Proprietà chimiche e fisiche del ferro, applicazione

Il ferro è considerato uno dei metalli più comuni nella crosta terrestre dopo l'alluminio. Le sue proprietà fisiche e chimiche sono tali da avere un'eccellente conduttività elettrica, conducibilità termica e duttilità, ha un colore bianco-argenteo e un'elevata reattività chimica per corrodersi rapidamente ad alta umidità o alte temperature. Essendo in uno stato finemente disperso, brucia in ossigeno puro e si autoincendia nell'aria.

L'inizio della storia del ferro

Nel terzo millennio aC. e. la gente cominciò a scavare e imparò a lavorare il bronzo e il rame. Non hanno ricevuto un uso diffuso a causa dei loro alti prezzi. Continua la ricerca di un nuovo metallo. La storia del ferro iniziò nel I secolo a. e. In natura, può essere trovato solo sotto forma di composti con ossigeno. Per ottenere metallo puro, è necessario separare l'ultimo elemento. Il ferro non poteva essere sciolto per molto tempo, poiché doveva essere riscaldato a 1539 gradi. E solo con l'avvento delle stufe a forma di formaggio nel primo millennio aC iniziò a ricevere questo metallo. All'inizio era fragile, conteneva un sacco di scorie. Con l'avvento delle fucine, la qualità del ferro è migliorata in modo significativo. L'ulteriore elaborazione avvenne in un fabbro, dove le scorie erano separate da colpi di martello. La forgiatura è diventata uno dei principali tipi di lavorazione dei metalli e il fabbro è un'industria indispensabile. Il ferro puro è un metallo molto morbido. Fondamentalmente è usato in una lega con carbonio. Questo additivo migliora le proprietà fisiche del ferro, come la durezza. Il materiale economico presto penetrò ampiamente in tutte le sfere dell'attività umana e fece una rivoluzione nello sviluppo della società. Anzi, anticamente, i prodotti di ferro erano ricoperti da uno spesso strato d'oro. Aveva un prezzo elevato rispetto al metallo nobile.

Ferro in natura

Un alluminio nella litosfera contiene più del ferro. In natura, può essere trovato solo sotto forma di composti. Il ferro trivalente, quando reagisce, colora il terreno di un colore marrone e conferisce alla sabbia una sfumatura giallastra. Ossidi e solfuri di ferro sono dispersi nella crosta terrestre, a volte si osservano accumuli di minerali, dai quali successivamente si estrae il metallo. Il contenuto di ferro ferroso in alcune sorgenti minerali conferisce all'acqua un sapore speciale. Acqua arrugginita che scorre dalle vecchie tubature dell'acqua, dipinta con metallo trivalente. I suoi atomi sono nel corpo umano. Sono contenuti nell'emoglobina (una proteina contenente ferro) di sangue, che fornisce all'organismo ossigeno e rimuove anidride carbonica. Alcuni meteoriti contengono ferro puro, a volte ci sono barre intere.

Quali proprietà fisiche possiede il ferro?

È un metallo duttile, bianco-argenteo, con una sfumatura grigiastra, con una lucentezza metallica. È un buon conduttore di corrente elettrica e calore. A causa della plasticità, è perfettamente forgiato e arrotolato. Il ferro non si scioglie in acqua, ma si liquefa nel mercurio, si scioglie a una temperatura di 1539 e bolle a 2862 gradi Celsius, ha una densità di 7,9 g / cm³. Una caratteristica delle proprietà fisiche del ferro è che il metallo è attratto da un magnete e, dopo che il campo magnetico esterno è stato annullato, memorizza la magnetizzazione. Usando queste proprietà, può essere usato per creare magneti.

Proprietà chimiche

Il ferro ha le seguenti proprietà:

• in aria e in acqua si ossida facilmente, diventando coperto da una ruggine;
• in ossigeno, il filo caldo brucia (questo produce scaglie sotto forma di ossido di ferro);
• a temperature di 700-900 gradi Celsius, reagisce con il vapore acqueo;
• reagisce con i non metalli quando riscaldato (cloro, zolfo, bromo);
• reagisce con acidi diluiti, risultando in sali di ferro e idrogeno;
• non si dissolve in alcali;
• in grado di spostare i metalli dalle soluzioni dei loro sali (chiodo di ferro, in soluzione solfato di rame, coperto di fioritura rossa - spicca il rame);
• negli alcali concentrati durante l'ebollizione si manifesta l'anfotericità di ferro.

Caratteristica caratteristica

Una delle proprietà fisiche del ferro è ferromagnetica. In pratica, le proprietà magnetiche di questo materiale si verificano frequentemente. Questo è l'unico metallo che possiede una caratteristica così rara. Sotto l'azione di un campo magnetico, si verifica la magnetizzazione del ferro. Formate le proprietà magnetiche del metallo per un lungo periodo e si salva se stesso rimane un magnete. Un fenomeno così eccezionale è spiegato dal fatto che la struttura del ferro contiene un gran numero di elettroni liberi in grado di muoversi.

Riserve e produzione

Uno degli elementi più comuni sulla terra è il ferro. Secondo il contenuto nella crosta terrestre, occupa il quarto posto. Ci sono molti minerali che lo contengono, ad esempio il minerale di ferro magnetico e marrone. Il metallo nell'industria è prodotto principalmente da ematite e minerali di magnetite utilizzando un processo di altoforno. Inizialmente, è ridotto dal carbonio in un forno ad una temperatura elevata di 2000 gradi Celsius. Per questo top in altoforno servito minerale di ferro, coca e flusso e una corrente d'aria calda viene iniettata dal basso. Utilizzato anche e il processo diretto di ottenere il ferro. Il minerale frantumato viene mescolato con argilla speciale, ottenendo pellet. Quindi vengono bruciati e trattati con idrogeno in un forno ad albero, dove viene facilmente recuperato. Ottengono il ferro solido e quindi lo fondono in forni elettrici. Il metallo puro viene ridotto dagli ossidi mediante elettrolisi di soluzioni acquose di sali.

Benefici del ferro

Le proprietà fisiche di base della sostanza ferrosa danno a essa e alle leghe i seguenti vantaggi rispetto ad altri metalli:

• Possiede durezza e resistenza, mantenendo l'elasticità. Le diverse qualità di queste leghe non sono le stesse e dipendono dagli additivi di lega, dai metodi di produzione e dal trattamento termico.
• Un'ampia varietà di ghisa e acciaio consente di utilizzarli per qualsiasi necessità nell'economia nazionale.
• Elevate proprietà magnetiche del metallo sono indispensabili per la fabbricazione di circuiti magnetici.
• La fattibilità di una lavorazione semplice, grazie alle proprietà fisiche del ferro, rende possibile la produzione di lamiere, barre, travi, tubi, profili sagomati dalle sue leghe.
• La notevole duttilità del materiale consente di utilizzarlo per prodotti decorativi.
• Leghe a basso costo.

carenze

Oltre a un gran numero di qualità positive, ci sono un certo numero di proprietà negative del metallo:

• Prodotti soggetti a corrosione. Per eliminare questo effetto indesiderato, gli acciai inossidabili sono ottenuti con il drogaggio e, in altri casi, viene effettuato uno speciale trattamento anti-corrosione di strutture e parti.
• Il ferro si accumula elettricità statica pertanto, i prodotti che lo contengono subiscono corrosione elettrochimica e richiedono anche un'ulteriore lavorazione.
• Il peso specifico del metallo è 7,13 g / cm³. Questa proprietà fisica del ferro aumenta il peso di strutture e parti.

Composizione e struttura

Il ferro cristallino ha quattro modifiche che differiscono nella struttura e nei parametri del reticolo. Per la fusione di leghe, la presenza di transizioni di fase e additivi di lega è essenziale. Si distinguono i seguenti stati:

• Fase alfa Persiste fino a 769 gradi Celsius. In questo stato, il ferro mantiene le proprietà di un ferromagnete e ha un reticolo cubico centrato sul corpo.
• Fase beta. Esiste a temperature da 769 a 917 gradi Celsius. Ha parametri di reticolo leggermente diversi rispetto al primo caso. Tutte le proprietà fisiche del ferro rimangono le stesse ad eccezione del magnetico, le perde.
• Fase gamma La struttura del reticolo diventa centrata sul viso. Questa fase appare nell'intervallo di 917-1394 gradi Celsius.
• Fase Omega. Questo stato di metallo appare a temperature superiori a 1394 gradi Celsius. Si differenzia dal precedente solo per i parametri del reticolo.

Il ferro è il metallo più richiesto al mondo. Più del 90 percento di tutta la produzione metallurgica cade su di esso.

applicazione

La gente cominciò a usare prima il ferro meteorico, che era valutato sopra l'oro. Da allora, lo scopo di questo metallo è solo aumentato. Di seguito è riportato l'uso del ferro, in base alle sue proprietà fisiche:

• gli ossidi ferromagnetici sono utilizzati per la produzione di materiali magnetici: impianti industriali, frigoriferi, souvenir;
• gli ossidi di ferro sono usati come vernici minerali;
• il cloruro ferrico è indispensabile nelle pratiche radioamatoriali;
• i solfati di ferro sono usati nell'industria tessile;
• l'ossido di ferro magnetico è uno dei materiali importanti per la produzione di dispositivi di memoria per computer a lungo termine;
• polvere di ferro ultra-fine viene utilizzata nelle stampanti laser in bianco e nero;
• la forza del metallo ti consente di creare armi e armature;
• la ghisa resistente all'usura può essere utilizzata per la produzione di freni, dischi frizione e parti per pompe;
• resistente al calore - per forni a getto, termici, a focolare aperto;
• resistente al calore - per apparecchiature di compressione, motori diesel;
• L'acciaio inossidabile è utilizzato per gasdotti, caldaie per riscaldamento, essiccatori, lavatrici e lavastoviglie.

conclusione

Il ferro spesso non intende significare il metallo stesso, ma la sua lega - acciaio a basso tenore di carbonio. La produzione di ferro puro è un processo piuttosto complicato e pertanto è utilizzato solo per la produzione di materiali magnetici. Come già notato, l'eccezionale proprietà fisica di una semplice sostanza di ferro è il ferromagnetismo, cioè la capacità di magnetizzare in presenza di un campo magnetico. Le proprietà magnetiche del metallo puro sono fino a 200 volte superiori a quelle dell'acciaio tecnico. Questa proprietà è influenzata dalla grana del metallo. Maggiore è la grana, maggiori sono le proprietà magnetiche. In una certa misura, influenzato dall'elaborazione meccanica. Tale ferro puro che soddisfa questi requisiti viene utilizzato per produrre materiali magnetici.