Rauta (elementti) ominaisuudet, kemiallinen rakenne, käyttää

Hän rauta Se on siirtymämetalli, joka kuuluu jaksollisen taulukon ryhmään 8 tai VIIIB ja on esitetty Fe -kemiallisella symbolilla. Se on harmahtavaa metallia, ulottuvaa, muokattavaa ja suurta sitkeyttä, jota käytetään lukuisissa sovelluksissa erittäin hyödyllinen ihmiselle ja yhteiskunnalle.

Se muodostaa 5% maankuoresta ja on myös toiseksi runsain metalli alumiinin jälkeen. Lisäksi sen runsaus on voitettu happea ja piitä. Maan ytimen suhteen 35% siitä koostuu metallisesta ja nestemäisestä raudasta.

Alchemist-HP (keskustelu) (www.Pse-Mendelejew.) [fal tai gfdl 1.2 (http: // www.GNU.Org/lisenssit/vanhojen lisenssit/FDL-1.2.HTML)]

Maanpäällisen ytimen ulkopuolella rauta ei ole metalli, koska se hapettuu nopeasti, kun ne altistetaan kostealle ilmalle. Se sijaitsee basalttisissa kivissä, hiili -sedimenteissä ja meteoriiteissa; Yleensä seoksessa nikkelillä, kuten Kamacita -mineraalissa.

Kaivostoiminnan hyödyntämiseen käytetyt tärkeimmät rautamineraalit ovat seuraavat: hematiitti (ferrioksidi, usko₂JOMPIKUMPI₃), Magnetiitti (ferrosoferinen oksidi, usko₃JOMPIKUMPI₄), Limoniitti (hydratoitu rautaoksidihydroksidi, [ruma (OH) · NH₂O]), ja sideriitti (rautakarbonaatti, feco₃-A.

Ihmisellä on keskimäärin 4,5 g rautaa, josta 65 % on hemoglobiinin muodossa. Tämä proteiini puuttuu hapen kuljetukseen veressä ja sen jakautumisessa eri kudoksiin, myöhempää keräämistä myoglobiinin ja neuroglobiinin avulla.

Huolimatta ihmisen raudan lukuisista eduista, ylimääräisellä metallilla voi olla erittäin vakavia myrkyllisiä vaikutuksia, etenkin maksassa, sydän- ja verisuonijärjestelmässä ja haimassa; Näin on perinnöllisen hematokromatismin sairaus.

Rauta on synonyymi rakenteelle, vahvuudelle ja sodille. Toisaalta sen runsauden jälkeen on aina vaihtoehto harkita uusien materiaalien, katalyyttien, lääkkeiden tai polymeerien kehittämistä; Ja Huolimatta sen mausteista, se on ympäristöystävällinen metalli.

[TOC]

Historia

Antiikki

Raudasta annettiin syytetty vuosituhansien ajan. Tällaisten muinaisten ikien rautaesineitä on kuitenkin vaikea löytää niiden alttiuden Coroze, mikä aiheuttaa sen tuhoamisen. Vanhimmat rautaesineet tehtiin meteoriittien sisällä löydetyllä.

Tällainen on eräänlainen tilit, jotka on kehitetty vuonna 3500.c., Löydetty Gerzahista, Egyptistä ja Tutankhamunin haudasta löydetyn tikarin. Rautameteoriiteille on ominaista korkea nikkelipitoisuus, joten oli mahdollista tunnistaa niiden alkuperä näissä esineissä.

Myös todisteita valuraudasta ASMARissa, Mesopotamiassa ja Tail Chagar Bazaarissa Syyriassa havaittiin välillä 3000 - 2700 - 2700 -.c. Vaikka raudan valimo alkoi pronssikaudella, kesti vuosisatoja, jolloin se pystyi siirtymään pronssiin.

Lisäksi Intiassa löydettiin valurautaesineitä, 1800–1200.c. Ja Levantessa, noin 1500.c. Rautakauden ajatellaan alkoi vuonna 1000.c., Vähentämällä sen tuotannon kustannuksia.

Esiintyy Kiinassa välillä 700–500.c., Luultavasti kuljetettu Keski -Aasian läpi. Ensimmäiset rautaesineet löytyivät Luhe Jiangsusta, Kiinasta.

Eurooppa

Väärennetty rauta tuotettiin Euroopassa käyttämällä gaalapuheluita. Prosessia varten hiilen käyttö vaadittiin polttoaineena.

Korkeat keskiaikaiset uunit olivat 3,0 m korkeita, ne tehtiin igniphed -tiilistä ja ilmaa toimitettiin manuaalisilla palkeilla. Vuonna 1709 Abraham Darby perusti lyhyen koksin uunin valuraudan tuottamiseksi, korvaamalla vihanneshiilen.

Halvan raudan saatavuus oli yksi tekijöistä, jotka johtivat teollisuuden vallankumoukseen. Tänä ajanjaksona alkoi raudan raudan raudan puhdistaminen, jota käytettiin siltojen, alusten, kerrostumien jne. Rakentamiseen jne.

Teräs

Teräs käyttää hiilipitoisuutta suurempi kuin takorauta. Terästä tapahtui Luristanissa, Persiassa, vuonna 1000.c. Teollisessa vallankumouksessa suunniteltiin uusia menetelmiä rautapalkkeja ilman hiiltä, ​​joita sitten käytettiin teräksen tuottamiseen.

1850 -luvun lopulla Henry Bessemer, joka oli suunniteltu puhaltamaan ilmaa sulaan arrabioon makean teräksen tuottamiseksi, mikä teki taloudellisimman teräksen tuotannosta. Tämä johti takorautatuotannon vähentymiseen.

Ominaisuudet

https: // giphy.com/gifs/metalli-alumiini-73Sauwqj7xhc

Ulkomuoto

Metallinen kiilto, harmahtava väriaine.

Atomipaino

55 845 U.

Atominumero (z)

26

Sulamispiste

1.533 ºC

Kiehumispiste

2.862 ºC

Tiheys

-Ympäristön lämpötila: 7 874 g/ml.

-Fuusiopiste (neste): 6 980 g/ml.

Sulamislämpö

13,81 kJ/mol

Höyrystyslämpö

340 kJ/mol

Voi palvella sinua: kaliumhypokloriitti (KCLO)

Molaarinen kalorikapasiteetti

25.10 J/(mol · k)

Ionisaatioenergia

-Ionisaation ensimmäinen taso: 762,5 kJ/mol (usko⁺ kaasumainen)

-Ionisaation toinen taso: 1.561,9 kJ/mol (usko²⁺ kaasumainen)

-Kolmannen tason ionisaatio: 2.957, KJ/mol (usko³⁺ kaasumainen)

Elektronegatiivisuus

1.83 Pauling -asteikolla

Atomiradio

Empirinen klo 126 PM

Lämmönjohtokyky

80,4 w/(m · k)

Sähkövastus

96,1 ω · m (20 ºC: ssa)

Curie Point

Suunnilleen 770 ° C. Tässä lämpötilassa rauta lakkaa olevan ferromagneettinen.

Isotoopit

Vakaat isotoopit: ⁵⁴Usko, runsaasti 5,85%; ⁵⁶Usko, runsaasti 91,75%; ⁵⁷Usko, runsaasti 2,12%; ja ⁵⁷Usko, runsaasti 0,28%. Oleminen ⁵⁶Usko vakain ja runsas isotooppi ei ole yllättynyt siitä, että raudan atomipaino on hyvin lähellä 56 u.

Radioaktiiviset isotoopit ovat: ⁵⁵Usko, ⁵⁹Usko ja ^{60 60}Usko.

Elektroninen rakenne ja kokoonpano

-Alotrooppit

Rauta huoneenlämpötilassa kiteytyy kehoon keskittyvässä kuutiorakenteessa (BCC), joka tunnetaan myös nimellä α-FE tai Ferrite (metallurgisen žargonin sisällä). Koska voit ottaa käyttöön erilaisia ​​kiteisiä rakenteita lämpötilasta ja paineesta riippuen, sanotaan, että rauta on allotrooppinen metalli.

BCC -alotrooppi on yleinen rauta (ferromagneettinen), jonka ihmiset tietävät niin paljon ja houkuttelevat magneetteja. Kun sitä lämmitetään yli 771 ºC, siitä tulee paramagneettinen ja vaikka niiden kide vain laajenee, he pitivät tätä ”uutta vaihetta” β-FE: nä. Muut raudan alotrooppit ovat myös paramagneettisia.

Välillä 910 ºC-1394 ºC, rauta on kuin austeniitti- tai y-fe-alotrooppinen, jonka rakenne on kuutiometriä keskittynyt kasvoihin, FCC. Austenitan ja Ferritan välisellä muuntamisella on tärkeä vaikutus teräksen valmistukseen; Koska hiiliatomit ovat liukoisempia austeniitissa kuin ferriitissä.

Ja sitten, yli 1394 ºC: n sulamispisteeseen (1538 ºC), rauta adoptoi uudelleen BCC: n, Δ-FE-rakenteen; Mutta toisin kuin ferriitti, tämä alotrooppinen on paramagneettinen.

Opsilon -rauta

Nostamalla paine 10 GPA: ksi muutaman sadan celsiusasteen lämpötilassa, a -tai ferriitti -alotrooppinen kehittyy alotrooppiin ε, Epsilon, jolle on ominaista kiteytyminen kompakti kuusikulmainen rakenne; Eli tiivisimpien uskontomien kanssa. Tämä on neljäs allotrooppinen rautamuoto.

Jotkut tutkimukset teorioppivat muiden raudan silitysraudan mahdollisesta olemassaolosta sellaisissa paineissa, mutta vielä korkeammissa lämpötiloissa.

-Metallilinkki

Riippumatta raudasta alotroposta ja lämpötilasta, joka "sekoittaa" sen uskontomeja tai niiden kompaktipainetta, ne ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa samoilla Valencian elektroneilla; Nämä ovat niiden elektronisessa kokoonpanossaan esitetyt:

[AR] 3D⁶ 4S²

Siksi metallisidokseen osallistuvat kahdeksan elektronia, onko se heikentynyt vai vahvistuuko se allotrooppisten siirtymien aikana. Juuri nämä kahdeksan elektronia määrittelevät raudan ominaisuudet, kuten niiden lämmön tai sähkönjohtavuus.

-Hapetusluvut

Raudan tärkeimmät hapettumisnumerot (ja yleiset) ovat +2 (usko²⁺) ja +3 (usko³⁺-A. Itse asiassa tavanomainen nimikkeistö pitää vain näitä kahta numeroa tai valtiota. On kuitenkin yhdisteitä, joissa rauta voi voittaa tai menettää toisen määrän elektroneja; Eli oletetaan muiden kationien olemassaolon.

Esimerkiksi raudassa voi olla myös +1 hapettumisnumeroita (usko⁺), +4 (usko⁴⁺), +5 (usko⁵⁺), +6 (usko⁶⁺) ja +7 (usko⁷⁺-A. Ferrato -anioninen laji, ruma₄^2-, Siinä on rauta +6: n hapettumismäärällä, koska neljä happiatomia ovat hapettuneet sen niin äärimmäiseksi.

Samoin raudassa voi olla negatiivisia hapettumislukuja; kuten: -4 (usko^4-), -2 (usko^2-) ja -1 (usko^--A. Yhdisteet, joissa on rautakeskuksia, joilla on nämä elektronin voitot, ovat kuitenkin hyvin harvinaisia. Siksi, vaikka se ylittää mangaanin tässä näkökulmassa, tämä viimeinen muoto on paljon vakaampi yhdisteet sen hapetusalueiden kanssa.

Tulos käytännön tarkoituksiin harkitse vain uskoa²⁺ tai usko³⁺; Muut kationit on varattu joillekin tietyille ionille tai yhdisteille.

Kuinka se saadaan?

Teräskoristeet, tärkein rautaseos. Lähde: Pxhere.

Raaka -ainekokoelma

Sen on siirryttävä sopivimpien mineraalien sijaintiin raudan mineraalien hyödyntämiseksi. Eniten käytettyjä mineraaleja saadaan ovat seuraavat: hematiitti (usko₂JOMPIKUMPI₃), Magnetiitti (usko₃JOMPIKUMPI₄) Limoniitti (ruma · OH · NH₂O) ja sideriitti (FECO₃-A.

Voi palvella sinua: kromikloridi (CRCL3): rakenne, ominaisuudet, käyttötarkoitukset

Sitten ensimmäinen vaihe uuttaminen on kerätä kiviä rautamalmi -oreneilla. Nämä kivet murskataan hajanaiseksi ne pieninä kooina. Myöhemmin on valintavaihe kallioiden fragmentteista, joilla on rauta mineraali.

Valinnassa noudatetaan kahta strategiaa: magneettikentän käyttö ja sedimentaatio vedessä. Kalliofragmentit altistetaan magneettikentälle ja mineraalien fragmentit on suunnattu siihen, ne voidaan erottaa.

Toisessa menetelmässä kiviset fragmentit puretaan veteen ja rautaa sisältävät, koska ne ovat raskaampia, sedimoitu veden pohjassa, mikä on tämän edun yläosassa, koska se on vähemmän painoarvoa.

Masuuni

Korkea uuni, jossa terästä valmistetaan. Lähde: Pixabay.

Raudan mineraalit kuljetetaan korkeisiin uuneihin, joissa ne vuotavat yhdessä koksihiilen kanssa, jossa on polttoainepaperi ja hiilen toimittaja. Lisäksi lisätään kalkkikivi tai kalkkikivi, joka vastaa perustajan toimintaa.

Lyhyelle uunille edellisellä seoksella kuuma ilma injektoidaan lämpötilassa 1.000 ºC. Rauta sulaa hiilen palamisella, joka kuljettaa lämpötilan 1.800 ºC. Kun nestettä kutsutaan arrabioksi, joka kertyy uunin pohjaan.

Arrabio uutetaan uunista ja kaadetaan astioihin, jotka kuljetetaan uudelle valimoon; Kuonan aikana arrabion pinnalla sijaitseva epäpuhtaus hylätään.

Arrabio kaadetaan käyttämällä valujen lusikoita muunninuunissa yhdessä kalkkipitoisen kivin kanssa sulamana, ja happi otetaan käyttöön korkeassa lämpötilassa. Siten hiilipitoisuus vähenee, puhdistamalla arrabio muuttamaan sen teräkseksi.

Myöhemmin teräs johdetaan sähköuunien läpi erityisten terästen tuottamiseksi.

Sovellukset

-Metallirauta

Raudan silta Englannissa, yksi raudasta tai sen seoksista valmistetuista soijarakenteista. Lähde: Ei konetta luettavissa olevaa kirjailijaa. Jasonjsmith oletti (tekijänoikeusvaatimusten perusteella). [Julkinen verkkotunnus]

Koska se on matala tuotantometalli, muokattava, ulottuva ja muuttunut korroosiokestäväksi, on saavutettu, että se on ihmisen hyödyllisin metalli eri muodoissaan: erityyppiset taotut, sulat ja teräkset.

Rautaa käytetään:

-Sillat

-Rakennusten tukikohdat

-Ovet ja ikkunat

-Veneet

-Erilaiset työkalut

-Juomaveden putket

-Putket jätevesikokoelmaan

-Puutarhakalusteet

-Asteita kotitalouksien turvallisuudelle

Sitä käytetään myös kotitalousvälineiden, kuten kattilojen, pannujen, veitsien, haltijoiden, kehittämisessä. Lisäksi sitä käytetään jääkaappien, keittiöiden, pesukoneiden, astianpesukoneen, sekoittimien, uunien valmistuksessa.

Lyhyesti sanottuna rautaa on läsnä kaikissa ihmisen ympäröivissä esineissä.

Nanohiukkaset

Metallinen rauta valmistautuu myös nanohiukkasiksi, jotka ovat erittäin reaktiivisia ja pitävät makroskooppisen kiinteän aineen magneettiset ominaisuudet.

Näitä uskon palloja (ja sen useita ylimääräisiä morfologioita) käytetään organoklooriyhdisteiden veden puhdistamiseen, ja lääkkeiden tuet kehon alueiden valitsemiseen soveltamalla magneettikenttää.

Ne voivat myös toimia katalyyttinä tukeina reaktioissa, joissa hiilisidokset ovat rikki, c-C.

-Rautayhdisteet

Oksidit

Rauta, ruma oksidia käytetään pigmenttinä kiteille. Rautaoksidi, usko₂JOMPIKUMPI₃, Se on perustasarja pigmenssejä, jotka vaihtelevat keltaisesta punaiseen, tunnetaan nimellä venetsialainen punainen. Punainen muoto, nimeltään Rouge, käytetään jalometallien ja timanttien kiillottamiseen.

Ferrosoferinen oksidi, usko₃JOMPIKUMPI₄, Sitä käytetään ferritasissa, aineet, joilla on korkea magneettinen saavutettavuus ja sähkövastus, käytettävissä tietyissä tietokonemuistoissa ja magneettinauhan pinnoitteessa. Sitä on käytetty myös pigmentti- ja kiillotusaineena.

Sulfaatit

Heptahydraatti rautasulfaatti, feso₄· 7H₂Tai se on yleisin rautasulfaatin muoto, joka tunnetaan nimellä Green Vitriol tai Coppera. Sitä käytetään pelkistävänä aineena sekä musteiden, lannoitteiden ja torjunta -aineiden valmistuksessa. Se löytää myös käyttöä Galvanoplastiasta raudasta.

Rautasulfaatti, usko₂(SW₄-A₃, Sitä käytetään rautaalumiinin ja muiden rautayhdisteiden saamiseen. Se toimii koagulanttina jäteveden puhdistamisessa ja petoksena tekstiilivärissä.

Kloridit

Rautakloridi, FECL₂, Sitä käytetään petoksena ja pelkistävänä aineena. Samaan aikaan ferrikloridi, FECL₃, Sitä käytetään metallikloorausaineena (hopea ja kupari) ja eräitä orgaanisia yhdisteitä.

Uskon kohtelu³⁺ Heksakianoferrato -ionin [Fe (CN) kanssa₆-^-4 tuottaa maalauksissa ja lakkaissa käytetty sininen sakka, nimeltään Preussia Blue.

Voi palvella sinua: natriumbisulfiitti (NAHSO3): rakenne, ominaisuudet, käyttö, hankkiminen

Rautaruoka

Simpukat ovat raudan runsaasti ruokalähdettä. Lähde: Pxhere.

Yleensä suositellaan 18 mg/rautapäivää. Niiden ruokien joukossa, jotka tarjoavat sitä päivittäisessä ruokavaliossa, ovat seuraavat:

Merenelävät aiheuttavat rautaa hemiiniin, joten saman estämisessä ei ole estämistä. Simpukka on jopa 28 mg rautaa 100 g siitä; Siksi tämä simpukka määrä riittäisi päivittäisen raudan vaatimuksen toimittamiseen.

Pinaatti sisältää 3,6 mg rautaa 100 g. Vaccinos -elimen liha, esimerkiksi vasikan maksa, sisältää 6,5 mg rautaa 100 g. On todennäköistä, että mustan vanukan vaikutus on jonkin verran korkeampi. Musta vanukas koostuu ohutsuolen osista, täynnä naudanlihaa.

Palkokasvit, kuten linssi, sisältävät 6,6 mg rautaa 198 g. Punainen liha sisältää 2,7 mg rautaa 100 g. Kurpitsansiemenet sisältävät 4,2 mg 28 g. Quinoa sisältää 2,8 mg rautaa per 185 g. Tumma kalkkunan liha sisältää 2,3 mg / 100 g. Parsakaali sisältää 2,3 mg / 156 mg.

Tofu sisältää 3,6 mg / 126 g.  Samaan aikaan musta suklaa sisältää 3,3 mg / 28 g.

Biologinen paperi

Raudan pelaamat toiminnot, etenkin selkärankaisten elävät olennot, ovat lukemattomia. Arvioidaan, että yli 300 entsyymiä vaatii rautaa sen toimintaan. Sitä käyttävien entsyymien ja proteiinien joukossa ovat seuraavat:

-Proteiinit, joilla on hemo -ryhmä ja joilla ei ole entsymaattista aktiivisuutta: hemoglobiini, myoglobiini ja neuroglobiini.

-Entsyymit hemo -ryhmän kanssa, joka osallistuu elektronien kuljetukseen: sytokromit A, B ja F ja sytokromioksidaasit ja/tai oksidaasiaktiivisuus; Oksidaasisulfiitti, sytokromi P450 -oksidaasi, myeloperoksidaasi, peroksidaasi, katalaasi jne.

-Energiantuotantoon liittyvää rauta-sokeria sisältävää proteiineja, jotka sisältävät rauta-sokeria: sukkinaattidehydrogenaasi, isositraattidehydrogenaasi ja aconitaasi tai entsyymit, jotka liittyvät DNA: n replikaatioon ja korjaamiseen: DNA-Polimerasa ja DNA-Heliclasas.

-Entsyymit eivät perillisiä, että he käyttävät rautaa kofaktorina heidän katalyyttiseen aktiivisuuteensa: fenyylialaniinihydrolaasi, hydrolaasityrosiini, hydrolaasi tryptofaani ja hydrolaasi valehtelee.

-Ei hemo -proteiineja, jotka ovat vastuussa raudan kuljetuksesta ja varastoinnista: ferritiini, transferriini, haptoglobiini jne.

Riskejä

Myrkyllisyys

Liialliselle rautalle altistumisen riskit voivat olla akuutteja tai kroonisia. Akuutin raudan myrkytyksen syy voi olla rautatablettien liiallinen saanti glukonaatin, fumaraatin jne. Muodossa.

Rauta voi aiheuttaa suoliston limakalvon ärsytyksen, jonka epämukavuus ilmenee heti imu ja katoaa 6–12 tunnissa. Imeytynyt rauta on kerrostettu eri elimiin. Tämä kertyminen voi aiheuttaa aineenvaihduntamuutoksia.

Jos nautitun raudan määrä on myrkyllinen, se voi aiheuttaa suoliston perforoinnin peritoniitin kanssa.

Sydän- ja verisuonijärjestelmässä tuottaa hypovolemiaa, joka voi johtua maha -suolikanavan verenvuodosta ja raudan vapautumisesta vasoaktiivisista aineista, kuten serotoniini ja histamiini. Se voi viime kädessä tapahtua, massiivinen maksan nekroosi ja maksan vajaatoiminta.

Hemokromatismi

Hemokromatismi on perinnöllinen sairaus, jolla on muutos kehon raudan säätelemekanismissa, joka ilmenee raudan verenpitoisuuden ja sen kertymisen lisääntyessä eri elimiin; heidän joukossaan maksa, sydän ja haima.

Taudin alkuperäiset oireet ovat seuraavat: nivelkipu, vatsakipu, väsymys ja heikkous. Seuraavat oireet ja myöhemmät taudin merkit: diabetes, seksuaalisen halun menetys, impotenssi, sydämen vajaatoiminta ja maksan vajaatoiminta.

Hososideroosi

Hermosideroosi on karakterisoitu, kuten sen nimi osoittaa, Hososiderina. Tämä ei aiheuta kudosvaurioita, mutta se voi kehittyä vaurioiksi, jotka ovat samanlaisia ​​kuin hemokromatismissa havaitut.

Hoseroosi voidaan tuottaa seuraavilla syillä: Ruokavalion raudan imeytymisen lisääntyminen, hemolyyttinen anemia, joka vapauttaa rautaa punasoluista, ja liialliset verensiirrot.

Hermosyroosi ja hemokromatismi voivat johtua heptsidiinihormonin sopimattomasta toiminnasta, maksan erittämästä hormoni, joka puuttuu kehon raudan säätelyyn.

Viitteet

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
2. Foist l. (2019). Raudan allotroopit: Tyypit, tiheys, käyttö ja tosiasiat. Opiskelu. Toipunut: Opiskelu.com
3. Jayanti S. (S.F.-A. Raudan allotropia: termodynamiikka ja kiderakenteet. Metallurgia. Toipunut: EngineeringenoTes.com
4. Nanosheli. (2018). Raudan nanovoima. Toipunut: Nanoshel.com
5. Wikipedia. (2019). Rauta. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
6. Shropshiren historia. (S.F.-A. Rautaominaisuudet. Toipunut: Shropshirehistory.com
7. DR. Taikina. (2019). Rautaelementtitiedot. Toipunut: Chemicool.com
8. Franziska Spritzler. (18. heinäkuuta 2018). 11 rautaa runsaasti terveellistä ruokaa. Toipunut: Healthline.com
9. Lentech. (2019). Jakson taulukko: Rauta. Toipunut: lentech.com
10. Enyclopaedia Britannica -toimittajat. (13. kesäkuuta 2019). Rauta. Encyclopædia britannica. Toipunut: Britannica.com