Соединения железа.
Железный купорос FeSO4.7H2O получают путем растворения обрезков стали в 20-30%-ной серной кислоте:
Железный купорос – светло-зеленые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Применяется для борьбы с вредителями растений, в производстве чернил и минеральных красок, при крашении тканей, для очистки сточных вод от цианидов.
При действии на железный купорос щелочи образуются гидроксиды железа – Fe(OH)2 и Fe(OH)3.
Эти гидроксиды применяют в качестве пигментов. Природный гидроксид железа FeS2 (пирит) служит сырьем для получения серной кислоты, серы и железа.
Нитрат железа Fe(NO3)3 получается при действии на железо азотной кислоты. Применяется как протрава при крашении хлопчатобумажных тканей и как утяжелитель шелка.
Хлорид железа FeCl3 образуется при нагревании железа с хлором, хлорированием FeCl2. Применяется как коагулянт при очистке воды, как протрава при крашении тканей, как катализатор в органическом синтезе.
Сульфат железа Fe2(SO4)3 образует кристаллогидрат Fe2(SO4)3.9H2O (желтые кристаллы). Получают растворением оксида Fe2O3 в серной кислоте. Применяется как коагулянт при очистке воды, для травления металлов, используется при получении меди.
Оксиды железа обычно получают при действии водяного пара на раскаленное железо. Природные оксиды железа служат основным сырьем для получения металлического железа (его сплавов).
Fe2O3 и его производные (ферриты) используют в радиоэлектронике как магнитные материалы, в том числе как активные вещества магнитофонных лент.
Fe3O4 служит материалом для изготовления анодов в ряде электрохимических производств.
Ферриты – при сплавлении оксида железа (III) с карбонатами натрия или калия образуются ферриты – соли не полученной в свободном состоянии железистой кислоты HFeO2, например феррит натрия NaFeO2:
В технике ферритами или ферритными материалами называют продукты спекания порошков Fe2O3 и оксидов некоторых двухвалентных металлов, например, Ni, Zn, Mn.
Ферриты обладают ценными магнитными свойствами и высоким электрическим сопротивлением.
Ферриты широко применяются в технике связи, счетно-решающих устройствах, в автоматике и телемеханике.
Соединения железа (VI).
Если нагревать стальные опилки или Fe2O3 с нитратом и гидроксидом калия, то образуется сплав, содержащий феррат калия K2FeO4 - соль железной кислоты H2FeO4, которая в свободном виде не получена.
При растворении сплава в воде получается красно-фиолетовый раствор, из которого действием хлорида бария можно осадить нерастворимый в воде феррат бария BaFeO4.
Все ферраты – очень сильные окислители, более сильные, чем KMnO4.
Карбонилы железа
Железо образует летучие соединения с окисью углерода, называемые карбонилами железа. Пентакарбонил железа Fe(CO)5 – бледно-желтая жидкость, не растворимая в воде, но растворимая во многих органических растворителях. Fe(CO)5 получают пропусканием CO над порошком железа при 150-200oС и давлении 100 атм. При нагревании в вакууме Fe(CO)5 разлагается на железо и CO. Это используется для получения высокочистого порошкового железа – карбонильного железа.
Сплавы железа – это металлические сплавы на основе железа. До начала XIX века к сплавам железа относили преимущественно Fe-C (с примесями Si, Mn, S, P), получившие название сталей и чугунов. Возрастающие требования техники к металлическим материалам, прежде всего в отношении их механических свойств, жаропрочности, коррозионной стойкости в различных агрессивных средах привели к созданию новых сплавов железа содержащих Cr, Ni, Si, Mo, W и др.
В настоящее время к сплавам железа относят: углеродистые стали, чугуны, легированные стали, содержащие кроме углерода другие элементы, и стали с особыми физико-химическими и механическими свойствами.
Кроме того для введения в сталь легирующих элементов применяются особые сплавы железа, получившие название ферросплавов.
В технике сплавы железа принято называть черными металлами, а их производство – черной металлургией.
Чугун отличается от стали более высоким содержанием углерода и своими свойствами. Он хрупок, но обладает хорошими литейными свойствами. Чугун дешевле стали. Основная масса чугуна перерабатывается в сталь.
Элементы, специально вводимые в сталь для изменения ее свойств, называются легирующими элементами, а сталь, содержащая такие элементы, называется легированной. К важнейшим легирующим элементам относятся Cr, Ni, Mn, W, Mo. Широко применяются жаростойкие сплавы на основе никеля (нихром, содержащий никель и хром и другие).
Из медно-никелевых сплавов (мельхиор и другие) изготавливают монеты, украшения, предметы домашнего обихода.
Кобальтсодержащие сплавы используются как вязкая составная часть металлорежущего инструмента, в которую вкраплены исключительно твердые карбиды MoC и WC.
Смотрите также
Кванты излучения и переходы. Уровни энергии и спектральные переходы в атоме водорода
Квантовая
механика изучает объекты с размерами от 10-7¸10-8
см до
10-16см.
Её
разделы, посвящённые строению вещества:
Квантовая
химия, изучает электронное строение атомно-мо ...