Где в природе встречается железо – Железо в природе (4,7% в Земной коре)

alexxlab | 14.11.2019 | 0 | Разное

Содержание

Железо в природе (4,7% в Земной коре)

Железо стоит на втором месте (4,7% в Земной коре) после алюминия по запасам и распространенности на планете. Оно обнаружено еще на заре человеческого общества и до сих пор не теряет своего значения и повсюду используется.

Чаще всего железо находят в богатых металлом рудах, которые можно относительно легко добывать и перерабатывать. В чистом виде железо находили только в метеоритах, а в соединениях оно присутствует в сульфидах, силикатах и оксидах.


Характеристика железа

Физические свойства

Железо – это серебристо-белый металл с сероватым оттенком. В чистом виде пластичен, но непрочен. При добавлении в него различных добавок (например, углерода) твердость и хрупкость сплава повышается. Железо хорошо проводит электричество, тепло и обладает мощными магнитными свойствами, то есть под действием магнитного поля оно намагничивается и потом само становится магнитом.

Железо особенно важно для живых организмов. Оно способствует дыхательным процессам и входит в состав гемоглобина крови (477 мг/л). Это значит, что железо участвует в процессе доставки кислорода от органов дыхания к тканям.

Находясь в воде и на влажном воздухе железо меркнет и ржавеет, а при температуре 1539°С легко плавится и поддается ковке. При высоких температурах железо реагирует с паром воды.

Железо образует 300 разнообразных минералов (карбонаты, сульфиды и т.д.) и энергично мигрирует в земной коре. Его называют металлом земных недр, так как он копится в кристаллизации магмы.

Химические свойства

Железо - металл со средней степенью химической активности. На воздухе, на нем образуется защитная пленка, которая препятствует коррозии и ржавлению. Если воздух влажный, железо окисляется и покрывается ржавчиной.

Растворяется в разведенной соляной или серной кислотах, с выделением водорода. Вытесняет из растворов солей металлы. Во время нагревания взаимодействует с неметаллами.

Соединения и нахождение железа в природе

В естественных водах, среднее содержание железа (в интервале 0,01-26 мг/л). Кроме того, животные особи, бактерии и растения содержат его в своих организмах. Даже в тканях и внутренних органах людей есть железо, поступающее в организм вместе с едой. Потребность в нем для взрослого человека составляет 11-30мг. Избыток железа приводит к гемохроматозу и серьезным нарушениям внутренних органов.

Так как месторождения железных руд возникают в разных геологических условиях, то и состав руд и условия их расположения разнообразны.

Железо содержится во многих рудах:

• гематит (железный блеск, красный железняк),

• пирит (серный колчедан) и гетит,

• магнетит (магнитный железняк),

• сидерит и гидрогенит.

Круговорот железа в природе

(На примере круговорота серы и других соединений в природе)

За счет жизнедеятельности железобактерий (нитевидные бактерии и одиночные железобактерии) происходит круговорот железа в природе. Они окисляют железо до гидроксида железа, а углерод получают из углекислоты. Таким образом, железобактерии получают энергию для своей жизнедеятельности, а после смерти осаждаются в почве в виде болотной руды.

Области применения железа

В чистом виде железо непрочно, поэтому практически не применяется. Его используют для выработки электромагнитов, как катализатор химических реакций и др.

Основное применение этот металл находит в виде сплавов. На их долю приходится 95% всей металлопродукции. Железо основной компонент стали и чугуна. В стали меньше углерода, чем в чугуне, и поэтому она более пластична и устойчива к резким ударным нагрузкам железа.

Так же железо входит в состав никелевых и других сплавов, использующихся в электротехнике, железо-воздушных аккумуляторах и железо - никелевых аккумуляторах.

На основе железа производятся материалы, которые могут выдерживать действие низкой и повышенной температуры, агрессивной среды, ядерных излучений, вакуума и высоких давлений и т. п.

Железо относится к группе тех металлов, которые очень широко применяются во всех областях народного и бытового хозяйства. Чугун и сталь стали основой современной техники. С их участием произошло развитие тяжелой промышленности, разнообразного наземного транспорта и др.

Большие запасы железа в России, Австралии, Канаде, Казахстане, Индии, Франции, США, Венесуэле и ЮАР.

xn----8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

Круговорот железа в природе. Железобактерии. Добыча и области применения железа

Что это такое - железо, откуда оно взялось и как его добывают? Этот полезный металл имеет множество областей применения. Химический элемент играет важную роль в мировой промышленности, а важное значение в жизни планеты имеет круговорот железа в природе.

Железо представляет собой металлический элемент, который является очень химически реактивным, особенно когда он взаимодействует с кислородом. Это один из наиболее распространенных элементов на Земле и в космосе. Атомы железа содержат 26 протонов в своих ядрах. Химический символ - Fe (ферум) происходит от его латинского названия ferum. В чистом виде это мягкий и хрупкий металл, который усиливается при помощи примесей. При соединении с углеродом получается сталь, для производства которой используется более 98 % добываемой сегодня железной руды.

Все атомы железа во Вселенной образовались в ядрах звезд на заключительных этапах слияния, а затем были выпущены в космос путем звездных взрывов. Это четвертый по численности элемент в земной коре после кремния, кислорода и алюминия. Что такое железо? Это самый распространенный элемент, составляющий нашу планету, хотя большая его часть по массе находится намного ниже поверхности - в ядре Земли. Он присутствует почти во всех породах коры и мантии в качестве химического компонента сотен различных минералов.

Железная руда

В чистом виде этот металл встречается редко. Некоторые метеориты содержат элементарное железо. Этот элемент химически реагирует с кислородом и водой для производства железосодержащих минералов. Любой камень, который содержит достаточное количество этого металла, добываемого в экономических целях, называется железной рудой. Наиболее распространенными ее минералами являются:

  • оксид железа (формула Fe
    2
    O3), который образуется под воздействием кислорода;
  • гидратированный оксид железа, который образуется в результате реакции в воде.

Наиболее важными железными рудами являются минералы оксида железа, называемые гематитом и магнетитом. Высокая концентрация Fe делает их наиболее предпочтительными в промышленности. Добыча железа осуществляется на крупнейших месторождениях руды. Чаще всего это образования, которые представляют собой древние осадочные породы. Они содержат слои минералов оксида железа (формула Fe2O3) толщиной до нескольких сантиметров.

Где можно найти железо?

При комнатной температуре оно представляет собой твердое вещество. Это блестящий серый металл, который ржавеет со временем при воздействии влажного воздуха. Он объединяется со многими другими металлами для образования сплавов. Области применения железа достаточно обширные. Когда он сочетается с углеродом, получается сталь. Его также можно комбинировать с другими металлами, такими как никель, хром и вольфрам. Эти сплавы очень прочные и могут использоваться для изготовления мостов и зданий.

Железо - очень древний элемент, который использовался на Земле в течение долгого времени. Объекты из него были найдены еще в Древнем Египте. Был даже целый период времени (1200-500 гг. до н. э.), названный в его честь, - железный век, когда его использовали для изготовления орудий и оружия. Чтобы найти этот полезный металл, нужно искать его глубоко под землей. Он встречается как в земной коре, так и в ядре Земли. На Земле железа больше, чем любого другого металла. Этот элемент можно найти и на других планетах, включая ядро ​​Юпитера и Сатурна, а также красную пыльную поверхность Марса (именно в связи с этим его и назвали Красной планетой).

Наземный круговорот железа в природе

Железо (Fe) следует за геохимическим циклом, как и многие другие питательные вещества. Оно обычно выделяется в почву или в океан через выветривание горных пород или извержения вулканов. В земной экосистеме растения сначала поглощают железо через корни из почвы. Это предельно важное питательное вещество, которое перемещается между живыми организмами и геосферой.

Железо является важным ограничивающим питательным веществом для растений, которые используют его для производства хлорофилла. Фотосинтез зависит от адекватного снабжения этим металлом. Растения ассимилируют его из почвы в корни. Животные потребляют растения и используют его для производства гемоглобина. Когда они умирают, они разлагаются и бактерии возвращают металл в почву.

Морской цикл железа

Морской круговорот железа в природе очень похож на земной цикл. Этот процесс происходит за счет жизнедеятельности определенных микроорганизмов, окисляющих металл до гидроксида и получающих углерод из углекислоты. Железобактерии в реке, море или любом другом водоеме добывают энергию для своего жизненного цикла, а после его завершения они оседают в почве в виде болотной руды.

Роль железа в океанических экосистемах также значительная. Основными производителями, которые поглощают этот металл, обычно являются фитопланктон или цианобактерии. Затем железо усваивается потребителями, когда они едят эти бактерии. Круговорот железа в природе - это чрезвычайно сложный процесс. Он зависит от множества сопутствующих факторов: химических реакций, типов мест обитания и групп микробов. Все это связывает его с другими, не менее важными биогеохимическими циклами Земли.

Общая характеристика

Железо в виде различных комбинированных руд является одним из наиболее распространенных элементов, составляющих около 5 % земной коры. Важнейшими железосодержащими минералами являются оксиды и сульфиды (гематит, магнетит, гетит, пирит, марказит). Этот металл присутствует также в метеоритах, на других планетах и ​​на солнце. Железо содержится как в морской, так и в пресной воде.

Интересные факты

Вот некоторые интересные факты о таком, казалось бы, простом химическом элементе:

  • Железо - это важнейший строительный блок для питания растений, который помогает переносить кислород в крови, тем самым поддерживая жизнь на Земле.
  • Это хрупкое твердое вещество, классифицированное как металл в группе 8 в периодической таблице элементов. Он в чистом виде быстро корродирует от воздействия влажного воздуха и высоких температур.
  • Это четвертый наиболее распространенный элемент земной коры по весу, и большая часть ядра Земли, как полагают, состоит из железа.
  • Большая часть его используется для производства стали - сплава железа и углерода, который, в свою очередь, применяется в производстве и строительстве, например для производства железобетона.
  • Нержавеющая сталь, содержащая не менее 10,5 % хрома, обладает высокой устойчивостью к коррозии. Она используется в кухонных столовых приборах и посуде, таких как кастрюли из нержавеющей стали.
  • Добавление других элементов может обеспечить стали новые полезные свойства. Например, никель увеличивает долговечность сплава и делает его более устойчивым к нагреву и кислотам.

Краткая информация об элементе Fe

  • Число протонов в ядре: 26.
  • Атомный символ: Fe.
  • Средняя масса атома: 55,845 г/моль.
  • Плотность: 7,874 грамма на кубический сантиметр.
  • Фаза при комнатной температуре: сплошная.
  • Точка плавления: 1538 0C.
  • Точка кипения: 2861 0C.
  • Количество изотопов: 33.
  • Стабильные изотопы: 4.

Основные области применения

Железо используется во многих секторах, таких как электроника, производство, автомобилестроение и строительство. Ниже приведены области применения железа:

  • В качестве первичной составляющей черных металлов, сплавов и стали.
  • Сплав с использованием углерода, никеля, хрома и различных других элементов для получения чугуна или стали.
  • В магнитах.
  • В готовых металлических изделиях.
  • В промышленном оборудовании.
  • В транспортном оборудовании.
  • В инструментах.
  • В игрушках и спортивных товарах.

Железо составляет 5 % земной коры и является одним из самых распространенных и наиболее используемых металлов. Этот элемент также содержится в мясе, картофеле и овощах и имеет важное значение для животных и людей. Это неотъемлемая часть гемоглобина. Металл является сероватым по внешнему виду и очень пластичным и ковким. Он легко растворяется в разбавленных кислотах и ​​химически активен. Основными районами добычи железа являются Китай, Австралия, Бразилия, Россия и Украина.

fb.ru

Железо — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

В периодической системе Менделеева железо входит в группу VIIIВ. В четвертом периоде, к которому принадлежит и железо, в эту группу входят также кобальт и никель. Эти три элемента образуют триаду и обладают сходными свойствами.

Радиус нейтрального атома железа 0, 126 нм, радиус иона Fe2+ — 0, 080 нм, иона Fe3+ — 0, 067 нм. Энергии последовательной ионизации атома железа 7, 893, 16, 18, 30, 65, 57, 79 эВ. Сродство к электрону 0, 58 эв. По шкале Полинга электроотрицательность железа около 1, 8.

Железо высокой чистоты — это блестящий серебристо-серый, пластичный металл, хорошо поддающийся различным способам механической обработки.

В земной коре железо распространено достаточно широко — на его долю приходится около 4, 1% массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красные железняки (руда гематит, Fe2O3; содержит до 70% Fe), магнитные железняки (руда магнетит, Fe3О4; содержит 72, 4% Fe), бурые железняки (руда гидрогетит НFeO2·nH2O), а также шпатовые железняки (руда сидерит, карбонат железа, FeСО3; содержит около 48% Fe). В природе встречаются также большие месторождения пирита FeS2 (другие названия — серный колчедан, железный колчедан, дисульфид железа и другие), но руды с высоким содержанием серы пока практического значения не имеют. По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире. В морской воде 1·10-5—1·10-8% железа.Железо играло и играет исключительную роль в материальной истории человечества. Первое металлическое железо, попавшее в руки человека, имело, вероятно, метеоритное происхождение. Руды железа широко распространены и часто встречаются даже на поверхности Земли, но самородное железо на поверхности крайне редко. Вероятно, еще несколько тысяч лет назад человек заметил, что после горения костра в некоторых случаях наблюдается образование железа из тех кусков руды, которые случайно оказались в костре. При горении костра восстановление железа из руды происходит за счет реакции руды как непосредственно с углем, так и с образующимся при горении оксидом углерода (II) СО. Возможность получения железа из руд существенно облегчило обнаружение того факта, что при нагревании руды с углем возникает металл, который далее можно дополнительно очистить при ковке. Получение железа из руды с помощью сыродутного процесса было изобретено в Западной Азии во 2-м тыс. до н. э. Период с 9 по 7 в. до н. э., когда у многих племен Европы и Азии развилась металлургия железа, получил название железного века, пришедшего на смену бронзовому веку. Усовершенствование способов дутья (естественную тягу сменили меха) и увеличение высоты горна (появились низкошахтные печи — домницы) привело к получению чугуна, который стали широко выплавлять в Западной Европе с 14 века. Полученный чугун переделывали в сталь. С середины 18 века в доменном процессе вместо древесного угля начали использовать каменно-угольный кокс. В дальнейшем способы получения железа из руд были значительно усовершенствованы, и в настоящее время для этого используют специальные устройства — домны, кислородные конвертеры, электродуговые печи.При температурах от комнатной и до 917 °C, а также в интервале температур 1394-1535 °C существует α-Fe с кубической объемно центрированной решеткой, при комнатной температуре параметр решетки а = 0, 286645 нм. При температурах 917-1394 °C устойчиво β-Fe с кубической гранецентрированной решеткой Т (а = 0, 36468 нм). При температурах от комнатной до 769 °C (так называемая точка Кюри) железо обладает сильными магнитными свойствами (оно, как говорят, ферромагнитно), при более высоких температурах железо ведет себя как парамагнетик. Иногда парамагнитное α-Fe с кубической объемно центрированной решеткой, устойчивое при температурах от 769 до 917 °C, рассматривают как γ-модификацию железа, а β-Fe, устойчивое при высоких температурах (1394-1535 °C), называют по традиции δ-Fe (представления о существовании четырех модификаций железа — α, β, γи δ— возникли тогда, когда еще не существовал рентгеноструктурный анализ и не было объективной информации о внутреннем строении железа). Температура плавления 1535 °C, температура кипения 2750 °C, плотность 7, 87 г/см3. Стандартный потенциал пары Fe2+/Fe0 –0, 447В, пары Fe3+/Fe2+ +0, 771В.

При хранении на воздухе при температуре до 200 °C железо постепенно покрывается плотной пленкой оксида, препятствующего дальнейшему окислению металла. Во влажном воздухе железо покрывается рыхлым слоем ржавчины, который не препятствует доступу кислорода и влаги к металлу и его разрушению. Ржавчина не имеет постоянного химического состава, приближенно ее химическую формулу можно записать как Fe2О3·хН2О.

С кислородом железо реагирует при нагревании. При сгорании железа на воздухе образуется оксид Fe2О3, при сгорании в чистом кислороде — оксид Fe3О4. Если кислород или воздух пропускать через расплавленное железо, то образуется оксид FeО. При нагревании порошка серы и железа образуется сульфид, приближенную формулу которого можно записать как FeS.

Железо при нагревании реагирует с галогенами. Так как FeF3 нелетуч, железо устойчиво к действию фтора до температуры 200-300°C. При хлорировании железа (при температуре около 200°C) образуется летучий FeСl3. Если взаимодействие железа и брома протекает при комнатной температуре или при нагревании и повышенном давлении паров брома, то образуется FeBr3. При нагревании FeСl3 и, особенно, FeBr3 отщепляют галоген и превращаются в галогениды железа (II). При взаимодействии железа и иода образуется иодид Fe3I8.

При нагревании железо реагирует с азотом, образуя нитрид железа Fe3N, с фосфором, образуя фосфиды FeP, Fe2P и Fe3P, с углеродом, образуя карбид Fe3C, с кремнием, образуя несколько силицидов, например, FeSi.

При повышенном давлении металлическое железо реагирует с монооксидом углерода СО, причем образуется жидкий, при обычных условиях легко летучий пентакарбонил железа Fe(CO)5. Известны также карбонилы железа составов Fe2(CO)9 и Fe3(CO)12. Карбонилы железа служат исходными веществами при синтезе железоорганических соединений, в том числе и ферроцена состава [Fe(-C5H5)2].

Чистое металлическое железо устойчиво в воде и в разбавленных растворах щелочей. В концентрированной серной и азотной кислотах железо не растворяется, так как прочная оксидная пленка пассивирует его поверхность.

С соляной и разбавленной (приблизительно 20%-й) серной кислотами железо реагирует с образованием солей железа (II):

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

При взаимодействии железа с приблизительно 70%-й серной кислотой реакция протекает с образованием сульфата железа (III):

2Fe + 4H2SO4 = Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O

Оксид железа (II) FeО обладает основными свойствами, ему отвечает основание Fe(ОН)2. Оксид железа (III) Fe2O3 слабо амфотерен, ему отвечает еще более слабое, чем Fe(ОН)2, основание Fe(ОН)3, которое реагирует с кислотами:

2Fe(ОН)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O

Гидроксид железа (III) Fe(ОН)3 проявляет слабо амфотерные свойства; он способен реагировать только с концентрированными растворами щелочей:

Fe(ОН)3 + КОН = К[Fe(ОН)4]

Образующиеся при этом гидроксокомплексы железа (III) устойчивы в сильно щелочных растворах. При разбавлении растворов водой они разрушаются, причем в осадок выпадает гидроксид железа (III) Fe(OH)3.

Соединения железа (III) в растворах восстанавливаются металлическим железом:

Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2

При хранении водных растворов солей железа (II) наблюдается окисление железа (II) до железа (III):

4FeCl2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)Cl2Из солей железа (II) в водных растворах устойчива соль Мора — двойной сульфат аммония и железа (II) (NH4)2Fe(SO4)2·6Н2О.

Железо (III) способно образовывать двойные сульфаты с однозарядными катионами типа квасцов, например, KFe(SO4)2 — железокалиевые квасцы, (NH4)Fe(SO4)2 — железоаммонийные квасцы и т. д.

При действии газообразного хлора или озона на щелочные растворы соединений железа (III) образуются соединения железа (VI) — ферраты, например, феррат (VI) калия K2FeO4. Имеются сообщения о получении под действием сильных окислителей соединений железа (VIII).

Для обнаружения в растворе соединений железа (III) используют качественную реакцию ионов Fe3+ с тиоцианат-ионами CNS-. При взаимодействии ионов Fe3+ с анионами CNS- образуется ярко-красный роданид железа Fe(CNS)3. Другим реактивом на ионы Fe3+ служит гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] (ранее это вещество называли желтой кровяной солью). При взаимодействии ионов Fe3+ и [Fe(CN)6]4- выпадает ярко-синий осадок.

Реактивом на ионы Fe2+ в растворе может служить раствор гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6], ранее называвшийся красной кровяной солью. При взаимодействии ионов Fe3+ и [Fe(CN)6]3- выпадает ярко-синий осадок такого же состава, как и в случае взаимодействия ионов Fe3+ и [Fe(CN)6]4-.

Железо используется главным образом в сплавах, прежде всего в сплавах с углеродом — различных чугунах и сталях. В чугуне содержание углерода выше 2, 14 % по массе (обычно — на уровне 3, 5-4%), в сталях содержание углерода более низкое (обычно на уровне 0, 8-1 %).

Чугун получают в домнах. Домна представляет собой гигантский (высотой до 30-40 м) усеченный конус, полый внутри. Стенки домны изнутри выложены огнеупорным кирпичом, толщина кладки составляет несколько метров. Сверху в домну вагонетками загружают обогащенную (освобожденную от пустой породы) железную руду, восстановитель кокс (каменный уголь специальных сортов, подвергнутый коксованию — нагреванию при температуре около 1000 °C без доступа воздуха), а также плавильные материалы (известняк и другие), способствующие отделению от выплавляемого металла примесей — шлака. Снизу в домну подают дутье (чистый кислород или воздух, обогащенный кислородом). По мере того, как загруженные в домну материалы опускаются, их температура поднимается до 1200-1300 °C. В результате реакций восстановления, протекающих главным образом с участием кокса С и СО:

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO;

Fe2O3 + 3CО = 2Fe + 3CO2

возникает металлическое железо, которое насыщается углеродом и стекает вниз.

Этот расплав периодически выпускают из домны через специальное отверстие — летку — и дают расплаву застыть в специальных формах. Чугун бывает белый, так называемый передельный (его используют для получения стали) и серый, или литьевой. Белый чугун — это твердый раствор углерода в железе. В микроструктуре серого чугуна можно различить микрокристаллики графита. Из-за наличия графита серый чугун оставляет след на белой бумаге.

Чугун хрупок, при ударе он колется, поэтому из него нельзя изготавливать пружины, рессоры, любые изделия, которые должны работать на изгиб.

Твердый чугун легче расплавленного, так что при его затвердевании происходит не сжатие (как обычно при затвердевании металлов и сплавов), а расширение. Эта особенность позволяет изготавливать из чугуна различные отливки, в том числе использовать его как материал для художественного литья.

Если содержание углерода в чугуне снизить до 1, 0-1, 5%, то образуется сталь. Стали бывают углеродистыми (в таких сталях нет других компонентов, кроме Fe и C) и легированными (такие стали содержат добавки хрома, никеля, молибдена, кобальта и других металлов, улучшающие механические и иные свойства стали).

Стали получают, перерабатывая чугун и металлический лом в кислородном конвертере, в электродуговой или мартеновской печах. При такой переработке снижается содержание углерода в сплаве до требуемого уровня, как говорят, избыточный углерод выгорает.

Физические свойства стали существенно отличаются от свойств чугуна: сталь упруга, ее можно ковать, прокатывать. Так как сталь, в отличие от чугуна, при затвердевании сжимается, то полученные стальные отливки подвергают обжатию на прокатных станах. После прокатки в объеме металла исчезают пустоты и раковины, появившиеся при затвердевании расплавов.

Производство сталей имеет в России давние глубокие традиции, и полученные нашими металлургами стали отличаются высоким качеством.

Чистое железо имеет довольно ограниченное применение. Его используют при изготовлении сердечников электромагнитов, как катализатор химических процессов, для некоторых других целей. Но сплавы железа — чугун и сталь — составляют основу современной техники. Находят широкое применение и многие соединения железа. Так, сульфат железа (III) используют при водоподготовке, оксиды и цианид железа служат пигментами при изготовлении красителей и так далее.

Железо присутствует в организмах всех растений и животных как микроэлемент, то есть в очень малых количествах (в среднем около 0, 02%). Однако железобактерии, использующие энергию окисления железа (II) в железо (III) для хемосинтеза, могут накапливать в своих клетках до 17-20% железа. Основная биологическая функция железа — участие в транспорте кислорода и окислительных процессах. Эту функцию железо выполняет в составе сложных белков — гемопротеидов, простетической группой которых является железопорфириновый комплекс — гем. Среди важнейших гемопротеидов дыхательные пигменты гемоглобин и миоглобин, универсальные переносчики электронов в реакциях клеточного дыхания, окисления и фотосинеза цитохромы, ферменты каталоза и пероксида, и других. У некоторых беспозвоночных железосодержащие дыхательные пигменты гелоэритрин и хлорокруорин имеют отличное от гемоглобинов строение. При биосинтезе гемопротеидов железо переходит к ним от белка ферритина, осуществляющего запасание и транспорт железа. Этот белок, одна молекула которого включает около 4 500 атомов железа, концентрируется в печени, селезенке, костном мозге и слизистой кишечника млекопитающих и человека. Суточная потребность человека в железе (6-20 мг) с избытком покрывается пищей (железом богаты мясо, печень, яйца, хлеб, шпинат, свекла и другие). В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 4, 2 г железа, в 1 л крови — около 450 мг. При недостатке железа в организме развивается железистая анемия, которую лечат с помощью препаратов, содержащих железо. Препараты железа применяются и как общеукрепляющие средства. Избыточная доза железа (200 мг и выше) может оказывать токсичное действие. Железо также необходимо для нормального развития растений, поэтому существуют микроудобрения на основе препаратов железа.
  • Конецкая Д. С. и др. Железо высокой степени чистоты. М., 1978.
  • Путешествие в страну элементов: Сборник. М.: Молодая гвардия. 1963.
  • Каменецкая Д. С., Пилецкая И. Б., Ширяев В. И. Железо высокой степени чистоты. М., 1978.
  • Пикеринг Ф. Физическое металловедение и разработка сталей. М., 1982.

megabook.ru

Железо в природе - Справочник химика 21

    Домашняя подготовка. Распространение железа в природе. Важнейшие руды железа. Строение атома железа. Валентность железа в соединениях. Положение железа в ряду напряжений и его отношение к различным окислителям. Окислы и гидроокиси железа. Соли двухвалентного и трехвалентного железа. Их окислительно-восстановительные свойства. Комплексные соединения железа. Основные реакции доменного процесса. Чугун и сталь. Применение железа и его соединений. [c.229]
    Соединения железа в природе. Руды железа. [c.148]

    СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗА В ПРИРОДЕ. РУДЫ ЖЕЛЕЗА. [c.152]

    Распространение железа в природе. Важнейшие руды железа. Роль железа в живых организмах. [c.182]

    Какова распространенность железа в природе В виде каких соединений железо встречается в природе  [c.255]

    Элементы семейства железа в природе. Получение и применение. Железо—один из наиболее распространенных элементов в природе содержание его в земной коре составляет 5 вес.%. Кобальта и никеля в земной коре намного меньше (Со — 2,3-10" вес.%, Ni —8- 10-3 вес.%). [c.393]

    Переходные элементы, их важнейшие представители, Общая характеристика (строение атома, физические и общие химические свойства). Железо, электронная формула, степени окисления. Железо в природе, Фи- [c.8]

    Именно поэтому, например, пирит, являющийся одним из распространенных минералов железа в природе, используют для производства серной кислоты, но не ис- пользуют для производства чугуна. [c.346]

    Окись железа в природе встречается в виде минерала гематита или красного железняка. Кристаллизуясь в гексагональной системе, окись железа образует как ясно-, так и скрытокристаллические разновидности. [c.474]

    Элементы семейства железа в природе. Получение и применение. Железо — один из наиболее распространенных элементов в природе содержание его [c.448]

    Элементы семейства железа в природе. Полу [c.480]

    Железо в природе. Железо относится к наиболее распространенным на земле элементам. Встречается оно почти всегда в виде соединений, входящих в состав различных горных пород и минералов. [c.263]

    Гидрат окиси железа в природе встречается в виде бурой железной руды (бурые железняки). Бурые железняки широко распространены в природе—их скопления отличаются необыкновенным разнообразием внешних форм. К разновидностям бурого желез- [c.467]

    Сплавы никкеля характеризуются свойствами, делающими их драгоценными для практики из них особенно замечателен сплав никкеля с железом. В природе такой сплав встречается в метеорной железе. Палласовская масса метеорного железа, хранящаяся в Петербургской Академии и выпавшая в Сибири в прошлом столетии, весит около 50 пудов, содержит на 88% железа около 10% никкеля, с небольшою подмесью других (металлов. Прибавка небольшого количества N1 к железу и стали увеличивает сопротивление разрыву и упругость, а потому для многих практических целей, напр., для брони военных кораблей, стали применять никкелевую сталь, содержащую до З /о (но не более 10%) N1. Особый теоретический и [c.275]

    Большой интерес представляют ферментные системы так называемых железобактерий, которые способны окислять соединения двухвалентного железа. Проблема эта очень сложна. Относительно части этих микроорганизмов доказано, что отложение железа у них является процессом побочным они используют лишь органическую часть железоорганического комплекса, а остающийся металл накапливают вокруг своего тела. Окислы железа, возможно, используются микробами для создания панцирей подобно тому, как жгутиковые и диатомеи образуют кремниевые панцири. Не вызывает сомнения отложение железа вокруг колоний при местном (микрозональном) изменении pH существование организмов, окисляющих железо, возможно либо при кислых pH, но высоких ЕН, либо при нейтральной реакции среды и низких Ек. Так или иначе, но железобактерии, безусловно, влияют на круговорот железа в природе. [c.123]

    Железо в природе. Чугун. Сталь. (308) 129, Доменный процесс (309). Переработка чугуна в сталь (311). 131. Свойства железа (313). 132. Коб, никель (316). I 133. Платиновые металлы (318). 134. Свойства н приМ элементов нулевой группы (319). [c.392]

    Соединения двухвалентного железа. Оксид железа (И) FeO в природе встречается в виде составной части магнитного железняка FeO FejOg. Кроме того, двухвалентное железо в природе находится в виде кремниевых (оливин, роговая обманка), углекислых, фосфорнокислых и других солей. Лабораторным путем FeO получают при восстановлении накаленного оксида железа (III) водородом или окисью углерода. [c.353]

    Цианобактериям мы обязаны появлением молекулярного кислорода в атмосфере Земли. Однако вначале весь выделяемый ими Оз поглощался земной корой, в которой происходили интенсивные процессы окисления. По имеющимся геологическим данным, содержание кислорода в атмосфере достигло 1 % от его содержания в современной атмосфере только в среднем протерозое, и к этому времени можно отнести возникновение первых аэробных прокариот. В пользу этого свидетельствуют обнаруженные в отложениях, возраст которых около 2 млрд лет, звездчатые образования, свойственные облигатно аэробной свободноживущей бактерии Metal ogenium. Этот организм откладывает на поверхности клеток окислы железа. В природе встречается при разных концентрациях О2, но всегда в аэробных условиях, так что может служить индикатором молекулярного кислорода. [c.204]

    Железо по своему содержанию в земной коре следует сейчас же за алюминием — самым распространенным металлом. Оно находится практически во всех горных породах, особенно в тех, которые содержат амфиболы, пироксены, слюды и оливин. Железо является составной частью сотен различных минералов. Исключая пириты, марказиты и редко встречающиеся металлическое самородное железо и его сплавы, железо в природе находится в двухвалентном и трехвалентном состояниях. Это справедливо и в отношении магнитной окиси железа Рвз04, которая образует vnpn растворении в услови гх, исключающих окисление, определенные количества соединений железа (II) и (III). Большое значение методов определения железа не требует доказательств. [c.434]

    Условия кристаллизации железных кордиеритов исследованы экспериментально Дитлером и Кёлером . Эти фазы непосредственно из расплавов не образуются наблюдались только фазы с сравнительно низким содержанием закиси железа. В природе, по-видимому, они кристаллизовались также при низких температурах. Вместо железного кордиерита из расплавов часто выделялась смесь силлиманита (вероятно, муллита) и шпинели герцинита). Кит специально изучал сечение магнезиальный кордиерит — железный кордиерит 2Ре0.2Аи0у [c.516]

  &

www.chem21.info

Природные соединения железа в природе. Нахождение железа в природе. Профилактические мероприятия, обеспечивающие безопасные условия труда при воздействии на работающих железа и его соединений определяются нормативными документами применительно к конкретны


ВВЕДЕНИЕ

Железо играло и играет исключительную роль в материальной истории человечества. Первое металлическое железо, попавшее в руки человека, имело, вероятно, метеоритное происхождение. Руды железа широко распространены и часто встречаются даже на поверхности Земли, но самородное железо на поверхности крайне редко. Вероятно, еще несколько тысяч лет назад человек заметил, что после горения костра в некоторых случаях наблюдается образование железа из тех кусков руды, которые случайно оказались в костре. При горении костра восстановление железа из руды происходит за счет реакции руды как непосредственно с углем, так и с образующимся при горении оксидом углерода (II) СО. Возможность получения железа из руд существенно облегчило обнаружение того факта, что при нагревании руды с углем возникает металл, который далее можно дополнительно очистить при ковке. Получение железа из руды с помощью сыродутного процесса было изобретено в Западной Азии во 2-м тысячелетии до нашей эры. Период с 9 - 7 века до нашей эры, когда у многих племен Европы и Азии развилась металлургия железа, получил название железного века, пришедшего на смену бронзовому веку. Усовершенствование способов дутия (естественную тягу сменили меха) и увеличение высоты горна (появились низкошахтные печи -- домницы) привело к получению чугуна, который стали широко выплавлять в Западной Европе с 14 века. Полученный чугун переделывали в сталь. С середины 18 века в доменном процессе вместо древесного угля начали использовать каменно-угольный кокс. В дальнейшем способы получения железа из руд были значительно усовершенствованы, и в настоящее время для этого используют специальные устройства -- домны, кислородные конвертеры, электродуговые печи.
Целью моей работы является освещение основных наиболее остро стоящих экологических проблем, связанных с железом и его соединениями, и возможные пути их решения.
Задачи:
1. Обзор состояния данного вопроса в современной российской школе.
2. Анализ школьных программ и учебников, а также другой литературы, показывающих как тема: «Железо и его соединения»изучаются в средней школе.
3. Составить план урока, на котором была бы успешно проведена экологизация знаний.
ГЛАВА 1. ИЗУЧЕНИЕ ТЕМЫ: «ЖЕЛЕЗО И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ» В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ

Основные характеристики железа

Железо - ковкий, прочный серебристо-серый металл с пурпурными свойствами; является ферромагнитным при комнатной температуре. Железо содержится в природе как часть многочисленных минералов, в том числе многих оксидов, и редко встречается в свободной форме. Для получения железа в элементарном состоянии оксиды восстанавливаются углеродом, а затем подвергаются процессу рафинирования для удаления присутствующих примесей.

Он в основном используется при производстве сталей, состоящих из железных сплавов с другими элементами, как металлическими, так и неметаллическими, которые придают материалу различные свойства. Железный сплав считается сталью, если он содержит менее 2% углерода; если процент выше, называется литой.

Историческая справка
В земной коре железо распространено достаточно широко -- на его долю приходится около 4,1% массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красные железняки (руда гематит, Fe 2 O 3 ; содержит до 70% Fe), магнитные железняки (руда магнетит, Fe 3 О 4 ; содержит 72,4% Fe), бурые железняки (руда гидрогетит НFeO 2 ·nH 2 O), а также шпатовые железняки (руда сидерит, карбонат железа, FeСО 3 ; содержит около 48% Fe). В природе встречаются также большие месторождения пирита FeS 2 (другие названия -- серный колчедан, железный колчедан, дисульфид железа и другие), но руды с высоким содержанием серы пока практического значения не имеют. По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире. В морской воде 1·10- 5 -- 1·10- 8 % железа.

Это самый тяжелый элемент, который происходит экзотермически путем слияния и самый легкий элемент, который происходит через деление, потому что его ядро ​​имеет самую высокую энергию связи на ядро; поэтому наиболее устойчивым ядром является железо. Железо представляет различные структурные формы в зависимости от температуры.

Железо является самым используемым металлом, с 95% по массе мирового производства металлов. Это необходимо из-за его низкой цены и твердости, особенно в автомобилях, лодках и конструктивных элементах зданий. Сталь является наиболее широко используемым сплавом железа, последний из которых является наиболее часто используемым. Ферросплавы имеют широкий спектр механических свойств в зависимости от их состава или проводимой обработки.

1.2 Тема «Железо и его соединения» в школьных программах по химии

В программе школьного курса химии на изучении темы «Железо и его соединения» отводится 5 часов; эт

overmedic.ru

Характеристика железа. Распространенность железа в природе | Химия. Шпаргалка, шпора, формула, закон, ГДЗ, опыты, тесты, сообщение, реферат, кратко, конспект, книга

Поскольку железо (химический элемент) образует простое вещество-ме­талл — железо, его относят к металлическим. Охарактеризуем его, используя периодическую систему химических элементов.

Химический символ железа — Fe.

Относительная атомная масса железа — 56. Ar(Fe) = 56

Железо — металлический элемент VIIIb группы периоди­ческой системы, его максимальная валентность должна быть равна VIII. Однако в соединениях железо чаще всего проявляет значения валентности II и III, хотя известны так­же соединения железа (VI).

Железо встречается в природе преимущественно в составе руд. Важнейшие из них — магнетит (магнитный железняк) Fe3O4, гематит (красный железняк) Fe2O3, лимонит (бурый железняк) Fe2O3 • nH2O, пирит (железный колчедан) FeS2, сидерит (шпатовый железняк) FeCO3, гетит FeO(OH).

Самородное железо — большая редкость и по стоимости сравнимо с самородками золота.

Железные образования величиной до 30 см и весом до 5 кг найдены в базальтовых породах поблизости Касселя (Герма­ния). На о. Диско (вблизи Гренландии) была обнаружена 25-тон­ная глыба железа.

Железо — компонент многих метеоритов. Считают, что железо — главная составляющая ядра земно­го шара. Земля имеет слоистое строение. Она сос­тоит из твердых силикатных оболочек: коры и мантии и имеет металлическое ядро. Внешняя часть ядра жидкая, а внутренняя — твердая.

Среди разных объектов, исследуемых физиками, особый интерес представляют металлы, в частности железо, из кото­рого состоит ядро Земли. Ученые исследуют жидкое железо при давлении, сравнимом с давлением в центре Земли. Для этого они используют специальные алмазные камеры разме­ром в несколько микрон. Микроскопический объем сжатого вещества изучали с помощью лазерных лучей. В ходе экспе­риментов удалось определить такие малоизученные свойства сжатых жидких металлов, как вязкость и диффузию. До сих пор считали, что вязкость жидкостей при сжатии практичес­ки не изменяется. Работа доказала, что с ростом давления вязкость жидкого железа увеличивается в миллиарды раз.

Это значит, что, вполне вероятно, внутреннее ядро Земли находится не в кристаллическом, а в аморфном состоянии и похоже на загустевший мед.

Естественный пигмент охра — желтое или красное соеди­нение железа с кислородом. Охру широко использовали для раскрашивания в пещерном искусстве, керамическом производстве, для украшения тела.

Выяснено, что красный цвет Марса обусловлен соедине­ниями железа (III).

Естественные воды также содержат соединения железа. В артезианские скважины они попадают при просачивании атмосферных осадков через железосодержащие породы. Во­да, которая содержит железоорганические соединения, име­ет характерную окраску и болотный запах.

Соединениями железа питаются колонии бактерий и гри­бов, которые можно увидеть на внутренних поверхностях трубопроводов с нехлорируемой водой. Отмирая, эти поселе­ния превращаются в слизь с ржавчиной. Важную роль такие бактерии играют в образовании залежей некоторых желез­ных руд, в частности лимонита.

Железо — жизненно важный элемент. В крови человека массовая доля гемоглобина — красного пигмента эритроци­тов крови — составляет 14,5 % (477 мг/л).

Суточная потребность в железе для человека — 10—15 мг. Железо принимает участие в процессе переноса кислорода от легких к тканям организма.

У животных и человека из-за нехватки железа возникает малокровие — снижение уровня гемоглобина, эритроцитов в крови ит. п. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Богаты соединениями железа телятина, печень, язык, желток яйца. Достаточно много железа содержат гречиха, фасоль, горох, сливовый сок, курага, изюм, орехи, тыквен­ные и подсолнечные семечки. Петрушка, укроп, черный хлеб, отруби — также источник железа.

Медицинские препараты железа следует употреблять только по назначению врача.

При недостатке железа в почве у растений нарушается об­мен веществ. Это резко замедляет их рост, снижает урожай­ность, а иногда приводит к гибели.

В глубинах Индийского океана живет необычная улитка. Ее подошва имеет чешую, с помощью которой она передвигается по дну. Такая чешуя уникальна в царстве животных, потому что содержит сульфид железа (II).

На этой странице материал по темам:
  • Характеристика железа физика

  • Железо встречается в природе преимущественно в составе

  • Опыты по химии разрушение железа

Вопросы по этому материалу:
  • Опиши распространенность железа в природе.

worldofschool.ru

Железо. Распространенность железа в природе

Железо. Распространенность железа в природе. Биологическая роль железа

Второй важный химический элемент после кислорода, свойства которого будут изучаться, — это Ферум. Железо является металлическим элементом, который образует простое вещество — железо. Железо входит в состав восьмой группы побочной подгруппы периодической системы. Согласно номеру группы максимальная валентность железа должна составлять восемь, однако в соединениях Ферум чаще проявляет валентность два и три, а также известные соединения с валентностью железа шесть. Относительная атомная масса железа равно пятьдесят шесть.

По распространенной в составе земной коры Ферум занимает среди металлических элементов второе место после алюминия. Массовая доля железа в земной коре составляет почти пять процентов. В самородном состоянии железо встречается очень редко, обычно лишь в виде метеоритов. Именно в этом виде наши предки и смогли впервые познакомиться с железом и оценить его как очень хороший материал для изготовления орудий труда. Считается, что железо является главной составляющей ядра земного шара. Чаще Ферум встречается в природе в составе руд. Важнейшими из них являются: магнитный железняк (магнетит) Fe3O4, красный железняк (гематит) Fe2O3, бурый железняк (лимонит) Fe2O3 · nh3O, железный колчедан (пирит) FeS2, шпатовый железняк (сидерит) FeСO3, гетит FeO (OH). В водах многих минеральных источников содержится Fe (НСO3) 2 и некоторые другие соли железа.

Железо является жизненно важным элементом. В организме человека, как и животных, феррум присутствует во всех тканях, однако наибольшая его часть (примерно три грамма) сосредоточена в кровяных шариках. Атомы железа занимают центральное положение в молекулах гемоглобина, им гемоглобин обязан своей окраской и способностью присоединять отщеплять кислород. Железо участвует в процессе переноса кислорода от легких к тканям организма. Суточная потребность организма в Ферум составляет 15-20 мг. Общая его количество попадает в организм человека с растительной пищей и мясом. При потере крови потребность в Ферум превышает количество, которое человек получает с пищей. Недостаток железа в организме может привести к состоянию, которое характеризуется уменьшением количества эритроцитов и гемоглобина крови. Медицинские препараты железа следует принимать только по назначению врача.

 

xn----7sbfhivhrke5c.xn--p1ai

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о