Химийн урвалд металл төмөр нь шинж чанарыг харуулдаг. Хар металл: төмрийн үндсэн шинж чанар, үйлдвэрлэл, хэрэглээ

Эрт дээр үеэс хүмүүст мэдэгдэж байсан: эрдэмтэд энэ материалаар хийсэн эртний гэр ахуйн эд зүйлсийг МЭӨ 4-р мянганы үетэй холбодог.

Хүний амьдралыг төмөргүйгээр төсөөлөхийн аргагүй. Төмрийг бусад металлаас илүү үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашигладаг гэж үздэг. Үүнээс хамгийн чухал байгууламжууд хийгдсэн байдаг. Төмөр нь мөн цусанд бага хэмжээгээр агуулагддаг. Энэ нь цусыг улаан өнгөтэй болгодог хорин зургаа дахь элементийн агууламж юм.

Төмрийн физик шинж чанар

Төмөр нь хүчилтөрөгчөөр шатаж, исэл үүсгэдэг.

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄.

Халах үед төмөр нь металл бус бодисуудтай урвалд орж болно:

Мөн 700-900 ° C температурт усны ууртай урвалд ордог.

3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂.

Төмрийн нэгдлүүд

Мэдэгдэж байгаагаар төмрийн исэлд исэлдэлтийн хоёр төлөвтэй ионууд байдаг: +2 ба + 3. Үүнийг мэдэх нь туйлын чухал, учир нь өөр өөр элементүүдийн хувьд огт өөр чанарын урвал явагдах болно.

Төмрийн чанарын урвал

Нэг бодисын уусмал эсвэл бусад хольц дахь ион байгаа эсэхийг хялбархан тодорхойлохын тулд чанарын урвал шаардлагатай. Хоёр ба гурван валент төмрийн чанарын урвалыг авч үзье.

Төмрийн чанарын урвал (III)

Уусмал дахь төмрийн ионы агууламжийг шүлт ашиглан тодорхойлж болно. Хэрэв үр дүн эерэг байвал суурь үүснэ - төмрийн (III) гидроксид Fe(OH)₃.

Төмрийн (III) гидроксид Fe(OH)₃

Үүссэн бодис нь усанд уусдаггүй, бор өнгөтэй байдаг. Энэ нь уусмал дахь төмрийн ион байгааг илтгэж болох бор тунадас юм.

FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃↓+ 3NaCl.

Fe(III) ионыг мөн K₃ ашиглан тодорхойлж болно.

Төмрийн хлоридын уусмал нь цусны давсны шаргал өнгөтэй уусмалтай холилдоно. Үүний үр дүнд та үзэсгэлэнтэй хөхөвтөр тунадасыг харж болно, энэ нь уусмалд төмрийн ионууд байгааг илтгэнэ. Төмрийн шинж чанарыг судлах гайхалтай туршилтуудыг та олох болно.

Төмрийн чанарын урвал (II)

Fe²⁺ ионууд нь цусны улаан давстай K₄ урвалд ордог. Хэрэв давс нэмэхэд хөхөвтөр тунадас үүсвэл эдгээр ионууд уусмалд байдаг.

Төмөр нь хөнгөн цагааны дараа дэлхийн царцдас дахь хамгийн түгээмэл металлуудын нэг гэж тооцогддог. Физик-химийн шинж чанар нь маш сайн цахилгаан дамжуулах чадвартай, дулаан дамжуулалт, уян хатан чанар, мөнгө цагаан өнгөтэй, өндөр чийгшил эсвэл өндөр температурт хурдан зэврүүлэх химийн урвалын өндөр чадвартай. Нарийн тархсан төлөвт байгаа тул цэвэр хүчилтөрөгчөөр шатаж, агаарт аяндаа гал авалцдаг.

Төмрийн түүхийн эхлэл

МЭӨ III мянганы үед. д. хүмүүс олборлож, хүрэл, зэс боловсруулж сурсан. Тэд өндөр өртөгтэй тул өргөн хэрэглэгддэггүй байв. Шинэ металл хайх ажил үргэлжилсээр байв. Төмрийн түүх МЭӨ I зуунаас эхэлсэн. д. Байгалийн хувьд энэ нь зөвхөн хүчилтөрөгчтэй нэгдлүүд хэлбэрээр олддог. Цэвэр металл авахын тулд сүүлчийн элементийг салгах шаардлагатай. 1539 градус хүртэл халаах шаардлагатай байсан тул төмрийг хайлуулахад удаан хугацаа зарцуулсан. Зөвхөн МЭӨ 1-р мянганы үед бяслаг үйлдвэрлэх зуух гарч ирснээр тэд энэ металлыг олж авч эхэлсэн. Эхэндээ энэ нь хэврэг байсан бөгөөд маш их хог хаягдал агуулдаг.

Хуурамч үйлдвэрүүд гарч ирснээр төмрийн чанар мэдэгдэхүйц сайжирсан. Цаашид дархны үйлдвэрт боловсруулж, шаарыг нь алхны цохилтоор ялгадаг байв. Хуурамч хийц нь металл боловсруулах үндсэн төрлүүдийн нэг болж, дархан нь үйлдвэрлэлийн зайлшгүй салбар болжээ. Төмөр нь цэвэр хэлбэрээрээ маш зөөлөн металл юм. Энэ нь голчлон нүүрстөрөгчтэй хайлшаар ашиглагддаг. Энэхүү нэмэлт нь төмрийн хатуулаг гэх мэт физик шинж чанарыг сайжруулдаг. Хямдхан материал удалгүй хүний үйл ажиллагааны бүхий л салбарт өргөн нэвтэрч, нийгмийн хөгжилд хувьсгал хийсэн. Эцсийн эцэст, эрт дээр үед ч төмрийн бүтээгдэхүүнийг зузаан алтаар бүрхсэн байв. Энэ нь үнэт металлтай харьцуулахад өндөр үнэтэй байсан.

Байгаль дахь төмөр

Литосфер нь төмрөөс илүү хөнгөн цагааныг агуулдаг. Байгалийн хувьд энэ нь зөвхөн нэгдлүүдийн хэлбэрээр олддог. Төмрийн төмөр нь урвалд орж, хөрсийг хүрэн болгож, элсийг шаргал өнгөтэй болгодог. Төмрийн исэл ба сульфид нь дэлхийн царцдас дээр тархсан байдаг, заримдаа ашигт малтмалын хуримтлал байдаг бөгөөд үүнээс металыг дараа нь гаргаж авдаг. Зарим рашаан дахь төмрийн агууламж нь усанд онцгой амтыг өгдөг.

Хуучин ус дамжуулах хоолойноос урсаж буй зэвэрсэн усыг гурвалсан металлаар буддаг. Түүний атомууд нь хүний биед бас байдаг. Эдгээр нь цусан дахь гемоглобинд (төмөр агуулсан уураг) агуулагддаг бөгөөд энэ нь биеийг хүчилтөрөгчөөр хангаж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг зайлуулдаг. Зарим солирууд нь цэвэр төмөр агуулдаг, заримдаа бүхэл бүтэн ембүү олддог.

Төмөр нь ямар физик шинж чанартай байдаг вэ?

Энэ нь саарал өнгөтэй, металл гялбаатай уян хатан мөнгөлөг цагаан металл юм. Энэ нь цахилгаан гүйдэл, дулааныг сайн дамжуулагч юм. Уян хатан чанараараа энэ нь хуурамч болон өнхрөхөд төгс тохирно. Төмөр нь усанд уусдаггүй, харин мөнгөн усанд шингэрдэг, 1539 хэмд хайлж, 2862 хэмд буцалж, 7,9 г/см³ нягттай. Төмрийн физик шинж чанаруудын нэг онцлог нь металыг соронзоор татдаг бөгөөд гадаад соронзон орныг цуцалсны дараа соронзлолыг хадгалж байдаг. Эдгээр шинж чанаруудыг ашиглан соронз хийхэд ашиглаж болно.

Химийн шинж чанар

Төмөр нь дараахь шинж чанартай байдаг.

агаар, усанд амархан исэлдэж, зэвээр хучигддаг;
хүчилтөрөгчийн хувьд халуун утас шатдаг (мөн масштаб нь төмрийн исэл хэлбэрээр үүсдэг);
700-900 хэмийн температурт усны ууртай урвалд ордог;
халах үед металл бус (хлор, хүхэр, бром) -тай урвалд ордог;
шингэрүүлсэн хүчилтэй урвалд орж, төмрийн давс, устөрөгч үүсдэг;
шүлтлэгт уусдаггүй;
металлыг давсны уусмалаас нь салгах чадвартай (зэсийн сульфатын уусмал дахь төмрийн хадаас улаан бүрээсээр хучигдсан байдаг - энэ нь зэс ялгарах явдал юм);
Төвлөрсөн шүлтлэгт буцалгах үед төмрийн амфотер чанар илэрдэг.

Онцлог шинж чанарууд

Төмрийн физик шинж чанаруудын нэг нь ферросоронзон чанар юм. Практикт энэ материалын соронзон шинж чанар нь ихэвчлэн тулгардаг. Энэ бол ийм ховор шинж чанартай цорын ганц металл юм.

Соронзон орны нөлөөн дор төмөр соронзлогддог. Металл нь үүссэн соронзон шинж чанараа удаан хугацаанд хадгалж, өөрөө соронзон хэвээр үлддэг. Энэхүү онцгой үзэгдлийг төмрийн бүтцэд хөдөлгөөн хийх боломжтой олон тооны чөлөөт электронууд агуулагддагтай холбон тайлбарладаг.

Нөөц ба үйлдвэрлэл

Дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг бол төмөр юм. Дэлхийн царцдасын агууламжийн хувьд дөрөвдүгээрт ордог. Үүнийг агуулсан олон хүдэр байдаг, тухайлбал, соронзон, хүрэн төмрийн хүдэр байдаг. Аж үйлдвэрийн металлыг гол төлөв гематит ба магнетитийн хүдрээс тэсэлгээний зуухны аргаар гаргаж авдаг. Нэгдүгээрт, 2000 градусын өндөр температурт зууханд нүүрстөрөгчөөр багасгадаг.

Үүний тулд төмрийн хүдэр, кокс, флюсыг дээрээс нь тэсэлгээний зууханд оруулж, доороос нь халуун агаарын урсгалыг шахдаг. Мөн төмрийг олж авах шууд процессыг ашигладаг. Буталсан хүдрийг тусгай шавартай хольж үрэл үүсгэдэг. Дараа нь тэдгээрийг шатааж, босоо амны зууханд устөрөгчөөр боловсруулж, амархан сэргээдэг. Тэд хатуу төмрийг олж аваад дараа нь цахилгаан зууханд хайлуулдаг. Усны давсны уусмалын электролизийг ашиглан цэвэр металлыг исэлээс ангижруулдаг.

Төмрийн ашиг тус

Төмрийн бодисын үндсэн физик шинж чанар нь түүнийг болон түүний хайлшийг бусад металлаас дараахь давуу талыг өгдөг.

Алдаа дутагдал

Олон тооны эерэг чанаруудаас гадна металлын хэд хэдэн сөрөг шинж чанарууд байдаг.

Бүтээгдэхүүн нь зэврэлтэнд өртөмтгий байдаг. Энэхүү хүсээгүй үр нөлөөг арилгахын тулд зэвэрдэггүй ганг хайлшаар үйлдвэрлэдэг бөгөөд бусад тохиолдолд бүтэц, эд ангиудад зэврэлтээс хамгаалах тусгай эмчилгээ хийдэг.
Төмөр нь статик цахилгааныг хуримтлуулдаг тул түүнийг агуулсан бүтээгдэхүүн нь цахилгаан химийн зэврэлтэнд өртөж, нэмэлт боловсруулалт шаарддаг.
Металлын хувийн жин нь 7.13 г/см³ байна. Төмрийн энэхүү физик шинж чанар нь бүтэц, эд ангиудын жинг нэмэгдүүлдэг.

Найрлага ба бүтэц

Төмөр нь бүтэц, торны параметрүүдээр ялгаатай дөрвөн талст өөрчлөлттэй. Хайлшийг хайлуулахын тулд фазын шилжилт ба хайлшийн нэмэлтүүд чухал ач холбогдолтой юм. Дараах мужуудыг ялгаж үздэг.

Альфа үе шат. Цельсийн 769 хэм хүртэл халдаг. Энэ төлөвт төмөр нь ферромагнетийн шинж чанарыг хадгалж, биед төвлөрсөн куб тортой байдаг.
Бета үе шат. Цельсийн 769-917 хэмийн температурт байдаг. Энэ нь эхний тохиолдлоос арай өөр торны параметрүүдтэй. Төмрийн бүх физик шинж чанар нь алдагддаг соронзон шинж чанараас бусад нь ижил хэвээр байна.
Гамма үе шат. Торны бүтэц нь нүүрэн тал руу чиглэсэн болно. Энэ үе шат нь Цельсийн 917-1394 градусын хооронд харагдана.
Омега үе шат. Металлын энэ байдал нь 1394 хэмээс дээш температурт илэрдэг. Энэ нь өмнөхөөсөө зөвхөн торны параметрүүдээр ялгаатай.

Төмөр бол дэлхийн хамгийн эрэлттэй металл юм. Металлургийн нийт үйлдвэрлэлийн 90 гаруй хувь нь үүн дээр ногдож байна.

Өргөдөл

Хүмүүс анх алтнаас өндөр үнэлэгдсэн солирын төмрийг ашиглаж эхэлсэн. Түүнээс хойш энэ металлын хүрээ зөвхөн өргөжиж байна. Төмрийн физик шинж чанарт үндэслэн дараахь хэрэглээг авч үздэг.

ферросоронзон ислийг соронзон материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг: үйлдвэрлэлийн суурилуулалт, хөргөгч, бэлэг дурсгалын зүйл;
төмрийн ислийг ашигт малтмалын будаг болгон ашигладаг;
төмрийн хлорид нь радио сонирхогчдын практикт зайлшгүй шаардлагатай;
Төмрийн сульфатыг нэхмэлийн үйлдвэрт ашигладаг;
соронзон төмрийн исэл нь урт хугацааны компьютерийн санах ойн төхөөрөмжийг үйлдвэрлэх чухал материалуудын нэг юм;
хэт нарийн ширхэгтэй төмрийн нунтагыг хар ба цагаан лазер принтерт ашигладаг;
металлын хүч чадал нь зэвсэг, хуяг үйлдвэрлэх боломжтой болгодог;
элэгдэлд тэсвэртэй цутгамал төмрийг тоормос, шүүрч авах диск, насосны эд анги үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно;
халуунд тэсвэртэй - тэсэлгээний зуух, дулааны зуух, ил зуухны хувьд;
халуунд тэсвэртэй - компрессорын төхөөрөмж, дизель хөдөлгүүрт;
өндөр чанартай ган нь хий дамжуулах хоолой, халаалтын зуухны яндан, хатаагч, угаалгын машин, аяга таваг угаагч машинд ашиглагддаг.

Дүгнэлт

Төмөр гэдэг нь ихэвчлэн метал биш, харин түүний хайлш - нүүрстөрөгч багатай цахилгаан ган гэсэн үг юм. Цэвэр төмрийг олж авах нь нэлээд төвөгтэй процесс тул үүнийг зөвхөн соронзон материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Өмнө дурьдсанчлан, төмрийн энгийн бодисын онцгой физик шинж чанар нь ферромагнетизм, өөрөөр хэлбэл соронзон орны дэргэд соронзлох чадвар юм.

Цэвэр металлын соронзон шинж чанар нь техникийн гангаас 200 дахин их байдаг. Энэ шинж чанарт металлын ширхэгийн хэмжээ мөн нөлөөлдөг. Тариа том байх тусам соронзон шинж чанар өндөр болно. Механик боловсруулалт ч тодорхой хэмжээгээр нөлөөлдөг. Эдгээр шаардлагыг хангасан ийм цэвэр төмрийг соронзон материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Төмөр нь цэвэр хэлбэрээрээ амархан боловсруулагддаг уян хатан саарал металл юм. Гэсэн хэдий ч хүмүүсийн хувьд Fe элемент нь металлын хайлш - ган, цутгамал төмөр үүсэх боломжийг олгодог нүүрстөрөгч болон бусад хольцтой хослуулан илүү практик байдаг. 95% - энэ нь манай гараг дээр үйлдвэрлэсэн бүх металлын бүтээгдэхүүний дийлэнх нь төмрийг гол элемент болгон агуулдаг.

Төмөр: түүх

Хүний хийсэн анхны төмрийн бүтээгдэхүүнийг эрдэмтэд МЭӨ 4-р мянганы үед тогтоожээ. д., 5-30 хувийн никелийн агууламжтай солирын төмрийг үйлдвэрлэхэд ашигласан болохыг судалгаагаар тогтоосон. Энэ нь сонирхолтой боловч хүн төрөлхтөн Fe-г хайлуулах замаар гаргаж авахыг эзэмших хүртэл төмрийг алтнаас илүү үнэлдэг байв. Үүнийг зэс, хүрэлээс илүү бат бөх, найдвартай ган нь багаж хэрэгсэл, зэвсэг үйлдвэрлэхэд илүү тохиромжтой байсантай холбон тайлбарлав.

Эртний Ромчууд анхны цутгамал төмрийг хэрхэн яаж үйлдвэрлэхийг сурч мэдсэн: тэдний зуух нь хүдрийн температурыг 1400 хэм хүртэл өсгөж чаддаг байсан бол 1100-1200 хэм нь цутгамал төмрийн хувьд хангалттай байсан Энэ нь мэдэгдэж байгаагаар Цельсийн 1535 хэм юм.

Fe-ийн химийн шинж чанар

Төмөр юутай харьцдаг вэ? Төмөр нь хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг бөгөөд энэ нь исэлдүүлэх дагалддаг; хүчилтөрөгч байгаа тохиолдолд усаар; хүхрийн болон давсны хүчилтэй:

3Fe+2O2 = Fe3O4
4Fe+3O 2 +6H 2 O = 4Fe(OH) 3
Fe+H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
Fe+2HCl = FeCl 2 +H 2

Мөн төмрийн шүлтүүд нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодисын хайлмал үед л урвалд ордог. Төмөр нь хэвийн температурт исэлдүүлэгч бодисуудтай урвалд ордоггүй, харин ихсэх үед үргэлж урвалд орж эхэлдэг.

Барилгад төмрийг ашиглах

Өнөөдөр барилгын салбарт төмрийн хэрэглээг хэт үнэлэх боломжгүй, учир нь метал хийц нь орчин үеийн аливаа барилгын үндэс суурь болдог. Энэ хэсэгт Fe нь энгийн ган, цутгамал төмөр, төмрөөр ашиглагддаг. Энэ элемент нь чухал байгууламжаас эхлээд зангуу боолт, хадаас хүртэл хаа сайгүй олддог.

Гангаар хийсэн барилгын бүтээцийг барих нь хамаагүй хямд бөгөөд барилгын ажлын өндөр хурдны талаар бид бас ярьж болно. Энэ нь барилгын салбарт төмрийн хэрэглээг эрс нэмэгдүүлж байгаа бол энэ салбар өөрөө шинэ, илүү үр ашигтай, найдвартай Fe-д суурилсан хайлшийг ашиглах болсон.

Аж үйлдвэрт төмрийн хэрэглээ

Төмөр ба түүний хайлш - цутгамал төмөр, ган ашиглах нь орчин үеийн машин, нисэх онгоц, багаж хэрэгсэл, бусад тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэх үндэс суурь юм. Fe цианид ба оксидын ачаар будаг, лакны үйлдвэрлэлийн функцийг төмрийн сульфатыг ус цэвэршүүлэхэд ашигладаг. Хүнд үйлдвэрийг Fe+C-д суурилсан хайлшгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй. Нэг үгээр бол төмөр бол орлуулшгүй, гэхдээ нэгэн зэрэг хүртээмжтэй, харьцангуй хямд металл бөгөөд түүний хайлшийн нэг хэсэг болох бараг хязгааргүй хэрэглээний хамрах хүрээтэй байдаг.

Анагаах ухаанд төмрийн хэрэглээ

Насанд хүрсэн хүн бүр 4 грамм төмөр агуулдаг гэдгийг мэддэг. Энэ элемент нь бие махбодийн үйл ажиллагаанд, ялангуяа цусны эргэлтийн тогтолцооны эрүүл мэндэд (цусны улаан эс дэх гемоглобин) маш чухал юм. Төмөр дутлын цус багадалт үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд Fe-ийн түвшинг нэмэгдүүлэх олон төмрийн агууламжтай эмүүд байдаг.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Төмөр- үечилсэн системийн хорин зургаа дахь элемент. Тэмдэглэл - Латин "ferrum" -аас Fe. Дөрөвдүгээр үе, VIIIB бүлэгт байрладаг. Металлуудыг хэлдэг. Цөмийн цэнэг 26.

Төмөр бол дэлхийн бөмбөрцөгт хөнгөн цагааны дараа ордог хамгийн түгээмэл металл юм: энэ нь дэлхийн царцдасын 4% (жин) эзэлдэг. Төмөр нь янз бүрийн нэгдлүүдийн хэлбэрээр олддог: исэл, сульфид, силикат. Төмөр нь зөвхөн солируудад л чөлөөт төлөвт байдаг.

Хамгийн чухал төмрийн хүдэрт соронзон төмрийн хүдэр Fe 3 O 4 , улаан төмрийн хүдэр Fe 2 O 3 , хүрэн төмрийн хүдэр 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O , төмрийн хүдэр FeCO 3 .

Төмөр нь мөнгөлөг (Зураг 1) уян хатан металл юм. Энэ нь хуурамчаар үйлдэх, өнхрөх болон бусад төрлийн механик боловсруулалтад сайнаар нөлөөлдөг. Төмрийн механик шинж чанар нь түүний цэвэршилтээс, тэр ч байтугай маш бага хэмжээний бусад элементүүдийн агууламжаас ихээхэн хамаардаг.

Цагаан будаа. 1. Төмөр. Гадаад төрх.

Төмрийн атом ба молекулын масс

Бодисын харьцангуй молекул жин(M r) нь өгөгдсөн молекулын масс нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-оос хэд дахин их болохыг харуулсан тоо бөгөөд элементийн харьцангуй атомын масс(A r) - химийн элементийн атомын дундаж масс нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-ээс хэд дахин их байна.

Чөлөөт төлөвт төмөр нь нэг атомын Fe молекул хэлбэрээр байдаг тул түүний атом ба молекулын массын утгууд давхцдаг. Тэд 55.847-той тэнцүү байна.

Төмрийн аллотропи ба аллотропик өөрчлөлтүүд

Төмөр нь α-төмөр ба γ-төмөр гэсэн хоёр талст өөрчлөлтийг үүсгэдэг. Тэдний эхнийх нь биеийн төвтэй куб тортой, хоёр дахь нь нүүр төвтэй куб тортой. α-төмөр нь термодинамикийн хувьд хоёр температурын мужид тогтвортой байдаг: 912 ° C-аас доош, 1394 ° C-аас хайлах цэг хүртэл. Төмрийн хайлах цэг нь 1539 ± 5 o C. 912 o C ба 1394 o C хооронд γ-төмөр тогтвортой байна.

α- ба γ-төмрийн тогтвортой байдлын температурын мужийг температурын өөрчлөлттэй хамт хоёр өөрчлөлтийн Гиббсийн энергийн өөрчлөлтийн шинж чанараар тодорхойлно. 912oС-аас доош ба 1394oС-ээс дээш температурт α-төмрийн Гиббсийн энерги нь γ-төмрийн Гиббсийн энергиэс бага, 912 - 1394oС-ийн мужид их байдаг.

Төмрийн изотопууд

Байгальд төмрийг 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe, 57 Fe гэсэн дөрвөн тогтвортой изотоп хэлбэрээр олж болно гэдгийг мэддэг. Тэдний массын тоо нь тус тус 54, 56, 57, 58 байна. 54 Fe төмрийн изотопын атомын цөм нь хорин зургаан протон, хорин найман нейтрон агуулдаг бөгөөд үлдсэн изотопууд нь зөвхөн нейтроны тоогоор л ялгаатай байдаг.

45-аас 72 хүртэлх масстай төмрийн хиймэл изотопууд, мөн цөмийн 6 изомер төлөвтэй байдаг. Дээрх изотопуудаас хамгийн урт насалдаг нь 60 Fe бөгөөд хагас задралын хугацаа 2.6 сая жил байна.

Төмрийн ионууд

Төмрийн электронуудын тойрог замын тархалтыг харуулсан электрон томъёо нь дараах байдалтай байна.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

Химийн харилцан үйлчлэлийн үр дүнд төмөр нь валентийн электроноо өгдөг, өөрөөр хэлбэл. нь тэдний донор бөгөөд эерэг цэнэгтэй ион болж хувирдаг.

Fe 0 -2e → Fe 2+ ;

Fe 0 -3e → Fe 3+.

Төмрийн молекул ба атом

Чөлөөт төлөвт төмөр нь нэг атомт Fe молекул хэлбэрээр оршдог. Төмрийн атом ба молекулыг тодорхойлох зарим шинж чанарууд энд байна.

Төмрийн хайлш

19-р зууныг хүртэл төмрийн хайлш нь ган, цутгамал төмөр гэж нэрлэгддэг нүүрстөрөгчтэй хайлшаараа алдартай байв. Гэсэн хэдий ч дараа нь хром, никель болон бусад элементүүдийг агуулсан төмрийн үндсэн дээр шинэ хайлш бий болсон. Одоогийн байдлаар төмрийн хайлшийг нүүрстөрөгчийн ган, цутгамал төмөр, хайлш ган, тусгай шинж чанартай ган гэж хуваадаг.

Технологийн хувьд төмрийн хайлшийг ихэвчлэн хар металл гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийн үйлдвэрлэлийг хар төмөрлөг гэж нэрлэдэг.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх

Бодисын элементийн найрлага нь дараах байдалтай байна: төмрийн элементийн массын хувь 0.7241 (эсвэл 72.41%), хүчилтөрөгчийн массын хувь 0.2759 (эсвэл 27.59%) байна. Химийн томъёог гарга.

Шийдэл

NX найрлагын молекул дахь X элементийн массын хувийг дараахь томъёогоор тооцоолно.

ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Молекул дахь төмрийн атомын тоог “x”, хүчилтөрөгчийн атомын тоог “y” гэж тэмдэглэе.

Төмөр ба хүчилтөрөгчийн элементүүдийн харгалзах атомын массыг олцгооё (бид Д.И.Менделеевийн үелэх системээс авсан харьцангуй атомын массын утгыг бүхэл тоо болгон дугуйруулна).

Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16.

Бид элементүүдийн эзлэх хувийн жинг харгалзах атомын масс болгон хуваадаг. Тиймээс бид нэгдлийн молекул дахь атомын тооны хоорондын хамаарлыг олох болно.

x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O);

x:y = 72.41/56: 27.59/16;

x:y = 1.29: 1.84.

Хамгийн бага тоог нэг гэж авъя (жишээ нь бүх тоог хамгийн бага тоо 1.29-д хуваана):

1,29/1,29: 1,84/1,29;

Тиймээс төмөр ба хүчилтөрөгчийг хослуулах хамгийн энгийн томъёо нь Fe 2 O 3 юм.

Хариулах

Fe2O3

Хичээлийн зорилго:

Оюутнуудыг үечилсэн системийн хоёрдогч бүлгийн элемент болох төмөр, түүний бүтэц, шинж чанаруудтай танилцуулах.
Байгаль дахь төмрийн байршил, түүнийг олж авах арга, хэрэглээ, физик шинж чанарыг мэдэх.
Төмрийг хоёрдогч дэд бүлгийн элемент болгон тодорхойлох чадвартай байх.
Төмөр ба түүний нэгдлүүдийн химийн шинж чанарыг нотлох, урвалын тэгшитгэлийг молекул, ион, исэлдэлтийн хэлбэрээр бичих чадвартай байх.
Оюутнуудад төмрийн оролцоотой урвалын тэгшитгэл зохиох ур чадварыг хөгжүүлэх, төмрийн ионуудын чанарын урвалын талаархи мэдлэгийг бүрдүүлэх.
Сэдвийн сонирхлыг төлөвшүүлэх.

Тоног төхөөрөмж:төмөр (нунтаг, зүү, хавтан), хүхэр, хүчилтөрөгчийн колбо, давсны хүчил, төмрийн (II) сульфат, төмөр (III) хлорид, натрийн гидроксид, улаан ба шар цусны давс.

ХИЧЭЭЛИЙН ЯВЦ

I. Зохион байгуулалтын мөч

II. Гэрийн даалгавраа шалгаж байна

III. Шинэ материал сурах

1. Багшийн танилцуулга.

– Төмрийн амьдрал дахь ач холбогдол, соёл иргэншлийн түүхэн дэх үүрэг. Дэлхийн царцдас дахь хамгийн түгээмэл металлуудын нэг бол төмөр юм. Энэ нь бусад металлаас (зэс, алт, цайр, хар тугалга, цагаан тугалга) хамаагүй хожуу ашиглагдаж эхэлсэн бөгөөд энэ нь төмрийн хүдрийн металтай ижил төстэй байдал багатай холбоотой юм. Ийм үйл явцыг зохион байгуулахад шаардлагатай багаж хэрэгсэл, багаж хэрэгсэл дутмаг байсан тул төрөл бүрийн объектыг үйлдвэрлэхэд амжилттай ашиглаж болох хүдрээс метал гаргаж авах боломжтой гэдгийг анхдагч үеийн хүмүүст ойлгоход маш хэцүү байсан. Хүн хүдрээс төмрийг олборлож, түүнээс ган, ширэм хийж сурахаас өмнө нэлээд хугацаа өнгөрчээ.
Одоогийн байдлаар төмрийн хүдэр нь хар металлургийн зайлшгүй шаардлагатай түүхий эд бөгөөд ямар ч аж үйлдвэржсэн оронгүйгээр хийж чадахгүй ашигт малтмал юм. Жилд дэлхийн төмрийн хүдрийн үйлдвэрлэл ойролцоогоор 350,000,000 тонн байдаг. Эдгээрийг төмөр (нүүрстөрөгчийн агууламж 0.2-0.4%), цутгамал төмөр (2.5-4% нүүрстөрөгч), ган (нүүрстөрөгчийн 2.5-1.5%) хайлуулахад ашигладаг бөгөөд ган нь төмөр, цутгамал төмрөөс илүү өргөн хэрэглэгддэг яагаад түүнийг хайлуулах эрэлт их байгаа юм.
Төмрийн хүдрээс цутгамал төмрийг хайлуулахын тулд нүүрс эсвэл кокс дээр ажилладаг ган, төмрийг цутгамал төмрөөр хайлуулах зуух, Бессемер хувиргагч эсвэл Томас аргыг ашигладаг.
Хар металл ба түүний хайлш нь хүний нийгмийн амьдрал, хөгжилд асар их ач холбогдолтой юм. Бүх төрлийн гэр ахуйн болон хэрэглээний эд зүйлсийг төмрөөр хийдэг. Хэдэн зуун сая тонн ган, цутгамал төмрийг хөлөг онгоц, онгоц, төмөр замын тээвэр, машин, гүүр, төмөр зам, төрөл бүрийн барилга байгууламж, тоног төхөөрөмж болон бусад зүйл хийхэд ашигладаг. Төмөр, түүний төрөл бүрийн хайлшийг ашигладаггүй хөдөө аж ахуй, үйлдвэрлэлийн салбар гэж байдаггүй.
Байгальд түгээмэл байдаг төмрийн агууламжтай цөөн тооны ашигт малтмал бол төмрийн хүдэр юм. Ийм ашигт малтмал нь: хүрэн төмрийн хүдэр, гематит, магнетит болон бусад томоохон ордуудыг үүсгэдэг, өргөн уудам газар нутгийг эзэлдэг.
Магнетит буюу соронзон төмрийн хүдрийн химийн хамаарал нь төмрийн хар өнгөтэй, өвөрмөц шинж чанар болох соронзлол нь төмрийн исэл ба төмрийн исэлээс бүрдэх нэгдэл юм. Байгалийн орчинд энэ нь мөхлөгт эсвэл хатуу масс хэлбэрээр, сайн үүссэн талст хэлбэрээр хоёуланг нь олж болно. Төмрийн хүдэр нь магнетитын металлын төмрийн агууламжаар хамгийн баялаг (72% хүртэл).
Манай орны магнетитын хүдрийн хамгийн том ордууд нь Урал, Высокая, Благодат, Магнитная уулс, Сибирийн зарим хэсэгт - Ангара мөрний сав газар, Шориа уул, Кола хойгийн нутаг дэвсгэрт байрладаг.

2. Ангитайгаа хамтран ажиллах. Химийн элемент болох төмрийн шинж чанар

a) Үелэх систем дэх байрлал:

Даалгавар 1.Үелэх систем дэх төмрийн байрлалыг тодорхойлно уу?

Хариулт:Төмөр нь 4-р том үе, тэгш эгнээ, 8-р бүлэг, бага бүлэгт байрладаг.

б) атомын бүтэц:

Даалгавар 2.Төмрийн атомын бүтэц, бүтэц, электрон томъёо, эсийг зур.

Хариулт: Fe +3 2) 8) 14) 2) металл

p = 26
e = 26
n = (56 – 26) = 30

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2

Асуулт.Валент электронууд төмрийн аль давхаргад байрладаг вэ? Яагаад?

Хариулах.Валент электронууд нь хоёрдогч дэд бүлгийн элемент учраас сүүлчийн болон эцсийн өмнөх давхаргад байрладаг.

Төмрийг d-элемент гэж ангилдаг, энэ нь элементүүдийн гурвалсан хэсэг юм - металл (Fe-Co-Ni);

в) төмрийн исэлдэлтийн шинж чанар:

Асуулт.Төмөр гэж юу вэ - исэлдүүлэгч бодис эсвэл бууруулагч бодис уу? Энэ нь ямар исэлдэлтийн төлөв, валентыг харуулдаг вэ?

Хариулт:

Fe 0 – 2e = Fe +3) ангижруулагч
Fe 0 – 3e = Fe +3
s.o.+ 2,+ 3; валент = II ба III, валент 7 - харагдахгүй;

г) төмрийн нэгдлүүд:

FeO - үндсэн исэл
Fe (OH) 2 - уусдаггүй суурь
Fe 2 O 3 - амфотерийн шинж тэмдэг бүхий оксид
Fe(OH) 3 - амфотерийн шинж тэмдэг бүхий суурь
Дэгдэмхий устөрөгчийн нэгдлүүд нь тийм биш юм.

г) байгальд байх.

Төмөр нь байгальд хамгийн элбэг байдаг хоёр дахь металл юм (хөнгөн цагааны дараа) төмөр нь зөвхөн солируудад байдаг.

FeO*3HO – хүрэн төмрийн хүдэр,
FeO - улаан төмрийн хүдэр,
FeO (FeO*FeO) – соронзон төмрийн хүдэр,
FeS - төмрийн пирит (пирит)

Төмрийн нэгдлүүд нь амьд организмд байдаг.

3. Төмрийн энгийн бодисын шинж чанар

a) молекулын бүтэц, бондын төрөл, болор торны төрөл (бие даасан);

б) төмрийн физик шинж чанар

Төмөр бол маш уян хатан, уян хатан, хүчтэй соронзон шинж чанартай мөнгөн саарал металл юм. Төмрийн нягт нь 7.87 г/см 3, хайлах цэг нь 1539 тн.

в) төмрийн химийн шинж чанар:

Төмрийн атомууд урвалд электрон өгч, исэлдэлтийн төлөвийг + 2, + 3, заримдаа + 6 харуулдаг.
Урвалын хувьд төмөр нь бууруулагч бодис юм. Гэсэн хэдий ч энгийн температурт энэ нь хамгийн идэвхтэй исэлдүүлэгч бодис (галоген, хүчилтөрөгч, хүхэр) хүртэл харилцан үйлчилдэггүй, харин халах үед идэвхтэй болж, тэдгээртэй урвалд ордог.

2Fe +3Cl 2 = 2FeCl 3 Төмөр(III) хлорид
3Fe + 2O 2 = Fe 2 O 3 (FeO*Fe O) Төмрийн (III) исэл
Fe +S = FeS Төмөр (II) сульфид

Маш өндөр температурт төмөр нь нүүрстөрөгч, цахиур, фосфортой урвалд ордог.

3Fe + C = Fe 3 C Төмрийн карбид (цементит)
3Fe + Si = Fe 3 Si Төмрийн цахиур
3Fe + 2P = Fe 3 P 2 Төмрийн фосфид

Төмөр нь нарийн төвөгтэй бодисуудтай урвалд ордог.
Чийглэг агаарт төмөр хурдан хүчиллэгждэг (зэврүүлдэг):

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O = 4Fe(OH) 3
Fe(OH) 3 ––> FeOOH + H 2 O
Зэв

Төмөр нь металлын цахилгаан химийн хүчдэлийн дунд байдаг тул энэ нь метал юм дундаж үйл ажиллагаа.Төмрийн бууруулах чадвар нь шүлт, шүлтлэг шороон металл, хөнгөн цагаанаас бага байдаг. Зөвхөн өндөр температурт халуун төмөр устай урвалд ордог.

3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2

Төмөр нь шингэрүүлсэн хүхрийн болон давсны хүчилтэй урвалд орж, тэдгээрээс устөрөгчийг зайлуулдаг.

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
Fe 0 + 2H + = Fe 2+ + H 2 0

Энгийн температурт төмөр нь төвлөрсөн хүхрийн хүчилтэй харилцан үйлчилдэггүй, учир нь төмрийг халаах үед төвлөрсөн хүхрийн хүчил нь төмрийг төмрийн (III) сульфат болгон исэлдүүлдэг.

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

Шингэрүүлсэн азотын хүчил нь төмрийг төмрийн (III) нитрат болгон исэлдүүлдэг:

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

Төвлөрсөн азотын хүчил төмрийг идэвхгүй болгодог.

Давсны уусмалаас төмөр нь цахилгаан химийн хүчдэлийн цувралд түүний баруун талд байрлах металуудыг нүүлгэн шилжүүлдэг.

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu,

г) төмрийн хэрэглээ (өөрөө)

д) хүлээн авах (оюутантай хамт)

Аж үйлдвэрт төмрийг төмрийн хүдрээс нүүрстөрөгч (кокс) болон нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (II) -ээр домен зууханд ангижруулж авдаг.
Домен зуухны үйл явцын хими нь дараах байдалтай байна.