Оксид железа (ii)

Чем опасен дефицит железа

На первых порах дефицит железа обычно протекает без симптомов. Но если не восполнить его запасы вовремя, можно спровоцировать развитие железодефицитной анемии . Ее основные признаки: слабость, быстрая утомляемость, одышка, бледность, сонливость, потеря аппетита, учащенное сердцебиение и головные боли . Может возникнуть желание съесть что-то несъедобное — мел, глину, бумагу или лед. При нехватке железа клетки начинают «задыхаться», из-за чего в организме нарушаются многие жизненно важные метаболические процессы.

Недостаток железа также способствует снижению иммунитета и высокому риску инфекций . Кроме того, это одна из причин выпадения волос. Микроэлемент отвечает за доставку кислорода к фолликулам, тем самым укрепляя и питая корни. При его дефиците волосы становятся сухими и слабыми и могут начать выпадать . В числе других внешних признаков: язвочки в уголках рта, сухая кожа, ломкие слоящиеся ногти. Согласно исследованию японских ученых, в некоторых случаях при нехватке железа возникает депрессия .

Если вы заметили признаки железодефицита, обратитесь за помощью к врачу. Он назначит анализы крови, определит источник проблемы и сможет составить план лечения с учетом ваших индивидуальных особенностей.

Почему гемоглобин низкий при нормальном уровне сывороточного железа?

состояние, характеризующееся низким уровнем гемоглобина в крови₁₂Основными причинами недостатка витамина В₁₂ и фолиевой кислоты являются:

• Нарушение всасывания В₁₂ и фолиевой кислоты. Нарушение всасывания витамин В₁₂ и фолиевой кислоты наблюдается при атрофии желез дна желудка, заболеваниях кишечника (терминальном илеите, дивертикулезе, кишечных свищах, опухолях), операциях на желудке и кишечнике (гастрэктомии, резекции кишечника).
• Повышенный расход витамина В₁₂ и фолиевой кислоты. Повышенная потребность витамина В₁₂ и фолиевой кислоты наблюдается во время беременности и при родах. А также при кишечном дисбактериозе, наличии кишечных паразитов, различных заболеваниях печени (хроническом гепатите и циррозе печени), опухолевидных заболеваниях крови, приеме некоторых медикаментов (сульфаниламидов, противосудорожных).
• Алиментарная недостаточность. Диеты с ограниченным поступлением витамина В₁₂ и фолиевой кислоты из продуктов. 

₁₂поносом₁₂Причиной недостаточного количества эритроцитов или неполноценности белка гемоглобина являются:

• Серповидноклеточная анемия. Серповидноклеточная анемия — это врожденное заболевание, связанное с нарушением строения гемоглобина, при котором оно обретает характерную серпообразную форму. Клиническими проявлениями серповидноклеточной анемии являются тромбозы сосудов различных органов серповидными эритроцитами, гемолитическая анемия, бледность и желтушность кожных покровов, повторные тромбозы различных органов, спленомегалия (патологическое увеличение селезенки в размерах), гепатомегалия (увеличение печени в размере), одышка, общая слабость и недомогание. Серповидно-клеточная анемия является неизлечимой болезнью. Симптоматическим лечением при кризе является адекватная гидратация (насыщение организма жидкостью), переливание эритроцитарной массы (препарата крови, состоящего из эритроцитов), а также внутривенное введение антибиотиков.
• Разрушение эритроцитов под воздействием некоторых химических веществ. Разрушение эритроцитов происходит при воздействии соединений мышьяка, свинца, нитритов, аминов, некоторых органических кислот, чужеродных сывороток, ядов насекомых и змей. Механизм повреждающего действия обусловлен разрушением мембран эритроцитов и попаданием в плазму большого количества гемоглобина. Это приводит к интенсивному белковому распаду с последующим повреждением органов выделения — почек и печени. Первая помощь заключается во введении специфических антидотов, например, при укусах змей — противозмеиных сывороток.
• Заболевания органов кроветворения. Недостаточное количество эритроцитов может наблюдаться при некоторых заболеваниях органов кроветворения, в частности при раке крови — лимфосаркоме, лимфогранулематозе и других. В таких случаях патологические клетки развиваются быстрее и замещают собой клетки-предшественники эритроцитов и других форменных элементов крови. 

Какие заболевания приводят к снижению уровня железа крови?

К снижению уровня железа в крови приводит:

Недостаточное поступление железа в организм. Недостаточное поступление железа в организм может быть при неполноценном питании, соблюдении строгой диеты. Особенно часто дефицит железа встречается у вегетарианцев, так как железо легче усваивается из мясных продуктов. Повышенный расход железа. Организм нуждается в большом количестве железа во время интенсивного роста и развития, а также в период беременности и кормлении грудью (лактации). Гиповитаминоз. Недостаточное потребление витаминов группы В и витамина С, их низкий уровень в организме человека приводит ухудшению всасывания железа. Так как именно эти витамины улучшают усвоение железа организмом. Наличие острых и хронических инфекционных заболеваний. Острые и хронические инфекционные заболевания, а также лихорадка (состояние болезни, сопровождающееся жаром и ознобом) всегда приводят к уменьшению концентрации железа в крови. Это обусловлено компенсаторно-приспособительной реакцией организма, при которой уменьшается доставка железа к тканям. Недостаток железа приводит к «торможению» размножения бактерий в результате снижения интенсивности клеточного деления. Дисгевзия и анорексия. Дисгевзия и анорексия представляют собой нарушение питания. Дисгевзия является одной из форм нарушения вкуса, при которой вкусовые ощущения либо искажаются, либо полностью отсутствуют. К этому могут привести также многие психические заболевания. Анорексия – нарушение пищевого поведения, при котором у больного отсутствует аппетит, он отказывается от приема пищи. Причиной могут стать многие заболевания эндокринной системы, желудочно-кишечного тракта, инфекционные и паразитарные поражения, а также патологическое желание похудеть. Дисгевзия и анорексия приводят к неадекватному поступлению железа в организм и витаминов, повышающих всасываемость железа. Наличие заболеваний желудочно-кишечного тракта. Всасывание железа происходит в основном в тонком кишечнике, а в желудке трехвалентное железо (Fe3+) переходит в двухвалентное железо (Fe2+), которое усваивается организмом. Поэтому различные заболевания органов желудочно-кишечного тракта (атрофические гастриты, энтероколиты) приводят к нарушению процессов усвоения железа организмом. Глистная инвазия. Гельминтозы (глистные инвазии) приводят к дефициту железа в организме, особенно у детей. Вызвано это тем, что паразиты питаются микроэлементами хозяина. Также некоторые паразиты (аскариды, анкилостомы, шистосомы, некатор) питаются кровью, что приводит к снижению гемоглобина и потере с ним железа. Беременность (III триместр) и кормление грудью. Во время беременности потребность организма матери в железе значительно возрастает. При недостаточном поступлении железа в организм либо при нарушении его усвоения повышенный расход железа не компенсируется его поступлением. Это приводит к выраженному дефициту железа и серьезным осложнениям. Новорожденный получает железо с молоком матери. Поэтому помимо ежедневных физиологических потерь железа (с желчью, отшелушиванием кожи) часть железа теряется с молоком. Кровопотеря. При кровотечениях организм теряет железо в составе гемоглобина. К дефициту железа могут привести обильные и длительные менструации у женщин, кровоточивость десен, кровотечение из язвы желудка, из геморроидальных узлов и многие другие. Особенно опасны хронические кровотечения, приводящие к постоянной потере железа. Физическое и умственное перенапряжение. Во время повышенной умственной и физической активности организм использует больше железа. Он может получать его из запасов железа в ферритине. Но вскоре это приведет к истощению запасов и усугублению железодефицитного состояния. Климакс (период угасания репродуктивной системы женщины). Во время климакса у женщины происходят серьезные изменения в организме. В этот период нарушается нормальный обмен веществ, усвоение микроэлементов значительно уменьшается. В том числе уменьшается и усвоение железа. Интоксикация. Железо необходимо для синтеза ферментов печени, которые разрушают различные токсины. При отравлениях необходимость в таких ферментах увеличивается, а, следовательно, увеличивается расход железа на их синтез. Избыток веществ, замедляющих усвоение железа. К замедлению усвоения железа приводит избыток витамина Е, фосфатов, кальция, оксалатов, цинка. Беременным часто назначают препараты кальция

Поэтому важно периодически сдавать анализ на сывороточное железо. 

Как отличить алюминий от чугуна

Применив магнит, можно найти отличия и от алюминия. Этот металл магнитится настолько слабо, что на бытовом уровне это не заметно. Поэтому, если материал показывает хотя бы минимальное наличие магнитных свойств, то это явно не алюминий.

Есть и другие варианты, как понять разницу:

• Внешний вид. Изделия из алюминия гладкие, светлые, с блестящей поверхностью. Напротив, чугун черный, шершавый, характеризуется наличием пористости.
• Одинаковые по размеру предметы будут весить по-разному. Вес кубометра алюминия – 2700 килограмм. Аналогичный объем чугунного лома – 7000 килограмм. Разница более чем 2.5 раза.
• Физическое воздействие. Алюминиевый лист легко согнуть. На поверхности такого материала остаются вмятины после удара. Чугун же согнуть не получится, а при сильном ударе он не деформируется, а расколется.
• Если оставить изделие из алюминия на открытом воздухе, оно быстро покроется тонкой оксидной пленкой, которая не пропускает через себя газы.

Получение и применение железа

Промышленное железо получают выплавкой чугуна и стали.

Чугун — это сплав железа с примесями кремния, марганца, серы, фосфора, углерода. Содержание углерода в чугуне превышает 2% (в стали менее 2%).

Чистое железо получают:

• в кислородных конверторах из чугуна;
• восстановлением оксидов железа водородом и двухвалентным оксидом углерода;
• электролизом соответствующих солей.

Чугун получают из железных руд восстановлением оксидов железа. Выплавку чугуна осуществляют в доменных печах. В качестве источника тепла в доменной печи используется кокс.

Доменная печь является очень сложным техническим сооружением высотой в несколько десятков метров. Она выкладывается из огнеупорного кирпича и защищается внешним стальным кожухом. По состоянию на 2013 год самая крупная доменная печь была построена в Южной Корее сталелитейной компанией POSCO на металлургическом заводе в городе Кванъян (объем печи после модернизации составил 6000 кубометров при ежегодной производительности 5 700 000 тонн).

Рис. Доменная печь.

Процесс выплавки чугуна в доменной печи идет непрерывно в течение нескольких десятилетий, пока печь не выработает свой ресурс.

Рис. Процесс выплавки чугуна в доменной печи.

• обогащенные руды (магнитный, красный, бурый железняк) и кокс засыпаются через колошник, расположенный в самом верху доменной печи;
• процессы восстановления железа из руды под действием оксида углерода (II) протекают в средней части доменной печи (шахте) при температуре 450-1100°C (оксиды железа восстанавливаются до металла):
  • 450-500°C — 3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂;
  • 600°C — Fe₃O₄ + CO = 3FeO + CO₂;
  • 800°C — FeO + CO = Fe + CO₂;
  • часть двухвалентного оксида железа восстанавливается коксом: FeO + C = Fe + CO.
• параллельно идет процесс восстановления оксидов кремния и марганца (входят в железную руду в виде примесей), кремний и марганец входят в состав выплавляющегося чугуна:
  • SiO₂ + 2C = Si + 2CO;
  • Mn₂O₃ + 3C = 2Mn + 3CO.
• при термическом разложении известняка (вносится в доменную печь) образуется оксид кальция, который реагирует с оксидами кремния и алюминия, содержащихся в руде:
  • CaCO₃ = CaO + CO₂;
  • CaO + SiO₂ = CaSiO₃;
  • CaO + Al₂O₃ = Ca(AlO₂)₂.
• при 1100°C процесс восстановления железа прекращается;
• ниже шахты располагается распар, самая широкая часть доменной печи, ниже которой следует заплечник, в котором выгорает кокс и образуются жидкие продукты плавки — чугун и шлаки, накапливающиеся в самом низу печи — горне;
• в верхней части горна при температуре 1500°C в струе вдуваемого воздуха происходит интенсивное сгорание кокса: C + O₂ = CO₂;
• проходя через раскаленный кокс, оксид углерода (IV) превращается в оксид углерода (II), являющийся восстановителем железа (см. выше): CO₂ + C = 2CO;
• шлаки, образованные силикатами и алюмосиликатами кальция, располагаются выше чугуна, защищая его от действия кислорода;
• через специальные отверстия, расположенные на разных уровнях горна, чугун и шлаки выпускаются наружу;
• бОльшая часть чугуна идет на дальнейшую переработку — выплавку стали.

Сталь выплавляют из чугуна и металлолома конверторным способом (мартеновский уже устарел, хотя еще и применяется) или электроплавкой (в электропечах, индукционных печах). Суть процесса (передела чугуна) заключается в понижении концентрации углерода и других примесей путем окисления кислородом.

Как уже было сказано выше, концентрация углерода в стали не превышает 2%. Благодаря этому, сталь в отличие от чугуна достаточно легко поддается ковке и прокатке, что позволяет изготавливать из нее разнообразные изделия, обладающие высокой твердостью и прочностью.

Твердость стали зависит от содержания углерода (чем больше углерода, тем тверже сталь) в конкретной марке стали и условий термообработки. При отпуске (медленном охлаждении) сталь становится мягкой; при закалке (быстром охлаждении) сталь получается очень твердой.

Для придания стали нужных специфических свойств в нее добавляют лигирующие добавки: хром, никель, кремний, молибден, ванадий, марганец и проч.

Чугун и сталь являются важнейшими конструкционными материалами в подавляющем большинстве отраслей народного хозяйства.

Биологическая роль железа:

• в организме взрослого человека содержится около 5 г железа;
• железо играет важную роль в работе кроветворных органов;
• железо входит в состав многих сложных белковых комплексов (гемоглобина, миоглобина, различных ферментов).

Источники железа

В каких продуктах Fe содержится больше всего?

Растительные и животные источники (мг на 100 г): грибы сушенные (35), печень говяжья (20), яблоки сушка (15), груша сушка (13), чернослив (13), курага (12), чечевица (12), какао (11,7), урюк (11,7), отруби (11), шиповник (11), соя (10), горох (8-9), гречка (8), фасоль (7,9), земляника (7,8), черника (7), орехи (6,1), бобы (5,5), крупа овсянка (4,3), персики (4,1), кизил (4), пшеничная мука (3,3), баранина (3,1), шпинат (3), хурма (2,5), яблоки (2,5), говядина (2,5), груши (2,3), сазан (2,2), сливы (2,1), абрикосы (2,1), смородина черная (2,1), свекла (2), алыча (1,9), корень петрушки (1,8), белый хлеб (1,5), курятина (1,5), яйцо (1,5), рыба морская (1,1), гранат (1), огурцы (0,9), тыква (0,8), бананы (0,7), морковь (0,7), помидоры (0,6), ревень (0,6), виноград (0,6), салат (0,5), брусника (0,4), апельсины (0,4), ананасы (0,3).

Замечен следующий фактор, которые может повысить уровень поступления железа в организм до 20 раз – приготовление пищи в железной или чугунной посуде, а также употребление пищи из металлической посуды.

Химические источники (Fe): «Гематоген», «Ферроплекс», «Гемоферон», витаминно-минеральные комплексы «Витрум».

Купить качественные витамины и минералы по лучшей цене с доставкой из США можно на всемирно известном сайте iHerb. Чтобы дополнительно получить еще и скидку 5-15% введите при оформлении заказа промокод: BAR6666

Синтез в организме: в клетках печени (гепатоцитах) и клетках селезенки железо освобождается при постоянном распаде эритроцитов.

Продукты животного происхождения, содержащие железо, называются – гемовые. Продукты с Fe растительного происхождения – негемовые. Врачи и многие диетологи утверждают, что гемовые продукты усвояются организмом лучше (почти в 2 раза), нежели растительные источники, однако другая часть тех же самых диетологов опровергают этот факт. Кроме того «негемовое железо» лучше задерживается в организме.

Нельзя не упомянуть тот факт, что согласно Священным Писаниям (Библия), до грехопадения человек кушал только пищу растительного происхождения, и то же самое будет после сотворения нового неба и новой Земли.

Применение сульфата железа при воронении стали

Воронение стали – это технологический процесс получения на поверхности стали оксидной пленки, которая не только защищает сталь, но и придает ей красивый вид. Процесс воронения производят в кислотных или же щелочных растворах, в состав которых входит сульфат железа.

Желая получить пленку голубоватого оттенка, применяют такой раствор:

• сульфат железа – 30 килограмм;
• соляная кислота – 30 килограмм;
• азотно-кислая ртуть – 30 килограмм;
• спирт этиловый – 120 килограмм.

Раствор нагревают до 20°С и обрабатывают в нем стальное изделие в течение двадцати минут.

При необходимости получить темно-красный оттенок воронения используют следующий раствор:

• сульфат железа – 3 килограмма;
• этиловый спирт – 3 килограмма;
• вода – 100 килограмм;
• азотно-кислая медь – 1,2 килограмма.

Раствор нагревают до 25°С и мягкой кистью смачивают поверхность стального изделия, дают высохнуть и смачивают снова. Процесс повторяют несколько раз до получения желаемого оттенка красного цвета.

Для закрепления на поверхности образовавшейся защитной пленки затем обрабатывают одним их 2-х методов.

1. Метод 1. Длительно промывают в поточной воде, а затем пять минут кипятят в растворе из трех килограммов мыла на сто литров воды.
2. Метод 2. Длительно промывают в горячей воде, а затем на 2 минуты погружают в нагретый до 70°С раствор бихромата натрия (12 килограмм на сто литров воды).

На заключительном этапе воронения стальное изделие высушивают, а затем тщательно смазывают каким-либо видом машинного масла.

Свойства

Физические характеристики сильно зависят от чистоты металла.

Важно: нужно отличать вредные примеси от полезных. Так, фосфор и сера ухудшают характеристики железа

Углерод улучшает твердость и механическую прочность.

Железо имеет 4 модификации; их различие в структуре и кристаллической решетке.

Химические свойства железа:

1. Степени окисления +2, +3.
2. В присутствии влаги воздуха корродирует, причем слой ржавчины не мешает дальнейшему разрушению металла. Постоянной формулы ржавчина не имеет, общая ее формула Fe2O3·x H2O.
3. Концентрированные растворы H2SO4 и HNO3 пассивируют поверхность железа, образуют оксидную пленку.
4. При взаимодействии с неметаллами образуют нитриды, фосфиды, силициды, карбиды железа.
5. Реагирует с металлами, восстанавливая их из растворов солей.
6. Железная кислота в свободном виде не существует; ее соли — ферраты — обладают сильными окислительными свойствами. Эти свойства используют для обеззараживания воды.

Экологические последствия

Замена метаногенеза восстановлением оксида железа

В условиях, благоприятствующих восстановлению железа, процесс восстановления оксида железа может заменить не менее 80% производства метана, происходящего в результате метаногенеза . Это явление происходит в азотсодержащей (N ₂ ) среде с низкими концентрациями сульфатов. Метаногенез, Архейский приводом процесс, как правило , является преобладающей формой углерода минерализации в отложениях на дне океана. Метаногенез завершает разложение органического вещества до метана (CH ₄ ). Конкретный донор электронов для восстановления оксида железа в этой ситуации все еще обсуждается, но два потенциальных кандидата включают либо титан (III), либо соединения, присутствующие в дрожжах. Прогнозируемые реакции с титаном (III), выступающим в качестве донора электронов, и феназин-1-карбоксилатом (PCA), выступающим в качестве электронного челнока, следующие:

Ti (III) -cit + CO ₂ + 8H + → CH ₄ + 2H ₂ O + Ti (IV) + cit ΔE = –240 + 300 мВ

Ti (III) -cit + PCA (окисленный) → PCA (восстановленный) + Ti (IV) + cit ΔE = –116 + 300 мВ

ПХА (восстановленный) + Fe (OH) ₃ → Fe 2+

Примечание: cit = цитрат .

+ ПХА (окисленный) ΔE = –50 + 116 мВ

Титан (III) окисляется до титана (IV), а ПХА восстанавливается. Восстановленная форма PCA может затем восстанавливать гидроксид железа (Fe (OH) ₃ ).

Образование гидроксильных радикалов

С другой стороны, при переносе по воздуху оксиды железа наносят вред легочным тканям живых организмов путем образования гидроксильных радикалов, что приводит к образованию алкильных радикалов. Следующие реакции происходят, когда Fe ₂ O ₃ и FeO, в дальнейшем обозначаемые как Fe 3+ и Fe 2+, соответственно, частицы оксида железа накапливаются в легких.

O ₂ + e — → O ₂ • — 

Образование супероксид-аниона ( O ₂ • — ) катализируется трансмембранным ферментом, называемым НАДФН-оксидазой . Фермент способствует переносу электрона через плазматическую мембрану от цитозольного НАДФН к внеклеточному кислороду (O ₂ ) с образованием O ₂ • — . НАДФН и ФАД связаны с цитоплазматическими сайтами связывания фермента. Два электрона от НАДФН транспортируются в ФАД, который восстанавливает его до ФАДН ₂ . Затем один электрон перемещается к одной из двух гемовых групп фермента в плоскости мембраны. Второй электрон подталкивает первый электрон ко второй группе гема, чтобы он мог связываться с первой группой гема. Чтобы перенос произошел, второй гем должен быть связан с внеклеточным кислородом, который является акцептором электрона. Этот фермент также может располагаться внутри мембран внутриклеточных органелл, позволяя формированию O ₂ • — происходить внутри органелл.

2 O ₂ • — + 2 H + → H  ₂ О ₂ + O ₂

Образование перекиси водорода ( H ₂ О ₂ ) может возникать спонтанно, когда окружающая среда имеет более низкий pH, особенно при pH 7,4. Фермент супероксиддисмутаза также может катализировать эту реакцию. Однажды H ₂ О ₂ был синтезирован, он может диффундировать через мембраны для перемещения внутри и за пределы клетки из-за своей неполярной природы.

Fe 2+ + H ₂ О ₂ → Fe 3+ + HO • + OH — 

Fe 3+ + H ₂ O ₂ → Fe 2+ + O ₂ • — + 2H +

H ₂ O ₂ + O ₂ • — → HO • + OH — + O ₂ 

Fe 2+ окисляется до Fe 3+, когда он отдает электрон H ₂ O ₂ , тем самым восстанавливая H ₂ O ₂ и образуя гидроксильный радикал (HO • ) в процессе. Затем H ₂ O ₂ может восстанавливать Fe 3+ до Fe 2+ , отдавая ему электрон для создания O ₂ • — . Затем O ₂ • — можно использовать для получения большего количества H ₂ O ₂ с помощью ранее показанного процесса, продолжающего цикл, или он может реагировать с H ₂ O ₂ с образованием большего количества гидроксильных радикалов. Было показано, что гидроксильные радикалы увеличивают клеточный окислительный стресс и атакуют клеточные мембраны, а также клеточные геномы.

HO • + RH → R • + H ₂ O

Радикал HO •, образующийся в результате вышеуказанных реакций с железом, может отщеплять атом водорода (H) от молекул, содержащих связь RH, где R представляет собой группу, присоединенную к остальной части молекулы, в данном случае H, у атома углерода (C). .

Классы лома черного металла

С позиций упомянутого стандарта выделяют два класса черного лома. Основанием деления является доля содержания углерода в металле:

• стальные лом и отходы (содержат менее 2,14% углерода, что справедливо по отношению к железоуглеродистым сплавам с низким процентом примесей);
• чугунные отходы и лом (характеризуются высоким содержанием углерода в железе).

Иногда к этим классам добавляют и третий — нержавеющую сталь. Но ее позиция в классификации не может быть решена однозначно. С одной стороны, нержавейка – результат взаимодействия железа и углерода (чем является также конструкционная сталь и чугун), а с другой стороны, при ее производстве добавляют легирующие элементы – примеси (преимущественно цветных металлов), которые существенно изменяют свойства стали.

Специальные сорта стали

Рассматривая, что такое металлолом, необходимо уделить внимание еще одной, обособленной категории стальных отходов. Это лом нержавейки и быстрорезов

Отходы нержавеющей стали принимаются исходя из содержания никеля в металле. Например, нержавейка с вхождениями Ni на уровне 8% оценивается в 42 000 рублей за тонну. Повышение концентрации до 18% увеличивает стоимость к величине 70 тысяч.

Наибольшей популярностью среди отходов инструментальной стали (быстрорезов), пользуются отечественные сорта Р6М5, Р18, а также импортная марка – HSS. По сути, это та же легированная сталь, где основными примесями выступают тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, ванадий и рений.

Свойства

Железо (Ferrum, в формулах обозначается Fe) — химически активный элемент, относится к металлам. В таблице Менделеева имеет атомный № 26. Ferrum — черный металл.

Физические характеристики сильно зависят от чистоты металла.

Важно: нужно отличать вредные примеси от полезных. Так, фосфор и сера ухудшают характеристики железа

Углерод улучшает твердость и механическую прочность.

Железо имеет 4 модификации; их различие в структуре и кристаллической решетке.

Рекомендуем: РТУТЬ — «кровь дракона» в лампах и реакторах

Химические свойства железа:

1. Степени окисления +2, +3.
2. В присутствии влаги воздуха корродирует, причем слой ржавчины не мешает дальнейшему разрушению металла. Постоянной формулы ржавчина не имеет, общая ее формула Fe2O3·x H2O.
3. Концентрированные растворы H2SO4 и HNO3 пассивируют поверхность железа, образуют оксидную пленку.
4. При взаимодействии с неметаллами образуют нитриды, фосфиды, силициды, карбиды железа.
5. Реагирует с металлами, восстанавливая их из растворов солей.
6. Железная кислота в свободном виде не существует; ее соли — ферраты — обладают сильными окислительными свойствами. Эти свойства используют для обеззараживания воды.

Классификация черных металлов

В большинстве случаев, классификация черных металлов построена на основании разделения элементов по их химическому составу и свойствам. Содержание легирующих элементов определяет железо и его сплав. В свою очередь, определенное процентное содержание углерода в сплаве указывает что это — чугун или сталь. Так чугуны содержат более 1,7% углерода, а стали от 0,2 до 1,7% углерода. Классификация черных металлов подразумевает разделение на следующие классы:

• железные металлы;
• тугоплавкие;
• урановые;
• щелочноземельные;
• редкоземельные.

Также классификация черных металлов подразумевает отделение сталей легированных и нелегированных, которые еще называют углеродистыми. К углеродистым сталям относятся стали, в которых углерод является основным компонентом, при этом примеси на свойства металла не оказывают особого значения. Легированные имеют в наличие один или несколько легируемых элементов, которые оказывают огромное влияние на свойства стали. /Легированные стали очень широко применяется для изготовления ответственных деталей, несущих большую нагрузку, испытывающих разный температурный режим, сильное фрикционное воздействие. Применение такой стали распространенно в машиностроении, тракторостроении, тяжелой промышленности и в других областях.

Чем отличается сталь от железа |

Сталь отличается от железа присутствием углерода. По сути, сталь – это сплав углерода и железа. В стали содержится довольно высокий процент углерода. Железо – относится к простым веществам, поэтому содержание углерода в нем исключено. В природе чистое железо – большая редкость. Более того, даже человек почти не использует чистое железо для получения изделий.

Что такое сталь и железо

Железо – химический элемент и простое вещество, практически не встречающееся и не использующееся в чистом виде.Сталь – особые сплавы, основа которых железо, обогащенное разными химическими элементами. В стали содержится до 2,14 % углерода. Сплавы железа, обогащенные углеродом, утрачивая вязкость и пластичность, приобретают твердость и прочность.

Сравнение стали и железа

В чем разница между сталью и железом? Железо в чистом виде не применяется. В этом виде его используют в лабораториях для постановки химических опытов и серьезных научных экспериментов. Дело в том, что смешение понятий «железо» и «сталь» произошло в народе. Люди отожествили сталь с железом, называя и то и другое «железом». Когда говорят о железе, на самом деле ведут речь о стали.В зависимости от того, для какой цели предназначена сталь (сплав железа и каких-либо химических элементов), ей задают требуемые свойства, которые наилучшим образом отвечают складывающимся условиям эксплуатации.Все находится в зависимости от тех химических элементов, которые добавят при выплавке стали и от того, какое их количество будет внесено в сплав. Сталь обогащают молибденом и кобальтом, вольфрамом и хромом, а также иными элементами. Изменяя состав стали, производят титановый сплав и нержавеющую сталь.Кроме того, выпускают легированные стали, применяемые в авиации, где не обойтись в конструкциях без сверхпрочных элементов, к примеру, стоек шасси. В высоколегированную сталь добавляют легирующие элементы и углерод. Стали с легирующими элементами содержат минимум 45 % железа.Железо в отличие от стали легко поддается коррозии.

TheDifference.ru определил, что отличие стали и железа заключается в следующем:

Железо существенно отличается от стали. Оно обладает совершенно иными свойствами.Железо, в отличие от стальных сплавов, более подвержено корродированию.Чистое железо не используют в быту и промышленности. С чистым железом работают только в химических лабораториях.

altaiinter.org

Получение металла

Есть несколько способов получения железа:

1. Прямые способы. Это производство губчатого железа в шахтных и тоннельных печах. Производство железной крицы во вращающихся печах. Возможно получение железа в реакторах кипящего слоя и химико-термический способ.
2. Доменный процесс — распространенный метод. Железная руда и флюс восстанавливаются углеродом кокса, в результате получаем чугун. При надобности из чугуна удаляют примеси (фосфор, сера) и избытки углерода в мартеновских печах или в конвертерах. Легированную сталь получают в электрических печах (ЭПС).
3. Химически чистое железо можно получить из раствора его солей с помощью электролиза.

Как не допустить алиментарный железодефицит

• Консервированные моллюски: в 85 граммах содержится 26 миллиграммов (мг) железа 
• Обогащенная, простая, сухая овсяная крупа: в 100 г содержится 24,72 мг железа 
• Белая фасоль: в одном стакане содержится 21,09 мг железа 
• Темный шоколад (от 45 до 69 процентов какао): в одном батончике содержится 12,99 мг железа 
• Вареные тихоокеанские устрицы: в 85 граммах содержится 7,82 мг железа. 
• Вареный шпинат: в одном стакане содержится 6,43 мг железа 
• Говяжья печень: в 85 граммах содержится 4,17 мг железа 
• Вареная и обсушенная чечевица: в половине стакана содержится 3,3 мг железа. 
• Твердый тофу: в половине стакана содержится 2,03 мг железа 
• Приготовленный сухой нут: в половине стакана содержится 2,37 мг железа. 
• Консервированные, тушеные помидоры: в половине стакана содержится 1,7 мг железа 
• Постный говяжий фарш: в 85 граммах содержится 2,07 мг железа 
• Средне запеченный картофель: содержится 1,87 мг железа 
• Жареные орехи кешью: в 85 граммах содержится 2 мг железа. 

Свойства железа

Железо представляет собой, пожалуй, самый типичный из всех металлов. Этот материал очень пластичен. Примеси (в частности, углерод) придают железу твердость, но делают более хрупким. Одно из главных полезных качеств этого металла – ярко выраженные магнитные свойства. Специалисты относят железо к металлам с умеренной тугоплавкостью и средней химической активностью.

Железо – метал довольно тяжелый. Механические свойства железа находятся в прямой зависимости от его чистоты. В природе этот металл встречается в виде руды.

В свободном состоянии железо обладает серебристо-белым оттенком, подчас с сероватыми тонами. Чистое железо практически не применяется в производстве. Обычно под железом подразумевают его сплавы с прочими химическими элементами: в зависимости от содержания в сплаве углерода различают стали и чугуны. Наличие сторонних элементов способно менять химические и физические свойства металла, в том числе и его цвет.