Fyzikální a chemické vlastnosti železa kovu
Iron (Fe) je jedním z nejpoužívanějších kovů kvůli jeho hojnosti, síle a všestrannosti. Níže je přehled fyzikálních a chemických vlastností železa.
Klíčové fyzikální a chemické vlastnosti železa
| Vlastnictví | Hodnota\/popis |
|---|---|
| Vzhled | Silvery-Gray, kovový lesk |
| Hustota | 7,87 g\/cm³ |
| Bod tání | 1538 stupňů (2800 stupňů F) |
| Bod varu | 2862 stupňů (5182 stupňů F) |
| Elektrická vodivost | Dobré, ale ne tak vysoké jako měď nebo hliník |
| Tepelná vodivost | 80 W/m·K |
| Magnetismus | Feromagnetic (magnetizovatelný) |
| Tvrdost | 4.5 Na stupnici Mohs (měkká v čisté formě) |
| Tažnost | Tažná a kunná v čisté formě |
| Reaktivita s kyslíkem | Tvoří oxid železa (rzi) |
| Reaktivita s vodou | Vytváří hydroxid železa a plyn na vodík |
| Reaktivita s kyselinami | Tvoří železné soli a vodíkový plyn |
| Běžné oxidační stavy | Fe²⁺ a Fe³⁺ |
| Odolnost proti korozi | Náchylný k rzi, ale vylepšené ve slitinách |
Fyzikální vlastnosti železa
Vzhled:
Železo je stříbřitě šedý kov s kovovým leskem.
Je relativně měkký, když je ve své čisté formě, ale může být zatvrzen z legovacích prvků, jako je uhlík (pro výrobu oceli).
Hustota:
Hustota železa je přibližně7,87 g\/cm³.
Díky této relativně vysoké hustotě je železo vhodným materiálem pro aplikace vyžadující hmotnost a sílu.
Bod tání:
Železo má vysoký bod tání asi1538 stupňů (2800 stupňů F).
Tento vysoký bod tání přispívá k jeho použití v aplikacích s vysokou teplotou, jako je výroba oceli.
Bod varu:
Bod varu železa je2862 stupňů (5182 stupňů F).
Elektrická vodivost:
Železo je aDobrý vodič elektřiny, i když ne tak dobré jako měď nebo hliník. V případě potřeby se často používá v elektrických komponentách a vodičích.
Tepelná vodivost:
Železo má dobrou tepelnou vodivost s tepelnou vodivostí asi80 W/m·K.
Díky tomu je efektivní materiál pro provádění tepla v různých průmyslových aplikacích.
Magnetismus:
Železo jemagnetickýve své čisté podobě a je aFerromagneticmateriál. To znamená, že je přitahován magnety a může být magnetizován.
Tato vlastnost je důvodem, proč se železo používá při výrobě elektromagnetů, motorů a dalších magnetických zařízení.
Tvrdost:
Čisté železo je relativně měkké, s tvrdostí asi4.5 na měřítku Mohs. Slitiny železa jako ocel jsou však mnohem těžší a silnější.
Tvrdost železa může být výrazně vylepšena přidáním uhlíku a dalších prvků a vytváří materiály, jako je litina a ocel.
Tažnost a obchodovatelnost:
Železo jetažnáaMallable. Lze jej přitahovat do vodičů a zatloukat do listů, když je ve své čisté formě. Při vyšším obsahu uhlíku se však stává křehkým.
Chemické vlastnosti železa
Reaktivita s kyslíkem:
Železo snadno reaguje s kyslíkem ve vzduchuOxid železa (fe₂o₃), běžně známý jako rez.
Rezavéje oxidační reakce, kde železo ztrácí elektrony a tvoří oxid železa, zejména v přítomnosti vlhkosti a vzduchu.
Reakce s vodou:
Železo může reagovat svodavytvořit hydroxid železa a plyn vodíku. K tomuto procesu dochází snadněji, když je železo vystaveno vlhkosti a teplu.
Reakce je:
Fe +2 H2O → Fe (OH) 2+ h2fe + 2 h _2 o \\ pravárrow fe (oh) _2 + h _2 Fe +2 H2 O → Fe (oh) 2+H2
Reakce s kyselinami:
Železo reaguje s kyselinamivodíkový plynaželezné soli. Například, když železo reaguje s kyselinou chlorovodíkovou (HCI), tvoří chlorid železa a plyn vodíku:
Fe +2 Hcl → Fecl 2+ h2fe + 2 Hcl \\ pravitelní Fecl _2 + h _2 fe +2 Hcl → Fecl2+H2
Oxidační stavy:
Železo obvykle existuje ve dvou oxidačních stavech:+2 (fe²⁺)a+3 (fe³⁺).
V jeho+2 stav, železo tvoří sloučeniny jako oxid železa (II) (FEO), zatímco v jeho+3 stav, tvoří sloučeniny jako oxid železa (III) (Fe₂o₃).
Reakce s halogeny:
Železo reaguje shalogeny(jako je chlor, fluor, brom a jód)halogenidy železa. Například, když železo reaguje s chlorem, tvoří chlorid železa:
Fe+CL2 → FeCl2FE+CL _2 \\ pravárrow Fecl _2 Fe+Cl2 → Fecl2
Reakce s uhlíkem:
Železo reaguje suhlíkpři vysokých teplotáchIron Carbide (Fe₃c), což je klíčovou součástí oceli a litiny. Toto je jedna z primárních reakcí při tvorbě oceli.
Odolnost proti korozi:
Zatímco čisté železo je vysoce citlivé na korozi (rezavě), je často legováno jinými prvky (jako je chrom v nerezové oceli), aby se zlepšila jeho odolnost vůči korozi.
V nerezové oceli tvoří železo pasivní oxidovou vrstvu, která zabraňuje další oxidaci a korozi.
Reaktivita s dusíkem:
Železo reaguje sdusíkpři zvýšených teplotáchNitrid železa(Fe₄n nebo fe₆n). To je užitečné v některých specializovaných aplikacích, například při výrobě vysoce výkonných materiálů.
Elektrochemické chování:
Železo může působit jako obaanodaakatodav elektrochemických reakcích v závislosti na okolních podmínkách. Tato vlastnost je využívána v galvanizaci, kde je železo potaženo vrstvou zinku, aby se zabránilo rezavě.
Závěr
Železo je všestranný kov s několika důležitými fyzikálními a chemickými vlastnostmi, díky nimž je nezbytný pro průmyslové a každodenní aplikace. Jeho schopnost vytvářet slitiny, odolávat korozi při ošetření a reagovat s jinými prvky, dává jí širokou škálu použití, zejména ve formě oceli a litiny.
