რკინის ჰიდროქსიდის თვისებები 2. თაღლითური ფურცელი არაორგანული ქიმიის შესახებ. რკინის მიღების მეთოდები
ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს დაახლოებით 5 გ რკინას, მისი უმეტესი ნაწილი (70%) არის სისხლის ჰემოგლობინის ნაწილი.
ფიზიკური თვისებები
თავისუფალ მდგომარეობაში რკინა არის მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონი ნაცრისფერი ელფერით. სუფთა რკინა არის დრეკადი და აქვს ფერომაგნიტური თვისებები. პრაქტიკაში ჩვეულებრივ გამოიყენება რკინის შენადნობები - თუჯი და ფოლადი.
Fe არის VIII ჯგუფის ქვეჯგუფის ცხრა d-მეტალების ყველაზე მნიშვნელოვანი და ყველაზე გავრცელებული ელემენტი. კობალტთან და ნიკელთან ერთად ის ქმნის "რკინის ოჯახს".
სხვა ელემენტებთან ნაერთების ფორმირებისას ხშირად იყენებს 2 ან 3 ელექტრონს (B = II, III).
რკინა, ისევე როგორც VIII ჯგუფის თითქმის ყველა d-ელემენტი, არ ავლენს ჯგუფის რიცხვის ტოლფას უფრო მაღალ ვალენტობას. მისი მაქსიმალური ვალენტობა აღწევს VI-ს და ჩნდება უკიდურესად იშვიათად.
ყველაზე ტიპიური ნაერთებია ის ნაერთები, რომლებშიც Fe ატომები არიან დაჟანგვის მდგომარეობებში +2 და +3.
რკინის მიღების მეთოდები
1. ტექნიკური რკინა (ნახშირბადით და სხვა მინარევებით შენადნობი) მიიღება მისი ბუნებრივი ნაერთების კარბოთერმული შემცირებით შემდეგი სქემის მიხედვით:
აღდგენა ხდება თანდათან, 3 ეტაპად:
1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2
2) Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2
3) FeO + CO = Fe + CO 2
ამ პროცესის შედეგად მიღებული თუჯი შეიცავს 2%-ზე მეტ ნახშირბადს. შემდგომში თუჯი გამოიყენება ფოლად-რკინის შენადნობების დასამზადებლად, რომლებიც შეიცავს 1,5%-ზე ნაკლებ ნახშირბადს.
2. ძალიან სუფთა რკინა მიიღება ერთ-ერთი შემდეგი გზით:
ა) Fe პენტაკარბონილის დაშლა
Fe(CO) 5 = Fe + 5СО
ბ) სუფთა FeO-ს რედუქცია წყალბადით
FeO + H 2 = Fe + H 2 O
გ) Fe +2 მარილების წყალხსნარების ელექტროლიზი
FeC 2 O 4 = Fe + 2CO 2
რკინის (II) ოქსალატი
ქიმიური თვისებები
Fe არის საშუალო აქტივობის ლითონი და ავლენს ლითონებისთვის დამახასიათებელ ზოგად თვისებებს.
უნიკალური თვისებაა ტენიან ჰაერში "ჟანგის" უნარი:
მშრალი ჰაერით ტენიანობის არარსებობის შემთხვევაში, რკინა შესამჩნევად იწყებს რეაქციას მხოლოდ T > 150°C-ზე; კალცინაციით წარმოიქმნება "რკინის მასშტაბი" Fe 3 O 4:
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4
რკინა წყალში არ იხსნება ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში. ძალიან მაღალი ტემპერატურა Fe რეაგირებს წყლის ორთქლთან, ანაცვლებს წყალბადს წყლის მოლეკულებიდან:
3 Fe + 4H 2 O(g) = 4H 2
ჟანგის მექანიზმი არის ელექტროქიმიური კოროზია. ჟანგის პროდუქტი წარმოდგენილია გამარტივებული ფორმით. სინამდვილეში, წარმოიქმნება ცვლადი შემადგენლობის ოქსიდების და ჰიდროქსიდების ნარევის ფხვიერი ფენა. Al 2 O 3 ფილმისგან განსხვავებით, ეს ფენა არ იცავს რკინას შემდგომი განადგურებისგან.
კოროზიის სახეები
რკინის დაცვა კოროზიისგან
1. ურთიერთქმედება ჰალოგენებთან და გოგირდთან მაღალ ტემპერატურაზე.
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3
2Fe + 3F 2 = 2FeF 3
Fe + I 2 = FeI 2
იქმნება ნაერთები, რომლებშიც ჭარბობს ბმის იონური ტიპი.
2. ურთიერთქმედება ფოსფორთან, ნახშირბადთან, სილიციონთან (რკინა პირდაპირ არ ერწყმის N2 და H2, არამედ ხსნის მათ).
Fe + P = Fe x P y
Fe + C = Fe x C y
Fe + Si = Fe x Si y
წარმოიქმნება ცვლადი შემადგენლობის ნივთიერებები, როგორიცაა ბერთოლიდები (ნაერთებში ჭარბობს ბმის კოვალენტური ბუნება)
3. ურთიერთქმედება „არაჟანგვის“ მჟავებთან (HCl, H 2 SO 4 დილ.)
Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2
ვინაიდან Fe მდებარეობს წყალბადის მარცხნივ აქტივობის სერიაში (E° Fe/Fe 2+ = -0,44 V), მას შეუძლია H 2 გადააადგილოს ჩვეულებრივი მჟავებისგან.
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
4. ურთიერთქმედება „დამჟანგვის“ მჟავებთან (HNO 3, H 2 SO 4 კონს.)
Fe 0 - 3e - → Fe 3+
კონცენტრირებული HNO 3 და H 2 SO 4 აქცევს რკინას, ამიტომ ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ლითონი მათში არ იხსნება. ძლიერი გაცხელებით, ნელი დაშლა ხდება (H 2 გათავისუფლების გარეშე).
განყოფილებაში HNO 3 რკინა იხსნება, გადადის ხსნარში Fe 3+ კათიონების სახით და მჟავა ანიონი მცირდება NO*-მდე:
Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O
ძალიან ხსნადი HCl და HNO 3 ნარევში
5. კავშირი ტუტეებთან
Fe არ იხსნება ტუტეების წყალხსნარებში. იგი რეაგირებს გამდნარ ტუტეებთან მხოლოდ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე.
6. ურთიერთქმედება ნაკლებად აქტიური ლითონების მარილებთან
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0
7. ურთიერთქმედება აირისებრ ნახშირბადის მონოქსიდთან (t = 200°C, P)
Fe (ფხვნილი) + 5CO (გ) = Fe 0 (CO) 5 რკინის პენტაკარბონილი
Fe(III) ნაერთები
Fe 2 O 3 - რკინის (III) ოქსიდი.
წითელ-ყავისფერი ფხვნილი, ნ. რ. in H 2 O. ბუნებაში - “წითელი რკინის საბადო”.
მოპოვების მეთოდები:
1) რკინის (III) ჰიდროქსიდის დაშლა
2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O
2) პირიტის სროლა
4FeS 2 + 11O 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 O 3
3) ნიტრატების დაშლა
ქიმიური თვისებები
Fe 2 O 3 არის ძირითადი ოქსიდი ამფოტერულობის ნიშნებით.
I. ძირითადი თვისებები გამოიხატება მჟავებთან ურთიერთობის უნარში:
Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZH 2 O
Fe 2 O 3 + 6HCI = 2FeCI 3 + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 6HNO 3 = 2Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O
II. სუსტი მჟავა თვისებები. Fe 2 O 3 არ იხსნება ტუტეების წყალხსნარებში, მაგრამ მყარ ოქსიდებთან, ტუტეებთან და კარბონატებთან შერწყმისას წარმოიქმნება ფერიტები:
Fe 2 O 3 + CaO = Ca (FeO 2) 2
Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO 2 + H 2 O
Fe 2 O 3 + MgCO 3 = Mg (FeO 2) 2 + CO 2
III. Fe 2 O 3 - საკვები ნივთიერება მეტალურგიაში რკინის წარმოებისთვის:
Fe 2 O 3 + ZS = 2Fe + ZSO ან Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2
Fe(OH) 3 - რკინის (III) ჰიდროქსიდი
მოპოვების მეთოდები:
მიიღება ტუტეების მოქმედებით ხსნად Fe 3+ მარილებზე:
FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 + 3NaCl
მომზადების დროს Fe(OH) 3 არის წითელ-ყავისფერი ლორწოვან-ამორფული ნალექი.
Fe(III) ჰიდროქსიდი ასევე წარმოიქმნება Fe და Fe(OH) 2-ის დაჟანგვის დროს ტენიან ჰაერში:
4Fe + 6H 2 O + 3O 2 = 4Fe(OH) 3
4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3
Fe(III) ჰიდროქსიდი არის Fe 3+ მარილების ჰიდროლიზის საბოლოო პროდუქტი.
ქიმიური თვისებები
Fe(OH) 3 არის ძალიან სუსტი ფუძე (ბევრად სუსტი ვიდრე Fe(OH) 2). ავლენს შესამჩნევ მჟავე თვისებებს. ამრიგად, Fe(OH) 3-ს აქვს ამფოტერული ხასიათი:
1) რეაქცია მჟავებთან ადვილად ხდება:
2) Fe(OH) 3-ის ახალი ნალექი იხსნება ცხელ კონც. KOH ან NaOH ხსნარები ჰიდროქსო კომპლექსების წარმოქმნით:
Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3
ტუტე ხსნარში, Fe(OH) 3 შეიძლება დაჟანგდეს ფერატებად (რკინის მჟავას H 2 FeO 4 მარილები არ გამოიყოფა თავისუფალ მდგომარეობაში):
2Fe(OH) 3 + 10KOH + 3Br 2 = 2K 2 FeO 4 + 6KBr + 8H 2 O
Fe 3+ მარილები
ყველაზე პრაქტიკულად მნიშვნელოვანია: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe(NO 3) 3, Fe(SCN) 3, K 3 4 - ყვითელი სისხლის მარილი = Fe 4 3 პრუსიის ლურჯი (მუქი ლურჯი ნალექი)
ბ) Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 თიოციანატი Fe(III) (სისხლის წითელი ხსნარი)
გეგმავენ.
შესავალი.
- თეორიული ნაწილი.
- ჰიდროქსიდების კლასიფიკაცია.
ჰიდროქსიდების მომზადება.
ჰიდროქსიდების თვისებები.
- რკინის აღმოჩენის ისტორია.
ფიზიკური და ქიმიური თვისებებიჯირკვალი.
- რკინის (II) ოქსიდი.
რკინის (II) ჰიდროქსიდი.
ცნობები.
შესავალი.
რკინის (II) ჰიდროქსიდი არის არაორგანული ნივთიერება, ფორმულით Fe(OH) 2, რკინის ნაერთი. ბუნებაში გვხვდება მინერალის ამაკინიტის სახით. ეს მინერალი შეიცავს მაგნიუმის და მანგანუმის მინარევებს (ემპირიული ფორმულა Fe 0,7 მგ 0,2 Mn 0,1 (OH) 2). მინერალის ფერია ყვითელ-მწვანე ან ღია მწვანე, მოჰს სიხისტე 3,5-4, სიმკვრივე 2,925-2,98 გ/სმ?. ამფოტერული ჰიდროქსიდი ძირითადი თვისებების უპირატესობით. კრისტალური ნივთიერება თეთრია (ზოგჯერ მომწვანო ელფერით) და დროთა განმავლობაში ბნელდება ჰაერში. ეს არის ერთ-ერთი შუალედური ნაერთი რკინის დაჟანგვაში. რკინის (II) ჰიდროქსიდი გამოიყენება რკინა-ნიკელის ბატარეების აქტიური მასის წარმოებაში.
ამ სამუშაოს მიზანია რკინის (II) ჰიდროქსიდის მიღება და მისი თვისებების შესწავლა.
მუშაობის დროს დაისახა შემდეგი ამოცანები:
- შეარჩიეთ ლიტერატურა და შეისწავლეთ ჰიდროქსიდების ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები, როგორც არაორგანული ნაერთების კლასი, რკინის და მისი ნაერთები ჟანგვის მდგომარეობაში +2; განვიხილოთ მათი აღმოჩენის, ბუნებაში გავრცელების, წარმოების ისტორია.
შეარჩიეთ ოპტიმალური მეთოდი რკინის (II) ჰიდროქსიდის მისაღებად.
მიიღეთ რკინის (II) ჰიდროქსიდი და შეისწავლეთ მისი თვისებები.
- თეორიული ნაწილი.
- ჰიდროქსიდები, როგორც არაორგანული ნაერთების კლასი.
- ჰიდროქსიდების კლასიფიკაცია.
- წყალში ხსნადობის მიხედვით.
- ხსნადი ფუძეები (ტუტეები): ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH, კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH, ბარიუმის ჰიდროქსიდი Ba(OH) 2, სტრონციუმის ჰიდროქსიდი Sr(OH) 2, ცეზიუმის ჰიდროქსიდი CsOH, რუბიდიუმის ჰიდროქსიდი RbOH.
პრაქტიკულად უხსნადი ფუძეები: Mg(OH) 2, Ca(OH) 2, Zn(OH) 2, Cu(OH) 2, Al(OH) 3, Fe(OH) 3, Be(OH) 2.
სხვა ბაზები: NH 3 H 2 O
- რაოდენობით ჰიდროქსილის ჯგუფებიმოლეკულაში. საბაზისო მოლეკულაში ჰიდროქსიდის ჯგუფების რაოდენობა დამოკიდებულია ლითონის ვალენტობაზე და განსაზღვრავს ფუძის მჟავიანობას.
- მონომჟავა (ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH)
დიაციდი (სპილენძის(II) ჰიდროქსიდი Cu(OH) 2)
ტრიმჟავა (რკინის(III) ჰიდროქსიდი Fe(OH) 3)
- არასტაბილური: NH 3, CH 3 -NH 2
არააროლად: ტუტე, უხსნადი ფუძეები.
- სტაბილური: ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH, ბარიუმის ჰიდროქსიდი Ba(OH) 2
არასტაბილური: ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH 3 ·H 2 O (ამიაკის ჰიდრატი).
- ძლიერი (? > 30%): ტუტე.
სუსტი (?< 3 %): нерастворимые основания.
- ჟანგბადის შემცველი: კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH, სტრონციუმის ჰიდროქსიდი Sr(OH) 2
ჟანგბადის გარეშე: ამიაკი NH 3, ამინები.
- არაორგანული ფუძეები: შეიცავს ერთ ან მეტ -OH ჯგუფს.
ორგანული ბაზები: ორგანული ნაერთები, რომლებიც პროტონის მიმღებები არიან: ამინები, ამიდინები და სხვა ნაერთები.
- ჰიდროქსიდების მომზადება.
ეს არის როგორც ხსნადი (ტუტე) ასევე უხსნადი ფუძეების მომზადების ყველაზე გავრცელებული მეთოდი, რომლის მომზადების ერთადერთი ლაბორატორიული მეთოდია.
ძლიერი ტუტეს მომზადება:
Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + 2NaOH
უხსნადი ბაზის მომზადება:
CuSO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 + K 2 SO 4
2. ძირითადი ოქსიდების დატენიანება.
ამ მეთოდს შეუძლია მხოლოდ ძლიერი ტუტეების, ე.ი. ტუტე და მიწის ტუტე ლითონების ჰიდროქსიდები. მაგალითად:
BaO + H 2 O = Ba(OH) 2
3. ლითონების ურთიერთქმედება წყალთან.
ნორმალურ პირობებში წყალთან ურთიერთქმედებენ მხოლოდ ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონები. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება შესაბამისი ტუტე და წყალბადი:
Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2
4. მარილის წყალხსნარების ელექტროლიზი.
ინდუსტრიაში NaOH და KOH წარმოიქმნება კალიუმის და ნატრიუმის ქლორიდების წყალხსნარების ელექტროლიზით.
KCl + 2H 2 O = 2KOH + H 2 + Cl 2
- ჰიდროქსიდების თვისებები.
ტუტეები (ნატრიუმის, კალიუმის, ლითიუმის ჰიდროქსიდები) ქმნიან მყარ, თეთრ, ძალიან ჰიგიროსკოპულ კრისტალებს. NaOH-ის დნობის წერტილი არის 322°C, KOH არის 405°C, ხოლო LiOH არის 473°C. ნატრიუმის ჰიდროქსიდის კრისტალური გისოსები კუბურია, ისევე როგორც NaCl, ხოლო კალიუმის ჰიდროქსიდის ტეტრაგონური.
კალციუმის, მაგნიუმის, ბერილიუმის და ბარიუმის ჰიდროქსიდები წარმოქმნიან თეთრ ფხვნილებს, რომლებიც ასევე საკმაოდ ჰიგიროსკოპიულია, მაგრამ არა იმდენი, როგორც ტუტე. ისინი ქმნიან ექვსკუთხა ბროლის გისოსებს, მათი დნობის ტემპერატურა არ არის მაღალი ოქსიდში დაშლის გამო.
სხვა ლითონების ჰიდროქსიდები (ალუმინი, სპილენძი, თუთია და სხვ.) ქმნიან სხვადასხვა ფერის ნალექებს, ყველაზე ხშირად თეთრს. ფერადი ჰიდროქსიდები გამოიყენება როგორც პიგმენტები მინანქრებისა და მინანქრების წარმოებაში.
მხოლოდ ტუტეები კარგად იხსნება წყალში, მნიშვნელოვნად ნაკლებია მეორე ჯგუფის ლითონების ფუძეზე (მთავარი ქვეჯგუფი), ხოლო ყველა დანარჩენი პრაქტიკულად წყალში უხსნადია.
ქიმიური თვისებები.
ლითონის ჰიდროქსიდები ავლენენ განსხვავებულ ქიმიურ თვისებებს, რაც დამოკიდებულია ლითონის აქტივობაზე, რომელიც შედის ჰიდროქსიდში.
ფუძეები რეაგირებენ მჟავებთან და წარმოქმნიან მარილს და წყალს. ამ რეაქციას უწოდებენ ნეიტრალიზაციის რეაქციას, რადგან მისი დასრულების შემდეგ გარემო უახლოვდება ნეიტრალურს:
2KOH+H 2 SO 4 =K 2 SO 4 +2H 2 O
თუ ფუძე წყალში ხსნადია, მაშინ ის რეაგირებს მჟავე და ამფოტერულ ოქსიდებთან, წარმოქმნის მარილს და წყალს:
2KOH+SO 3 =K 2 SO 4 +H 2 O
2RbOH+ZnO=Rb 2 ZnO 2 +H 2 O.
ასევე, წყალში ხსნად ფუძეებს შეუძლიათ მარილებთან რეაგირება მოახდინოს ახალი მარილისა და ახალი ფუძის შესაქმნელად, იმ პირობით, რომ ახალი ბაზა უხსნადია:
2NaOH+CuSO4 =Cu(OH) 2 +Na2SO4
ჰიდროქსიდების სპეციალური ჯგუფი შედგება ამფოტერული ჰიდროქსიდებისაგან. დისოციაციის დროს ისინი ერთდროულად ქმნიან როგორც H + კატიონებს, ასევე OH - ჰიდროქსიდის იონებს.
ამფოტერული ჰიდროქსიდები რეაგირებენ როგორც მჟავას, ასევე ტუტე ხსნარებთან. ფუძეებთან ურთიერთობისას ისინი ავლენენ მჟავების თვისებებს, ხოლო მჟავებთან ურთიერთობისას ავლენენ ფუძეების თვისებებს:
Zn(OH) 2 +H 2 SO 4 =ZnSO 4 + 2H 2 O
Cr(OH) 3 + 3NaOH = Na 3 (ნატრიუმის ჰექსაჰიდროქსოქრომატი (III))
Al(OH) 3 + NaOH = Na (ნატრიუმის ტეტრაჰიდროქსოალუმინატი (III))
ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის თვალსაზრისით, ფუძე ხსნარების თვისებები (ინდიკატორების ფერის შეცვლა, შეხებისას საპნი, ურთიერთქმედება მჟავებთან, მჟავა ოქსიდებთან და მარილებთან) განისაზღვრება OH - ჰიდროქსიდის იონების არსებობით. ფუძეები შეფერილია ინდიკატორებით ფენოლფთალეინი - ჟოლოსფერი, ლაკმუსი - ლურჯი.
უხსნადი ფუძეები იშლება ლითონის ოქსიდში და წყალში გაცხელებისას
2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O
- რკინა, როგორც მარტივი ნივთიერება.
- რკინის აღმოჩენის ისტორია.
რკინა ცნობილია უძველესი დროიდან. არქეოლოგების მიერ ნაპოვნი უძველესი რკინის ნივთები თარიღდება ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 4 ათასი წლით. ე. ითვლება, რომ მასალა, საიდანაც ადამიანმა გააკეთა პირველი რკინის პროდუქტები, იყო მეტეორიტის რკინა. შემთხვევითი არ არის, რომ ბევრ ენაზე რკინას უწოდებდნენ "ზეციურ ლითონს", "ციდან წვეთს" და ა.შ. პირველი სამეცნიერო მტკიცებულება იმის შესახებ, რომ „რკინის ქვები ცვივა ციდან“ 1775 წელს მოგვაწოდა პეტერბურგელმა აკადემიურმა გეოგრაფმა და მოგზაურმა პეტერ სიმონ პალასმა (1741–1811), რომელმაც პეტერბურგში 600 კგ წონის რკინის მეტეორიტის ბლოკი ჩამოიტანა. დედამიწაზე ნაპოვნი ყველაზე დიდი რკინის მეტეორიტი არის გობის მეტეორიტი, რომელიც იწონის დაახლოებით 60 ტონას, რომელიც აღმოაჩინეს 1920 წელს სამხრეთ-დასავლეთ აფრიკაში. ყველაზე დიდი რკინის მეტეორიტი, რომელიც დაეცა, მდებარეობს მოსკოვში, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის მუზეუმში. დაცემისას (1816 წლის 18 ოქტომბერი, შორეული აღმოსავლეთი), მეტეორიტი ჩამოვარდა და ნაპოვნი იქნა 256 კგ წონის ორი ფრაგმენტი. იყო დრო, როცა დედამიწაზე რკინა ოქროზე მეტად ფასობდა. საბჭოთა ისტორიკოსმა გ.არეშიანმა შეისწავლა რკინის გავლენა უძველესი კულტურახმელთაშუა ზღვის ქვეყნები. ის იძლევა შემდეგ პროპორციას: 1: 160: 1280: 6400. ეს არის სპილენძის, ვერცხლის, ოქროსა და რკინის ღირებულებების თანაფარდობა ძველ ხეთებს შორის. როგორც ჰომეროსი მოწმობს ოდისეაში, აქილევსის მიერ მოწყობილი თამაშების გამარჯვებული დაჯილდოვდა ოქროთი და რკინით. რკინა იყო შიგნით თანაბრადაუცილებელია როგორც მეომრისთვის, ასევე გუთანისთვის, ხოლო პრაქტიკული მოთხოვნილება, როგორც ვიცით, წარმოებისა და ტექნიკური პროგრესის საუკეთესო ძრავაა.
ტერმინი "რკინის ხანა" მეცნიერებაში XIX საუკუნის შუა ხანებში შემოვიდა. დანიელი არქეოლოგი კ.იუ. ტომსენი. კაცობრიობის ისტორიის ამ პერიოდის „ოფიციალური“ საზღვრები: IX...VII სს. ძვ.წ როდესაც რკინის მეტალურგია დაიწყო განვითარება ევროპისა და აზიის მრავალ ხალხსა და ტომში და ამ ტომებში კლასობრივი საზოგადოებისა და სახელმწიფოს გაჩენამდე. მაგრამ თუ ეპოქებს ასახელებენ იარაღების ძირითადი მასალით, მაშინ, ცხადია, რკინის ხანა დღესაც გრძელდება. როგორ მიიღეს რკინა ჩვენი შორეული წინაპრები? პირველი, ყველის აფეთქების ე.წ. ყველის ღუმელები აგებული იყო პირდაპირ მიწაზე, როგორც წესი, ხევებისა და თხრილების ფერდობებზე. მილს ჰგავდნენ. ეს მილი სავსე იყო ნახშირით და რკინის მადნით. ქვანახშირი აინთო და ხევის ფერდობზე მოქცეული ქარი ნახშირს იწვის. შემცირდა რკინის მადანი და მიიღეს რბილი ქერქი - რკინა წიდის ჩანართებით. ასეთ რკინას შედუღების რკინას ეძახდნენ; იგი შეიცავდა ნახშირბადს და მადნიდან გადატანილ მინარევებს. კრიცა გაყალბდა. წიდის ნატეხები ჩამოცვივდა და წიდის ძაფებით გაჟღენთილი რკინა ჩაქუჩის ქვეშ დარჩა. მისგან ჭედავდნენ სხვადასხვა იარაღს. ჭრელი რკინის ხანა გრძელი იყო, მაგრამ ანტიკურ და ადრეული შუა საუკუნეების ხალხი ასევე იცნობდა სხვა რკინას. ცნობილი დამასკოს ფოლადი (ან დამასკოს ფოლადი) აღმოსავლეთში ჯერ კიდევ არისტოტელეს დროს (ძვ. წ. IV ს.) დამზადდა. მაგრამ მისი წარმოების ტექნოლოგია, ისევე როგორც დამასკის პირების დამზადების პროცესი საიდუმლოდ ინახებოდა. რკინის მადნების დნობა აფრიკაში ჩვენს წელთაღრიცხვამდე I ათასწლეულში დაიწყო. აქ რკინის მადნები ამოდის დედამიწის ზედაპირზე. შესაძლოა ისინი აღმოაჩინეს მდინარის ნალექებში. მდინარის აუზში ზამბეზის არქეოლოგებმა აღმოაჩინეს თიხის აფეთქების ღუმელები, მიტოვებული რკინის მადნის მაღაროები და წიდის გროვა. ადგილობრივი ტომები ქვის ხანიდან პირდაპირ რკინის ხანაში გადავიდნენ, ბრინჯაოს ხანის გვერდის ავლით. დროთა განმავლობაში რკინამ ყველგან შეცვალა სხვა ლითონები და გახდა მთავარი მასალა იარაღების, იარაღის, მექანიზმების და სხვა პროდუქტების დასამზადებლად. იმ შორეულ დროში დაწყებული "რკინის ხანა" დღემდე გრძელდება. რკინა და მისი შენადნობები მსოფლიოში წარმოებული ლითონის პროდუქტების დაახლოებით 95%-ს შეადგენს. ახლა რკინის უმეტესი ნაწილი დნება თუჯის და ფოლადის სახით.
- ბუნებაში მოძიება, მოპოვება, გამოყენება.
ცნობილი დიდი რაოდენობამადნები და რკინის შემცველი მინერალები. უდიდესი პრაქტიკული მნიშვნელობისაა წითელი რკინის მადანი (ჰემატიტი, Fe 2 O 3; შეიცავს 70% Fe-მდე), მაგნიტური რკინის მადანი (მაგნიტი, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; შეიცავს 72,4% Fe), ყავისფერი რკინის მადანი ან ლიმონიტი (გოეთიტი და ჰიდროგოეთიტი, შესაბამისად FeOOH და FeOOH·nH 2 O). გოეთიტი და ჰიდროგოეთიტი ყველაზე ხშირად გვხვდება ამინდის ქერქებში, რომლებიც ქმნიან ეგრეთ წოდებულ "რკინის ქუდებს", რომელთა სისქე რამდენიმე ასეულ მეტრს აღწევს. ისინი ასევე შეიძლება იყოს დანალექი წარმოშობისა, ამოვარდნილი კოლოიდური ხსნარებიდან ტბებში ან ზღვების სანაპირო რაიონებში. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ოოლიტური, ანუ პარკოსანი, რკინის მადნები. მათში ხშირად გვხვდება Vivianite Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, რომელიც ქმნის შავ მოგრძო კრისტალებს და რადიალურ აგრეგატებს.
ბუნებაში ასევე გავრცელებულია რკინის სულფიდები - პირიტი FeS 2 (გოგირდის ან რკინის პირიტი) და პიროტიტი. ისინი არ არის რკინის საბადო - პირიტი გამოიყენება გოგირდმჟავას დასამზადებლად, პიროტიტი კი ხშირად შეიცავს ნიკელს და კობალტს.
რუსეთი მსოფლიოში პირველ ადგილზეა რკინის მადნის მარაგით. რკინის შემცველობა ზღვის წყალში არის 1·10?5 -1·10?8%.
ძირითადი საბადოები.
აშშ-ს გეოლოგიური სამსახურის მონაცემებით, მსოფლიოში დადასტურებული რკინის საბადოები შეადგენს დაახლოებით 178 მილიარდ ტონას. რკინის ძირითადი საბადოები მდებარეობს ბრაზილიაში, ავსტრალიაში, აშშ-ში, კანადაში, შვედეთში, ვენესუელაში, ლიბერიაში, უკრაინაში, საფრანგეთსა და ინდოეთში. რუსეთში რკინას მოიპოვებენ კურსკის მაგნიტურ ანომალიაში (KMA), კოლას ნახევარკუნძულზე, კარელიასა და ციმბირში. ბოლო ოკეანის საბადოებმა, რომლებშიც რკინა, მანგანუმთან და სხვა ძვირფას ლითონებთან ერთად, გვხვდება კვანძებში, ბოლო დროს მნიშვნელოვანი როლი შეიძინა.ქვითარი.
მრეწველობაში რკინა მიიღება რკინის საბადოდან, ძირითადად ჰემატიტიდან (Fe 2 O 3) და მაგნეტიტისგან (FeO Fe 2 O 3).მადნებიდან რკინის ამოღების სხვადასხვა გზა არსებობს. ყველაზე გავრცელებული არის დომენის პროცესი.
წარმოების პირველი ეტაპი არის რკინის რედუქცია ნახშირბადით აფეთქების ღუმელში 2000°C ტემპერატურაზე. აფეთქების ღუმელში ნახშირბადი კოქსის სახით, რკინის მადანი აგლომერატის ან გრანულების სახით და ნაკადი (როგორიცაა კირქვა) იკვებება ზემოდან და ხვდება ქვემოდან იძულებითი ცხელი ჰაერის ნაკადით.
ღუმელში ნახშირბადი კოქსის სახით იჟანგება ნახშირბადის მონოქსიდამდე. ეს ოქსიდი წარმოიქმნება წვის დროს ჟანგბადის ნაკლებობით:
2C + O = 2 CO
თავის მხრივ, ნახშირბადის მონოქსიდი ამცირებს რკინას მადნიდან. იმისათვის, რომ ეს რეაქცია უფრო სწრაფად წავიდეს, გაცხელებული ნახშირბადის მონოქსიდი გადის რკინის (III) ოქსიდში:
3CO + Fe 2 O 3 = 2Fe + 3CO 2
ნაკადს ემატება მოპოვებული მადნის არასასურველი მინარევებისაგან (პირველ რიგში სილიკატები; მაგალითად, კვარცი) მოსაშორებლად. ტიპიური ნაკადი შეიცავს კირქვას (კალციუმის კარბონატი) და დოლომიტს (მაგნიუმის კარბონატი). სხვა მინარევების მოსაშორებლად, სხვა ნაკადები გამოიყენება.
ნაკადის ეფექტი (ამ შემთხვევაში კალციუმის კარბონატი) არის ის, რომ როდესაც ის გაცხელდება, ის იშლება თავის ოქსიდში:
CaCO 3 = CaO + CO 2
კალციუმის ოქსიდი ერწყმის სილიციუმის დიოქსიდს, წარმოქმნის წიდას - კალციუმის მეტასილიკატს:
CaO + SiO 2 = CaSiO 3
წიდა, სილიციუმის დიოქსიდისგან განსხვავებით, დნება ღუმელში. ზედაპირზე ცურავს რკინაზე მსუბუქი წიდა - ეს თვისება იძლევა წიდის ლითონისგან გამოყოფის საშუალებას. შემდეგ წიდა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მშენებლობასა და სოფლის მეურნეობაში. აფეთქების ღუმელში წარმოებული გამდნარი რკინა შეიცავს საკმაოდ დიდ ნახშირბადს (თუჯს). გარდა იმ შემთხვევისა, როდესაც თუჯის გამოყენება უშუალოდ ხდება, ის საჭიროებს შემდგომ დამუშავებას.
ჭარბი ნახშირბადი და სხვა მინარევები (გოგირდი, ფოსფორი) გამოიყოფა თუჯისგან დაჟანგვის გზით ღია კერის ღუმელებში ან კონვერტორებში. ელექტრო ღუმელები ასევე გამოიყენება შენადნობი ფოლადების დნობისთვის.
აფეთქების პროცესის გარდა, ხშირია რკინის პირდაპირი წარმოების პროცესი. ამ შემთხვევაში წინასწარ დაქუცმაცებულ მადანს ურევენ სპეციალურ თიხს, წარმოქმნიან მარცვლებს. მარცვლები იწვება და მუშავდება ლილვის ღუმელში ცხელი მეთანის კონვერტაციის პროდუქტებით, რომლებიც შეიცავს წყალბადს. წყალბადი ადვილად ამცირებს რკინას:
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3 H 2 O
ამ შემთხვევაში, რკინა არ ბინძურდება ისეთი მინარევებით, როგორიცაა გოგირდი და ფოსფორი, რომლებიც ნახშირის საერთო მინარევებია. რკინა მიიღება მყარი ფორმა, და შემდგომში დნება ელექტრო ღუმელებში.
ქიმიურად სუფთა რკინა მიიღება მისი მარილების ხსნარების ელექტროლიზით.
რკინის გამოყენება.
რკინა თანამედროვე ტექნოლოგიების ყველაზე მნიშვნელოვანი ლითონია. მისი სუფთა სახით, რკინა პრაქტიკულად არ გამოიყენება მისი დაბალი სიმტკიცის გამო, თუმცა ყოველდღიურ ცხოვრებაში ფოლადის ან თუჯის პროდუქტებს ხშირად უწოდებენ "რკინას". რკინის უმეტესი ნაწილი გამოიყენება შენადნობების სახით ძალიან განსხვავებული შემადგენლობით და თვისებებით. რკინის შენადნობები შეადგენს ყველა ლითონის პროდუქტების დაახლოებით 95%-ს. ნახშირბადით მდიდარი შენადნობები (წონის 2%-ზე მეტი) - თუჯები - დნება აფეთქების ღუმელებში რკინით გამდიდრებული მადნებიდან. სხვადასხვა კლასის ფოლადი (ნახშირბადის შემცველობა 2%-ზე ნაკლები წონით) თუჯისგან დნება ღია კერაში და ელექტრო ღუმელებში და კონვერტორებში ჭარბი ნახშირბადის დაჟანგვით (დაწვით), მავნე მინარევების (ძირითადად S, P, O) მოცილებით და დამატებით. შენადნობი ელემენტები. მაღალი შენადნობის ფოლადები (ნიკელის, ქრომის, ვოლფრამის და სხვა ელემენტების მაღალი შემცველობით) დნება ელექტრო რკალის და ინდუქციური ღუმელში. სპეციალური დანიშნულების ფოლადებისა და რკინის შენადნობების წარმოებისთვის გამოიყენება ახალი პროცესები - ვაკუუმი, ელექტროსლაგის ხელახალი დნობა, პლაზმური და ელექტრონული სხივების დნობა და სხვა. უწყვეტად მოქმედ ერთეულებში ფოლადის დნობის მეთოდები მუშავდება, რაც უზრუნველყოფს ლითონის მაღალ ხარისხს და პროცესის ავტომატიზაციას.
იქმნება რკინაზე დაფუძნებული მასალები, რომლებიც უძლებენ მაღალ და დაბალ ტემპერატურას, ვაკუუმს და მაღალი წნეხები, აგრესიული გარემო, მაღალი ცვლადი ძაბვები, ბირთვული გამოსხივება და ა.შ. რკინისა და მისი შენადნობების წარმოება მუდმივად იზრდება.
რკინას, როგორც მხატვრულ მასალას, უძველესი დროიდან იყენებდნენ ეგვიპტეში, მესოპოტამიასა და ინდოეთში. შუა საუკუნეებიდან მოყოლებული ევროპის ქვეყნებში (ინგლისი, საფრანგეთი, იტალია, რუსეთი და სხვ.) შემორჩენილია მრავალი მაღალმხატვრული რკინის ნაწარმი - ყალბი ღობეები, კარის საკინძები, კედლის სამაგრები, ამინდის ფრთები, გულმკერდის ჩარჩოები და განათება. ღეროებისგან დამზადებული პროდუქცია და გაფართოებული ფურცლის რკინისგან დამზადებული პროდუქტები (ხშირად მიკა გარსით) გამოირჩევა ბრტყელი ფორმებით, მკაფიო ხაზოვანი გრაფიკული სილუეტით და ეფექტურად ჩანს მსუბუქი ჰაერის ფონზე. მე-20 საუკუნეში რკინას იყენებდნენ გისოსების, ღობეების, შიდა ტიხრების, სასანთლეებისა და ძეგლების დასამზადებლად.
- ფიზიკური და ქიმიური თვისებები.
რკინა ტიპიური მეტალია თავისუფალ მდგომარეობაში ვერცხლისფერია თეთრინაცრისფერი ელფერით. სუფთა მეტალი არის დრეკადი; მას აქვს გამოხატული მაგნიტური თვისებები. ხშირად გამოირჩევა ეგრეთ წოდებული "რკინის ტრიადა" - სამი კაციანი ჯგუფილითონები, რომლებსაც აქვთ მსგავსი ფიზიკური თვისებები, ატომური რადიუსი და ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები.
რკინას ახასიათებს პოლიმორფიზმი, მას აქვს ოთხი კრისტალური მოდიფიკაცია:
- 769 °C-მდე არის?-Fe სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსებით და ფერომაგნიტური თვისებებით.
ტემპერატურის დიაპაზონში 769-917 °C არის?-Fe, რომელიც განსხვავდება?-Fe-სგან მხოლოდ სხეულზე ორიენტირებული კუბური მედის პარამეტრებით და პარამაგნიტის მაგნიტური თვისებებით.
ტემპერატურის დიაპაზონში 917-1394 °C არის?-Fe სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსით
1394 °C-ზე ზემოთ სტაბილური?-Fe სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსით
ნორმალური წნევის დროს სუფთა რკინისთვის, მეტალურგიის თვალსაზრისით, არსებობს შემდეგი სტაბილური მოდიფიკაციები:
- აბსოლუტური ნულიდან 910 °C-მდე, ?-მოდიფიკაცია სხეულზე ორიენტირებული კუბური კრისტალური გისოსით სტაბილურია.
910-დან 1400 °C-მდე, ?-მოდიფიკაცია სახეზე ორიენტირებული კუბური ბროლის გისოსით სტაბილურია.
1400-დან 1539 °C-მდე, მოდიფიკაცია სხეულზე ორიენტირებული კუბური ბროლის გისოსით სტაბილურია.
- მაღალი წნევის დროს ჩნდება β-რკინის მოდიფიკაცია ექვსკუთხა მჭიდროდ შეფუთული გისოსით.
რკინა ცეცხლგამძლეა და მიეკუთვნება საშუალო აქტივობის ლითონებს. რკინის დნობის წერტილი არის 1539 °C, დუღილის წერტილი 2862 °C.
ქიმიური თვისებები.
რკინა ავლენს ზომიერ ქიმიურ აქტივობას. ის იწვის ჟანგბადის ატმოსფეროში, წარმოქმნის ოქსიდს Fe 2 O 3. წვრილად დამსხვრეულ მდგომარეობაში ლითონი პიროფორიულია, ე.ი. შეუძლია ჰაერში სპონტანური წვა. წვრილი რკინის ფხვნილის მიღება შესაძლებელია წყალბადის ატმოსფეროში რკინის ოქსალატის თერმული დაშლით.
ჰაერში 200°C-მდე ტემპერატურაზე შენახვისას რკინა თანდათან იფარება ოქსიდის მკვრივი ფენით, რაც ხელს უშლის ლითონის შემდგომ დაჟანგვას. ტენიან ჰაერში რკინა იფარება ჟანგის ფხვიერი ფენით, რაც ხელს არ უშლის ჟანგბადისა და ტენის წვდომას მეტალზე და მის განადგურებას. ჟანგს არ აქვს მუდმივი ქიმიური შემადგენლობა;
რკინა რეაგირებს გამდნარ გოგირდთან, წარმოქმნის სულფიდს და აქტიურად ურთიერთქმედებს ქლორთან, ბრომთან და იოდთან და ქმნის ტრიქლორიდს, ტრიბრომიდს და დიიოდიდს. რკინა სუსტად რეაგირებს ფტორთან, ზედაპირზე მკვრივი, დაბალი აქროლადი ტრიფტორული ფენის წარმოქმნის გამო. 500°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე ლითონი შექცევად რეაგირებს ნახშირბადთან:
3Fe+C<=>Fe3C
ამ შემადგენლობის რკინის კარბიდს ცემენტიტი ეწოდება. ის გვხვდება თუჯსა და ფოლადში.
გაცხელებისას რკინა რეაგირებს ჟანგბადთან. როდესაც რკინა იწვის ჰაერში, წარმოიქმნება Fe 2 O 3 ოქსიდი, სუფთა ჟანგბადში წვისას წარმოიქმნება Fe 3 O 4 ოქსიდი. თუ ჟანგბადი ან ჰაერი გადადის გამდნარ რკინაში, წარმოიქმნება FeO ოქსიდი.
როდესაც თბება, რკინა რეაგირებს აზოტთან, წარმოქმნის რკინის ნიტრიდს Fe3N, ფოსფორთან, წარმოქმნის ფოსფიდებს FeP, Fe 2 P და Fe 3 P, ნახშირბადთან, ქმნის კარბიდს Fe 3 C, სილიციუმთან, ქმნის რამდენიმე სილიციდს, მაგალითად, FeSi. ამაღლებული წნევის დროს მეტალის რკინა რეაგირებს ნახშირბადის მონოქსიდთან CO და წარმოიქმნება სითხე. ნორმალური პირობებიუაღრესად აქროლადი რკინის პენტაკარბონილის Fe(CO) 5. ცნობილია აგრეთვე რკინის კარბონილები Fe 2 (CO) 9 და Fe 3 (CO) 12. რკინის კარბონილები ემსახურება როგორც საწყისი მასალებს ორგანული ნაერთების სინთეზში, მათ შორის ფეროცენის შემადგენლობაში.
სუფთა მეტალის რკინა სტაბილურია წყალში და განზავებულ ტუტე ხსნარებში. რკინა არ იხსნება კონცენტრირებულ გოგირდოვან და აზოტმჟავებში, ვინაიდან ძლიერი ოქსიდის გარსი ახდენს მის ზედაპირს პასიურობას ჰიდროქლორინის და განზავებული (დაახლოებით 20%) გოგირდის მჟავებით, რკინა რეაგირებს რკინის(II) მარილების წარმოქმნით.
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
რკინა იხსნება აზოტის მჟავას განზავებულ და ზომიერად კონცენტრირებულ ხსნარებში:
Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO ^ + 2H 2 O
როდესაც რკინა რეაგირებს დაახლოებით 70% გოგირდმჟავასთან, რეაქცია მიმდინარეობს რკინის (III) სულფატის წარმოქმნით:
2Fe + 4H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O
ატმოსფერული ტენისა და ჰაერის ზემოქმედებით რკინა კოროზირდება (ჟანგდება):
4Fe + 2H 2 O + 3O 2 = 4FeO(OH)
ყოველწლიურად წარმოებული რკინის 10%-მდე იკარგება კოროზიის გამო.
ძალიან სუფთა რკინა, რომელიც შეიცავს გოგირდის, ნახშირბადის და ფოსფორის 0,01%-ზე ნაკლებ მინარევებს, მდგრადია კოროზიის მიმართ. ინდოეთის ქალაქ დელისთან ახლოს არის რკინის სვეტი, რომელიც აღმართულია მე-9 საუკუნეში. ძვ.წ, რომელიც არ აჩენს ჟანგის კვალს. დამზადებულია ძალიან სუფთა ლითონისგან, რკინის შემცველობით 99,72%. ამ ტერიტორიის კლიმატურ მახასიათებლებს შეუძლიათ მნიშვნელოვანი როლი შეასრულონ ცნობილი სვეტის მასალის კოროზიის წინააღმდეგობას.
ლითონის რკინა რეაგირებს ტუტეების კონცენტრირებულ (30%-ზე მეტი) ხსნარებით გაცხელებისას, წარმოქმნის ჰიდროქსო კომპლექსებს. გაცხელებისას ძლიერი ჟანგვითი აგენტების გავლენით რკინას შეუძლია წარმოქმნას ნაერთები ჟანგვის მდგომარეობაში (+VI) - ფერატები:
Fe + 2KNO 3 = K 2 FeO 4 + 2NO
რკინისთვის, ოქსიდები და ჰიდროქსიდები ცნობილია ჟანგვის მდგომარეობებში (II) და (III).
რკინა აყალიბებს მარტივ მარილებს თითქმის ყველა ანიონთან ერთად. წყალში ხსნადია ნიტრატები, სულფატები, ჰალოგენები (გარდა ფტორისა), აცეტატები და ა.შ. რკინის (II) მარილების და მისი მყარი მარილების ხსნარები თანდათან იჟანგება მაშინაც კი, როდესაც უბრალოდ ინახება ჰაერში:
4FeCO 3 + 2H 2 O + O 2 = 4FeO(OH) + 2CO 2
4FeS + 6H 2 O + O 2 = 4FeO(OH) + 4H 2 S
გაცხელებისას რკინის სულფატები, ნიტრატები, კარბონატები და ოქსალატები იშლება. ამ შემთხვევაში, რკინა (II) ჩვეულებრივ იჟანგება რკინაში (III), მაგალითად:
2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2
რკინის (III) მარილები განიცდიან მძიმე ჰიდროლიზს.
- რკინის ნაერთები ჟანგვის მდგომარეობაში +2.
- რკინის (II) ოქსიდი.
FeO + 2HCl = FeCl 2 + H 2 O,
FeO + 4NaOH = Na 4 FeO 3 + 2H 2 O
4FeO + 6H 2 O+ O 2 = 4Fe(OH) 3
FeO Fe 3 O 4 +Fe FeO
6FeO + O 2 2Fe 3 O 4,
FeO + H 2 Fe + H 2 O,
FeO + C Fe + CO,
FeO + CO Fe + CO 2 .
FeO მიიღება შერეული რკინის ოქსიდის შემცირებით ნახშირბადის მონოქსიდთან ან ორვალენტიანი რკინის ნაერთების დაშლით ინერტულ ატმოსფეროში:
Fe 3 O 4 + CO 3FeO + CO 2,
Fe(OH) 2 FeO + H 2 O,
FeCO 3 FeO + CO 2 .
- რკინის (II) ჰიდროქსიდი.
სუფთა რკინის (II) ჰიდროქსიდი არის თეთრი კრისტალური ნივთიერება. ზოგჯერ მას აქვს მომწვანო ელფერი რკინის მარილების მინარევების გამო. დროთა განმავლობაში ის ბნელდება ჰაერში დაჟანგვის გამო. წყალში უხსნადი (ხსნადობა 5,8·10?6 მოლ/ლ). გაცხელებისას იშლება. მას აქვს ტრიგონალური კრისტალური მედის სისტემა.
რკინის (II) ჰიდროქსიდი ავლენს ფუძის თვისებებს - ის ადვილად შედის ნეიტრალიზაციის რეაქციებში განზავებულ მჟავებთან, მაგალითად მარილმჟავასთან (წარმოიქმნება რკინის (II) ქლორიდის ხსნარი):
Fe(OH) 2 + 2HCl 2 = 2 H 2 O + FeCl 2
უფრო მძიმე პირობებში, ის ავლენს მჟავე თვისებებს, მაგალითად, კონცენტრირებული (50% -ზე მეტი) ნატრიუმის ჰიდროქსიდით აზოტის ატმოსფეროში დუღილის დროს, იგი ქმნის ნატრიუმის ტეტრაჰიდროქსოფერატის ნალექს (II):
Fe(OH) 2 + 2NaOH = Na 2
არ რეაგირებს ამიაკის ჰიდრატთან. როდესაც თბება, ის რეაგირებს ამონიუმის მარილების კონცენტრირებულ ხსნარებთან, მაგალითად, ამონიუმის ქლორიდთან:
Fe(OH) 2 + 2NH 4 Cl = FeCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O
გაცხელებისას ის იშლება და წარმოიქმნება რკინის (II) ოქსიდი: Fe(OH) 2 = FeO + H 2 O
ამ რეაქციაში მეტალის რკინა და დირკინის(III)-რკინის(II) ოქსიდი (Fe 3 O 4) წარმოიქმნება მინარევების სახით.
სუსპენზიის სახით, ატმოსფერული ჟანგბადის თანდასწრებით ხარშვისას, იჟანგება რკინის მეტაჰიდროქსიდად. ამ უკანასკნელთან გაცხელებისას წარმოქმნის დირკინის(III)-რკინის(II) ოქსიდს:
4Fe(OH) 2 + O 2 = 4FeO(OH) + 2H 2 O
Fe(OH) 2 + 2FeO(OH) = (FeFe 2)O + 2H 2 O
ეს რეაქციები ასევე ხდება (ნელა) რკინის დაჟანგვის პროცესში.
რკინის (II) ჰიდროქსიდი შეიძლება მიღებულ იქნას ნალექის სახით რკინის (II) მარილების ხსნარების ტუტესთან ურთიერთგაცვლის რეაქციებში, მაგალითად:
FeSO 4 + 2KOH = Fe(OH) 2 + K 2 SO 4
რკინის (II) ჰიდროქსიდის წარმოქმნა რკინის ჟანგის ერთ-ერთი ეტაპია:
2Fe + 2H 2 O + O 2 = 2 Fe(OH) 2
რკინის (II) ჰიდროქსიდი გამოიყენება რკინა-ნიკელის ბატარეების აქტიური მასის წარმოებაში.
- ექსპერიმენტული ნაწილი.
- რკინის (II) ჰიდროქსიდის მომზადება და მისი თვისებების შესწავლა.
რკინის (II) მარილებში, ჰაერში მისი ნაწილობრივი დაჟანგვის გამო, რკინის (III) კათიონები ყოველთვის გვხვდება. ამიტომ, Fe 2+ კათიონების თვისებების შესასწავლად, რკინის (II) სულფატის ნაცვლად, უნდა მიიღოთ ყველაზე სტაბილური ორკრისტალური მორის მარილი (NH 4) 2 SO 4 · FeSO 4 · 6H 2 O ან გამოიყენოთ ახლად მომზადებული ხსნარი. რკინის (II) სულფატი. ვინაიდან რკინის (II) სტაბილურობა კრისტალურ მდგომარეობაში უფრო მაღალია, ვიდრე ხსნარში, კვლევისთვის საჭიროა ახლად მომზადებული მარილის ხსნარის მიღება.
აღჭურვილობა და რეაგენტები: პიპეტი, საცდელი მილები, ჭიქა, ფილტრის ქაღალდი, მაკრატელი; მორის მარილი, ნატრიუმის ჰიდროქსიდი, გოგირდის მჟავა.
მორის მარილის ხსნარს ემატება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარი, სანამ არ წარმოიქმნება მწვანე ნალექი. გამოყოფილი ნალექი იფილტრება და იყოფა სამ საცდელ მილში. ერთი სინჯარა ტოვებს ჰაერში, ნალექს შუშის ღეროთი ურევს. 2-3 წუთის შემდეგ, ნალექის ფერი დაიწყებს ცვლილებას რკინის (II) ჰიდროქსიდის რკინის (III) ჰიდროქსიდში დაჟანგვის გამო. მეორე სინჯარაში დაამატეთ რამდენიმე წვეთი მარილმჟავას განზავებული ხსნარი, ხოლო მესამეში ჭარბი ტუტე.
პრეპარატი მიიღება ტუტესა და რკინის მარილის +2 (მორის მარილი) ურთიერთქმედებით:
შესწავლის თვისებები:
Fe(OH) 2 + NaOH = რეაქცია არ ხდება, რადგან Fe(OH) 2 ავლენს ძირითად თვისებებს
Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 = FeSO 4 + 2H 2 O ფერი იცვლება ბინძურ მწვანეში
4Fe(OH) 2 + O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4H 2 O ნალექი ჰაერში იჟანგება (ჟანგდება) და იქცევა რკინის (III) ჰიდროქსიდად.
იმისათვის, რომ მივიღოთ 6 გრ. Fe(OH) 2 გამოვთვალოთ თითოეული ნივთიერება, რომელმაც რეაგირება მოახდინა.
გამოთვლები:
(NH 4) 2 SO 4 FeSO 4 6H 2 O + 2NaOH = Fe(OH) 2 v + Na 2 SO 4 + NH 4 O 2
M(Fe(OH) 2) = 53 გ/მოლი
n(Fe(OH) 2) = 0,067 მოლი
M(NaOH) = 40 გ/მოლი
m(NaOH) = 0,067 მოლი 40 გ/მოლი? 2=5,36გრ
M((NH 4) 2 SO 4 FeSO 4 6H 2 O) = 392 გ/მოლი
m((NH 4) 2 SO 4 FeSO 4 6H 2 O) = 26 გ
? = (მე/მთეორი)?100% = (5.63/6)?100% =93.8%
დასკვნა.
ამ საკურსო სამუშაოს დროს შესწავლილი იქნა ჰიდროქსიდების, როგორც არაორგანული ნაერთების კლასის, ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები, რკინის და მისი ნაერთები ჟანგვის მდგომარეობაში +2; განიხილება მათი აღმოჩენის ისტორია, ბუნებაში გავრცელება, წარმოება; შეირჩა რკინის (II) ჰიდროქსიდის მიღების ოპტიმალური მეთოდი; მიიღეს რკინის (II) ჰიდროქსიდი და შეისწავლეს მისი თვისებები.
ცნობები.
1. Glinka N. L. ზოგადი ქიმია. - ლ.: ქიმია, 1988. - 702გვ.
2. Kreshkov A. P., Yaroslavtsev A. A. ანალიტიკური ქიმიის კურსი. - მ.: ქიმია, 1964. - 430გვ.
3. პოდობაევი N. I. ელექტროლიზი. - მ.: განათლება, 1989, 100გვ.
4. Polees M. E. ანალიტიკური ქიმია. - მ.: მედიცინა, 1981. - 286გვ.
5. Rabinovich V. A., Khavin Z. Ya. - ლ.: ქიმია, 1978. - 331გვ.
6. ქიმიური ენციკლოპედია 5 ტომად / რედ. ი.ლ.კნუნიანცი. - მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია, 1990 წ.
7. Shchukarev S. A. არაორგანული ქიმია. - მ.: სამაგისტრო სკოლა, 1970. - 437გვ.
8. რაბინოვიჩ V.A., Khavin Z.Ya. "მოკლე ქიმიური საცნობარო წიგნი" ლ.: ქიმია, 1977 გვ
9. Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. რეაქციები არაორგანული ნივთიერებები: საცნობარო წიგნი / რედ. R.A. ლიდინა. - მე-2 გამოცემა, შესწორებული. და დამატებითი - M.: Bustard, 2007. - P. 179. - 637 გვ.
10. ახმეტოვი ნ.ს. ზოგადი და არაორგანული ქიმია. –მ.: უმაღლესი სკოლა, 1981. -681გვ.
11. კარიაკინი იუ.ვ., ანგელოვი ი.ი. სუფთა ქიმიკატები. – მ.: ქიმია, 1974. – 168გვ.
ქლორი არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი, ამიტომ ის ჟანგავს რკინას უფრო მაღალ ჟანგვის მდგომარეობამდე (+3), რის შედეგადაც წარმოიქმნება რკინის (III) ქლორიდი. 2. ჟანგბადი და ქლორი არის ჟანგვის აგენტები, რკინა არის შემცირების საშუალება.
რკინის ურთიერთქმედება კონცენტრირებული მჟავები 1. აზოტოვანი და კონცენტრირებული გოგირდის მჟავები ეკუთვნის ჟანგვის მჟავებს, ე.ი. ისინი ავლენენ ძლიერ ჟანგვის თვისებებს მჟავის ნარჩენების გამო. აზოტის მჟავის შემცირების დროს გამოთავისუფლებული აზოტის ოქსიდი (II) ადვილად იჟანგება ჰაერში არსებული ჟანგბადით აზოტის ოქსიდამდე (IV).
შენიშვნა:რკინა არ რეაგირებს კონცენტრირებულ აზოტის მჟავასთან და კონცენტრირებულ გოგირდმჟავასთან სიცივეში (პასივირებს).
რკინის (II) ჰიდროქსიდის მომზადება და მისი ურთიერთქმედება მჟავებთან
ა) მოქმედებები: დაუმატეთ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი რკინის (II) სულფატის ახლად მომზადებულ ხსნარს. დაკვირვებები: წარმოიქმნება მომწვანო ნალექი. რეაქციის განტოლებები:დასკვნები:რკინის (II) და (III) ჰიდროქსიდები შეიძლება მიღებულ იქნას რკინის (II) და (III) ხსნად მარილებს შორის ტუტე ხსნართან გაცვლის რეაქციის შედეგად, რადგან ამ შემთხვევაში, იონის შეკავშირება ხდება:
ბ) მოქმედებები: ნალექს დაამატეთ მარილმჟავას ხსნარი. დაკვირვებები: ნალექი იხსნება. რეაქციის განტოლებები:
დასკვნები:იმიტომ რომ
არის ძირითადი ბუნებით, ამიტომ ის რეაგირებს მჟავებთან.
რკინის (III) ჰიდროქსიდის მარილების მომზადება და მისი ურთიერთქმედება მჟავებთან შესაბამისი მარილების წარმოქმნით
ა) მოქმედებები: დაუმატეთ ტუტე ხსნარი რკინის (III) ქლორიდის ხსნარს. დაკვირვებები: იქმნება ყავისფერი ნალექი. რეაქციის განტოლებები:დასკვნები:იონები
შეიძლება განისაზღვროს მათ მარილებსა და ტუტეებს შორის რეაქციის გამოყენებით, რადგან ამ შემთხვევაში ნალექი წარმოიქმნება:
- მწვანე;
- ყავისფერი. ბ) მოქმედებები: ნალექს დაამატეთ გოგირდმჟავა. დაკვირვებები: ნალექი იხსნება. რეაქციის განტოლებები:
68. რკინის ნაერთები
რკინის (II) ოქსიდი FeO- შავი კრისტალური ნივთიერება, წყალში და ტუტეებში უხსნადი. FeOემთხვევა ბაზას Fe(OH)2.
ქვითარი.რკინის (II) ოქსიდის მიღება შესაძლებელია მაგნიტური რკინის მადნის არასრული შემცირებით ნახშირბადის (II) ოქსიდით:
ქიმიური თვისებები.ეს არის მთავარი ოქსიდი. მჟავებთან ურთიერთქმედებისას წარმოქმნის მარილებს:
რკინის (II) ჰიდროქსიდი Fe(OH)2- თეთრი კრისტალური ნივთიერება.
ქვითარი.რკინის (II) ჰიდროქსიდი მიიღება ორვალენტიანი რკინის მარილებისგან ტუტე ხსნარების მოქმედებით:
ქიმიური თვისებები.ძირითადი ჰიდროქსიდი. რეაგირებს მჟავებთან:
ჰაერში Fe(OH)2 იჟანგება Fe(OH)3-მდე:
რკინის (III) ოქსიდი Fe2O3– ყავისფერი ნივთიერება, რომელიც ბუნებაში გვხვდება წითელი რკინის მადნის სახით, წყალში უხსნადი.
ქვითარი. პირიტის სროლისას:
ქიმიური თვისებები.ავლენს სუსტ ამფოტერულ თვისებებს. ტუტეებთან ურთიერთობისას წარმოქმნის მარილებს:
რკინის (III) ჰიდროქსიდი Fe(OH)3– წითელ-ყავისფერი ნივთიერება, წყალში და ჭარბ ტუტეში უხსნადი.
ქვითარი. მიიღება რკინის (III) ოქსიდის და რკინის (II) ჰიდროქსიდის დაჟანგვით.
ქიმიური თვისებები.ეს არის ამფოტერული ნაერთი (ძირითადი თვისებების უპირატესობით). ნალექი ტუტეების მოქმედებით რკინის მარილებზე:
შავი მარილებიმიღებული მეტალის რკინის შესაბამის მჟავებთან რეაქციით. ისინი ძლიერ ჰიდროლიზებულნი არიან, რის გამოც ისინი წყალხსნარები- ენერგიის შემცირების აგენტები:
როდესაც თბება 480 °C-ზე ზემოთ, ის იშლება და წარმოქმნის ოქსიდებს:
როდესაც ტუტეები მოქმედებენ რკინის (II) სულფატზე, წარმოიქმნება რკინის (II) ჰიდროქსიდი:
აყალიბებს კრისტალურ ჰიდრატს - FeSO4?7Н2О (რკინის სულფატი). რკინის (III) ქლორიდი FeCl3 -მუქი ყავისფერი კრისტალური ნივთიერება.
ქიმიური თვისებები.გავხსნათ წყალში. FeCl3ავლენს ჟანგვის თვისებებს.
შემცირების საშუალებები - მაგნიუმი, თუთია, წყალბადის სულფიდი, იჟანგება გათბობის გარეშე.
რკინის (II) ჰიდროქსიდი- არაორგანული ნივთიერება Fe(OH)2 ფორმულით, რკინის ნაერთი. ამფოტერული ჰიდროქსიდი ძირითადი თვისებების უპირატესობით. კრისტალური ნივთიერება თეთრია (ზოგჯერ მომწვანო ელფერით) და დროთა განმავლობაში ბნელდება ჰაერში. ეს არის ერთ-ერთი შუალედური ნაერთი რკინის დაჟანგვაში.
- 1 ბუნებაში ყოფნა
- 2 ფიზიკური თვისებები
- 3 ქიმიური თვისებები
- 4 ქვითარი
- 5 აპლიკაცია
- 6 შენიშვნა
ბუნებაში ყოფნა
რკინის (II) ჰიდროქსიდი ბუნებრივად გვხვდება მინერალის ამაკინიტის სახით. ეს მინერალი შეიცავს მაგნიუმის და მანგანუმის მინარევებს (ემპირიული ფორმულა Fe0.7Mg0.2Mn0.1(OH)2). მინერალის ფერია ყვითელ-მწვანე ან ღია მწვანე, მოჰს სიხისტე 3,5-4, სიმკვრივე 2,925-2,98 გ/სმ³.
ფიზიკური თვისებები
სუფთა რკინის(II) ჰიდროქსიდი არის თეთრი კრისტალური ნივთიერება. ზოგჯერ მას აქვს მომწვანო ელფერი რკინის მარილების მინარევების გამო. დროთა განმავლობაში ის ბნელდება ჰაერში დაჟანგვის გამო. წყალში უხსნადი (ხსნადობა 5,8·10−6 მოლ/ლ). გაცხელებისას იშლება. მას აქვს ტრიგონალური კრისტალური მედის სისტემა.
ქიმიური თვისებები
რკინის (II) ჰიდროქსიდი განიცდის შემდეგ რეაქციებს.
იგი ავლენს ფუძის თვისებებს - ის ადვილად შედის ნეიტრალიზაციის რეაქციებში განზავებულ მჟავებთან, მაგალითად მარილმჟავასთან (წარმოიქმნება რკინის(II) ქლორიდის ხსნარი):
უფრო მძიმე პირობებში, ის ავლენს მჟავე თვისებებს, მაგალითად, კონცენტრირებული (50%-ზე მეტი) ნატრიუმის ჰიდროქსიდით აზოტის ატმოსფეროში დუღილის დროს, იგი ქმნის ნატრიუმის ტეტრაჰიდროქსოფერატის (II) ნალექს:
არ რეაგირებს ამიაკის ჰიდრატთან. როდესაც თბება, ის რეაგირებს ამონიუმის მარილების კონცენტრირებულ ხსნარებთან, მაგალითად, ამონიუმის ქლორიდთან:
გაცხელებისას ის იშლება და წარმოიქმნება რკინის(II) ოქსიდი:
ამ რეაქციაში მეტალის რკინა და დირკინის(III)-რკინის(II) ოქსიდი (Fe3O4) წარმოიქმნება მინარევების სახით.
სუსპენზიის სახით, ატმოსფერული ჟანგბადის თანდასწრებით მოხარშვისას, იჟანგება რკინის მეტაჰიდროქსიდად. ამ უკანასკნელთან გაცხელებისას წარმოქმნის დირკინის(III)-რკინის(II) ოქსიდს:
ეს რეაქციები ასევე ხდება (ნელა) რკინის კოროზიის პროცესის დროს.
ქვითარი
რკინის (II) ჰიდროქსიდი შეიძლება მიღებულ იქნას ნალექის სახით რკინის (II) მარილების ხსნარის ტუტესთან ურთიერთგაცვლის რეაქციებში, მაგალითად:
რკინის(II) ჰიდროქსიდის წარმოქმნა რკინის დაჟანგვის ერთ-ერთი ეტაპია:
განაცხადი
რკინის(II) ჰიდროქსიდი გამოიყენება რკინა-ნიკელის ბატარეების აქტიური მასის წარმოებაში.
შენიშვნები
- ამანკინიტი webmineral.com-ზე. დაარქივებულია ორიგინალიდან 2012 წლის 21 აპრილს.
- 1 2 Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. არაორგანული ნივთიერებების რეაქციები: საცნობარო წიგნი / რედ. R.A. ლიდინა. - მე-2 გამოცემა, შესწორებული. და დამატებითი - M.: Bustard, 2007. - P. 179. - 637 გვ. - ISBN 978-5-358-01303-2.
- Lidin R.A., Andreeva L.L., Molochko V.A. არაორგანული ნივთიერებების მუდმივები: საცნობარო წიგნი / ედ. R.A. ლიდინა. - მე-2 გამოცემა, შესწორებული. და დამატებითი - M.: Bustard, 2006. - P. 109, 467, 580, 605. - 685 გვ. - ISBN 5-7107-8085-5.