Željezni metalni fizikalna i kemijska svojstva

Fizička i kemijska svojstva željeznog metala

Željezo (Fe) je jedan od najčešće korištenih metala zbog svog obilja, snage i svestranosti. Ispod je pregled fizičkih i kemijskih svojstava željeza.

Ključna fizička i kemijska svojstva željeza

Fizička svojstva željeza

Izgled:

Željezo je srebrno-siv metal s metalnim sjajem.

Relativno je mekan kada je u svom čistom obliku, ali može se očvrsnuti legirajućim elementima poput ugljika (za izradu čelika).

Gustoća:

Gustoća željeza je približno7.87 g\/cm³.

Ova relativno visoka gustoća čini željezo prikladnim materijalom za primjene koje zahtijevaju masu i snagu.

Talište:

Željezo ima visoku talicu od oko1538 stupnjeva (2800 stupnjeva f).

Ova visoka tališta doprinosi njegovoj upotrebi u aplikacijama s visokim temperaturama, poput izrade čelika.

Točka ključanja:

Točka ključanja je2862 stupnja (5182 stupnja f).

Električna vodljivost:

Željezo je adobar provodnik električne energije, iako nije tako dobar kao bakar ili aluminij. Često se koristi u električnim komponentama i vodičima kada je to potrebno.

Toplinska vodljivost:

Željezo ima dobru toplinsku vodljivost, s toplinskom vodljivošću80 W/m·K.

To ga čini učinkovitim materijalom za provođenje topline u raznim industrijskim primjenama.

Magnetizam:

Željezo jemagnetskiu svom čistom obliku i je aferomagnetskimaterijal. To znači da ga privlače magneti i mogu postati magnetizirani.

Ovo je svojstvo razlog zašto se željezo koristi u proizvodnji elektromagneta, motora i drugih magnetskih uređaja.

Tvrdoća:

Čisto željezo je relativno meko, s tvrdoćom4.5 Na MAHS skali. Međutim, legure željeza poput čelika mnogo su teže i jače.

Tvrdoća željeza može se značajno poboljšati dodavanjem ugljika i drugih elemenata, formirajući materijale poput lijevanog željeza i čelika.

Duktilnost i prozračnost:

Željezo jeduktilanikovan. Može se uvući u žice i zabiti u listove kada je u svom čistom obliku. Međutim, postaje krhkiji pri višem sadržaju ugljika.

Kemijska svojstva željeza

Reaktivnost s kisikom:

Željezo lako reagira s kisikom u zraku da se formiraŽeljezni oksid (fe₂o₃), općenito poznat kao hrđa.

Zahrđajućije oksidacijska reakcija gdje željezo gubi elektrone i stvara željezni oksid, posebno u prisutnosti vlage i zraka.

Reakcija s vodom:

Željezo može reagirati svodaDa bi se stvorio željezni hidroksid i vodikov plin. Ovaj se postupak događa lakše kada je željezo izloženo vlazi i toplini.

Reakcija je:

Fe +2 H2O → Fe (OH) 2+ H2fe + 2 h _2 o \\ RightArrow Fe (OH) _2 + h _2 Fe {8}}} → H2 →

Reakcija s kiselinama:

Željezo reagira s kiselinama da se formiravodikov pliniželjezne soli. Na primjer, kada željezo reagira s klorovodičnom kiselinom (HCL), formira željezni klorid i vodikov plin:

Fe +2 hcl → fecl 2+ h2fe + 2 hcl \\ desArrow fecl _2 + _2 fe +2 hcl → fecl2+h2

Oksidacijska stanja:

Željezo obično postoji u dva oksidacijska stanja:+2 (fe²⁺)i+3 (Fe³⁺).

U svom+2 stanje, željezo tvori spojeve poput željeza (ii) oksida (FEO), dok je u njemu+3 stanje, formira spojeve poput željeza (III) oksida (fe₂o₃).

Reakcija s halogenima:

Željezo reagira shalogeni(poput klora, fluora, broma i joda)željezni halelidi. Na primjer, kada željezo reagira s klorom, formira željezni klorid:

Fe+CL2 → FECL2FE+CL _2 \\ RightArrow FECL _2 Fe+CL2 → FECL2

Reakcija s ugljikom:

Željezo reagira sugljikpri visokim temperaturama za formiranjeŽeljezni karbid (Fe₃c), koja je ključna komponenta čelika i lijevanog željeza. Ovo je jedna od primarnih reakcija u proizvodnji čelika.

Otpor korozije:

Iako je čisto željezo vrlo osjetljivo na koroziju (hrđanje), često je legiran drugim elementima (poput kroma u nehrđajućem čeliku) kako bi se poboljšao otpor na koroziju.

U nehrđajućem čeliku željezo tvori pasivni oksidni sloj koji sprečava daljnju oksidaciju i koroziju.

Reaktivnost s dušikom:

Željezo reagira sdušikpri povišenim temperaturama do oblikovanjaželjezni nitrid(Fe₄n ili fe₆n). To je korisno u nekim specijaliziranim aplikacijama, poput proizvodnje materijala visokih performansi.

Elektrokemijsko ponašanje:

Željezo može djelovati i kao ianodaikatodaU elektrokemijskim reakcijama, ovisno o okolnim uvjetima. Ovo se svojstvo koristi u galvanizaciji, gdje je željezo obloženo slojem cinka kako bi se spriječilo hrđanje.

Zaključak

Željezo je svestrani metal s nekoliko važnih fizičkih i kemijskih svojstava što ga čini ključnim za industrijsku i svakodnevnu primjenu. Njegova sposobnost da formira legure, odupire se koroziji kada se tretira i reagira s drugim elementima daje joj širok raspon upotrebe, posebno u obliku čelika i lijevanog željeza.