에서 가열되고 망치로 처리됩니다. 그 결과 인도 철강 "wutz"(bulat) 제조를 위한 재료로 사용되는 우수한 연철이 탄생했습니다. 그 구성은 다음과 같습니다(%):

철 불순물의 무시할만한 함량 또는 완전한 부재는 광석의 순도, 철의 불완전한 환원 및 용광로의 저온으로 설명됩니다. 단조와 난로의 크기가 작고 작동 빈도가 높기 때문에 숯 소비량이 매우 높습니다. 핀란드, 스웨덴 및 우랄에서는 Husgavel 치즈 블로잉 용광로에서 철을 제련하여 철을 탄소로 환원 및 포화시키는 과정을 조절할 수 있었습니다. 석탄 소비량 - 철 단위당 최대 1.1, 그 생산량은 광석 함량의 90 %에 도달했습니다.

2) 앞으로는 원광공정이 아닌, 슬래그 형성 및 폐광석 소결에도 충분하지 않은 온도에서 철을 환원시켜 광석에서 직접 철 생산의 발전을 기대하는 것이 필요하다( 1000 ° C). 이 공정의 장점은 저등급 연료를 사용할 수 있고 슬래그 용해를 위한 플럭스 및 열 소비를 제거할 수 있다는 것입니다.

3) 주철을 임계공정으로 재분배하여 단철을 생산하는 것은 Ch.의 고로에서 이루어진다. 아. 스웨덴에서 (여기 - Urals에서). 재분배를 위해 소위 특수 주철이 제련됩니다. 낭비를 가장 적게 주는 Lancashire. 0.3-0.45% Si, 0.5-0.6% Mn, 0.02P,<0,01% S. Такой чугун в изломе кажется белым или половинчатым. Горючим в кричных горнах может служить только древесный уголь.

프로세스가 진행 중입니다. arr .: 위조는 지각에서 해방되었지만 바닥 보드에 남아있는 공정 끝의 익은 슬래그가 석탄으로 채워져 있습니다. 아. 연소 생성물에 의해 가열 된 주철이 165-175kg의 양으로 놓여있는 소나무 (난로 단면의 3/8m 2에는 100kg의 주철 케이지가 있음). 공기 덕트의 밸브를 돌리면 폭발이 난로의 아치 아래 공간에 위치한 파이프를 통해 안내되고 여기에서 150-200 ° C의 온도로 가열되어 가속됩니다. 녹는 주철. 주철은 송풍구 위의 석탄에 항상 (지렛대로) 지지됩니다. 이러한 작업 중에 주철의 전체 덩어리는 대기 중 산소와 이산화탄소의 산화 작용에 노출되어 액적 형태로 연소 영역을 통과합니다. 그들의 넓은 표면은 철과 그 불순물(실리콘, 망간 및 탄소)의 빠른 산화에 기여합니다. 이러한 불순물의 함량에 따라 주철은 노의 바닥에 축적되기 전에 불순물을 어느 정도 잃게 됩니다. 저 실리카 및 저 망간 주철은 스웨덴 단조에서 변경되기 때문에 풍구 지평을 통과하여 모든 Si 및 Mn(이들의 산화물은 산화제일철과 함께 주요 슬래그를 형성함)과 상당 부분의 탄소를 잃습니다. . 주철 용해는 20-25분 동안 지속됩니다. 이 과정이 끝나면 용광로에 냉풍이 허용됩니다. 노의 바닥에 퇴적 된 금속은 거기에 위치한 익은 슬래그와 반응하기 시작하며, 산화철 - Fe 3 O 4 및 FeO의 과량 (실리카 양에 비해)을 함유하고 일산화탄소 방출로 탄소를 산화시킵니다. , 이는 전체 금속을 끓게 합니다. 금속이 (탄소 손실로 인해) 두꺼워지고 "상품으로 축소"되면 후자가 송풍구 위의 지렛대로 들어 올려지고 열풍이 다시 시작되고 "상품"이 녹습니다.

2차 용융 동안 금속은 용융된 슬래그와 폭발의 산소에 의해 산화됩니다. 첫 번째 상승 후 금속은 단조 바닥으로 떨어지며, 이는 가장 잘 익은 부분에서 크리차를 모을 수 있을 만큼 부드럽습니다. 그러나 이전에는 규산 등급의 주철을 사용할 때 두 번째 및 세 번째 제품 상승에 의존해야했으며 이는 물론 용광로의 생산성을 감소시키고 연료 소비 및 철 낭비를 증가 시켰습니다. 작업 결과는 바닥판으로부터의 풍구의 거리(화로의 깊이)와 풍구의 경사에 의해 영향을 받았는데, 풍구가 가파르고 난로의 깊이가 얕을수록 더 큰 영향을 미쳤다. 금속의 산화 분위기. 풍구의 경사가 얕아지고 노의 깊이가 깊어지면 폭발 산소의 직접적인 작용이 감소하여 철 불순물에 대한 슬래그의 작용에 더 큰 역할을 합니다. 그들에 의한 산화는 느리지만 철 폐기물은 없습니다. 주어진 조건에서 바닥판에 대한 풍구의 가장 유리한 위치는 경험에 의해 결정됩니다. 현대 스웨덴 단조에서 풍구 눈은 바닥 판에서 220mm 거리에 설치되고 풍구의 기울기는 11에서 12 °의 가까운 범위 내에서 다양합니다.

단조 바닥에서 생성된 부스러기는 불어내는 것과는 대조적으로 기계적으로 동반된 슬래그를 거의 포함하지 않습니다. 철의 화학적 불순물은 Si, Mn 및 Cm b. 완전히 제거되고(분석에 의해 표시된 Si 및 Mn의 미미한 함량은 기계적 불순물-슬래그의 일부임), 황은 부분적으로만 용융 중 취입에 의해 산화됩니다. 동시에 인도 산화되어 슬래그에 인-철 염의 형태로 남지만 후자는 탄소로 환원되며 최종 금속은 철 폐기물에서 나온 것보다 훨씬 더 많은 인을 함유할 수 있습니다. 원래 주철. 그렇기 때문에 스웨덴에서 수출할 일류 금속을 얻기 위해 P 주철로만 순수한 재분배를 합니다. 단조에서 꺼낸 완성된 그릴은 세 부분(각 50-55kg)으로 절단되고 망치로 압착되어 평행육면체 모양을 나타냅니다.

스웨덴 휘젓는 용광로에서 재분배 과정의 지속 시간은 65분에서 80분입니다. 우리는 하루에 2.5~3.5톤의 "불타는" 압축 조각을 얻습니다. 목탄 소비량은 완제품 단위당 0.32~0.40에 불과하며 생산량은 재분배를 위해 설정된 주철의 89~93.5%입니다. 가장 최근에는 고로에서 가져온 쇳물을 재분배하고 기계적 갈퀴를 사용하여 금속을 저어 끓는 과정을 가속화하는 성공적인 실험이 스웨덴에서 수행되었습니다. 동시에 폐기물은 7 %로, 석탄 소비는 0.25로 떨어졌습니다.

스웨덴 및 남부 우랄 철의 화학 성분은 다음 데이터(%)로 제공됩니다.

산업적 방법으로 얻은 모든 유형의 철 중에서 스웨덴의 krynitsy는 화학적으로 가장 순수하고 후자 대신 실험실 실습 및 연구 작업에 사용됩니다. 그것은 균질성에 의해 원시 철과 다르며 망간이 없다는 점에서 가장 부드러운 노상 금속(주철)과 다릅니다. 가장 높은 수준의 용접성, 연성 및 연성이 특징입니다. 스웨덴 도가니 철은 무시할만한 극한 인장 강도를 나타냅니다. 약 30kg/mm2에 불과하며 연신율은 40%이고 단면적은 75% 감소합니다. 현재 스웨덴의 연간 고철 생산량은 1914-18년 전쟁 이후 50,000톤으로 떨어졌습니다. 이 철의 산업 응용 분야는 크게 축소되었습니다. 그 중 가장 많은 양은 최고 등급의 공구 및 특수강 제조(영국, 주, 독일)에 사용됩니다. 스웨덴 자체에서는 특수 와이어("꽃"), 말굽 못, 추운 상태에서 잘 단조, 체인 및 용접 파이프용 스트립을 만드는 데 사용됩니다. 마지막 두 가지 목적을 위해 고철의 특성은 특히 중요합니다. 신뢰할 수 있는 용접성, 게다가 파이프의 경우 가장 높은 부식 저항성입니다.

4) 중요한 과정에 의한 철 생산의 발달은 산림의 파괴를 수반했습니다. 여러 나라의 후자가 연간 성장으로 벌목을 제한하는 법의 보호를 받은 후 스웨덴, 그리고 러시아(고품질 광석이 풍부한 삼림 국가)가 전체 기간 동안 국제 시장에서 주요 철 공급업체가 되었습니다. 18 세기. 1784년 영국 법원은 퍼들링을 발명했습니다. 즉, 석탄을 태우는 용광로에서 불타는 용광로의 난로에 주철을 재분배하는 과정입니다. Court의 사망 후 Rogers와 Goll은 푸들링 오븐의 설계를 크게 개선하여 모든 산업 국가에서 푸들링의 급속한 확산에 기여했으며 19세기 전반기에 철 생산의 성격과 크기를 완전히 변경했습니다. 세기. 이 과정에서 그들은 철선, 철도, 기관차, 증기 보일러 및 기계의 건설에 필요한 금속 덩어리를 얻었습니다.

웅덩이 용 연료는 장작 석탄이지만 사용할 수없는 곳에서는 갈탄과 우랄에서 장작에 의존해야했습니다. 소나무는 석탄보다 불꽃이 더 깁니다. 그것은 잘 가열되지만 목재의 수분 함량은 12%를 초과해서는 안됩니다. 그 후, 지멘스 축열로는 Urals의 웅덩이에 적용되었습니다. 마지막으로 미국과 우리나라(볼가 및 카마 분지)에서는 퍼들링로가 퍼들링 용광로의 작업 공간에 직접 분사된 오일로 작동되었습니다.

가공 속도 및 연료 소비 감소를 위해 콜드 푸들링 주철을 사용하는 것이 바람직합니다. 그러나 코크스에서 제련 할 때 제품에서 많은 황 (0.2 및 0.3 %)이 얻어지며 광석 및 인의 인 함량이 높습니다. 일반 상업용 철의 경우 전환 철이라고 하는 규소 함량이 낮은(1% 미만) 주철이 이전에 대량으로 제련되었습니다. 우랄과 중부 러시아에서 변환된 숯 주철은 유황을 포함하지 않고 루핑 철을 만드는 데도 사용되는 제품을 제공했습니다. 현재 푸들링은 특수 사양에 따라 고품질 금속 생산에 사용되므로 푸들링로에 일반 선철이 공급되지 않고 고품질, 예를 들어 망간 또는 "적철광"(저 인), 또는 반대로 견과철 생산을 위한 인 함량이 높습니다. 다음은 푸딩에 사용되는 일부 등급의 주철에 포함된 주요 원소의 함량(%)입니다.

이전 작업이 끝날 때 퍼들링로는 일반적으로 다음 장입을 위해 노로에 정상적인 양의 슬래그가 있습니다. 고규산 주철을 처리할 때 많은 슬래그가 용광로에 남아 배수되어야 합니다. 반대로, 백색 주철은 용광로 아래에서 "건조" 상태를 유지하며, 작업은 망치 아래에서 가져온 필요한 양의 슬래그(자성 산화물이 가장 풍부한 "익은")를 던지는 것으로 시작해야 합니다. 주철 장입물이 슬래그에 던져지고 주철에서 가열됩니다 (일반 용광로는 250-300kg, 이중 용광로는 500-600kg). 그런 다음 연료의 새로운 부분을 용광로에 넣고 화격자를 청소하고 용광로에 전체 드래프트를 설정합니다. 25-35분 이내. 주철이 녹는 동안 b. 또는 m. 그 구성의 중대한 변화. 단단한 주철은 화염의 산소에 의해 산화되고 철, 망간 및 규소는 이중 규산염을 생성하여 용광로 바닥으로 흐릅니다. 녹는 주철은 산화되고 녹는 단단한 주철의 층을 점점 더 많이 노출시킵니다. 용융 기간이 끝나면 노상에서 두 개의 액체 층이 얻어집니다 - 주철과 슬래그는 접촉 표면에서 비록 약한 정도이지만 자성 산화철에 의한 탄소 산화 과정이 발생합니다. 욕조에서 나오는 일산화탄소 거품. 주철의 규소와 망간의 함량에 따라 용융 금속에 불균등한 양이 남아 있습니다. 때로는 그 중 일부가 망간뿐만 아니라 금속(0.3-0.25%)에 남아 있습니다. 인도 이때 산화되어 인-철염으로 들어간다. 언급된 불순물이 소진되는 동안 금속의 중량이 감소하면 탄소 함량의 %가 증가할 수 있지만, 비록 일정량이 용탕의 첫 ​​번째 부분을 덮고 있는 화염 및 슬래그의 산소에 의해 의심의 여지 없이 연소됩니다. .

나머지 실리콘, 망간 및 탄소의 연소를 가속화하기 위해 퍼들링, 즉 직각으로 구부러진 끝이있는 클럽을 사용하여 주철과 슬래그를 혼합합니다. 금속이 액체(회주철, 강한 탄소질)인 경우 혼합이 목표에 도달하지 못하고 차갑게 익은 슬래그를 투입하여 조를 미리 두껍게 만들거나 드래프트를 줄이면 로에 불완전 연소가 설정됩니다. , 연기가 자욱한 불꽃(시들해지는)의 생성과 함께. 연속 교반이 수행되는 몇 분 후, 주철 슬래그에 용해된 자성 산화물의 산소에 의한 주철 탄소의 산화 생성물인 연소하는 일산화탄소의 풍부한 기포가 욕 표면에 나타납니다. 공정이 진행됨에 따라 C 산화는 강화되어 전체 금속 덩어리의 격렬한 "비등"으로 변합니다. 이는 팽창과 함께 슬래그의 일부가 작업 구멍의 임계값을 통해 넘칠 정도로 부피가 크게 증가합니다. C가 타면서 금속의 녹는점이 올라가고 끓는 것을 계속하기 위해 로내의 온도가 지속적으로 상승한다. 저온에서 완성된 끓이면 용접할 수 없는 고탄소의 해면질 철 덩어리인 원료 제품이 생성됩니다. 뜨거운 오븐에서 익은 상품 "앉아". 퍼들링로에서 철 불순물의 산화 과정은 단일 실리카 철 (Fe 2 SiO 4)과 자성 산화물 및 다양한 조성의 산화 제 1 철의 합금인 슬래그의 산소를 희생시키면서 시작됩니다. 영국식 오븐에서 산화물 혼합물의 조성은 공식 5Fe 3 O 4 · 5 FeO로 표시됩니다. 비등 종료 시, 고갈된 슬래그의 산화물 비율은 Fe 3 O 4 · 5FeO 공식으로 표시됩니다. 즉, 슬래그의 전체 자성 산화물의 80%가 산화 과정에 참여합니다. 산화 반응 m. 다음 열화학 방정식으로 표시됩니다.

이 방정식에서 볼 수 있듯이 Si, P 및 Mn의 산화는 열의 방출을 동반하므로 욕을 가열하는 반면 FeO에서 Fe 3 O 4 가 환원되는 동안 C의 산화는 열을 흡수하여 열을 흡수하므로 높은 온도가 필요합니다. 이것은 철 불순물 제거 순서와 탄소 연소가 뜨거운 용광로에서 끝난다는 사실을 설명합니다. Fe 3 O 4 의 금속으로의 환원은 일어나지 않습니다. 이것은 "비등"이 발생하는 온도보다 더 높은 온도가 필요하기 때문입니다.

수축된 "제품"은 잘 용접 가능한 인두가 되기 위해 여전히 찐 필요가 있습니다. 제품을 오븐에 몇 분 동안 방치하고 때때로 쇠지렛대로 뒤집고 그 하부를 위에 놓습니다. 맨 위; 화염과 슬래그의 산소의 결합 작용으로 전체 철 덩어리를 함침시키면서 탄소는 이때 계속 연소됩니다. 일정량의 잘 용접 가능한 금속이 얻어지자 마자 결정이 튀어나오기 시작하여 불필요한 산화를 방지합니다. 전체적으로 상품이 익으면 5에서 10크리츠(각각 50kg 이하)로 굴러갑니다. 부스러기는 최고 온도 영역의 임계 값에서 유지 (찜)되고 감소를 위해 망치 아래에 공급되어 슬래그가 방출되고 조각 모양 (10x10 ~ 15x15cm)이 제공되어 편리합니다. 롤 롤링용. 발행된 크리트 대신에 마지막 크리트까지 따라가며 전진합니다. 익은(고탄소) 목탄 철에서 고품질 금속(섬유질 철)을 생산하는 과정의 기간은 우랄에 있었습니다: 1) 주철 심기 - 5분, 2) 용융 - 35분, 3) 담그기 - 25분, 4) 푸들링(교반) - 20분, 5) 상품 찜 - 20분, 6) 롤링 및 부스러기 찜 - 40분, 7) 부스러기 발행(10-11개) - 20분 ; 총 - 165분 일반 상업용 철에서 백색 주철로 작업할 때 공정 시간이 100분 또는 75분으로 단축되었습니다(서유럽의 경우).

작업 결과는 다양한 야금 지역에서 연료의 유형, 주철의 품질 및 생산된 철의 등급에 따라 다양했습니다. Ural 장작 난로는 0.25에서 0.3 톤의 장작 1m 3 당 적절한 철을 생산했습니다. 철 단위당 석유 소비량은 0.33이고 유럽 용광로의 석탄은 0.75에서 1.1입니다. 마른 나무에서 작업할 때 대형 용광로(주철 장입량 600kg)의 일일 생산성은 4-5톤이었습니다. 기와 생산에 적합한 재료의 수율은 재분배에 공급되는 주철 양의 95~93%였다. 유럽에서 일반 용광로(충전 250-300kg)의 일일 생산성은 9% 소진 시 약 3.5톤이고 고품질 철의 경우 11% 소진 시 2.5톤입니다.

화학적 조성 및 물리적 특성면에서 푸들링 철은 한편으로는 고철보다 훨씬 나쁜 제품이고 다른 한편으로는 노상 주철입니다. 이전에 서유럽에서 생산된 일반 등급의 철은 부정한 코크스 철에서 생산되었기 때문에 많은 유황과 인을 함유했으며 이러한 유해한 불순물은 모두 슬래그로 부분적으로만 통과합니다. 푸들링 철의 슬래그 양은 3-6 %이며 고품질 금속의 경우 2 %를 초과하지 않습니다. 슬래그의 존재는 웅덩이 철에 대한 기계적 테스트 결과를 크게 줄입니다. 다음은 퍼들링 아이언을 특징 짓는 몇 가지 데이터입니다. 일반적인 서유럽과 좋은 우랄입니다.

현재 푸들링 아이언의 생산이 지원되는 귀중한 속성은 탁월한 용접성이며, 이는 때때로 안전 관점에서 특히 중요합니다. 철도 사양. 사회에서는 푸들링 철 커플링, 화살표 및 볼트를 변환하기 위한 막대의 제조를 규정합니다. 물의 부식 작용에 대한 내성이 더 우수하기 때문에 푸들링 철은 수도관 생산에도 사용됩니다. 또한 너트(인조립 금속) 및 리벳 및 체인용 고품질 섬유상 철을 만드는 데 사용됩니다.

낮은 배율에서도 현미경으로 볼 수 있는 연철의 구조는 사진 이미지에 검은색과 밝은 부분이 존재하는 것이 특징입니다. 전자는 슬래그에 속하고 후자는 금속을 인발하여 얻은 철 알갱이 또는 섬유에 속한다.

철, 상업

야금 공장은 산업의 필요에 따라 1) 판금 및 2) 고품질 철의 두 가지 주요 유형의 철을 제조합니다.

판금은 현재 최대 3m 너비로 감겨 있습니다. 두께가 1-3mm 인 얇은 압연이라고합니다. 3mm 이상 (일반적으로 최대 40mm) - 보일러, 탱크, 선박, 목적에 따라 재료의 구성 및 기계적 특성에 해당합니다. 가장 부드러운 것은 보일러 철입니다. 일반적으로 0.10-0.12% C, 0.4-0.5% Mn, P 및 S를 포함하며 각각 0.05% 이하입니다. 파열에 대한 일시적인 저항이 아님 b. 41kg / mm 2 이상 (그러나 34kg / mm 2 이상), 파단 신율 - 약 28%. 저수지 철은 더 단단하고 내구성이 있습니다. 그것은 0.12-0.15% C를 포함합니다; 0.5-0.7% Mn 및 P 및 S 모두 0.06% 이하; 인장 강도 41-49 kg / mm 2, 연신율 25-28%. 보일러 및 탱크 철판의 길이는 시트에서 리벳으로 고정된 제품의 치수에 따라 주문에 따라 설정되지만(불필요한 이음새 및 스크랩 방지) 일반적으로 8m를 초과하지 않습니다. 압연 공정 중 급속 냉각 및 두꺼운 판재의 경우 - 잉곳의 무게에 의해 ...

두께가 1mm 미만인 판금을 블랙 시트라고 합니다. 그것은 양철의 제조 및 지붕 재료로 사용됩니다. 후자의 목적을 위해 소련에서 시트는 1422x711mm 크기, 무게 4-5kg, 두께 0.5-0.625mm로 압연됩니다. 루핑 아이언은 82kg 무게의 팩으로 공장에서 생산됩니다. 해외에서 검은 색 주석은 20에서 30까지의 특수 구경 번호로 무역으로 분류됩니다 (독일 주석의 일반 두께는 0.875에서 0.22mm이고 영어는 1.0에서 0.31mm입니다). 주석은 0.08-0.10% C, 0.3-0.35% Mn을 함유하는 가장 연질의 주철로 만들어집니다(우리나라에서 목탄 제련 주철로 만든 경우), 출발 물질이 코크스 철인 경우 0.4-0.5% Mn ; 인열 저항 - 31 ~ 34kg / mm 2, 신장률 - 28-30%. 다양한 철판은 골판지(corrugated iron)입니다. 파도의 성질에 따라 파도가 낮고 높은 철로 나뉩니다. 첫 번째-깊이에 대한 파장의 비율은 두 번째-1-2에서 3에서 4 사이입니다. 골판지 철은 두께 0.75-2.0mm, 시트 너비 0.72-0.81m(낮은 파도) 및 0.4-0.6m(높은 파도)로 만들어집니다. 골판지 철은 지붕, 가벼운 구조물의 벽, 블라인드에 사용되며 파도가 높은 경우에도 서까래가없는 천장 건설에 사용됩니다.

막대 모양 철은 단면 모양에 따라 일반 막대와 모양 철의 두 종류로 나뉩니다.

첫 번째 등급은 원형 철(철사라고 하는 직경 10mm 미만), 정사각형, 평면 또는 스트립을 포함합니다. 후자는 차례로 다음으로 나뉩니다. 실제 스트립 - 너비가 10 ~ 200mm이고 두께가 5mm 이상입니다. 후프 - 구경 번호로 표시되는 너비는 동일하지만 두께가 5 ~ 1mm이며 (3에서 19까지의 일반 독일 및 6에서 20까지의 새로운 영어 구경) 타이어 - 너비 38 ~ 51mm, 두께 최대 22mm; 범용 - 너비가 200 ~ 1000mm이고 두께가 최소 6mm입니다(특수 롤로 압연 - 범용). 타이어와 후프 철은 모두 공장에서 경사로, 압연 와이어 코일로 생산됩니다. 다른 품종은 직선형 (직선) 스트립 형태이며 일반적으로 길이가 8m 이하(보통 - 4.5m에서 6m)이지만 콘크리트 구조물에 대한 특별 주문에 따라 스트립은 최대 18mm 길이로 절단됩니다. 때로는 더.

성형 철의 주요 유형: 각(이등변 및 이등변), 상자(채널), 티, I-빔(보), 기둥(사각형) 및 제타 철; 다른 덜 일반적인 유형의 모양 철도 있습니다. 일반적인 미터법 분류에 따르면 성형 철의 치수는 프로파일 번호로 표시됩니다(숫자 - 숫자는 선반의 너비 또는 프로파일의 최대 높이 참조). Angular Unequal 및 T자형 아이언은 더블 넘버를 가지고 있습니다.; 예를 들어, No. 16/8은 선반이 16 및 8 cm인 각이 있거나 선반이 16 cm이고 높이가 8 cm인 T자형을 의미합니다. 우리가 압연한 성형 철의 가장 무거운 프로파일: No. 15 - 모서리, 아니요 30 - 트로프, 40 - I-빔.

일반 용접 고품질 철의 조성: 0.12% C, 0.4% Mn, 0.05% 미만 P 및 S - 각각; 인장 강도는 34-40 kg / mm 2입니다. 그러나 리벳 용 원형 철은 0.10 % 미만 C, 0.25-0.35 % Mn, 약 0.03 % P 및 S - 각각의 더 부드러운 재료로 만들어집니다. 인장강도는 32-35kg/mm2이고 연신율은 28-32%입니다. 용접되지 않은 모양이지만 리벳이 달린 철("건축용 강철")에는 다음이 포함됩니다. 0.15 - 0.20% C, 0.5% Mn, 최대 0.06% P 및 S - 각각; 인장 강도는 40-50kg / mm 2이고 연신율은 25-20%입니다. 견과류 생산을 위해 철(Tomas')이 만들어지며 약 0.1%의 C를 함유하지만 0.3~0.5%의 P를 함유합니다(견과류가 클수록 더 많은 P). 해외에서는 특수 압연기의 요구를 충족하기 위해 일반적으로 단면이 50 x 50mm인 정사각형 빌렛인 반제품이 거래됩니다.

철

철-NS; 수

1. 화학 원소(Fe), 탄소와 결합하여 강철 및 주철을 형성하는 가단성 은색 금속.

2. 은색 금속인 연강의 통칭. 위조 w. 바람은 지붕의 쇠를 두드린다.

3. 강하고, 견고하고, 강한 것에 대해(외부 물리적 특성에 대해). 당신의 손 - 글쎄! // 힘든 것, 굴하지 않는 것(내적 도덕적 자질에 대해). 그의 성격은 좋다.

4. 확산.선 물질을 포함하는 약에 대해. 몸에 철분이 부족합니다. 잘 마신다. 사과에는 w가 포함되어 있습니다.

5. 확산. 기술.컴퓨터 하드웨어(소프트웨어와 반대). 빠진 철을 구입하십시오.

◊ 뜨거운 철로 굽습니다. 근절하고 파괴하고 극단적이고 특별한 조치를 취하십시오. 다리미가 뜨거울 때 때립니다(스트라이크 참조).

◁ 철; 선의; 철; 철(참조).

(lat. Ferrum), 주기율표 VIII족의 화학 원소. 반짝이는 은백색 금속. 다형성 수정을 형성합니다. 상온에서 α-Fe는 7.874g/cm3의 밀도로 안정합니다(결정 격자 - 입방체 중심). 769 ° C (퀴리 포인트)까지의 α-Fe는 강자성입니다. NS MP 1535 ° C 그것은 공기 중에서 산화됩니다 - 느슨한 녹으로 덮입니다. 자연의 풍부한 원소 측면에서 철은 4위입니다. 약 300개의 미네랄을 형성합니다. 철과 탄소 및 기타 원소의 합금은 모든 금속 제품(주철, 강철, 합금철)의 약 95%를 차지합니다. 순수한 형태로 실제로 사용되지 않습니다 (일상 생활에서 강철 또는 주철 제품을 종종 철이라고 함). 동물 유기체의 중요한 활동에 필요합니다. 헤모글로빈의 일부입니다.

IRON(lat. Ferrum), Fe("ferrum"으로 읽음), 화학 원소, 원자 번호 26, 원자 질량 55.847. 요소에 대한 라틴어 및 러시아어 이름의 기원은 명확하게 확립되지 않았습니다. 천연철은 4가지 핵종으로 이루어진 혼합물이다. (센티미터.핵)질량 번호 54(천연 혼합물의 함량은 5.82중량%), 56(91.66%), 57(2.19%) 및 58(0.33%)입니다. 2개의 외부 전자층의 구성 3 NS 2 NS 6 NS 6 4초 2 ... 일반적으로 산화 상태 +3(3가) 및 +2(II가)의 화합물을 형성합니다. 산화 상태 +4, +6 및 일부 다른 상태의 철 원자를 갖는 화합물도 알려져 있습니다.
Mendeleev의 주기율표에서 철은 VIIIB 족에 포함됩니다. 철도 속하는 네 번째 기간에 이 그룹에는 코발트도 포함됩니다. (센티미터.코발트)및 니켈 (센티미터.니켈)... 이 세 가지 요소는 트라이어드를 형성하고 유사한 속성을 가지고 있습니다.
중성 철 원자의 반경은 0.126 nm이고, Fe 2+ 이온의 반경은 0.080 nm이고, Fe 3+ 이온은 0.067 nm입니다. 철 원자의 연속 이온화 에너지는 7.893, 16.18, 30.65, 57, 79 eV입니다. 전자 친화력은 0.58eV입니다. 폴링 척도에서 철의 전기 음성도는 약 1.8입니다.
고순도 철은 광택이 나는 은회색의 연성 금속으로 다양한 가공 방법에 적합합니다.
자연 속에서
지각에서 철은 충분히 널리 퍼져 있습니다. 철은 지각 질량의 약 4.1%를 차지합니다(모든 원소 중 4위, 금속 중 2위). 많은 수의 철광석과 광물이 알려져 있습니다. 가장 실제적으로 중요한 것은 적철광(적철광 (센티미터.적철광), Fe2O3; 최대 70% Fe 포함), 자철광(자철광) (센티미터.자철광), Fe3O4; 72.4% Fe 포함), 갈색 철광석(수철광석 НFeO 2 N H 2 O) 및 스파 철광석(siderite ore (센티미터.사이더라이트), 탄산철, FeCO3; 약 48% Fe 포함). 자연에는 황철석이 많이 매장되어 있습니다. (센티미터.파이라이트) FeS 2 (다른 이름 - 황철광, 황철광, 이황화철 및 기타)이지만 황 함량이 높은 광석은 아직 실제적으로 중요하지 않습니다. 철광석 매장량 측면에서 러시아는 세계 1위입니다. 바닷물 1 · 10 -5 -1 · 10 -8% 철.
철 생산 역사
철은 인류의 물질적 역사에서 예외적인 역할을 하고 있습니다. 인간의 손에 떨어진 최초의 금속 철은 아마도 운석에서 유래했을 것입니다. 철광석은 지구 표면에도 널리 퍼져 있고 종종 발견되지만 표면에 있는 천연 철은 극히 드물다. 아마도 수천 년 전에 한 사람이 불을 태운 후 실수로 불에 붙은 광석 조각에서 철이 형성되는 경우가 있음을 알아 차렸습니다. 화재가 발생하면 광석이 석탄과 직접 반응하고 연소 중에 형성된 일산화탄소(II) CO와 반응하여 광석에서 철이 환원됩니다. 광석에서 철을 얻을 수 있는 가능성은 광석을 석탄과 함께 가열하면 금속이 형성되고 단조 중에 더 정제될 수 있다는 사실의 발견을 크게 촉진했습니다. 원시 취입 공정을 사용하여 광석에서 철을 추출하는 것은 기원전 2천년에 서아시아에서 발명되었습니다. NS. 9세기부터 7세기까지의 시대 기원전 기원전, 유럽과 아시아의 많은 부족들 사이에서 철 야금술이 발달했을 때를 철기 시대라고 불렀습니다. (센티미터.철기 시대)청동기 시대를 대체한 (센티미터.청동기 시대)... 취입 방법의 개선(자연 드래프트가 모피로 대체됨) 및 단조 높이의 증가(저갱 용광로-용광로 등장)로 인해 서유럽에서 널리 제련되기 시작한 주철 생산 14세기부터. 생성된 주철은 강철로 변환되었습니다. 18세기 중반부터 고로 공정에서 숯 대신 석탄 코크스가 사용되었습니다. (센티미터.콜라)... 미래에는 광석에서 철을 얻는 방법이 크게 개선되었으며 현재는 용광로, 산소 변환기, 전기 아크로와 같은 특수 장치가 사용됩니다.
물리화학적 성질
실온에서 917 ° C까지의 온도와 1394-1535 ° C의 온도 범위에서 입방체 중심 격자가있는 a-Fe가 있으며 실온에서 격자 매개 변수 = 0.286645nm. 917-1394 ° C의 온도에서 입방 면심 격자 T (a = 0.36468 nm)가있는 b-Fe는 안정적입니다. 실온에서 769 ° C까지의 온도에서 (소위 퀴리 포인트 (센티미터.퀴리 포인트)) 철은 강한 자기 특성(강자성이라고 함)을 가지고 있으며, 더 높은 온도에서 철은 상자성체처럼 행동합니다. 때때로 769 ~ 917 ° C의 온도에서 안정적인 입방체 중심 격자가있는 상자성 a-Fe는 철의 g-변형으로 간주되고 b-Fe는 고온 (1394-1535 ° C)에서 안정합니다. 전통적으로 d-Fe(4가지 철 변형의 존재 개념 - a, b, g, d -는 X-선 구조 분석이 아직 존재하지 않았고 철의 내부 구조에 대한 객관적인 정보가 없었을 때 나타남) . 융점 1535 ° C, 끓는점 2750 ° C, 밀도 7.87 g / cm 3. Fe 2+ / Fe 0 쌍의 표준 전위는 -0.447V, Fe 3+ / Fe 2+ + 0.771V 쌍입니다.
최대 200 ° C의 온도에서 공기 중에 보관하면 철이 점차 조밀 한 산화막으로 덮여 금속의 추가 산화를 방지합니다. 습한 공기에서 철은 느슨한 녹 층으로 덮여있어 산소와 습기가 금속에 접근하여 파괴되는 것을 방지하지 못합니다. 녹은 화학적 조성이 일정하지 않으며 대략 화학식은 Fe 2 O 3 xH 2 O로 쓸 수 있습니다.
철은 가열되면 산소와 반응합니다. 철이 공기 중에서 연소되면 산화물 Fe 2 O 3 가 생성되고 순수한 산소에서 연소되면 산화물 Fe 3 O 4 가 생성됩니다. 산소나 공기가 쇳물을 통과하면 FeO 산화물이 생성됩니다. 황과 철 분말을 가열하면 황화물이 형성되며, 그 근사식은 FeS로 표기할 수 있습니다.
철은 가열되면 할로겐과 반응합니다. (센티미터.할로겐)... FeF 3는 비휘발성이므로 철은 200-300 ° C의 온도까지 불소에 내성이 있습니다. 철의 염소화 (약 200 ° C의 온도에서)는 휘발성 FeCl 3을 생성합니다. 철과 브롬의 상호작용이 실온 또는 가열 및 브롬 증기의 증가된 압력에서 진행되면 FeBr3가 형성됩니다. 가열되면 FeCl 3 및 특히 FeBr 3 는 할로겐을 제거하고 할로겐화철(II)로 전환합니다. 철과 요오드가 상호 작용하면 요오드화물 Fe 3 I 8이 형성됩니다.
가열되면 철은 질소와 반응하여 질화철 Fe 3 N을 형성하고 인과 반응하여 인화물 FeP, Fe 2 P 및 Fe 3 P를 형성하고 탄소와 함께 탄화물 Fe 3 C를 형성하고 규소와 함께 여러 규화물(예: FeSi)을 형성합니다. .
고압에서 금속성 철은 일산화탄소 CO와 반응하고 액체는 정상 조건에서 쉽게 휘발성인 철 펜타카보닐 Fe(CO) 5가 형성됩니다. Fe 2 (CO) 9 및 Fe 3 (CO) 12 조성의 철 카르보닐도 알려져 있다. 철 카르보닐은 페로센을 포함한 유기 철 화합물의 합성에서 출발 물질로 사용됩니다. (센티미터.페로센)구성.
순수한 금속 철은 물과 묽은 알칼리 용액에서 안정합니다. 철은 강한 산화막이 표면을 보호하기 때문에 진한 황산과 질산에 용해되지 않습니다.
염산 및 묽은(약 20%) 황산의 경우 철은 철(II) 염의 형성과 반응합니다.
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
철이 약 70% 황산과 반응하면 반응이 진행되어 황산철(III)이 형성됩니다.
2Fe + 4H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O
산화철(II) FeO는 기본 특성을 가지며 염기 Fe(OH) 2가 이에 해당합니다. 산화철 (III) Fe 2 O 3는 약 양쪽성이며 산과 반응하는 Fe (OH) 2, Fe (OH) 3보다 훨씬 약한 염기에 해당합니다.
2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2(SO 4) 3 + 6H 2 O
철(III) 수산화물 Fe(OH) 3 는 약한 양쪽 성질을 나타냅니다. 농축된 알칼리 용액과만 반응할 수 있습니다.
철(OH) 3 + KOH = K
생성된 철(III) 하이드록소 착물은 강알칼리성 용액에서 안정합니다. 용액을 물로 희석하면 파괴되고 철 (III) 수산화 Fe (OH) 3가 침전됩니다.
용액의 철(III) 화합물은 금속성 철에 의해 환원됩니다.
Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2
철(II) 염 수용액을 보관하는 동안 철(II)이 철(III)으로 산화되는 현상이 관찰됩니다.
4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) Cl 2
수용액의 철 (II) 염 중에서 Mohr의 염은 안정합니다. 암모늄과 철 (II)의 이중 황산염 (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.
철(III)은 명반, 예를 들어 KFe(SO 4 ) 2 - 칼륨 철 명반, (NH 4) Fe(SO 4) 2 - 암모늄 철 명반 등과 같은 단일 하전된 양이온으로 이중 황산염을 형성할 수 있습니다.
철 (III) 화합물의 알칼리성 용액에 대한 기체 염소 또는 오존의 작용하에 철 (VI) 화합물이 형성됩니다-철산염, 예를 들어 철산 칼륨 (VI) K 2 FeO 4. 강한 산화제의 작용하에 철(VIII) 화합물의 제조에 대한 보고가 있습니다.
용액에서 철(III) 화합물의 검출을 위해 Fe 3+ 이온과 티오시아네이트 이온 CNS의 정성적 반응이 사용됩니다. Fe 3+ 이온이 CNS - 음이온과 상호작용하면 밝은 적색의 티오시안산철 Fe(CNS) 3 이 형성됩니다. Fe 3+ 이온에 대한 또 다른 시약은 헥사시아노철산칼륨(II) K 4입니다(이 물질은 이전에 노란색 혈액 염이라고 불렸습니다). Fe 3+ 및 4- 이온이 상호 작용하면 밝은 파란색 침전물이 형성됩니다.
이전에 적혈구 염으로 불렸던 칼륨 헥사시아노철산염(III) K 3 용액은 용액에서 Fe 2+ 이온에 대한 시약 역할을 할 수 있습니다. Fe 3+ 및 3- 이온이 상호 작용하면 Fe 3+ 및 4- 이온의 상호 작용의 경우와 동일한 조성의 밝은 파란색 침전물이 형성됩니다.
탄소와 철 합금
철은 주로 합금, 주로 탄소 함유 합금(다양한 주철 및 강철)에 사용됩니다. 주철에서 탄소 함량은 중량 기준으로 2.14%보다 높고(보통 3.5-4% 수준), 강철에서는 탄소 함량이 더 낮습니다(보통 0.8-1% 수준).
선철은 용광로에서 생산됩니다. 용광로는 내부가 비어 있는 거대한(최대 높이 30-40m) 잘린 원뿔형입니다. 용광로의 벽에는 내부에서 내화 벽돌이 늘어서 있으며 벽돌의 두께는 몇 미터입니다. 위에서 용광로로 트롤리에는 농축 된 (폐석이없는) 철광석, 환원제 코크스 (특수 등급의 석탄, 코크스 처리 - 공기에 접근하지 않고 약 1000 ° C의 온도에서 가열), 용융 금속 불순물-슬래그로부터의 분리에 기여하는 제련 재료 (석회석 및 기타). 용광로(순수한 산소 또는 산소가 풍부한 공기)는 아래에서 용광로로 공급됩니다. 고로에 투입되는 재료가 낮아지면 온도가 1200-1300 ° C까지 상승합니다. 주로 코크스 C와 CO의 참여로 진행되는 환원 반응의 결과:
Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO;
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
금속성 철이 형성되고 탄소로 포화되어 아래로 흐릅니다.
이 용융물은 특수 구멍(탭 구멍)을 통해 고로에서 주기적으로 방출되고 용융물은 특수 형태로 응고될 수 있습니다. 주철은 흰색, 소위 변환 철(강을 만드는 데 사용됨)과 회색 또는 주철입니다. 백색 주철은 철에 탄소가 고용된 용액입니다. 회주철의 미세 구조에서 흑연 미세 결정을 구별할 수 있습니다. 흑연의 존재로 인해 회주철은 흰 종이에 자국을 남깁니다.
주철은 깨지기 쉽고 두드리면 찔리므로 용수철, 용수철, 구부릴 때 작동해야 하는 제품을 만들 수 없습니다.
단단한 주철은 쇳물보다 가볍기 때문에 응고될 때 압축(금속 및 합금의 응고에서와 같이 일반적으로)이 없고 팽창합니다. 이 기능을 통해 주철을 예술적 주물 재료로 사용하는 등 다양한 주물 제작이 가능합니다.
주철의 탄소 함량이 1.0-1.5%로 감소하면 강철이 형성됩니다. 강철은 탄소질(이러한 강철에는 Fe 및 C 외에 다른 성분이 없음) 및 합금(이러한 강철에는 강철의 기계적 및 기타 특성을 향상시키는 크롬, 니켈, 몰리브덴, 코발트 및 기타 금속의 첨가제가 포함됨)이 있습니다.
철강은 산소 변환기, 전기 아크 또는 노상로에서 선철 및 고철을 처리하여 얻습니다. 이 처리는 합금의 탄소 함량을 필요한 수준으로 감소시키며, 초과 탄소는 연소된다고 합니다.
강철의 물리적 특성은 주철의 물리적 특성과 크게 다릅니다. 강철은 탄력적이며 단조, 압연이 가능합니다. 강철은 주철과 달리 응고 중에 압축되기 때문에 결과 강철 주물은 압연기에서 압축됩니다. 압연 후 용융물 응고 중에 나타난 공극과 공동은 금속 부피에서 사라집니다.
러시아의 철강 생산은 길고 깊은 전통을 가지고 있으며 우리 야금술사들이 얻은 철강은 고품질입니다.
철, 그 합금 및 화합물의 사용
순수한 철은 사용이 다소 제한적입니다. 그것은 여러 다른 목적을 위해 화학 공정의 촉매로서 전자석 코어의 제조에 사용됩니다. 그러나 철 합금(주철 및 강철)은 현대 기술의 기초를 형성합니다. 많은 철 화합물도 널리 사용됩니다. 따라서 황산철(III)은 수처리에 사용되며 산화철과 시안화물은 염료 제조에 안료로 사용됩니다.
체내 철분
철은 모든 식물과 동물의 유기체에 미량 원소로 존재하며, (센티미터.미량원소)즉, 매우 소량(평균 약 0.02%)입니다. 그러나 철분 박테리아 (센티미터.철 박테리아)화학 합성을 위해 철(II)이 철(III)으로 산화되는 에너지를 사용 (센티미터.화학 합성), 세포에 최대 17-20%의 철을 축적할 수 있습니다. 철의 주요 생물학적 기능은 산소 수송 및 산화 과정에 참여하는 것입니다. 철은 복잡한 단백질의 구성에서 이 기능을 수행합니다 - 헤모단백질 (센티미터.헤모프로테이드), 그 보철 그룹은 철 포르피린 복합체 - 헴 (센티미터.보석)... 가장 중요한 헤모단백질 중에는 호흡기 색소 헤모글로빈이 있습니다. (센티미터.헤모글로빈)미오글로빈, (센티미터.마이오글로빈)세포 호흡, 시토크롬의 산화 및 광합성 반응에서 전자의 보편적 운반체, (센티미터.사이토크롬)효소 카탈로오스 및 과산화물 및 기타. 일부 무척추 동물에서 철 함유 호흡기 색소인 헬로에리트린과 클로로크루오린은 헤모글로빈과 다른 구조를 가지고 있습니다. 헤모단백질의 생합성 동안, 철은 단백질 페리틴에서 전달됩니다. (센티미터.페리틴), 철의 저장 및 운송을 수행합니다. 한 분자에 약 4,500개의 철 원자를 포함하는 이 단백질은 포유동물과 인간의 간, 비장, 골수 및 장 점막에 집중되어 있습니다. 철분(6-20mg)에 대한 인간의 일일 필요량은 음식(고기, 간, 계란, 빵, 시금치, 비트 및 기타 철분이 풍부함)으로 충분합니다. 평균적인 사람(체중 70kg)의 몸에는 약 450mg의 혈액 1리터에 4.2g의 철이 들어 있습니다. 신체에 철분이 부족하면 선성 빈혈이 발생하며 철분이 함유 된 제제로 치료됩니다. 철 제제는 또한 회복제로 사용됩니다. 과량의 철분(200mg 이상)은 독성이 있을 수 있습니다. 철분은 식물의 정상적인 발달에도 필요하므로 철분 제제를 기반으로 한 미량 영양소 비료가 있습니다.

백과사전. 2009 .

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